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2011年  第30卷  第2期

基础地质
晚更新世晚期以来滇西北高原的孢粉记录与我国南方石笋记录的气候变化对比研究
石胜强, 袁道先, 罗伦德, 郝秀东, 赵增友
2011, 30(2): 119-127.
摘要:
运用古气候参数方法对滇西北高原YXL剖面进行孢粉分析,结合定年数据,重建了该地区晚更新世晚期以来的植被变化和气候变化并与我国南方石笋记录等进行对比分析。研究表明:从大约31570cal.yrBP以来,滇西北高原总体经历了温凉偏干-冷干-略转暖湿-冷干-转暖增湿-冷干-转为暖湿-温和偏干-温凉偏干的气候变化历程,其间多有反复;YXL剖面孢粉记录与董哥洞、葫芦洞石笋记录在古气候变化大趋势上基本一致,对H2、H1、YD、MWP、LIA等气候事件反映明显;YXL剖面孢粉记录中全新世大暖期升温增湿的速度慢于石笋记录和冰芯记录,其干冷气候期持续时间较长,这些特点均与高原环境有关,并受到青藏高原的影响,具有一定的区域性意义。
温度对水中碳酸平衡的影响浅析
闫志为, 刘辉利, 陶宗涛
2011, 30(2): 128-130.
摘要:
本文通过理论分析和计算探讨了0~100℃范围内不同温度下的碳酸平衡问题,分析了H2CO3*、HCO3-和CO32-三种碳酸在不同温度和pH条件下的水中所占比例及分布规律。认为0~100℃范围内pH0在8.60~8.22之间变化,变化范围较小;三种碳酸在不同温度下随pH变化过程中所占比例存在差异,但差异也不大;在0~100℃范围内不管温度高低,均表现出酸性水中H2CO3*占优势,碱性水中CO32-占优势,偏酸、偏碱及中性水中HCO3-占优势;在较低pH下由于水中CO32-含量很少,因此用常规方法一般是难以检测到的。
北京石花洞空气环境主要因子季节性变化特征研究
班凤梅, 蔡炳贵
2011, 30(2): 132-137.
摘要:
洞穴大气CO2浓度不仅是影响洞穴沉积物沉积(或者溶蚀)的重要因素之一,而且在旅游洞穴,它关系到沉积物景观的稳定性以及旅游环境的舒适性。本文通过对石花洞洞穴大气温度、湿度及CO2浓度近4个水文年的观测,结果表明:(1)洞穴温度在15℃上下波动,夏季约高1℃,主要与洞内外温差的季节性变化和旅游活动有关;(2)洞穴CO2浓度随着大气温度上升而缓慢升高,至每年的7月上旬雨季来临时,气温、降水及土壤中CO2大幅提高,降水溶解大量的土壤CO2并渗入洞穴中,导致洞穴CO2浓度迅速上升,8月观测到的最高浓度可达到4334ppm,在雨季结束后,随着大气温度降低,CO2浓度缓慢下降,2月份平均值达到最低,为360~458ppm。另外,在5月份和10月份的旅游黄金周,旅游人数的增加,洞穴CO2浓度异常增高。在进行洞穴管理与规划时,应综合考虑自然和人为因素对洞穴的影响。
云南石林石柱表面水平凹槽特征及其环境意义
李才库, 陈余萍, 徐贵生, 鞠大伟, 李艳美
2011, 30(2): 138-144.
