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2014年  第33卷  第4期

基础地质
洞穴文石石笋古气候环境变化研究进展、存在问题及研究方向
殷建军, 林玉石, 唐 伟
2014, 33(4): 387-395.
摘要:
在全球变暖、极端事件频发的背景下,利用地质载体重建过去2 000年来气候变化规律、研究极端事件发生机制是未来气候变化,特别是极端天气/气候事件预测的重要手段。文章综述了高U含量、能够高精度测定年龄的洞穴文石石笋在古气候环境重建的应用:用于研究气候变化与人类文明的关系、反演区域气候差异性、准确重建区域气候变化及极端事件的发生;并针对洞穴文石石笋古气候环境重建中存在的问题提出以下研究方向:综合87Sr/86Sr、δ26Mg、δ18O和δ13C等同位素技术追寻洞穴文石的物源、利用Mg/Ca、Sr/Ca和δ13C、△47综合分析洞穴文石形成的环境及水文过程,加强洞穴文石的结晶学、物理化学研究,查明其形成及转化为方解石的条件。
黔北白云岩红色风化壳元素地球化学特征
李 锐, 高 杰, 张 莉, 李今今, 季宏兵
2014, 33(4): 396-404.
摘要:
选取贵州高原喀斯特地区典型白云岩风化剖面作为研究对象,探讨了红土剖面元素迁移特征及其影响因素,为进一步认识红色风化壳元素地球化学特征提供依据。结果表明:(1)红土剖面中土壤样品(XPS-4~XPS-25)Fe、K、Mn常量元素及Co、Pb、Zn微量元素的分布曲线相对于其他元素靠近 UCC,元素Mg、Ca、Na、Ti和 Li、Cr、Ba、V 的数据点则显著偏离了上部陆壳的平均组成。(2)元素对协变分析得出Ti与Fe、Ba和V的积累特征一致,呈增加趋势;Ti与Mg呈反向变化特征。(3)以Ti为参比元素的剖面迁移特征表明,绝大部分元素的地球化学行为表现为迁移淋失,仅 Fe 、Cr和V 富集。K、Ba总体上呈迁出趋势,个别层段有轻微富集;Na和Co在风化原岩处有一个富集端点。元素在风化过程中的迁移聚集与土壤剖面的pH值和剖面结构变化、粘土矿物和有机质等的吸附有关。
岩溶系统中土壤氮肥施用对岩溶碳汇的影响
黄 芬, 肖 琼, 尹伟璐, 胡 刚, 杨利超, 刘芝灵, 曹建华
2014, 33(4): 405-411.
摘要:
有资料显示陆地碳酸盐岩风化消耗大气CO2的碳通量与世界森林碳汇通量量级相当。但农业地区过量施用氮肥形成的硝酸对碳酸盐岩的溶解会减弱岩溶碳汇效应,其量可达到7%~38%,而适量施用氮肥在增加农作物产量的同时,能降低土壤C/N比,增加土壤微生物活性,促进有机物料分解,从而提高土壤CO2浓度,提高土下碳酸盐岩的溶解速率。因此,要从两方面分析岩溶系统中土壤氮肥施用对岩溶碳汇效应的影响。同时,岩溶区碳酸盐岩风化形成的土壤具有较高的pH值及盐基饱和度,对H+有较强的缓冲作用,可能是导致自然条件下,河流中溶解无机碳(DIC)与水体中钙、镁等离子并不守恒的原因之一,因此,运用端元法可能过高估算了硝酸对碳酸盐岩的溶解量。岩溶区土壤环境中硝化作用产生的硝酸到底多少能对碳酸盐岩产生溶蚀,并影响到岩溶碳汇效应还有待研究。应结合土壤本身的特性及河流生物地球化学过程,综合研究不同施氮水平、土壤硝化产酸及其影响下的土下碳酸盐岩溶解及碳汇效应过程,客观评价岩溶区土壤氮肥施用对岩溶碳汇的影响,并寻求适宜氮肥施用量及促进岩溶碳循环,提高岩溶碳汇效应的技术方法。
水文地质
多元统计法在河水主要离子含量变化特征及来源分析中的运用——以梧州水文站控制断面为例
黄 婕, 于 奭, 梁 权
2014, 33(4): 412-418.
