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2016年  第35卷  第2期

其它
《现代岩溶学》新书简介
肖 琼, 蒲俊兵
2016, 35(2).
摘要:
水文地质
昆明地热田的成因与外延
王宇, 康晓波, 张华, 王燕
2016, 35(2): 125-133. doi: 10.11932/karst20160201
摘要:
在昆明地热田外围万溪冲成功钻探深度2001.6 m,井口水温55 ℃,涌水量1 230 m3/d的探采结合井。通过此次钻探研究验证了对云南省层状热储形成规律的认识,一是在碳酸盐岩地层埋深足够大,按地温梯度推算碳酸盐岩热储层温度达到45 ℃以上的地段,均具有钻凿可利用的地热水井的地热地质条件,尤其是在断陷盆地中;二是震旦系上统灯影组和下寒武统渔户村组碳酸盐岩地层分布稳定,其中的不整合面、断裂构造是深层承压水传输的通道,形成了地热水深远程径流,导致了深岩溶发育,因此是普遍存在的地热水储层。根据以上认识和本次勘探取得的新突破,结合研究区的地质、水文地质资料进行分析推断,将昆明地热田东南边界由呈贡吴家营附近向南推进至晋城镇南边,外延20余km。
不同时间段青木关岩溶地下河水化学变化主导因素分析
余 琴, 杨平恒, 于正良, 陈雪彬, 吴 鸿
2016, 35(2): 134-143. doi: 10.11932/karst20160202
摘要:
利用多参数水质分析仪,对典型岩溶槽谷区重庆青木关岩溶地下河出口姜家泉的月尺度、农耕期和暴雨期3个不同时间段的水化学动态变化特征进行监测,通过主成分分析法,研究这3个不同时间段水化学变化主导因素的异同。结果表明:月尺度期间,电导率、pH值和Ca2+、Mg2+、K+、Na+、HCO3-受雨水稀释作用,使丰水期低于枯水期;水化学变化主要受5个主成分影响,累积方差贡献率为90.75%,但其主导因素是水-岩作用。农耕期,降雨携带残余的粪肥、氮磷钾肥汇入地下河,电导率和Cl-、NO3-、K+、Na+浓度升高;水化学变化主要受3个主成分影响,累积方差贡献率为87.81%,但其主导因素是施肥活动。暴雨期间,各离子浓度变化经过平稳期、上升期、稳定期、特殊期4个阶段。上升期,降雨对地下河影响最大,导致水-岩作用增强,电导率和Ca2+、HCO3-浓度上升;对地表土壤和化肥的冲刷淋溶作用显著,导致Al、Fe、Cl-、K+、Na+和NO3-浓度明显上升。水化学变化主要受4个主成分影响,累积方差贡献率为80.09%,但其主导因素是水-岩作用、地表土壤和养分流失。
重庆南山老龙洞地下河表层沉积物重金属环境地球化学特征及生态风险评价
任 坤, 陈志兵, 潘晓东, 张 媚
2016, 35(2): 144-152. doi: 10.11932/karst20160203
摘要:
2013年12月采集了重庆南山老龙洞地下河表层沉积物样品,利用电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)、电感耦合等离子体发光质谱仪(ICP-OES)分析样品中Mn、Pb、Cu、As和Cr的含量,并用地累积指数法和潜在生态风险指数法对重金属的生态风险进行评估。结果表明:地下河表层沉积物存在重金属富集现象,富集程度依次为Cr>Cu>Mn>Pb>As,其中UGR0处重金属污染相对较严重;地下河表层沉积物重金属含量主要受总有机碳(TOC)控制,与沉积物pH、粒径无显著相关性,TOC也控制着重金属稳定度,影响着重金属的迁移性,进而影响上覆水水质;地累积指数法评价显示地下河表层沉积物重金属整体上处于轻度污染状态,潜在生态风险指数法评价表明老龙洞地下河表层沉积物重金属含量水平引发有害生物效应的可能性不大。