摘要:
以云南石林5m以上石柱侧面的水平凹槽遗迹为研究对象,测量不同地形部位和不同海拔上的石柱高度、宽度,石柱地面高程、经纬度,石柱上土蚀凹槽层数、各层凹槽距地面的高度。统计表明:石柱上的水平凹槽遗迹有土蚀和水蚀作用形成的两种,水蚀凹槽长度平均1.77m,长于土蚀凹槽(1.33m);水蚀凹槽深度平均0.45m,比土蚀凹槽(0.40m)深;水蚀凹槽宽度平均0.25m,小于土蚀凹槽(1.13m)。调查点不同地形部位(溶蚀洼地底部、洼地斜坡、溶丘顶部)的石柱高度分别是14.00m、12.3m和11.30m,平均高度12.53m;不同地形部位石柱上的土蚀凹槽层数分别是5.0层、4.9层和4.7层,平均4.95层;石柱上第一至第三层土蚀凹槽距离地面的高度分别是2.00m、4.09m和6.20m。经检验:土蚀凹槽的长、宽、深随海拔高度增加而减小,水蚀凹槽特征(长、宽、深)与海拔高度无相关性,两凹槽宽度有显著差异;不同地形部位石柱高度、凹槽层数及层高差异不显著,说明在石林发育演化过程中没有强烈的褶皱运动和差异性掀斜性升降活动,整体处于相对一致的构造环境中,岩溶作用均匀。
桂南红层岩溶及其发育控制因素探讨
刘功余
2011, 30(2): 145-155.
摘要:
桂南红层岩溶形态主要表现为岩溶缓丘、地下溶洞、岩溶泉以及地下河、天窗等。在地下50m深度范围,溶洞高0.5~3m,多为无充填溶洞,发育数量随深度增加而减少。岩溶泉类型有上升泉和下降泉,泉水流量变化较大。目前尚未发现仅由红层作为含水层的地下河。桂南红层岩溶的发育程度及形态特征与岩性、构造及水文地质条件有关。红层岩溶主要发育于红层盆地边缘的钙质砾岩中。红层的层组结构可分为单一型和互层型,单一型岩溶发育相对强烈,互层型以岩溶顺层发育为特征。通常,在可溶岩与非可溶岩接触带附近红层溶洞发育;在断裂破碎带以及河谷地带红层岩溶发育强烈,溶洞规模较大。
术语“Karst”的起源和演化(英文)
AndrejKranjc
2011, 30(2): 157-162.
摘要:
对于术语“karst”的起源和演化,不少文献(包括手册、教科书、字典等)仍有不准确、不一致甚至错误的论述。鉴于此,本文不仅重述了众所周知的关于“karst”起源的事实,而且介绍了“karst”起源和演化的最新语言学研究结果。“karst”是由喀尔斯(Kras)高地的名称演化而来的。喀尔斯位于亚得里亚海的里雅斯特湾(GulfofTrieste)达尔马提亚(Dalmatia)海岸地区,其大部分属于斯洛文尼亚。喀尔斯是一处海拔150~450m,覆盖面积550km2(长约40km,宽约13km)的碳酸盐岩高地。斯洛文尼亚语、意大利语和德语分别称之为Kras、Carso和Karst。喀尔斯高地表面大致平坦,但从局部看,喀斯特洼地遍布,各种典型的喀斯特地貌形态随处可见,包括坡立谷、大小溶斗(包括大的塌陷溶斗)、喀斯特干谷和溶洞。这些形态规模较小,起伏平缓。喀尔斯高地的名称起源于前罗马时期,其古典拉丁语名称(也是目前已知最早的名称)为Carsus。该词的词根*kar(u)s-是由意思为“石头或岩石”的词根*kar-演化而来。从欧洲众多文献中可以发现有许多名词来自前印欧语系的词根kar(r)a/gar(r)a。这些词根最初意思指石头或岩石,而后发展为石头筑成的遮盖物——一间房屋,一座城堡,甚至一个村落,这些词根还演化成喀斯特相关术语。由Carsus的宾格形式Carsum演变成现代意大利语名称Carso;同样的宾格依据前斯洛文尼亚语言规则(即r或l出现在元音和辅音字母之间时,须将其移至元音字母之前。)演变成Kras;德语Karst则是由意大利语Carso依据德语变化规则(以s结束的单词末尾须添加t)演变而来。由此可见,Kras、Karst和Carso均源于古拉丁文Carsus,该词含有词根*kar(u)s-。印刷技术的改进和新大陆的发现,带动了地图和地图集的出版。喀尔斯高地的名称不仅出现在地方性地图上,而且被大尺度区域性地图所标示出来,德文Karst甚至被用作区域地图的标题,足见喀尔斯高地的重要性。喀尔斯高地之所以比其它更大的地区重要且较早为人们所认识,与历史的地缘政治形势有关。