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2011年  第30卷  第3期

特稿
卢耀如院士的岩溶(喀斯特)学术研究与贡献
熊康宁, 刘琦, 肖时珍
2011, 30(3): 243-247.
摘要:
上世纪五十年代以来,中国工程院卢耀如院士把毕生的精力奉献在岩溶地质事业上。他对岩溶发育的规律及溶蚀机理进行了较系统的研究,特别是对碳酸盐岩与硫酸盐岩复合岩溶作用机理进行了详细的研究;他潜心研究岩溶地区的水文、工程与环境地质问题,参加了一系列水利水电工程的勘测研究,涉及长江、黄河、珠江、淮河等许多流域,包括三峡、乌江渡、新安江等百多座水利枢纽;他指导有关交通、城镇、矿山等建设的工程地质与环境地质勘测研究;他提出多种水动力条件、三相流的作用机理与混合溶蚀作用等问题;他提出地质—生态环境的新概念,提出喀斯特地区石漠化问题的概念并进行开拓性的研究探索,积极开展岩溶地区的地质灾害防治工作,建立了一套有关岩溶发育与工程效应的理论,为岩溶地区的开发及灾害防治做出了杰出的贡献。
水文工程地质
5.12汶川地震对黄龙世界遗产地源泉水文地球化学的影响——高分辨率和高精度的水文地球化学监测证据
刘再华, 王海静, 刘彦, 台永东, 付如贤, 汪孝萍
2011, 30(3): 248-252.
摘要:
2008年5月12日的汶川特大地震不仅造成了惨重的人员伤亡和巨大的经济损失,而且对当地生态环境产生了严重的影响。本文根据黄龙钙华景观退化的人为和自然影响机理研究获得的部分高分辨率和高精度水文地球化学监测数据分析发现,大地震通过诱导控制黄龙源泉的深源断裂活动对源泉的水文地球化学产生了显著影响,主要表现为地震后泉流量、水温、电导率和CO2分压升高,反映出地震增加了地下向地表的水、热、钙离子和CO2通量。然而,地震对从泉水中沉积的钙华景观的后续影响以及汶川地震造成深源CO2向大气CO2释放对全球碳循环的影响,有待进一步的监测评估。
云南省岩溶水赋存特征
王宇, 彭淑惠
2011, 30(3): 253-259.
摘要:
云南省岩溶水赋存特征,从宏观到微观层面主要表现为:高原面上总体岩溶含水层的富水性比较均匀,其中的汇水型岩溶断陷盆地内,岩溶含水层特征等同于多孔介质。高原面边缘、河谷斜坡地带岩溶含水层的富水性极不均匀,其中在汇水—径流型岩溶断陷盆地内,上游部分富水性比较均匀,靠近下游转换带及其以下溶洞管道区富水性极不均匀。在一个完整的水文地质单元内,饱水带水位埋深基本接近集中排泄点的水位。通常,补给区实质上主要是透水层;径流区基本具备含水层的特征;排泄区方形成了名副其实的含水层。特定的微地貌组合形式,能够反映岩溶水的运动、赋存特征,应注意调查研究。
GM(1,1)分解模型与ARIMA模型在岩溶地下水模拟中的对比研究——以柳林泉流量模拟为例
李华敏, 吴敬, 赵娇娟, 郝永红, 王亚捷, 曹碧波
2011, 30(3): 260-269.
摘要:
本文运用GM(1,1)分解模型和ARIMA模型分别模拟柳林泉流量。根据影响特征将泉水流量变化分为两个时段研究:1957—1973年泉水流量处于自然状态;1974—2009年泉水流量受气候变化和人类活动双重影响。运用第1时段的数据建模获得自然状态下泉水流量的模型,将模型外推,获得第2阶段自然状态下泉水流量,然后根据水量平衡原理,减去同期实测流量,获得人类活动对泉水流量衰减的贡献。GM(1,1)分解模型的结果显示,从20世纪70年代到21世纪初柳林泉衰减量为2.26m3/s;ARIMA模型的结果为2.32m3/s;与同期实际衰减量2.27m3/s比,相对误差分别为0.44%和2.20%,表明两种模型都适用于泉水流量的模拟。对比人类活动和气候变化对柳林泉流量衰减的贡献,两个模型得到同样结果,即人类活动的贡献是气候变化的8~9倍。实证研究显示,GM(1,1)模型适用于指数序列的模拟,对具有周期波动的泉水流量,可通过周期修正提高精度;而ARIMA模型能够较好地反映泉水流量相对于降水量的时间滞后效应,能比较准确地模拟泉水流量与降水量的量化关系。
VisualModflow模型在白涧铁矿区矿井涌水量预测中的应用
冯更辰, 郝俊杰, 谭俊, 徐素娟
2011, 30(3): 271-277.
