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2013年  第32卷  第3期

岩溶碳汇
桂林会仙岩溶湿地典型水生植物δ13C特征与固碳量估算
章 程, 谢运球, 宁良丹, 玉 宏, 汪进良, 李 凤
2013, 32(3): 247-252.
摘要:
为促进目前岩溶碳汇稳定性和速率等科学问题的深入研究,在分析桂林会仙岩溶湿地主要水生植物碳同位素的基础上,利用基于碳酸酐酶活性与植物碳同位素值显著正相关的二端元模型,估算了不同植物利用光合作用固定HCO3-的比例。结果表明,湿地核心区沉水植物光合作用固定HCO3-碳量在4.86~64.73 tC/(a?km2)之间,挺水植物为15.68~453.01 tC/(a?km2),平均值为76.74 tC/(a?km2)。按平均值计算会仙湿地水生植物光合作用固定HCO3-碳量为4 466.27 tC/a,即在会仙湿地岩溶地下河补给的HCO3-中约47 %被水生植物光合作用固定。水生植物光合作用固碳效果明显,是碳汇研究中不容忽视的一个十分重要的问题。
水利工程对岩溶水体碳循环的影响
李强
2013, 32(3): 253-257.
摘要:
为认识水利工程建设对岩溶库区温室气体排放的影响,本文对岩溶区水利工程破坏岩溶水体DIC的稳定性、增加温室气体排放以及水利工程建设所带来的水体富营养化问题进行了初步总结。结果表明,水利工程不仅打破了岩溶水体DIC的自身稳定性,加速水体无机CO2逸出过程,导致CaCO3发生沉淀,而且还通过改变岩溶水动力条件、加速温室气体排放等途径来提高岩溶水体的碳储存、转移、形成与分解过程。与此同时作者还建议:(1)尽快开展岩溶水体温室气体排放的定性分析与定量计算工作,并与不同排放源的温室气体释放效应进行对比;(2)温室气体排放的估算须建立在岩溶碳循环研究基础上,从时间和空间尺度上分析影响岩溶水体温室气体排放过程的关键因素,并把岩溶水体温室气体排放纳入整个岩溶生态系统的生命周期中进行考虑。
北方不同植被下土壤岩石试片的溶蚀速率及碳汇分析——以山西汾阳地区为例
黄奇波, 覃小群, 刘朋雨, 唐萍萍
2013, 32(3): 258-265.
摘要:
通过山西汾阳不同植被条件下的对比溶蚀实验,并结合土壤有机碳和无机碳含量测试分析及土壤水分含量和CO2浓度野外现场测试,揭示出北方半干旱条件下的溶蚀速率特征及其影响因素,结果表明:(1)不同植被条件下的土下试片溶蚀速率差异明显,林地的地面以下溶蚀速率最大,为0.551 1 mg/(cm2?a),分别是灌丛[0.258 5 mg/(cm2?a)]和草地[0.254 7 mg/(cm2?a)]的 2.13倍和2.16倍;表明随着植被的正向演替,碳酸盐岩溶蚀速率有增加的趋势。(2)试片溶蚀速率主要受土壤有机碳、无机碳、水分控制,受土壤CO2浓度影响小;其中土壤有机碳含量、土壤水分与试片溶蚀速率呈正相关,土壤无机碳含量与试片溶蚀速率呈负相关;高浓度的无机碳使部分试片经过溶蚀后重量不减反增,造成试片溶蚀速率偏低。(3)以林地、灌丛、草地条件下试片土下平均溶蚀速率计算出研究区岩溶碳汇强度为1.815 tCO2/(km2?a),与前人根据水化学径流法计算的结果[8.69 tCO2/(km2?a) ]相比偏小。这意味着由溶蚀试片法来计算我国岩溶碳汇量可能会比实际偏小。
基础地质
重庆地区岩溶地下河发育与分布的基本特征
蒲俊兵
2013, 32(3): 266-278.
