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2012年  第31卷  第2期

气候环境
辽宁暖和洞石笋δ13C记录的古气候环境意义初探
顾 宁, 吴江滢
2012, 31(2): 107-114.
摘要:
基于辽宁暖和洞石笋NH33铀系测年结果,利用900条年纹层及302个碳、氧同位素和灰度数据,建立全新世大暖期内近1000年的石笋δ13C与灰度序列(8638±60 - 7748±53 aBP)。碳同位素与灰度序列细节特征变化趋势上的一致性,证实了δ13C所指示的古气候意义。在百年尺度上,石笋δ13C主要响应于温度变化,由地表生物量的变化驱动。石笋δ13C序列可进一步划分为3个气候段:(1)8655 – 8366 aBP,气候偏热;(2)8366 – 8048 aBP,气候转冷;(3)8048 – 7756 aBP,气候相对温暖。这与同时段孢粉记录具有很好的一致性。其中,8366-8048aBP的冷期与北大西洋地区“8.2 kaBP冷事件”相吻合。石笋δ13C记录中也包含一定的非气候因素,主要由渗水速率变化引起围岩CaCO3溶解量的变化造成。将石笋δ13C和灰度数据进行回归分析,可有效地剔除这一水动力因素的影响。
岩溶滴水中痕量磷的测定及其古环境意义
段凤君, 胡超涌, 阮骄杨, 李成展
2012, 31(2): 115-120.
摘要:
为解决因洞穴滴水中磷酸盐含量低而无法了解磷的存在形式和分布特征这一问题,借鉴经典氢氧化镁共沉淀法,开发了集分离-富集-测定于一体的共沉淀-磷钼蓝分光光度法,用于定量测定岩溶滴水中PO43-。通过4个回收实验表明,岩溶滴水中痕量磷的回收率分别是99%、102%、95%和96%,达到定量分析的要求。对湖北清江和尚洞内HS4滴点2005—2012年的滴水样品中的磷酸盐进行测定,结果表明滴水PO43- (以P计)最大浓度为12.1μg/L,最小浓度为0.1μg/L,平均值为4.55μg/L。洞穴滴水中磷的浓度呈现季节波动,总体上夏、秋季高,冬、春季低,与同期的温度和滴水速率的季节变化相一致,较好地响应了气候和环境的变化。
35000 aBP以来四川洪雅的孢粉记录与气候变化
石胜强, 袁道先, 罗伦德, 赵增友, 郝秀东
2012, 31(2): 121-130.
摘要:
运用古气候参数方法对四川洪雅GMH剖面进行孢粉分析,结合定年数据,分析出本区自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35670 aBP以来,四川洪雅地区总体经历了暖湿—温润—凉干—温润—冷干—温湿—凉润—暖湿—温润的气候变化过程,其间多有反复;GMH剖面孢粉记录与我国南方石笋记录在古气候变化的大趋势上基本一致,对H3、H2、H1、YD等气候事件反映明显;E带(21100-17000 aBP)对应的降温减湿期较石笋记录提前出现与研究区位于第一、二级阶梯过渡地带、山前台地的地貌特征有关;对比发现I带中的温干气候期(约2150aBP前后)具有一定的区域性意义。
基础地质
贵州高原地区典型风化剖面地球化学特征及其对比研究
曹万杰, 季宏兵, 朱先芳, 赵兴媛, 乔敏敏
2012, 31(2): 131-138.
