[科普中国]-石笋

定义

石笋指在溶洞中直立在洞底的尖锥体。

石笋是由饱含着碳酸钙的水通过洞顶的裂隙或从钟乳石上滴至洞底，一方面由于水分蒸发，另一方面，由于在洞穴里有时温度较高，水溶解CO2的量减小，所以，钙质析出，沉积在洞底而形成的。日积月累就会自下向上生长的是石笋，从上往下生长的是石钟乳。石笋形如竹笋出土，自下向上生长。石笋与钟乳石成长缓慢，一万年约长高一米。

形状影响因素石笋是由于含碳酸的水不断点滴到一处，碳酸钙沉淀而形成的。可以有不同的形状，水滴的流量、滴水的高度以及地面的状况均会影响石笋的形状。

水滴内的物质假如滴水和里面含的矿物质均匀的话会形成比较细长，粗细均匀的石笋，它们可以以均匀的直径达到数米的高度。

水滴的流量假如滴水比较强，而且是来自渗入洞里的雨水的话那么会形成圆锥状的石笋，它们在根部可以达数米直径。

滴水高度滴水高度会影响石笋顶部的形状。高度小的话石笋的顶是圆的，高度越大它越平，在极限状态下甚至可能是凹的。1

成因石笋是碳酸钙遇到溶有二氧化碳的水时，会反应生成溶解性较大的碳酸氢钙；溶有碳酸氢钙的水遇热或当压强突然变小时，溶解在水里的碳酸氢钙就会分解，重新生成碳酸钙沉积下来，同时放出二氧化碳。洞顶的水在慢慢向下渗漏时，水中的碳酸氢钙发生上述反应，有的沉积在洞顶，有的沉积在洞底，日久天长洞顶的形成石钟乳，洞底的形成石笋。

还有是因为由于地壳不断运动，海水退去，出现了绵延不断的喀斯特岩溶地貌石灰岩山峰。这些露出来的石山，长期受雨水风霜冲刷，顶部变成刀山剑石状了。石峰底座，由于地史时期地下水的长期溶蚀，河水的长期冲击，渐渐地形成了溶洞。溶洞继续被溶蚀扩大，而溶于水中的石灰岩溶液，从洞顶往下滴，甚至往下流，促进二氧化碳进一步扩散，同时溶液受蒸发作用，形成饱和，剩余的碳酸氢钙沉淀，就形成了自下而上生长的石笋。石钟乳的形成，同石笋形成的过程是一样的。只不过石钟乳从上往下长就是了。那些顶天立地的“灵芝柱”，就是石笋和石钟乳对接起来之后形成的。据说，石笋和石钟乳，每百年才长高一厘米，长1米，就是10000年了。在地上长成一个尖锥体，很像竹笋，故名石笋。

反映气候变化除了特别干旱的年份，洞顶不再往下滴水外，石笋一般每年都会生长。随着季节的变化，洞顶滴下的水里面含的物质成分不同，这样一来，与树木形成的树轮一样，石笋也会形成自己的年轮，通过年轮还可以数出石笋的年龄。许多石笋是很久之前形成的，后拉由于没有滴水就不再生长，成为“死掉”的石笋，而研究人员有办法准确的测出这些石笋生长的年代。

随着气候的变化，石笋石灰质中含有的物质也会变化，科学家测定这些物质的变化，可以复原过去的气候变化情况。中国有许多石灰岩洞穴，其中生长了大量的石笋，成为古气候研究的重要材料。比如贵州的董歌洞、南京的葫芦洞以及甘肃的万象洞等，都是利用石笋研究古气候的风水宝地。现在世界各地的科学家都在研究这些石笋，由于可以准确的定年，石笋也被认为可鞥成为深海沉淀物、冰芯和黄土之后的又一古气候研究支柱材料。2

相关新闻西南大学研究发现石笋记录第四纪气候变化2009年，李廷勇在喀斯特地貌明显的金佛山羊口洞，发现铀浓度极高的石笋。“通过铀含量衰变的规律，可以测算出石笋的‘年龄’。”李廷勇说，羊口洞罕见的高铀浓度石笋，为获取准确的地质年代奠定了基础。

此后7年，李廷勇带领团队陆续从洞穴收集倒塌的石笋样本，并与国内外多所高校开展合作，最终通过放射性衰变序列的方法，精确测定其中一段石笋沉积于距今5.8至7.9万年间。此外，团队通过该石笋高分辨率的氧18同位素比值变化的记录，精确重建了距今5.8至7.9万年之间亚洲夏季风变化的历史。

“在亚洲季风区，夏天的降水都由夏季风带来。此次我们发现亚洲夏季风变化不仅受北半球高纬度地区气候变化的影响，还受到热带海洋以及南半球气候的影响。”李廷勇介绍，在全球气候变暖的情况下，各种极端天气频发，未来需要分析地球气候系统本身的变化规律，然后综合人类活动的影响作出气候预测。该石笋的研究成果，为一系列气候突变事件的准确标定提供了参考，对今后分析环境变化、建立预测参考模型，都有很重要的意义。3

为预测未来的气候变化提供重要参考通过洞穴中发现的一颗石笋，就能为了解古气候变化和预测未来气候变化提供重要参考，这听起来有些神奇。然而这就是西安交通大学全球环境变化研究院程海教授带领他的团队所做的科研项目，该项目的论文《过去64万年的亚洲季风记录和冰期终止》在2016年发表于国际顶级学术期刊《自然》（Nature）上，引起了国际的关注。

据程海教授介绍，亚洲季风的变化规律、趋势及其与全球气候变化的联系一直是备受关注的科学问题和研究热点。该项研究基于在中国中部神农架三宝洞内获得的洞穴石笋样品，利用西安交通大学同位素实验室拥有的全球领先水平的铀系测年技术，将亚洲季风的洞穴石笋氧同位素记录延伸至过去640,000年（从过去的37万年拓展到64万年）。研究所获得的洞穴石笋氧同位素记录是目前全球最长尺度高精度高分辨率的亚洲季风石笋记录，覆盖了过去7次主要冰期结束期。该记录具有全球可比对性，对研究亚洲季风与全球气候变化的联系及驱动因素具有重要意义。该项目的研究成果为预测未来的气候变化提供了重要参考。4