16至19世纪,地中海东海岸大多由威尼斯共和国管辖,的里雅斯特港口和内陆地区则隶属于奥地利和土耳其帝国。对于奥地利帝国的公民,大部分中欧人和小部分东欧人来说,通向地中海唯一可行的途径就是从维也纳穿过卢布尔雅那市(Lju-bljana),经喀尔斯高地,至的里雅斯特镇。1719年,当的里雅斯特港宣布成为自由港后,这条道路变得更为重要。与此同时,喀尔斯高地不寻常的地貌和恶劣的自然环境给途经的旅行者和学者留下了深刻的印象。在他们的旅行记录中对Kras有近乎相同的描述:“碳酸盐岩裸露,岩洞繁多,没有水和土壤,夏暑冬寒,冬季强烈的冷风暴有时让高地无法通行......”。此后,当描述其他喀斯特地区时,作者们往往会将其与Kras(Karst)相类比。1830年F.J.H.Hohenwart在《Postojna岩洞导游手册》中,第一次确切地写道“喀斯特地貌不仅存在于Karst高地,它从Friuli平原一直延伸至希腊岛……”。十九世纪上半叶,地质、地理和水文学者开始了对喀尔斯高地的详细研究,出版了喀斯特地质地貌方面的著作,并开始使用一些喀斯特术语。自1830年起,由于这些记述性的文字和专业著作大多用德语撰写,德语名称Karst逐渐为更多地区的人们所了解。19世纪末20世纪初,可以说“karst”已经成为国际科技术语。对“karst”加入国际术语行列影响最大的可能是毕业于维也纳大学的JovanCviji′c教授,他是最重要的学者之一,也是著名地形学教授A.Penck的学生。他最重要的喀斯特著作“DasKarstph?nomen”(ThephenomenonofKarst)的书名中就使用了“karst”。“karst”就这样由一个地名逐渐演变为学术名词,然后成为国际科技术语。
生态地质
石漠化土地固碳潜力分析——以贵州为例
陈伟杰, 任晓冬, 熊康宁
2011, 30(2): 163-168.
摘要:
以中国南方石漠化最为严重的贵州省为主要研究对象,选取其中五个有典型代表性的石漠化综合治理小流域为研究区,以70个典型样地实地监测数据为基础,测算了目前贵州石漠化土地的碳储量并分别预测了短期(20年)和长期(50年)内的固碳潜力。数据表明:2006年全省石漠化土地总碳储量达12627~20418万t碳,其中潜在和轻度石漠化的碳储量最高,占总碳储量的80%以上,是石漠化生态系统中主要的碳库;通过石漠化综合治理,预计20年后会有22655万t二氧化碳得到固定,而50年后固碳量将翻一番,达到42708万t;贵州全省石漠化土地年均固碳量达8.55~11.34×106t,可消除全区42%的工业二氧化碳排放量,有助于贵州工业二氧化碳“零排放”目标的实现。尽管石漠化生态系统有巨大的固碳潜力,但在石漠化综合治理规划中对碳汇功能缺乏充分的重视,有必要在“十二五”石漠化综合治理规划中在更高的水平上重新考量石漠化的碳汇功能。
表层岩溶泉域短时间尺度岩溶作用碳汇效应初步研究——以重庆市金佛山水房泉域为例
胡毅军, 蒋勇军, 李林立
2011, 30(2): 169-174.
摘要:
本文以水房泉表层岩溶泉域为例,通过CDTP300多参数自动水质监测仪提供的年际连续的电导率、水温、水位,利用岩溶水化学-径流量方法计算出水房泉连续两年各月的CO2吸收量和年吸收总量。计算结果显示水房泉各月CO2吸收量中6、7、8三个月吸收量较大,1、2、12月吸收量均较小;年最大CO2吸收量出现在7月份,年中最小CO2吸收量出现在1月份。水房泉各月CO2吸收量同水房泉出口月径流量和月降雨量都有很好相关性,雨季吸收量远大于旱季吸收量。泉水HCO3-含量受到气温、降水、径流量和土壤CO2含量的综合影响, HCO3-含量的最高值与月CO2吸收量的最大值在时间上存在2个月的滞后现象。相对于较大流域碳汇的估算,以小流域为对象从短时间尺度计算碳汇更加精确,而且对于流域岩溶作用碳汇过程及其控制机理的深入揭示也是非常必要的。
岩溶山区土地利用方式对土壤活性有机碳及其分布的影响
蓝家程, 傅瓦利, 袁 波, 彭景涛, 张 婷, 付 允
2011, 30(2): 175-180.