摘要:
选取了贵州高原喀斯特地区的典型硅酸盐风化剖面(毕节邓家湾剖面)和碳酸盐岩风化剖面(安顺平坝剖面)作为研究对象,以贵州地区的铝土矿剖面和中国黄土作为对比,对其元素分布特征及化学风化作用和强度与进行了研究。结果表明:SiO2、Fe2O3、Al2O3均为两个剖面含量最高的组分,但由于成土母质的化学组分不同,元素分布差异比较明显;同时由于经历的化学风化阶段并不相同,两个剖面的化学蚀变指数(CIA)值相差较大,邓家湾剖面经历了中等强度的风化作用,而平坝剖面的风化强度则十分强烈,CIA反映了土壤剖面的化学组成的差别,以及成土母质、风化成土过程和程度上的差异;虽然两个剖面稀土元素总量都较高,但配分模式存在着明显的差异,剖面的形成基本上是由于各自基岩的风化作用形成的,受中国黄土的影响并不明显。
中铝赤泥堆场灰水与基底O2灰岩的水岩作用研究
袁霄梅, 张俊, 熊飞, 皇甫保军
2012, 31(2): 139-144.
摘要:
以焦作中铝一期赤泥堆场为研究对象,利用室内淋溶试验模拟了在冲灰水的作用下,赤泥附液及冲灰水中的不同污染物质(总硬度、氯离子、硫酸根离子、氟离子等)在向地下水运移过程中的水岩作用。结果表明,赤泥附液及其冲灰水在入渗的过程中,通过运移积累、溶解、吸附和离子交换等水岩作用对地下水造成污染,可溶盐溶解作用的动力学特征为:在试验初期,溶解速率大,而后逐渐减小,直至趋于零;赤泥灰水入渗过程中水岩作用的特点是,在试验初期表现为以溶解作用为主,而后以离子交换作用为主。
地质碳汇
重庆南山老龙洞地下河流域岩溶地下水DIC和δ13CDIC及其流域碳汇变化特征
曹敏, 蒋勇军, 蒲俊兵, 张兴波, 邱述兰, 杨平恒, 汪智军, 李欢欢
2012, 31(2): 145-153.
摘要:
以重庆南山老龙洞岩溶地下河流域为例,通过分析地下河水DIC变化特征与来源,估算了流域岩溶碳汇通量,并探讨了自然条件和人类活动对岩溶碳汇的影响。研究结果表明,老龙洞地下河的水化学类型为Ca-HCO3-SO4型,显示其形成过程中受碳酸盐岩碳酸溶蚀和硫酸溶蚀共同控制。地下河水DIC浓度为3.1~6.3mmol/L,其中夏季因受降雨稀释作用影响DIC较冬季的低;地下河水δ13CDIC值介于-3.8‰~-13.1‰之间,且夏季比冬季偏高约2‰。根据地下河水DIC浓度和流域径流量计算出流域岩溶净碳汇通量均值约为167.31×103mol/(km2?a)。降雨条件下,流域岩溶碳汇通量随流域径流量的迅速增加而增加。另外,流域碳酸盐岩溶蚀还受到人类活动产生的硫酸型酸雨影响,使得地下水δ13CDIC值相对偏高,它在一定程度上减少了流域碳汇通量。
水文地质
基于多元线性回归的表层岩溶泉流量预测
严小龙, 陈喜, 张志才, 刁贵芳
2012, 31(2): 154-159.
摘要:
利用贵州省安顺市普定县陈旗小流域泉流量动态变化及降雨观测资料,根据泉流量系列自相关和偏自相关以及降雨-泉流量系列互相关分析,确定泉流量系列以及降雨-泉流量响应滞时,建立泉流量与降雨及前期泉流量的多元线性回归模型。率定期(模型参数率定的时段)模型的输出结果与实测流量过程线较为吻合,效率系数为0.996,均方误差为3.0×10-7m3/s,平均相对误差为2.12%。验证期效率系数为0.985,均方误差为3.96×10-7m3/s,平均相对误差为5.36%。研究也同时表明,随着预测时段的增长,泉流量消退阶段的预测误差增大,因此文中所建模型用于10小时之内泉流量预测较为可靠,六场降雨后泉流量退水过程预测的泉流量相对误差平均值小于5%。
优选抽水试验观测孔井位的系统模糊决策模型研究
刘志峰, 王琳琳, 林洪孝
2012, 31(2): 160-164.