摘要:
在分析确定白涧矿区水文地质边界条件的基础上,运用实测资料对Visu-almodflow模型进行识别和验证,同时修正了含水层的参数,修正后的模型较为可靠,可用于白涧矿区涌水量的预测。依据矿区奥灰含水层边界条件和渗透系数的不同,设计了-200m和-400m水平面不同边界及渗透系数三个方案对矿井的涌水量进行预测。结果表明:方案2的涌水量比较合理,能较真实的反映白涧铁矿矿体分布区水位疏降至-400m时的涌水量情况,预测其涌水量为7505m3/h。
西南岩溶地区不同含水介质地球物理勘查技术
武毅, 孙银行, 李凤哲
2011, 30(3): 278-284.
摘要:
针对西南岩溶地区表层带岩溶水、管道型岩溶水(溶洞、暗河、管道等)、构造裂隙岩溶水等不同类型地下水赋存介质特点,通过适宜的地球物理方法使用条件以及找水特点的分析,提出不同含水介质中寻找地下水地球物理勘查要解决的地质问题、拟采用的综合物探方法,分别总结出了它们的电性参数(或曲线)的响应特征,形成了不同含水介质的地球物理勘查技术组合方案。最后通过实例验证其实用性,并对在西南岩溶地区地下水地球物理勘查工作中积累的技术经验进行了总结。
邢台市岩溶水污染现状与演化趋势预测
杜文堂, 王占辉, 冯更辰, 李树文, 张景森
2011, 30(3): 285-290.
摘要:
由于地表水的污染和固体废物的乱堆放,导致邢台市岩溶水多处出现污染现象,且污染范围不断扩大,严重威胁下游水源地的供水安全。本文依据大量水质监测数据,评价了岩溶水的污染现状,采用数值方法预测了污染源继续存在和污染源得到治理两种情况下地下水污染的演化趋势,并分析了其对水源地的影响。预测结果表明:污染源存在时,地下水污染物Cr6+超标浓度等值线将以0.769m/d的速度扩散;在污染源得到有效治理和控制后,地下水污染物超标浓度等值线扩散速度将减少至0.402m/d,可见污染源治理对减缓地下水污染的扩散有重要作用。预测结果可作为选择地下水保护方案和污染治理措施的依据。
贵州福泉市双眼井泉小流域流量估算及排洪方案建议
钟进, 董毓, 丁坚平
2011, 30(3): 291-294.
摘要:
贵州双眼井泉小流域为一地表分水岭与地下分水岭不闭合的岩溶峰丛洼地小流域。双眼井泉主要通过落水洞、溶蚀裂隙接受大气降水直接补给,水量动态变化较大,幅度从枯季的0.2L/s到雨季的35.5L/s不等,最突出的是2007年暴雨期间水量骤增,曾导致流域内磷石膏堆场子坝溃坝。为解决该流域防洪工程设计问题,本文在岩溶水文地质调查分析的基础上,提出了在缺少长观资料的情况下,以隔水层作为双眼井泉地下汇水边界、以当地丰水期最大径流模数计算得到的流量27.5L/s再乘上相应的安全系数得到的流量作为防洪工程过水断面设计依据,并提出了在双眼井冲沟口940m高程处新建一座拦水坝的排洪方案。经3年多的实践检验,设计流量计算合理,方案制定科学,工程运营安全。
生态地质
渝东南岩溶山区耕地利用变化下土壤颗粒体积分形特征研究
熊波, 王建力, 张天文, 宋江, 李彦军
2011, 30(3): 295-301.