摘要:
文章利用2011年4月到2012年3月对梧州水文站控制断面进行的定期采样数据,分析了该断面河水中主要阴、阳离子的化学组成,并运用多元统计分析方法研究和探讨了河水化学组成变化特征。结果表明,梧州水文站控制断面河水水化学类型以Ca2+ + HCO3-型为主,Na+、Ca2+、Mg2+、HCO3-、SO42-、NO3- 主要来源于岩石的风化,K+ 、Cl-来自于人类活动的输入;河水中离子化学组成受水—岩作用和土壤表面离子交换作用影响,对河水溶质的贡献率分别为69.34%、17.10%。
岩溶区多重介质水流模型研究进展
杨 杨, 唐建生, 苏春田, 潘晓东, 赵良杰
2014, 33(4): 419-424.
摘要:
数值模拟技术广泛应用于地下水资源评价工作中,为水资源合理开发利用提供科学依据。本文针对岩溶区的数值模拟技术展开研究,综述了岩溶区地下水流建模技术的主要方法和研究进展,介绍了SWMM模型、UGRFLOW模型、CAVE模型、CFP模型等多重介质模型的建模方式和运行原理。岩溶区地下水赋存介质复杂,管道、裂隙和空隙多重介质并存,水流特征多样,等效连续介质模型不能很好地刻画岩溶区复杂的地下水流特征。随着对岩溶水流系统研究的深入,二重和三重介质模型逐渐应用于岩溶区地下水流模拟工作中,取得较好成果,但仍存在如忽略中宽裂隙的导水作用、岩溶管道设置单一、模型适用性不强等问题。今后应从解析岩溶含水介质的结构特征入手,关注中宽裂隙在地下水流系统中的导水作用和水流特征,改进管道流模块以更好地刻画复杂的地下河管道,改进不同介质间水流交换量算法,提高模型精确性和适用性。
煤炭开采后峰峰矿区奥陶系岩溶水硫酸盐演化过程研究
郝春明, 何培雍, 王 议, 侯双林, 董建芳
2014, 33(4): 425-431.
摘要:
文章运用水化学和同位素水文学等手段,寻求奥陶系岩溶水硫酸盐演化过程的“指纹”,通过不同含水层间水化学、稳定同位素差异的比对,分析其与上覆含水层间的水力联系和硫动力分馏过程,阐述采矿活动影响下峰峰矿区奥陶系岩溶水硫酸盐的演化过程。研究结果表明:煤矿开采后,峰峰矿区奥陶系岩溶水硫酸盐含量普遍增高,演化特征呈现多样性,存在多种硫动力分馏过程。分馏动力主要来自矿坑水和孔隙水通过导水裂隙的渗漏(越流)补给,以及脱白云石化过程中自身蒸发岩矿物(石膏)的溶解。
龙涧泉岩溶水系统特征
王现国, 邱金波, 葛 雁
2014, 33(4): 432-440.
摘要:
文章以地下水系统理论为指导,对龙涧泉岩溶水系统的边界条件、人工干预条件下地下水动力场演化特征等方面进行了系统的研究。根据区域地质、构造、地形地貌和水文地质条件,探究了龙涧泉岩溶水系统,圈定了系统的范围、边界性质、流动系统内部及其与外部系统之间的关系,确定龙涧泉为系统的唯一天然排泄口,龙涧泉岩溶水系统与白浪岩溶水系统无直接水力联系。龙涧泉岩溶水系统岩溶水补给来源主要是大气降水、河流入渗及侧向径流补给,现状条件下总补给量为864.42万m3/a,多年平均补给量为836.81万m3/a;排泄主要是水源地开采和矿山排水,现状开采量为4 117.2万m3/a。由于开采量大于允许开采量,并超过了总补给量,区内岩溶水一直处于超采状态。2004—2008年矿区岩溶水实测年均下降1.61 m/a,多年(1984—2008)水位平均降幅为5.68 m/a,最大降幅17.42 m/a。此外还讨论了岩溶水系统的补给、排泄条件,提出了龙涧泉岩溶水开发、保护、复泉与管理龙涧泉岩溶水系统的建议。
生态地质
粤北岩溶峰林不同地貌部位植被特征研究
魏兴琥, 徐喜珍, 雷 俐, 周红艳
2014, 33(4): 441-448.