摘要:
观测孔井位的选取在抽水试验中具有极其重要的作用。在目前实际工作中,只是定性的选择观测孔井位,决策缺少可靠性和客观合理性。该文通过建立优选抽水试验观测孔井位的多目标多层次系统模糊决策模型,综合考虑影响观测孔井位确定的观测孔与抽水孔的连线方向与地下水流方向所成的锐角度数、水文地质影响因素和观测孔与抽水孔之间的距离三项主要因素以及含水层埋深、含水层厚度和岩性三项水文地质影响子因素,优选了观测孔井位;并利用西龙河峄山断层带水源地抽水试验资料对该模型进行了验证。结果表明:采用该措施使通常的选择分析由定性描述转向定量决策,避免了主观判断偏差,有助于决策判定,所得结果是可靠的。
重庆金佛山自然保护区内外地下水化学特征对比研究
王鹏, 沈立成, 伍坤宇, 肖琼, 周小萍, 杨平恒
2012, 31(2): 165-172.
摘要:
利用重庆金佛山自然保护区22个地下水排泄点2005-2009年的水化学监测数据,对比了保护区内、外水化学特征差异及影响因素。结果表明:保护区外地下水的pH值较保护区内的要低,但电导率则较高;自然保护区外地下水的Ca2+、Mg2+、Na+、K+、Cl-、NO-3、SO42-、HCO3-浓度中值比自然保护区内的分别高27.78mg/L、3.23mg/L、3.47mg/L、0.97mg/L、2.38mg/L、9.29mg/L、15.06mg/L、42.03mg/L;保护区内白云岩地下水的Mg2+/Ca2+(摩尔比)为0.76~1.33,明显比保护区外灰岩、碎屑岩区的高,但保护区外灰岩地下水的Mg2+/Ca2+(摩尔比)较保护区内灰岩区的更高。岩溶地下水系统地球化学的敏感性以Ca2+、HCO3-、NO3-较为敏感,保护区内地下水的平均敏感指数(GSI)GSICa2+为0.097,GSIHCO3-为0.125,GSINO3-为0.008;保护区外地下水的GSICa2+为0.415,GSIHCO3-为0.334,GSINO3-为0.648。护区内所有取样点水质均为I或Ⅱ类;而保护区外地下水因受农业施肥、工业生活污水影响,1、16、19号泉的NO3-浓度偏高,为Ⅴ类,其余为Ⅲ类。总体上,保护区内水质明显优于保护区外,可见设立自然保护区对于保护岩溶水具有积极意义。
工程地质
岩溶塌陷光纤传感试验装置的标定试验
管振德, 蒋小珍, 高明
2012, 31(2): 173-178.
摘要:
根据岩溶土洞(塌陷)变形演化特点,分析土体与传感光纤之间的力学关系,简化塌陷力学模型,加工塌陷模拟试验装置并进行试验。首先通过对光纤加载和卸载来模拟土洞形成过程顶板荷载的变化及分析传感光纤相应的变形和轴向应变特点,然后研究了土洞规模变化对光纤传感监测的影响。研究表明:在土洞形成过程中,因土洞规模和上覆土层荷载不一而导致的应力场的分布变化,以及不同光缆对应力场变化响应灵敏性的差异,是影响分布式光纤传感技术在岩溶土洞中应用的关键因子。文中所标定的光纤传感试验装置能较好地显示岩溶土洞形成演化过程中的应变变化特征,说明分布式光纤传感技术可应用于岩溶土洞的监测预警。
清华洞暗河堵洞成库与防渗技术
卢晓鹏, 谭光明
2012, 31(2): 179-184.