摘要:
通过对重庆东南部喀斯特山区的野外调查采样和室内粒度分析,利用土壤颗粒体积分维模型,分析了该区域耕地土壤与撂荒地土壤颗粒体积分形维数特征,探讨了颗粒体积分形特征与颗粒体积含量的关系。研究结果表明:土壤颗粒体积分形维数与土壤中粘粒(<0.002mm)含量呈明显的线性相关,表现为粘粒含量越高的土壤,其分形维数也越高。土壤粘粒含量与土壤颗粒体积分形维数在不同土地利用方式的土壤剖面上表现出相同的变化规律。土壤分形维数不仅受粘粒含量的支配,还与土壤质地的均一程度有关,分形维数与土壤质地均匀指数表现出一定的相关性,但相关性较弱。耕地土壤分形维数值(平均值为2.5065)大于撂荒地分形维数值(平均值为2.4835),说明岩溶区人类农耕活动对土壤质地尤其是粘粒含量影响明显。土壤体积分形维数可以作为区域耕地土壤质量评价指标之一。
广东岩溶丘陵的分布及土地利用模式探讨
魏兴琥, 雷俐, 徐喜珍
2011, 30(3): 302-307.
摘要:
广东省岩溶丘陵总面积1827km2,岩溶丘陵对于广东山区农林业发展和全省生态环境保护意义重大。本文基于实地调查和已有数据对广东省溶蚀低丘陵、溶蚀-侵蚀低丘陵、溶蚀高丘陵和溶蚀-侵蚀高丘陵四种不同类型岩溶丘陵的分布区域、面积、特点和土地利用现状及问题进行了分析。结果表明,岩溶丘陵在广东分布广而散,以粤北居多,面积达到1389.44km2,占总岩溶丘陵面积的76%,而粤西、粤东为351.92km2和86.36km2,分别占总岩溶丘陵面积的19%和5%。岩溶丘陵具备相对好的农业开发潜力,但目前大多处于无序和不合理的利用状态,盲目毁林致使生态退化加剧的潜在危险不断增加。针对土地利用现状问题及岩溶丘陵的生态特征,提出了岩溶盆地区以生态林+经济林+经济作物、岩溶高原区以生态林+薪炭林+经济植物、溶蚀-侵蚀丘陵区以速生用材林栽植、英德和连山风景区以生态旅游、粤东及粤北已有矿区以生态林+矿产开发的五种开发模式。
广西龙虎山植物功能群物种多样性垂直格局
梁铭忠, 蒋忠诚, 沈利娜, 徐淑庆
2011, 30(3): 308-312.
摘要:
以样带法沿海拔梯度调查了广西龙虎山自然保护区植物群落、常绿植物功能群及落叶植物功能群物种多样性。垂直格局分析表明:乔木层α多样性垂直格局没有随海拔变化的明显规律;乔木层α多样性垂直格局在常绿植物功能群与落叶植物功能群之间差异较大,而在常绿植物功能群与群落物种多样性格局之间比较一致;乔木层β多样性垂直格局在群落、常绿植物功能群、落叶植物功能群之间大体一致;植物物种多样性垂直格局是垂直梯度上多种环境因子综合作用及不同植物功能群对垂直梯度环境因子不同响应的结果。地形和岩性的生态梯度分析表明:α多样性垂直格局与地形变化较一致,但没有随岩性变化而变化的明显规律;群落β多样性、落叶植物功能群β多样性与常绿植物功能群的β多样性垂直格局随岩性变化的趋势大体一致,但没有表现出随地形变化的明显趋势。
水分胁迫下菌根真菌对滇柏(CupressusduclouxianaHichel)幼苗生长和养分吸收的影响
王如岩, 于水强, 张金池, 丛日亮, 王群, 陈丽莎, 司登宇
2011, 30(3): 313-319.