摘要:
岩溶地下河是我国西南岩溶地区地下水资源赋存的主要形式,是重要的水源地。本文以重庆市域范围内1∶20万水文地质普查报告为基础,结合大量的野外调查工作,从岩性、构造、地貌等角度总结了重庆岩溶区地下河发育、分布的基本特征。结果表明在质纯层厚的石灰岩中地下河最为发育,而在其它碳酸盐岩层组中,由于碳酸钙含量下降,岩溶率下降,地下河弱发育或不发育。在重庆地区,受到区域构造条件的影响,岩溶地下河管道多沿构造线展布。区域褶皱(向斜、背斜、褶皱转折部位)、构造复合部位、断裂等地质构造特征均影响了岩溶地下河的发育和分布。重庆地区的层状夷平面地貌,控制了岩溶地下河的补给和排泄,地下河多在低一级夷平面形成的河谷、沟谷中出露。根据重庆地区岩溶水的水动力特征和循环条件,将地下河分为汇流型、分流型和平行流型3种类型。
贵州马岭河瀑布钙华藻类群落特征及生物岩溶作用
唐宇宏, 潘 鸿
2013, 32(3): 280-286.
摘要:
为探讨水流干扰和钙华藻类群落在瀑布钙华形成过程中的作用,于2007年8月对贵州马岭河峡谷天星画廊景区内3条瀑布钙华流水区、浸润区和潮湿区进行了采样,分析其种类组成、群落类型和形态、分布特征等。结果显示:(1)天星画廊景区的瀑布钙华藻类群落类型包括胶质颗粒状、胶质团块状、垫状、绒毡状和粉末状5种类型,钙华藻类以蓝藻占优势,在受水流中等程度干扰的生境中(浸润区)钙华藻类物种多样性和群落多样性较高;(2)钙华藻类群落对瀑布钙华的形成同时存在沉积和溶蚀作用,藻类群落可影响瀑布钙华沉积和溶蚀的方向性;(3)在中等程度水流干扰作用下,钙华藻类群落在瀑布钙华形成过程中以沉积作用为主,在强或弱水流干扰作用下,则以溶蚀作用为主。因此认为:水流干扰程度和藻类群落类型共同作用是控制瀑布钙华形态构造多样化的主要因素之一;水流的中度干扰有利于瀑布钙华的形成。
岩溶地区不同利用方式土壤土力学特性垂直变化特征
孙泉忠, 郭 菁, 王 钰, 彭 璨
2013, 32(3): 287-291.
摘要:
以黔中岩溶地区不同利用方式的土壤为研究对象,采用野外调查和室内试验相结合的方法,研究了土壤黏聚力c、内摩擦角φ及紧实度随不同土壤利用方式、不同土层深度的变化特征。结果表明:土壤黏聚力c总体随土层深度不断增大,在0-35 cm内受不同土壤利用方式的影响比较明显;土壤内摩擦角φ在0-50 cm土层内,呈“S”形变化,受母质影响显著,三种不同土壤利用方式总体变化趋势基本一致;林地、灌草地、坡耕地土壤在垂直剖面上都存在着上松下紧的状况,在0-20 cm内,坡耕地土壤紧实度均小于林地和灌草地,20 cm以下坡耕地和灌草地土壤紧实度基本一致,但均大于林地,三者均保持着不断增大的趋势。研究表明:植被生长对于改善土壤力学性能具有一定的影响。因而通过加强植被保护与管理和调整坡耕地利用方式是改善土壤力学性能,防治土壤侵蚀和控制石漠化的主要手段。
岩溶山地土壤有机碳的分布特征及表层土壤有机碳的影响因素分析——以重庆市北碚区为例
严宁珍, 程永毅, 杨剑虹, 屈 明
2013, 32(3): 292-298.