摘要:
文章选择粤北英德九龙镇典型峰林平原为研究区,在不同地貌部位调查了生态环境的岩石裸露率和土壤厚度,以及植物物种、生物量、盖度等指标,运用物种α多样性指数和Jaccard相似性系数分析了植物多样性与相似性,结果表明:(1)不同地貌部位的岩石裸露率、土层厚度差异较大,峰壁岩石裸露率显著大于峰顶、坡麓和洼地,而洼地的土层厚度显著大于峰顶、峰壁和坡麓;(2)峰顶、峰壁、坡麓和峰间洼地的群丛依次为乔栯榕-竹叶椒+檵木-纤毛鸭嘴草、乔栯榕-红背山麻杆+檵木-五节芒、黄连木-灰白毛莓-纤毛鸭嘴草和长毛八角枫-藤金合欢+粉单竹-纤毛鸭嘴草,优势种与层片结构有一定差异;(3)岩溶植物具有对环境的高度适应性,使不同地貌部位植被能够保持较高的覆盖度,但地势平缓、土层相对较厚的峰顶与峰间洼地的生物量要显著大于坡麓及峰壁;(4)岩石裸露率与土层厚度、土层厚度与生物量间都呈极显著的负相关关系;(5)峰顶与峰间洼地的物种数显著少于峰壁与坡麓,峰顶的Shannon-Wiener指数、Simpson指数和Pielou指数都显著低于其他部位,而峰壁的几项多样性指数均显著高于其他部位植被,岩溶环境地貌部位的多样性有助于提高生物多样性;(6) Jaccard相似性系数分析表明峰林空间异质性造成物种分布的差异,空间位置远近和地貌部位差异大小对物种分布影响至关重要。
贵州喀斯特铝土矿具芽胞苔藓种类特征——以贵州省清镇市林歹铝土矿区为例
殷声锋, 王智慧, 张朝晖
2014, 33(4): 449-455.
摘要:
对贵州省清镇市站街镇林歹铝土矿第二矿区的油菜种植区、矿土上部树林区、废石堆积区、矿土堆积恢复区4类环境进行苔藓植物采集,并对具芽胞苔藓种类进行统计分析,结果表明:(1)经鉴定发现苔藓植物10科22属37种,优势种(频度大于10%)为日本大丛藓Molendoa japonica Broth.(18.72%)和银叶真藓Bryum argenteum Hedw.(11.06%);(2)发现8种具芽胞苔藓,占总种数的21.62%,隶属于丛藓科Pottiaceae和真藓科Bryaceae,其中日本大丛藓和芽胞银藓Anomobryum gemmigerum Broth.为常见具芽胞苔藓;(3)油菜种植区中具芽胞苔藓种类最多(6种),但出现频度不高,非该类环境中的优势种,日本大丛藓在4类环境中均有发现;(4)在4类环境中,相对恶劣条件下具芽胞苔藓出现的几率更大;(5)瘤根真藓Bryum bornholmenseWinkelm.& Ruthe.和毛状真藓Bryum apiculatum Schwagr.的芽胞长于假根上,其余种类芽胞均见于叶腋处,呈扫帚状,芽胞形态上呈现多样性,有球形、棒形、棒槌形、芽形、纺锤状和火炬状。
南洞流域东部重点区石漠化现状及治理对策
覃星铭, 蒋忠诚, 何丙辉, 劳文科, 李衍青, 赵 一, 蓝芙宁
2014, 33(4): 456-463.
摘要:
为了探讨南洞流域东部重点区石漠化现状及其治理对策,通过遥感数据分析结果并结合地面实地调查验证,对云南南洞流域东部重点区石漠化分布特征、成因、危害及其区域林地生态环境质量状况进行了分析。结果表明,南洞流域东部重点区石漠化面积占岩溶区面积的17.2%,集中分布于大庄盆地西北部,以轻度石漠化为主,轻度、中度、重度石漠化的面积比例约为7∶3∶1,石漠化与水土流失问题突出,岩溶区林地生态环境质量等级以三级、四级为主,占区域总面积的53.77%,整体水平较低,且明显低于区内的非岩溶地区林地。粗放型畜牧和农耕方式是导致区内石漠化形成和加剧的最重要因素。提出休垦弃焚、恢复次生植被、合理开发利用土地资源、优化农林畜牧产业结构,实施林草建设工程、草食畜牧业工程、水利水保设施工程,建立保障制度和监督机制,开展全面的石漠化综合治理对策,以确保区域生态恢复、农林畜牧经济健康发展及南洞地下河流域生态安全和水资源开发利用。
生态功能优先背景下的西南岩溶区石漠化治理问题
张军以, 戴明宏, 王腊春, 苏维词
2014, 33(4): 464-472.