摘要:
为解决富宁县城供水及其附近乡村农业灌溉问题,对清华洞暗河进行堵洞成库。水库设计总库容9934万m3,堵洞体高87.5m,最大蓄水深约116m。地质调查发现,库盆及四周均分布有较完整的相对隔水层、隔水层,山体雄厚,泉点出露均高于水库设计蓄水高程,但是,枢纽区地质构造较为复杂,岩溶发育,暗河进口左岸有溶洞和断层溶塌体分布,引起绕坝渗漏的可能性很大。根据枢纽区工程地质条件,选择附近有D3g隔水层分布并能避开溶洞影响,同时距暗河进口较近而利于施工的0+085坝址段对清华洞暗河进行封堵,并采用上下两层悬挂式半封闭帷幕灌浆对溶塌体和其他岩溶裂隙通道进行防渗处理。经多年实践表明,本防渗技术可行,坝址、防渗帷幕灌浆线路以及灌浆设计合理,水库造价低,有效地解决了县城供水和下游2.26万亩农田及21.5万亩热区作物灌溉问题。
生态地质
石漠化地区的生态危机及菌根桑生物修复潜力研究进展
刘代军, 涂波, 施松梅, 杨晓红, 黄先智, 秦俭
2012, 31(2): 185-190.
摘要:
在简要总结出石漠化地区的生态特征、生态威胁及生态恢复存在的主要障碍的基础上,比较系统地分析了桑树在石漠化生境中已表现出的生态适应能力和生态修复潜力。桑树作为喀斯环境的速生造林树种,根系发达,耐干旱耐贫瘠能力极强,对增加植被覆盖率、促进生态环境改善、实现石漠化地区脆弱生态系统的恢复与平衡产生重要作用。尤其是由于丛枝菌根具有对矿质营养和水分吸收能力强的特殊生理生态功能,刚好与石漠化地区贫瘠和干旱这一主要生态障碍相耦合,接种丛枝菌根真菌后能进一步扩大桑树对矿质营养和水分的吸收与运输,减轻贫瘠干旱胁迫,加快土壤微生物群落构建,提高土壤生物活力,促进植被群落正向演替。种植菌根桑可望成为喀斯特石漠化生态修复一种新途径。
遥感与GIS支持下的南桐矿区水土流失评价与区划
苏迎春, 周廷刚
2012, 31(2): 191-197.
摘要:
以重庆市南桐矿区为研究对象,运用遥感和GIS技术获取对水土流失影响较大的植被覆盖度、地形坡度、土地利用类型等信息并进行空间叠加分析,计算了水土流失类型及面积。研究结果表明,南桐矿区水土流失面积262.91km2,侵蚀模数2281t/(km2?a),水土流失强度以轻度和中度为主,其中轻度流失132.37km2,中度流失108.95km2。根据区域地貌类型以及水土流失特征,将研究区水土流失划分为盆边低山丘陵中强度流失区、北部坪状低山中轻度流失区和盆边中山轻度流失区三个类型区,盆边低山丘陵中强度流失区以中度流失为主;北部坪状低山中轻度流失区以轻度流失为主;盆边中山轻度流失区虽然以轻度流失为主,但微度流失也占有相当部分的比重。
贵州岩溶地区能源生态足迹及其效率的动态变化评价
杨廷锋
2012, 31(2): 198-203.
摘要:
为了把握贵州岩溶地区的能源生态足迹和能源生态足迹效率的动态变化情况,文章采用基于生态足迹模型的能源生态足迹效率的定量研究方法,利用1978-2011年的历史数据计算,分析了贵州岩溶地区能源生态足迹和能源生态效率的动态变化特征。研究结果表明,在研究时段,贵州岩溶地区能源生态足迹和能源生态足迹产值呈阶段性递增趋势,能源生态足迹强度呈阶段性下降趋势,能源生态足迹产值虽有所提高,但仍低于全国平均水平。社会经济发展与能源足迹灰色关联分析结果表明,贵州岩溶地区经济发展与能源消耗关系十分密切,高能耗经济问题比较突出。
贵州省城镇用地扩展强度时空分异及影响因素
周志明, 李阳兵, 张元洪, 罗光杰
2012, 31(2): 204-211.