岩溶碳汇
土地利用对岩溶作用碳汇的影响研究综述
曾思博, 蒋勇军
2016, 35(2): 153-163. doi: 10.11932/karst20160204
摘要:
耦合水生光合作用的岩溶作用碳汇新模式的提出使得碳酸盐岩的风化过程成为寻找“陆地剩余碳汇”(residual land sink) 的新方向。传统意义上,碳酸盐岩风化在全球碳循环模型中被认为是未快速响应地表环境变化的地质过程,然而最新一系列研究表明人类土地利用显著改变了这一地质循环过程。文章总结了岩溶作用碳汇对不同土地利用/覆被变化的具体响应,并对其机理进行了系统分析。发现土地利用与覆被变化影响岩溶作用碳循环过程主要源自土壤CO2浓度和径流量变化以及外源酸(硝酸和硫酸)的介入。证据显示在土地利用对岩溶作用碳汇的调控中土壤CO2浓度与径流量是复杂且相互制约的两个机制,人类活动产生的外源酸干扰在不同层面上的影响也不同。由于地表水生生态系统所产生的内源有机碳(AOC)的巨大稳碳能力(水生碳泵效应)在以往的研究中并没有与碳酸盐岩风化过程相联系,因而其对土地利用变化的响应过程和机理是岩溶碳循环研究的最新方向。基于土地利用调控碳酸盐岩风化过程的复杂性和多样性特点,综合考虑岩溶作用产生的DIC(溶解无机碳)与AOC在不同土地利用情况下的相互关系以及定量分析各环境因素的具体效应成为了合理制定人为土地利用调控策略的必要前提,也是岩溶作用碳汇研究的未来发展方向。
半干旱岩溶区土壤次生碳酸盐比例及对岩溶碳汇计算的影响
黄奇波, 覃小群, 刘朋雨, 张连凯, 苏春田
2016, 35(2): 164-172. doi: 10.11932/karst20160205
摘要:
定量评价半干旱岩溶区土壤次生碳酸盐比例和来源有助于认识土壤系统影响岩溶作用的机理。选取山西晋中盆地西南,吕梁山东侧的半干旱岩溶区马跑神泉小流域为研究对象,通过对林地、退耕地、灌丛地土壤剖面进行分层取样并测定碳酸盐含量及其δ13C、CO2浓度及其δ13C值,分析其随深度的变化规律和控制因素;并结合研究区碳酸盐岩的δ13C值计算3个剖面各层土壤次生碳酸盐所占比例。研究结果表明:3个土壤剖面的碳酸盐含量、CO2浓度在0~50 cm土层随深度增加而增加,在50~70 cm土层随深度增加而减少;土壤碳酸盐δ13C值、δ13CCO2值在0~50 cm土层随深度增加而偏负,在50~70 cm土层随深度增加而偏重;土壤碳酸盐含量及其δ13C值主要受次生碳酸盐比例控制,而土壤CO2及其δ13CCO2值在上层主要受大气CO2和土壤有机质分解生成的CO2共同影响,下层还受土-岩界面岩溶作用过程制约;退耕地、林地、灌丛剖面次生碳酸盐所占比例的均值分别为52%、42%和32%,证实北方半干旱岩溶区土壤中存在原生碳酸盐向次生碳酸盐转化过程。
长江流域不同地质生态环境土壤碳酸酐酶活性、有机碳含量及其相关性
潘伟志, Sila Onesmus Nzung’a, 申泰铭, 李 为, 王晨玮, 余龙江
2016, 35(2): 173-178. doi: 10.11932/karst20160206
摘要:
为了探讨流域岩溶生态系统土壤碳酸酐酶(CA)活性、有机碳含量及CA固碳之间的潜在关系,选取长江流域干流及支流沿岸不同地质生态环境下的10个样地,比较长江流域不同地质生态环境下表层土壤(0~20 cm)中的碳酸酐酶(CA)活性与土壤有机碳(SOC)含量,并分析二者之间的关系。结果表明:(1)长江流域岩溶区的表层土壤CA活性要高于非岩溶区(P<0.01),土壤CA活性的差异与样地的地质类型及植被类型不同有关;(2)位于岩溶区高场(GC)样地的年平均SOC含量最高(1.09%),而位于非岩溶区外洲(WZ)样地的年平均SOC含量最低(0.29%),而且总体比较而言,长江流域冬季表层土壤的平均SOC含量显著高于夏季(P<0.01);(3)相关性分析结果显示,不同季节长江流域岩溶区表层土壤CA活性与SOC含量呈一定的正相关。研究结果为进一步研究流域岩溶生态系统土壤CA与土壤固碳能力之间的关系奠定了基础。
灾害地质
湖南宁乡大成桥充水矿山疏干区岩溶系统水气压力监测及突变特征
蒋小珍, 雷明堂, 管振德
2016, 35(2): 179-189. doi: 10.11932/karst20160207
摘要:
湖南煤炭坝煤矿是我国著名的大水矿山,开采标高已降至-400 m,每小时排水量11 000 m3。长期的疏干排水,已形成面积达219.19 km2的地下水降落漏斗。以往的调查资料表明,矿山疏干诱发的岩溶塌陷主要发生在疏干开始、地下水位下降到基岩面附近、矿坑发生突水突泥灾害等3个阶段,在疏干区应该无诱发因素导致岩溶塌陷的发生。但近年来煤炭坝煤矿疏干区大成桥的岩溶塌陷特征表明,尽管相关部门采取了一系列处置措施,但岩溶塌陷仍然频繁发生。为了进一步揭示该地区岩溶塌陷发育规律,使处置决策更加科学化,作者所在团队选择大成桥为典型区,通过岩溶系统地下水气压力监测,分析诱发岩溶塌陷的动力来源及其变化规律。结果表明,疏干区岩溶管道裂隙系统中水气压力突变现象极为明显,年最大变幅达54.72 m,瞬时水气压力变化速率最大为70.6 cm/min,造成这一现象的主要原因是气爆、地下洞穴(溶洞、土洞)垮塌。
川东南隔挡式构造区隧道空间展布影响下岩溶涌突水特征简析
吴明亮, 漆继红, 许 模, 安成蛟, 李 潇, 张世殊, 王能峰
2016, 35(2): 190-196. doi: 10.11932/karst20160208
摘要:
隔挡式构造区隧道工程涌水特征研究多局限于某个具体隧道工程及对应的特定岩溶水系统,缺乏关于隧道空间展布影响下涌突水问题的系统研究。文章提出以隧道穿越区岩溶发育及岩溶水水平与垂直分带差异作为隧道空间布置类型划分的主要标准,将隧道空间展布区的岩溶水文地质特征分为七类,对不同类型中岩溶含水介质空间结构特征、岩溶发育差异以及岩溶水在此区域流动的特点进行分析,并对八种类型的隧道涌突水的特征进行比较。据此,结合研究区拟建渝万客专铜锣山隧道和明月山隧道案例,分析此两隧道展布区域的岩溶水文地质特征,分别属于补给-垂直入渗型类型及补给径流-水平径流型类型。进一步对此两隧道可能遭遇的岩溶涌突水进行定性评价和涌水量计算,认为铜锣山隧道主要出现雨季涌水现象,水量大小受降雨强度控制,而明月山隧道涌水量较大。
岩溶土洞稳定临界深度的初步研究
肖武权
2016, 35(2): 197-201. doi: 10.11932/karst20160209
摘要:
在岩溶土洞发育地区进行工程建设时需要确定土洞是否会发展成地面塌陷和对工程结构物稳定性有影响,分析表明土洞临界深度可作为评价土洞稳定和加固深度的依据。本文采用有限元分析方法,以土洞塑性区贯通至地面或路基表面作为土洞发展成地面塌陷和临界深度的标准。研究表明,土洞的临界深度与土洞形状、土洞尺寸、位置和路基填土厚度有关;土洞断面形状为圆形时临界深度最小,土洞尺寸越大,路基填土越厚,相应土洞临界深度越大。
矿坑排水与岩溶地面塌陷的关系
林 丹, 游省易, 唐小明
2016, 35(2): 202-210.