摘要:
通过野外采样调查分析,运用地统计学方法,分析了北碚区土壤有机碳(SOC)的分布特征和表层土壤有机碳的影响因素。结果表明:空间上,从表土层到底土层SOC含量依次降低,且差异显著,降幅依次为35.02 %和47.12 %;时间上,与1984年第二次土壤普查相比,从表土层到底土层土壤有机碳的含量呈增加趋势,增加幅度分别为:4.36 %,31.92 %和14.74 %。对表层土壤有机碳的影响因素进行了分析,发现SOC含量随着土壤中全氮、碱解氮、黏粒含量的增加而增加;含有碎屑岩的碳酸盐岩比纯碳酸盐岩形成的土壤有机碳含量高;随着海拔的升高SOC含量增大,表现为:山顶(21.94 g/kg)>平坝(19.53 g/kg)>槽谷(15.60 g/kg)>山腰(13.40 g/kg);不同土地利用方式下的SOC含量高低顺序为:林地(26.16 g/kg)>草坡(21.95 g/kg)>菜地(16.75 g/kg)>果园(15.31 g/kg)>耕地(12.85 g/kg)。传统的耕作方式容易造成SOC损失,建议在岩溶山地通过退耕还林还草、坡改梯、增施有机肥增加土壤有机碳;推广应用免耕、少耕、秸秆还田等耕作措施,增加农田土壤固碳能力。
水文地质
焦作煤矿区岩溶水水位统计模型研究
黄平华, 白万备, 邓 勇
2013, 32(3): 299-304.
摘要:
针对研究区地下水系统结构等资料不完备,本文基于质量守恒原理和微积分原理,建立了地下水水位统计预测模型和水位延迟模型,并在焦作矿区得到验证。焦作矿区岩溶地下水对于降水响应结果表明,当延迟时间为10个月时,岩溶地下水水位与降水的相关系数最大,为0.83,而延时2个月和5个月时,相关系数分别只有0.71和0.78;模型观测孔水位预测结果表明,相关系数超过0.9的观测孔达60 %,相关系数超过0.8的观测孔则高达95 %;模型水位影响因素分析结果显示,在降雨、矿坑排水、地下水蒸发3个影响因素中,煤矿区岩溶地下水水位动态对降雨量响应最敏感,说明降雨量,尤其是长期稳定的补给量是地下水水位最主要的影响因素。该类模型适用性强,简易方便,有广阔的应用前景。
云南省抗旱井定井论证方法
王 宇, 彭淑惠, 王梓溦, 王裕琴
2013, 32(3): 305-312.
摘要:
云南抗旱井的水文地质论证工作可分为区域规划、圈定富水块段、确定井位、钻进过程分析4个步骤。根据云南的水文地质特征,抗旱井的论证首先结合含水层类型和区域地貌格局做好区域规划论证——只有充分考虑地下水的宏观分布格局才能保证全省性抗旱找水钻井的基本成功率。在确定具体井位时,首先要综合论证水文地质单元的补给、径流、排泄分区,汇水地貌和储水构造条件,圈定富水块段作为找水“靶区”;然后深入分析微地貌组合形态、小微型构造特征、地下水活动痕迹、地下水开发技术条件,并辅以多个拟选井位的物探工作,最终比较优选井位。在钻进过程中,水文地质编录和分析对于及时指导钻孔处理或移动孔位,避免浪费钻探进尺,保证抗旱井较高成井率是必不可少的工作。
近年昆明市茨坝—岗头村富水块段地下水位持续下降原因分析
袁忠玉, 彭淑惠
2013, 32(3): 313-317.
摘要:
茨坝-岗头村富水块段位于蛇山断裂东侧盘龙江谷地,东以黑龙潭东支断裂、玄武岩为隔水边界,南以陡坡寺组泥质粉砂岩为隔水边界,面积16.07 km2。富水块段岩溶含水层主要以二叠系和石炭系的灰岩、白云岩为主,埋深2.5~173.92 m。块段内岩溶地下水由北向南,由西向东径流,于山前缓坡边缘以泉排泄,部分向深部径流,形成承压区。为弄清近年富水块段岩溶地下水位持续下降的原因,在查明富水块段水文地质条件的基础上,对比分析了该富水块段近3年(2009—2011年)降雨量与多年平均降雨量及其地下水补给、开采减少量和地下水位的变幅。结果表明,降雨量偏少是导致地下水补给量减少,进而造成茨坝-岗头村富水块段在关闭部分开采井及减少开采量后,地下水位仍然持续下降的主要原因。
环境地质
广西某铅锌矿区废水汇集洼地土壤重金属污染调查与评价
覃朝科, 易 鹞, 刘静静, 何 娜
2013, 32(3): 318-324.