摘要:
以贵州省1995年、2000年、2007年TM遥感影像资料为数据源,利用Er-das软件对该三期影像进行矫正和监督分类,应用ArcView进行修改。然后,再以ArcGIS空间分析模块,提取贵州省1995年、2000年、2007年三个时期的城镇土地利用数据。在此基础上,运用城镇扩展强度指数公式计算城镇扩展强度指数,并从交通、经济和自然环境等方面对贵州省城镇土地利用扩展的影响因素进行分析研究。结果表明:(1)2001-2007年,高速扩展城镇16个,高于1995—2000年期间的5个;(2)从空间上看,南北(遵崇公路、贵遵公路、贵新公路及国道210)沿线、东西(凯麻公路、贵黄公路以及国道320)沿线大城市扩展较快,并以交通十字交点为中心形成中高速扩展区域,而且这种由节点城镇向轴线发展的趋势表现日益突出。(3)从扩展强度等级上看,存在扩展强度等级逐渐递增的规律,即由低速扩展→低中速扩展→中速扩展→中高速扩展→高速扩展。道路等级与城镇扩展强度成正比例关系,即道路等级越高,其沿线城镇土地利用扩展强度越大;经济是城镇扩展的重要影响因素,经济的快速增长能提高城镇扩展强度;平坦开阔的地形地貌将利于城镇扩展,而山高坡陡等崎岖的地形地貌将阻碍城镇的扩展。
油气地质
蜀南地区茅口组古岩溶地貌与缝洞系统发育关系研究
桑琴, 黄静, 程超, 未勇, 吕宗刚, 吴昌龙, 彭祚远
2012, 31(2): 212-219.
摘要:
蜀南地区茅口组古岩溶地貌形态对缝洞系统的发育起着控制作用。在恢复茅口组古地貌的基础上,根据上二叠统在区域上的分布厚度、风化壳表面侵蚀特征和茅口组地层保存程度,将茅口组顶部古岩溶面划分为岩溶台地、岩溶坡地(又分为西部陡坡带和北东部缓坡带)和岩溶盆地3个二级地貌单元;研究了各地貌单元和缝洞系统发育关系。结果表明:岩溶台地岩溶水以垂向渗流为主,风化剥蚀强烈,形成垂向的溶缝、溶洞常被泥质等充填,横向连通性弱;岩溶陡坡、岩溶台地和岩溶陡坡过渡带岩溶作用最强,溶孔、溶洞发育,且充填程度低,缝洞系统最为发育,是有利的勘探区带;岩溶缓坡水流速度慢,岩溶作用周期长,溶蚀空间易受充填,不利于缝洞保存;岩溶盆地岩溶发育最弱,储集性能差,是不利的勘探区带。
塔河油田4区奥陶系风化壳古岩溶作用标志及控制因素分析
曹建文, 金意志, 夏日元, 梁彬, 邹胜章
2012, 31(2): 220-226.
摘要:
奥陶系碳酸盐岩是塔河油田的重要勘探领域之一,其储层类型主要为风化壳古岩溶作用下形成的岩溶缝洞系统。通过对塔河油田4区岩心、钻井、录井、测井以及地震等资料进行系统分析,发现研究区内风化壳古岩溶发育,作用标志明显:岩心中具有与原岩岩性不一致的沉积充填物;钻进中常有放空、井漏、井涌等现象发生;测井曲线上各物性参数大幅度变化;地震反射剖面见杂乱反射、弱反射、串珠状反射等特征。研究区风化壳古岩溶发育主要受可溶性岩石、不整合面、风化壳古地貌及古气候等因素控制,其中可溶性岩石和不整合面控制了古岩溶的空间分布,古地貌决定了风化壳古岩溶的深度、范围及强度,古气候决定了古岩溶的总体发育程度,在各因素共同作用下,形成了一系列岩溶缝洞系统。

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《中国岩溶》编辑部
2022年4月20日