摘要:
在正常水分、中度干旱、重度干旱3个水分条件下,设对照(A)、接种内生菌根真菌(B)、接种外生菌根真菌(C)、混合接种(D)四个处理,利用盆栽实验研究了菌根真菌对滇柏生物量和N、P含量以及根系形态的影响。结果表明:在正常水分条件下,菌根真菌对滇柏的响应主要表现在生物量上,对N、P含量的影响主要体现在根上,其中滇柏的B、C、D处理根系中氮含量分别比对照显著增加了65.4%、118.2%和117.7%,而根系中磷含量只有C和D处理比对照显著增加了40.4%和49.4%。对根系形态影响显著,其中D处理的根长和表面积和对照差异显著。在中度干旱条件下,以外生菌和混合菌接种对植物的N的响应差异显著,主要体现在叶上,其中C和D处理和对照呈显著性差异。以外生菌和混合菌接种对植物的P的响应差异显著,主要体现在根和叶上。从根系形态上,接种处理的影响呈现出一个总体趋势,混合>外生>内生>对照。重度干旱条件下,不论是外生菌或内生菌或混合对滇柏的影响都很小。可见,在极度缺水的条件下,菌根真菌的作用有限。总之,在一般干旱条件下,菌根真菌能够提高滇柏的抗旱能力。
岩溶山区聚落格局演变等级效应及其与交通条件的关系——以贵州省后寨河、王家寨、茂兰地区为例
罗光杰, 李阳兵, 王世杰
2011, 30(3): 320-326.
摘要:
运用1963年、80年代2004年三期高分辩率影像数据源和GIS分析方法,以贵州省后寨河、王家寨、茂兰地区为例,按空间规模将聚落分为五级,并探讨其分布格局演变规律与交通条件的关系。结果表明:(1)1963年,高等级聚落个数较少,低等级聚落较多;高等级聚落多分布在水源条件好、耕地资源多而优的峰林-平原地带;(2)1963年到80年代期间,岩溶山区聚落发展主要集中于中等级聚落,高、低等级聚落变化不大;(3)到2004年,各等级聚落的数量和规模均得到了较大发展,但发展的强度主要出现在两极(1级、5级);(4)岩溶山区聚落等级变化受交通条件影响较大,同时也受制于区域经济发展水平、自然地理因素影响;(5)今后聚落优化建设、交通条件改善应以4级聚落作为重点对象,5级聚落的重构应重点考虑空间迁移,方向为公路两侧,以改善对外通达度。
油气地质
轮南奥陶系潜山表层岩溶储层的分布特征
陈利新, 潘文庆, 梁彬, 罗日升, 张庆玉, 高翔
2011, 30(3): 327-333.
摘要:
轮南古潜山位于塔里木盆地塔北隆起轮南低凸起中部地区,主要岩溶层位是奥陶系鹰山组与一间房组,轮南古潜山的形成条件和表生岩溶作用时间与中国南方的桂林岩溶存在极其相似之处。本文通过研究轮南地区古风化壳表层岩溶带发育分布特征及其形成影响因素,认为:表层岩溶带主要分布于距古风化面以下0~40m范围内,此带范围内岩溶缝洞系统相对比较发育,岩溶缝洞系统具有一定连通性,属岩溶储层较为发育的部位,岩溶储层有效储集空间主要是溶蚀孔洞、小规模溶洞和溶蚀裂缝;表层岩溶带发育与古岩溶地貌及古水动力条件具有密切关系,岩溶地貌类型或水动力条件不同,表层岩溶带发育厚度、岩溶形态与岩溶缝洞系统发育规模、岩溶缝洞系统充填特征也不同。
中国岩溶型储集体的勘探技术进展及发展趋势
王勇, 施泽进, 洪成云
2011, 30(3): 331-340.
摘要:
近二十年来,岩溶型储层的勘探取得了长足的进展,主要体现在:(1)传统的地质方法与现代的测试分析及地球化学方法的结合;(2)新的测井技术如电阻率成像测井(FMI)、多极阵列声波测井技术(XMAC)、偶极横波成像测井(DSI)及核磁共振测井(CMR)等的不断涌现并取得了较好的应用效果;(3)以提高地震分辨率和岩溶型储层预测精度为目的的大量新的数据处理、解释技术的出现和改进。比较而言,以钻井、测井研究为基础的地震地球物理方法是当前最有希望取得更大突破的领域。如何改进地震数据的采集和处理,使其成本更低、品质更高和保真性更好,如何更好地将种类繁多的纵向精细而横向稀疏的测井数据和纵向分辨率低而横向密集地震数据结合起来,以及如何培养不仅在岩溶型储层的识别上,还要地质和地球物理知识也坚实的人才或团队等,是整个油气勘探领域急需思考和解决的问题,也是今后油气勘探技术的发展趋势。
基础地质
石笋稀土元素含量的两种溶样方法测试结果对比分析
周厚云, 汤静, 袁道先
2011, 30(3): 341-347.