摘要:
对某铅锌矿废水汇集的岩溶洼地土壤重金属镉、铜、铅、锌、铬、砷和汞的含量进行调查分析,运用单项污染指数与综合污染指数相结合的方法对土壤环境质量状况和采用Hakanson潜在生态指数法对土壤重金属污染潜在生态风险进行评价。结果表明,该区块土壤受到重金属镉、锌、汞、铅的严重污染,其污染指数均大于1,尤其是镉污染指数高达88.4,其后依次为锌和汞,铅最小;剖面上,A、B、C层,即0~30 cm、30~60 cm和60~90 cm土壤,均已受到不同程度的重金属污染,而且污染程度A层>B层>C层,其综合污染指数分别为67.0、11.9和8.8,各自的潜在生态风险指数分别为2 921.0、543.4、421.2,对应的潜在生态风险程度分别为极强、强、强。由此可见,该岩溶洼地土壤不仅镉、锌、汞、铅污染严重,而且其生态风险也很大,但土壤中基本没有受铜、铬、砷污染。在该洼地土壤重金属污染物没有清除前,建议禁止种植食用农产品,而改为种植非食用型经济作物。
广西来宾凤凰变电站土洞塌陷形成机理及其治理
韦俊发, 麻荣广, 杨彰智, 黄云峰, 丁坚平
2013, 32(3): 325-329.
摘要:
凤凰变电站位于广西来宾市北部凤凰工业园规划区,占地面积约170 m×160 m。场地属岩溶残丘缓坡地貌,并为土层覆盖。勘察时钻探、物探均未发现土洞等不良地质现象,但在之后的施工期间却产生了十余处土洞塌陷,土洞塌陷密度6.81个/hm2,塌陷总面积489 m2。这类土洞不仅形成速度快,而且形成滞后于勘察工作,很容易造成评价上的遗漏从而引发工程事故。本文从场地岩土结构、水文气象和工程活动等方面阐述了土洞的形成机理,认为场平清除表层粉质黏土,暴露地下峰林及松散岩土,使降雨集中入渗侵蚀,是塌陷形成的原因。根据变电站土洞塌陷机理,提出了增加截水和排水沟、硬化场地等切断水动力条件的预防措施,并对浅层塌陷区采用了毛石混凝土换填、深层塌陷区采用了静压固结灌浆加固的综合治理方法,治理取得了预定的效果。
油气地质
湘鄂西地区寒武系娄山关组古岩溶储层及其发育控制因素
曹建文, 梁 彬, 张庆玉, 淡 永
2013, 32(3): 330-338.
摘要:
为了掌握湘鄂西地区寒武系娄山关组储层发育特征及其控制因素,通过典型露头调查、岩溶充填物地球化学测试、岩石薄片鉴定及物性测试等,对该储层进行了多方位研究,得出以下结论:(1)储层岩性以白云岩为主,属孔洞—裂缝型储层,储集空间主要表现为溶蚀孔洞、晶间孔隙、粒间溶孔、裂溶缝等;(2)储层溶蚀作用不受岩石组构控制,属于非组构选择性溶蚀,溶蚀孔洞多沿层面发育,分布大都在不整合面以下约20 m范围内,而且随着深度的增大,孔洞丰度也越小;(3)娄关山组上部地层不整合面不仅是油气运移的良好通道,同时也是有机质生烃聚集成藏的有利场所;(4)储层的发育主要受地质构造、气候环境及地层岩性控制;不整合面及多期次的构造裂缝,为溶蚀孔洞发育创造了很好的条件,但由于沉积间断期气候炎热和较干旱,地表水不是非常丰富,大气淡水淋滤作用较弱,而且储层岩性本身主要为粉、细晶白云岩,不大有利于水岩作用,因而储层不具备形成大中型岩溶缝洞系统的环境物质条件;(5)尽管储层未能形成有规模的古岩溶缝洞系统,但由于其溶蚀孔洞发育并有古化壳存在,因此它仍是中上扬子海相下组合油气勘探中重要的储层之一。
轮古奥陶潜山油水界面识别方法及油气分布特征评价——以轮古LG7井区为例
邓兴梁, 李世银, 梁 彬, 李保华, 裴广平, 刘俊锋
2013, 32(3): 339-344.