摘要:
对重庆中梁山不同土地利用方式下的0~50cm土壤活性有机碳含量和分布进行研究。结果表明:不同利用方式土壤有机碳(SOC)含量大小顺序为:竹林>菜地>草地>林地>园地>弃耕地,且均表现为0~20cm层大于20~50cm层;土壤溶解性有机碳(DOC)含量平均值大小顺序为:林地>竹林>弃耕地>草地>园地>菜地,土壤溶解性有机碳占土壤有机碳的比例随土层深度增加而增加;土壤易氧化有机碳(EOC)含量及其剖面分布与土壤有机碳含量变化相一致,相关分析表明,两者的相关性达到极显著水平(R=0.852,P<0.0001),对土壤有机碳变化反应敏感。
滇池流域石漠化特征分析
张 华, 王 宇, 柴金龙
2011, 30(2): 181-186.
摘要:
位于云南省会昆明盆地内的滇池流域是滇中岩溶和石漠化较为发育的地区,石漠化总面积225.56km2,占流域总面积的7.71%,占岩溶总面积32.69%。石漠化主要分布在望海山、大板桥—呈贡、黑林铺、海口、梁王山、上蒜片区,其中又以北东部的大板桥片区石漠化最为严重。石漠化已造成流域内水土流失加剧、可耕地面积减少、土壤涵养水源能力降低及生态环境恶化等危害。通过地面调查和ETM遥感解译,查清了流域内石漠化的发育分布与碳酸盐岩的岩性及其组合、岩溶作用、地形地貌、气象等自然因素、人为因素和工业污染关系密切。针对石漠化的形成原因,提出了生态修复、农田基本建设、水资源开发利用、农村能源建设、小集镇建设、土地合理利用等治理措施。
水文工程地质
应用光纤传感技术进行岩溶塌陷监测预报的关键问题探讨
蒙 彦, 管振德
2011, 30(2): 187-192.
摘要:
在总结上世纪80年代以来岩溶塌陷监测预报方法的基础上,从岩溶塌陷自身特点和光纤传感技术监测原理出发,对目前光纤传感技术应用于岩溶塌陷监测预报急需解决的关键技术问题进行了探讨分析,主要包括环境温度影响、光纤敷设和预报模型建立三个方面。光纤本身的光学特性决定环境温度变化会影响光纤的变形测量,其解决办法主要是进行温度补偿和监测数据修正处理;光纤敷设,主要是解决光纤与岩土体同步变形问题,其办法是通过室内实验确定适宜的胶结剂和最优配比;建立光纤应变与岩土体变形的关系模型是应用光纤传感技术进行岩溶塌陷监测预报的关键,其解决办法为室内模拟实验。
重庆芙蓉洞上覆基岩、土壤元素分布特征及其对洞穴滴水水化学影响
向晓晶, 李廷勇, 王建力, 李俊云, 陈昀暄, 周福莉, 张天文, 白 莹
2011, 30(2): 193-199.
摘要:
通过对重庆芙蓉洞上覆基岩和土壤中元素分布特征以及表层岩溶泉水、土壤渗透水和洞穴滴水水化学特征的系统监测,发现Ca2+、Mg2+、Sr2+和SO42-在表层岩溶系统的基岩、土壤、水(土壤渗透水和洞穴滴水)三大载体的运移过程中发生了明显分异。Ca2+、Mg2+和Sr2+在基岩中平均质量比分别为239949ppm、129607ppm和123ppm,在土壤中分别为37458ppm、28360ppm和49ppm,土壤渗透水中分别为25.55mg/L、11.04mg/L和0.026mg/L,而在洞穴滴水中分别为64.37mg/L、37.87mg/L和0.044mg/L。Ca、Mg和Sr在土壤剖面中表现出明显的淋溶和淀积作用,其元素含量高低直接影响土壤渗透水元素含量;基岩的元素含量主导了土壤各层位、土壤渗透水及滴水中元素含量。不同滴水点的水其运移的路径、时间和环境条件不同,因此在利用洞穴次生化学沉积物元素地球化学特征来反映洞外环境变化时,需综合考虑各元素在岩-土-水中的分布迁移特征及其与环境因素的相互关系。
芙蓉洞洞穴水离子浓度和元素比值变化特征及其环境意义
衣成城, 李廷勇, 李俊云, 王建力, 向晓晶, 白莹, 唐亮亮, 谢世友
2011, 30(2): 200-207.