摘要:
浙江省某岩溶矿区南部洼地先后发生6处地面塌陷,引发了当地居民的恐慌。矿区排水是唯一地下水开采活动,为分析塌陷区与矿区之间的水力联系,遂在研究区全面布置地下水监测系统。通过对比分析观测水位、矿坑排水量及当地降雨量数据,探讨地面塌陷与矿区排水之间的关系及其潜在成因。研究表明,研究区岩溶地下水动态变化整体保持一致,受降雨、矿坑排水等综合因素影响。北部矿区和南部洼地存在岩溶连通管道,两者在雨季水力联系微弱、旱季水力联系密切。经长期径流潜蚀作用,〖JP2〗导致区内地面塌陷区灰岩顶板岩溶发育处上覆土层出现土洞,当矿区排水量急剧增大时,南部洼地岩溶水位大幅度下降,使得土洞中出现负压、上覆土层所受浮托力降低、孔隙水与岩溶水补排关系改变,在多种效应共同作用下,土洞最终形成地面塌陷。
生态地质
钙、铁、铝形态对岩溶石灰土磷有效性的影响
梁建宏, 曹建华, 杨 慧, 黄 芬
2016, 35(2): 211-217. doi: 10.11932/karst20160211
摘要:
为揭示钙、铁、铝形态与岩溶地区土壤磷有效性关系,通过改进的BCR元素形态连续提取法获取石灰土不同发育阶段土壤矿质元素赋存形态,并分析与总磷及速效磷含量之间的相关关系。初步研究表明:石灰土壤中全磷和速效磷在石灰土发育过程呈降低趋势,从黑色石灰土到黄色石灰土,总磷降低了76.7%,速效磷减少了84.7%。石灰土总磷与速效磷同酸溶态、可还原态及残渣态钙,可氧化态铁、铝和可还原态铝显著正相关,而同总铁、总铝以及残渣态铝显著负相关,相关系数绝对值均达到0.9以上。随着石灰土发育进行,钙总量及其形态均降低,而铝、铁总量和形态呈增加趋势,可能导致岩溶地区石灰土磷及其有效性缺乏越发突出。
基于GIS和RS的黔南喀斯特地区人居环境自然适应性评价
郭晓娜, 苏维词, 李 强, 潘真真
2016, 35(2): 218-225. doi: 10.11932/karst20160212
摘要:
运用GIS和RS技术,建立包括地形起伏度、温湿指数、水文指数和植被指数的人居环境自然适宜性评价模型,系统评价黔南喀斯特地区人居环境自然适宜性与限制性。结果表明:①黔南喀斯特地区人居环境以临界适宜和一般适宜为主要特征,人居环境自然适宜程度大致呈现出由山地向丘陵、河谷、平原递增的趋势,其中43%的地区为一般适宜区,57%的地区为临界适宜区。②黔南州人居环境自然条件,包括地形、气候、水文和植被不同程度地对人口分布产生影响,其中气候对人口分布的限制性最强,其次是地形条件。科学评价黔南喀斯特地区人居环境自然适宜性,能够引导该区的功能定位、人口分布,促进人口与环境的协调发展。
峰丛洼地不同林龄核桃生物量与土壤养分的关系
谭秋锦, 覃振师, 黄锡云, 张 浩, 陈海生, 曾馥平, 王文林
2016, 35(2): 226-232. doi: 10.11932/karst20160213
摘要:
文章以喀斯特峰丛洼地的核桃(Juglans regia)人工林为研究对象,采用野外与室内相结合的方法,分析了不同林龄核桃生物量与土壤养分的变化规律,比较了土壤养分与环境因子(坡度、坡向、坡位和裸岩率)的相关性,探讨了土壤养分对生物量的影响作用。结果表明:(1) 核桃林生物量随林龄的增大而增大;不同林龄均以树干和根系比重为主,占整个生物量的60%以上;(2) 除速效钾外,土壤养分表现为盛产期(33年)>幼苗期(2年)>初果期(10年),不同林龄之间的土壤养分差异显著;(3)相关分析表明,土壤养分与坡位、裸岩率无相关性,与坡度、植被覆盖率呈负相关;(4)主要影响核桃幼苗期生物量的是全磷,初果期的是速效磷,盛果期的是速效氮。因而土壤肥力状况是喀斯特地区核桃人工林培育需要考虑的重要因素之一。
旅游地质
万年县神农宫旅游资源综合评价与开发对策
吴发明, 何小芊, 罗梦悦
2016, 35(2): 233-242. doi: 10.11932/karst20160214
摘要:
溶洞作为一种重要的旅游资源,以其幽、奇、险等特点得到了广泛的旅游开发。科学、合理地对旅游资源开发价值进行评价是旅游开发的前提和基础。文章以万年县神农宫为研究对象,采用层次分析法和模糊综合评判法对其岩溶洞穴旅游资源的开发价值进行了系统评价,结果表明:神农宫的评价得分为87.38分,为优良级旅游资源,具有较高的旅游开发价值。在进行综合评价的基础上,将神农宫旅游资源的评价因子分为高开发价值和中低开发价值两个层级,并提出了相应的开发建议。

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《中国岩溶》编辑部
2022年4月20日