桂林地区茅茅头大岩和七星岩进行了为期一年的野外观测,观测项目包括滴水水化学和氘、氧、碳同位素,滴水化学沉积物氧、碳同位素,洞穴环境指标(温湿度、CO2分压等)、降雨量和部分降雨氘、氧同位素等。结果表明洞穴滴水接受降雨的补给,其水化学参数随着降雨的变化而变化,同一洞穴不同的滴水点响应降雨的时间不同,滞后的主要原因是作为滴水补给的洞穴顶板、围岩和土壤的厚度及孔隙/管道结构的不同所致。洞穴滴水及其化学沉积物的碳氧同位素也是降雨的反映,同位素沉积平衡主要受蒸发效应和CO2脱气效应控制,氧同位素达到沉积平衡,准确记录了降雨的同位素信息,是一种可靠的气候环境替代指标。碳同位素受到同位素动力分馏的影响,在适当的滴水速度时才容易达到沉积平衡,继而反映当地的气候和植被条件。作为指示碳酸盐岩沉积的方解石饱和指数SIc在洞穴条件下不是显示沉积快慢的主要指标,次生化学沉积多少主要受降雨量大小和Ca2+的控制。主要研究结论如下:(1)地处亚热带季风气候区的桂林地区,洞穴滴水反映的是降雨量变化,但是同一洞穴不同的滴水对降雨的滞后不同,滞后原因包括洞穴顶板不同的地质、地貌、水文、植被、土壤的综合影响,其中主要是受滴水补给的土壤和围岩孔隙/管道情况控制。滴水氧同位素显示干湿季不同变化,湿季偏负,干季偏正,并且受到洞穴上覆土壤和岩层平滑作用的影响。滴速和δ18O显示不同的滞后时间,暴雨时,前者受活塞效应影响滴速滞后仅10天,后者不受活塞效应的影响,滞后达1～2个月。(2)桂林岩溶区洞穴滴水Mg2+和Mg/Ca与环境温度呈显著负相关关系,受滞水时间及Mg2+在CaCO3-H2O中不同分配系数的控制,Mg2+和Mg/Ca可以反映温度的变化。Mg2+和Mg/Ca也反映较大的降雨事件。本地区全年雨量丰沛,Ca2+的季节变化幅度并不显著,但仍能反映季节降雨的变化,由于洞顶基岩和土壤层具有平滑作用,浅层洞地层岩性单一,不存在石膏层或煤系地层的影响,所以SO42-主要指代大气污染情况,其变化与降雨同步。(3)洞穴现代化学沉积物δ18O平衡受蒸发效应和暴雨效应的共同影响,一般洞穴相对湿度保持在80%以上,就意味着洞穴封闭性较好,在一定的滴速(水动力条件)下可以认为其碳酸盐岩沉积达到了δ18O平衡,此时,δ18O可以作为降雨和温度的替代指标。δ13C沉积平衡受滴速和滴水与洞穴CO2压力差ΔPCO2的控制(CO2脱气)。由于水的PCO2远大于洞穴空气的PCO2,所以脱气效应是影响δ13C沉积平衡的主要因素,慢速滴水加大脱气效应,难于达到δ13C沉积平衡,会产生大约6‰的动力分馏。快速滴水一般会达到δ13C沉积平衡。另外,短期气候波动,主要是短期较大的降雨也会使δ13C偏离平衡。(4)洞穴滴水δ18O具有干湿季变化特征,11～4月为干季,受西南暖湿气流影响,偏正;5～11月受东南季风影响δ18O相对偏负。沉积物δ13C来源于土壤CO2,实际上是植被种类和发育程度以及大气CO2共同作用的结果,冬季偏正,夏季偏负。本区碳酸盐δ13C平均值明显表征C3植被的特点。(5)应用大岩和七星岩洞穴沉积物δ13C计算大气及生物活动产生的CO2是一项有益的探索,并且发现洞穴气流在不同季节流动方向不同,冬季由外向内,夏季相反。用计算出的CO2值减去实测大气CO2值,推测生物活动产生的CO2反映在化学沉积上达130ppm,这一方法的运用还需要深入研究,尤其要注意适用条件。(6)洞穴次生沉积物的沉积量受滴水量控制,方解石饱和指数SIc虽然可以判断沉积是否发生,但是在洞穴条件下,其影响力还需要进一步研究。在亚热带季风区,由于年降雨较大,夏季土壤PCO2明显高于冬季值,洞穴次生沉积量是滴水滴速的函数,SIc同时受到温度的作用,升温有利于达到饱和状态。较快滴速水点对应的沉积速度达到了平均0.01mm/月,并且没有季节差别;而慢速滴水的沉积量要小一个数量级,平均仅为0.002mm/月。