摘要:
通过对芙蓉洞2006年3月—2009年2月期间泉水和洞穴滴水、池水的地球化学指标监测,结合当地的器测数据,初步认为洞穴滴水的Sr2+、Ca2+、Mg2+浓度及其比值既取决于环境降水和温度的变化,也受到上覆岩土作用的影响。芙蓉洞外山上的6#泉水Ca2+平均浓度为45.81mg/L,洞内1#、3#滴水Ca2+的平均浓度64.59mg/L,2#和4#池水中由于Ca2+沉积,浓度下降到24.74mg/L,下降了大约61.7%。Mg2+和Sr2+的浓度在泉水、滴水和池水中的变化规律与Ca2+基本一致。各种水体中Cl-的浓度变化幅度较小,平均浓度为1.72±0.2mg/L。岩溶水与基岩作用时间长短以及运移过程中Ca2+的前期沉积作用对各元素与离子含量变化具有重要作用。旱季Ca2+的前期沉积作用和雨季基岩的溶蚀及雨水的稀释作用主导着岩溶水中Mg/Ca与Sr/Ca的变化,这些指标能对干旱和洪涝等极端气候事件做出响应。
不同地质背景地热系统水-岩作用下温泉水的地球化学特征——以重庆市温塘峡背斜温泉、滇东小江断裂带温泉为例
杨 雷, 肖 琼, 沈立成, 伍坤宇
2011, 30(2): 209-215.
摘要:
本文以重庆市温塘峡背斜和滇东小江断裂带出露温泉为例,探讨了其水文地球化学特征的差异。研究发现,由于地质背景条件基本相同,温塘峡背斜出露的温泉水文地球化学特征比较接近,水化学类型为SO4-Ca(Mg)型,而小江断裂带温泉水文地球化学特征差异较大,泉水水化学类型主要有HCO3-Na型(YN1)、HCO3-Ca型(YN2)、SO4-Ca(Mg)型(YN3和YN5)和SO4-HCO3-Ca-Na型(YN4),这与各泉点所处地质背景条件不同有很大关系。此外,通过对Na-K-Mg和Na-K-Mg-Ca图解模型的解读得出,所有样品均未达到水-岩平衡,仅有YN1泉点样品接近完全平衡线,表明YN1接近水-岩作用平衡状态,并由上述图解模型估算得到YN1点热储温度大概为100~120℃,与运用SiO2温标计算的热储温度(133~139℃)相差不大。此外,水化学特征和Na-K-Mg-Ca图解分析也表明,YN2与温塘峡背斜温泉水-岩作用过程比较相似。
北京西山岩溶水应急水源地水文地质特征及开采潜力分析
王晓红, 刘文臣, 沈媛媛, 刘士成
2011, 30(2): 216-221.
摘要:
应急水源地位于北京西山四季青地区,取水层位为奥陶系含水层,属覆盖型水源地。奥陶系岩溶地下水水量大、水质优良,是保障北京供水安全的后备水源。本文在综合分析奥陶系岩溶地下水水文地质特征基础上,以群孔抽水试验为基础,采用相关分析法预测水位,从岩溶地下水的富水性、地下水流场、地下水资源方面分析岩溶水的开采潜力,确保在出现水源危机时,岩溶地下水能够作为后备水源地为城市供水。结果表明,岩溶地下水应急水源地岩溶裂隙发育,补给条件好,地下水径流强度大,水质优良,具有6万m3/d的开采潜力,即当水源地增加每日6万m3应急开采时,水位埋深预测值为52.94m,能够满足现有取水设备条件,且不会影响其它水源井的运行。
技术方法
喀斯特地区遥感影像解译新算法——支持向量机算法
朱星磊, 安裕伦, 黄祖宏, 王静敏
2011, 30(2): 222-226.