摘要:
文章分析了现有石漠化治理模式、物种选择、石漠化治理综合效益评估、消除贫困等方面存在的不足,并结合国家对西南岩溶石漠化区主体生态功能的定位,对未来石漠化治理过程中的几个关键问题进行了探讨,认为未来石漠化治理要更有效地兼顾生态与经济效益,提高生态补偿标准,完善生态补偿体制,促进石漠化区农村人口的城镇化转移,减少人口压力,消除农户破坏环境的驱动因素,促进石漠化治理成效的长期可持续发展,以保证西南岩溶石漠化区水土保持和生物多样性维护主体生态功能的实现。
桂江流域土壤侵蚀估算及其时空特征分析
陈 萍, Lian Yanqing, 蒋忠诚, 覃小群
2014, 33(4): 473-482.
摘要:
桂江流域的水土流失现状研究对珠江三角洲的水生态安全有重要的现实意义。采用修正的通用土壤流失方程(RUSLE)估算了桂江流域的土壤侵蚀模数与年侵蚀总量,分析流域内土壤侵蚀的时空分布特征,探讨了影响该区域土壤侵蚀强度的自然与人文因素。结果表明,桂江流域51.8%的地表都在发生不同程度的土壤侵蚀。从全流域平均土壤侵蚀强度来看,属于中度侵蚀。从土壤侵蚀面积来看,约85%的地表处于微度、轻度与中度侵蚀。4-6月的全流域平均土壤侵蚀强度最大,侵蚀总量也是最大的。流域的土壤侵蚀主要发生在高程在30~600m的低山丘陵-高地地貌区内的林地与耕地中。流域内岩溶区的土壤侵蚀强度随着石漠化程度从无到中度逐渐增加,轻、中度石漠化区的土壤侵蚀强度达到强度侵蚀等级。
岩溶地区旅游生态安全评价及趋势分析——以广西为例
张 鹏, 丘 萍
2014, 33(4): 483-489.
摘要:
岩溶地区拥有丰富的旅游资源,但是生态环境相对脆弱,根据岩溶地区旅游发展的特点,以"压力-状态-响应"(PSR)模型为基础,同时从生态安全的概念出发,涵盖生态风险、生态健康和生态足迹指标,建立了岩溶地区旅游生态安全评价指标体系。调整的主要指标包括:土地压力指标、旅游经济密度、年平均气温和年平均降雨量指标、旅游空间密度、游客密度指数、旅游收入指标等。采用综合指数法和熵权法,分别引入2012年和2007年两年的数据,对广西岩溶地区旅游生态安全的现状、发展趋势及变化趋势的内在原因进行了分析。实证结果表明:(1)从现状评价看,2007、2012年广西岩溶地区旅游生态安全水平总体较低,处于安全级别的城市主要位于广西中部区域,其他城市则处于不安全级别;(2)从影响指标看,经济状态和旅游生态状态对当地的旅游生态安全影响较大;(3)从变化趋势看,广西岩溶地区旅游生态安全状态逐渐好转,广西中部地区保持安全状态,紧邻广西中部地区的地市处于持续危险区域,但综合指数呈上升趋势;梧州和贵港两个位于广西东部的城市同样处于持续危险区域,但是旅游生态安全综合指数呈小幅下降趋势;(4)旅游生态安全状态和趋势与岩溶分布没有显著的相关关系。
环境地质
湖南宁乡大成桥地区岩溶地面塌陷分布特征及影响因素分析
陈亮晶, 孙锡良, 皮 景, 王 璨, 欧 健
2014, 33(4): 490-497.