摘要:
对于采自川东北诺水河溶洞群的石笋SJ3,采用2%的HNO3和HF+HNO3两种溶样方法分析测试了其稀土元素(REE)含量。结果表明:虽然多数石笋中存在碎屑物质,SJ3的少数样品在采用2%的HNO3溶解后有明显的残留物存在,但采用HF+HNO3全部溶解样品得到的SJ3的REE含量与采用稀HNO3溶样得到的结果并没有显著的差别。这表明SJ3的REE可能主要不是直接来自于地表土壤中难溶的硅酸盐矿物,而可能是土壤风化释放的REE通过吸附在颗粒/胶体态物质的表面,经过岩溶地下水的搬运而沉积到SJ3中。由此认为,采用稀酸溶样基本上可以将石笋SJ3的REE释放出来。
桂林盘龙洞岩溶表层带土壤CO2浓度的季节变化研究
李涛, 曹建华, 张美良, 黄艳梅, 陈家瑞, 严毅萍, 李光超, 朱晓燕
2011, 30(3): 348-353.
摘要:
以桂林盘龙洞岩溶实验场为例,选择岩溶洼地里的坡地和洼地2个样地,通过长期定时监测土壤CO2浓度变化,表明:(1)土壤CO2浓度具有明显的季节性变化特征,夏季(6-8月)土壤CO2浓度是其它时期的2~3倍,并显示与气温、降水和生物活动密切相关;(2)洼地地段土壤CO2浓度比坡地地段要高,尤其夏季时洼地比坡地高近1000mg/m2;(3)在垂直剖面上,大多数的情况下土壤CO2浓度随土壤深度的递增而升高,但在雨季时坡地(-50cm与-80cm处)和洼地(-80cm与-100cm处)的土壤CO2浓度随深度的增加而降低。
辽宁本溪晶花洞碳酸钙沉积物颜色多样性分析
秦亚, 程新民, 常建平, 李泽峰
2011, 30(3): 354-358.
摘要:
辽宁本溪晶花洞发育于中奥陶统马家沟组(O2m)中厚层白云质灰岩中,洞内碳酸钙沉积物具有白色、黄色、肉红色、浅蓝色和黑褐色等多种原生色彩。在洞穴考察的基础上,通过对围岩和洞穴碳酸钙沉积物X荧光分析以及显微镜薄片鉴定,认为洞穴中白色的次生化学沉积物主要由质纯的CaCO3形成;浅蓝色、黑褐色的形成则多由沉积物含有铜、锶和锰、锌所致;而黄色、红色则为不同环境下铁、锰等变价元素所产生。
煤矸石内各矿物组分溶解-释放规律的数值模拟研究
梁冰, 陈楠, 姜利国
2011, 30(3): 359-362.
摘要:
为了更好防治煤矸石山对环境危害,研究了不同温度和CO2分压条件下煤矸石内各矿物的溶解-释放规律。应用美国地质调查所开发的水化学模拟软件PHREEQC对在不同温度和CO2分压条件下煤矸石内各矿物的溶解度进行了水化学模拟。研究结果显示,煤矸石内所有矿物溶解度都随着温度的上升而增大,然而随着溶液中CO2分压的不断增大这种趋势逐渐转变为随着温度的上升溶解度逐渐减小;煤矸石内所有矿物(石英除外)溶解度随着CO2分压的增大而增大。碳酸盐(方解石)的溶解度随着CO2分压升高呈现非线性迅速增大的趋势,其它盐类的溶解度随着CO2分压的升高增大的速率较为缓慢。在煤矸石山内部,某处煤矸石淋溶液内CO2分压越高,其化学组分浸出量也就越大;在矸石山透气性良好时,温度越高煤矸石化学成分的浸出量越大。

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《中国岩溶》编辑部
2022年4月20日