摘要:
现行的遥感影像解译方法有监督分类和非监督分类。在监督分类中有平行算法,最小距离算法、最大似然算法等,而支持向量机是监督分类中的一种新的算法。本研究选择贵阳市花溪区小碧乡局部地区为研究对象,采用SPOT数据,分别运用最大似然算法和支持向量机算法对研究区遥感影像进行解译。通过建立混淆矩阵,来计算分类精度和Kappa系数。结果表明:支持向量机具有分类精度高,分类图斑完整等优点;但在时间的消耗上,支持向量机算法要比最大似然算法长。对于这两种算法而言,都存在地物光谱特征明显相异的地物易于区别,光谱相似的地物容易造成错分的现象,然而支持向量机分类精度要比最大似然分类精度高一些。支持向量机对样本数量具有敏感性,样本数量过多将导致运算时间过长。因此在实际运用中应根据实际情况,选择适合的算法。
基于面向对象分类方法在SPOT影像中的地物信息提取
祖 琪, 袁希平, 莫源富, 袁 磊
2011, 30(2): 227-232.
摘要:
利用基于面向对象分类方法的eCognition软件,以桂林寨底地区为研究区,对影像中各类地物设置不同的分割参数,即初始分割尺度为30,形状因子为0.1,光谱因子为0.9,紧凑度为0.7,光滑度为0.3,能够比较准确地分割出水体、植被、非植被3类地物。根据建立的类层次结构,继续对植被和非植被2个大类进行细分,结果表明当分别选定分割尺度为80和50时效果较理想。利用eCogni-tion对完成分割的地类进行分类,并结合最后的手动修改,取得了较高的分类精度,即总的分类精度达到96.28%,Kappa系数为0.9523。与传统的分类方法进行对比,面向对象分类方法在高分辨率影像分类工作中具有较大的优势。
利用ASTER卫星立体像对提取喀斯特数字地形模型——以广西大化高峰丛深洼地喀斯特地貌为例(英文)
粱福源, 石玉若, GeorgeA.Brook
2011, 30(2): 233-242.
摘要:
ASTER卫星立体像对已经被成功地用于提取全球数字地形模型(DEM),其有效性已经在不同类型的非喀斯特地貌区域得到验证。和一般地貌相比,喀斯特地形,特别是中国南方喀斯特,具有自己独特的形态特征。能否从ASTER影像中精确地提取喀斯特地貌DEM目前尚未见到有任何报道。本文利用ASTER影像成功地提取了广西大化地区高峰丛深洼地的喀斯特地貌DEM,并且将提取结果与同一地区1∶5万地形图控制点的高程和4个剖面的高程变化进行了对比。研究区内绝大部分区域是喀斯特地貌,但在其西北部有一舌状砂岩地貌分布,从而提供了一个很好的喀斯特和非喀斯特地貌DEM精度对比的机会。本文的研究结果表明,从ASTER影像提取出来的砂岩地貌的DEM均方根误差要小于喀斯特地区,表明从ASTER影像中能更有效地提取非喀斯特地貌的DEM。相比之下,提取得到的喀斯特DEM精确度则稍差。究其原因主要是因为研究区内独特的高峰丛深洼地地形形态。由于峰丛地形的阴影在构成立体像对的两幅影像(nadir-looking和aft-loo-king)上的大小和形态差异很大,导致了DEM生产过程中两幅影像不能精确配准,从而产生比较大的误差。相比之下,砂岩地区地貌相对比较平坦,地形阴影大小和形态在两幅影像上差别不大,故而能得到精度比较高的数字地形模型。本文研究结果同时还表明适当增加地面控制点能在一定程度上改善提取出来的喀斯特地貌DEM的精度。尽管提取的数字地形模型精度稍低,其均方根误差仍然远远小于该地区峰丛和洼地个体体量。因此本研究认为从ASTER立体像对提取的数字地形模型可广泛用于喀斯特地貌形态特征研究。