摘要:
湖南宁乡大成桥地区至2012年产生岩溶地面塌陷484处。文章通过对地质环境条件及岩溶地面塌陷时空分布特征的分析,总结出本区岩溶地面塌陷的分布特征和影响因素:(1)岩溶发育区发生塌陷428处,占总数的88.5%;冲沟地形中发生岩溶地面塌陷339处,占70%;覆盖层厚度小于10 m区发生塌陷335处,占总数的69.2%;双层结构区发生塌陷266处,占总数的55%,分布密度为7.82处/km2;冲洪积成因土体产生塌陷404处,残积土中产生塌陷80处;(2)岩溶地面塌陷在雨季的4-7月发生281处,占总数的58%;2001-2006年平均每年产生塌陷20处,2007-2012年平均每年产生塌陷54处,逐年增加趋势明显;(3)484处岩溶地面塌陷全部分布在煤炭坝疏干排水形成的降落漏斗范围之内;(4)本区地质环境极为脆弱:岩溶发育,覆盖层厚度较薄、力学性质差且双层结构土广泛分布于冲沟及冲积平原,是产生塌陷的内在因素;矿区疏干排水是主要诱发因素,降雨分布不均、地表水渗漏及河道整治对塌陷产生起促进作用。
基于在线高分辨率示踪技术的岩溶泉污染来源及含水介质特征分析——以重庆黔江区鱼泉坎为例
于正良, 杨平恒, 谷海华, 方明洋, 李建鸿, 陈金龙
2014, 33(4): 498-503.
摘要:
在线高分辨率示踪技术以其精度高、成本低的特点在岩溶地下水文系统研究方面得到较为广泛的应用。重庆市黔江区鱼泉坎岩溶泉的污染问题导致蓬东乡、五里乡及其周边3 000居民饮水困难,为了确定水源地主要的污染源,选取荧光素钠、天来宝2种示踪剂,应用在线高分辨率示踪技术确定了重庆某畜禽养殖有限公司的化粪池与鱼泉坎泉之间存在水力联系。两种示踪剂的回收率均较低,分别为:荧光素钠3.51%,天来宝2.56%,且两回收曲线存在一定差别,可能与天来宝的水溶性较荧光素钠低有关。基于荧光素钠初现时间和首个峰值出现时间计算的地下水最大流速与平均流速分别为27.09 m/h、22.32 m/h,反映鱼泉坎岩溶孔隙、裂隙较小,化粪池污染渗漏缓慢、运移时间长。示踪剂质量浓度历时曲线表现为多峰型,推断化粪池至鱼泉坎泉段至少存在4条较大的径流通道,表明示踪段表层岩溶泉裂隙发育的相对均匀性。欲恢复鱼泉坎泉的水质,须对该养殖场进行防渗处理或勒令关闭。
岩溶区地下水微生物污染特征及来源——以重庆南山老龙洞流域为例
段逸凡, 贺秋芳, 刘子琦, 张远瞩, 张弘, 赵瑞一
2014, 33(4): 504-511.
摘要:
文章选取老龙洞地下河流域10个地下水点采集样品,分析水样中的水化学指标和三种重要微生物指标,以了解城市化进程对老龙洞地下河流域水质的影响,探究该地区微生物污染的主要来源。结合岩溶区独特的水文地质条件,利用粪大肠杆菌(FC)与粪链球菌(FS)比值法,初步分析得到该地区微生物污染程度和污染来源。研究结果表明:(1)老龙洞流域地下水存在严重的微生物污染,地下水总细菌数、大肠菌群远超过国家地下水标准规定,分别是国家地下水标准规定的2.3×102~5.5×104倍、0.8×104~0.9×106倍,粪大肠菌群数量为100~4.38×106 CFU?L-1;(2)4#、6#采样点微生物污染主要来源于温血动物,1#、7#、8#采样点地下水受城市化进程的影响大;(3)微生物污染主要来源于人类粪便,同时SO42-、PO43-、NO3-含量高且与微生物污染相关性密切,说明生活污水引起的次生微生物污染较严重,2#、3#、5#、10#采样点受生活污水和禽畜粪便影响较小,属于单纯的NO3-农业污染型地下水,微生物污染较轻。

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《中国岩溶》编辑部
2022年4月20日