摘要:
为保证油气勘探取得成效,本文以轮南奥陶系古潜山LG7井区为例,探讨油水界面的分析识别方法。轮古7井区位于轮古西部,岩溶储层主要为奥陶系中下统鹰山组泥晶、亮晶砂屑灰岩,灰岩原生孔隙较低,平均孔隙度仅为1.2 %,但岩溶构造缝洞相当发育,平均孔隙度可达3.4 %,且裂缝和溶蚀孔洞相互沟通,形成了以缝洞系统为主要储集空间的碳酸盐岩储集体。通过钻录井、测井、试油、试采等资料对比,并结合古岩溶地貌分析,认为控制岩溶残丘发育的岩溶沟谷底基本可以指示岩溶残丘的油水界面位置。在此基础上,结合完钻井生产情况,对油水界面之上的有利岩溶残丘油气储量进行了初步评价。结果表明油井产能与油水界面埋深关系密切,残丘厚度>90 m的Ⅰ类区,其分布面积为13.86 km2,油气资源量为693×104 t;残丘厚度50~90 m的Ⅱ类区,面积为27.13 km2,资源量为1085×104 t;残丘厚度<50 m的Ⅲ类区,面积为20.21 km2,资源量为404×104 t。
旅游地质
广西巴马县水晶宫洞穴沉积物特征及其沉积环境
张美良, 朱晓燕, 吴 夏, 阳和平, 潘谋成
2013, 32(3): 345-357.
摘要:
巴马县水晶宫洞内次生化学沉积物景观丰富,类型多样,有石钟乳、石幔、石瀑布、石笋、石柱、石盾等特色景观;尤其是近期仍在发育的洞顶鹅管、卷曲石、石花等是国内外较为罕见的洞穴奇景。据沉积物的沉积类型、物质成分、沉积序次及测年等资料研究表明,水晶宫洞穴沉积物形成于晚第三纪以来。晚第三纪和第四纪早更新世早期,洞内沉积主要为外源水携带的硅质岩、砂岩类砾石沉积形成的钙华砾石层。早更新世中期—中更新世气候温暖湿润,是水晶宫洞穴主要景观的形成期,沉积物景观宏大而壮观,230Th-U系测年得出其分别形成于100~35万年前。晚更新世早期12.5~9万年的末次间冰期主要为温暖气候环境,洞内仅有少量的石笋沉积,且极少保存;9万年后气候环境发生突变,更不利沉积物发育和保存;自4万年后气候环境开始表现为温暖湿润,化学沉积活跃,洞穴沉积物主要由高约50~150 cm的纯白色石笋群和钟乳石组成,为洞穴奇景的形成期,230Th-U系测年得出其分别形成于40 ka BP和7 500 a BP以及1 450 a BP。晚更新世晚期以来形成的洞穴沉积物景观,不仅为水晶宫提供了丰富的旅游资源和价值,同时也为广西重建古气候环境提供了重要的信息载体。
贵州思南石林资源特征及成景机制探讨
王 硕, 李启文, 曾克峰, 刘 超
2013, 32(3): 358-64.
摘要:
贵州思南石林目前正建设成为思南乌江喀斯特国家地质公园长坝石林景区。本文通过石林的形态特征对比研究及区域地质环境的调查,分析了石林的景观资源特征,并探讨了石林的形成条件和发育演化过程,结果表明:(1)思南石林属溶洼边坡型石林,石林形态多样、个体高大且象形景观众多,加之石林生态环境良好,风光秀美,具有较高的观赏、科研和科普及开发价值。(2)思南石林以质纯层厚的下二叠统深色泥晶灰岩为主,并处于南东-北西构造应力带上,利于较高大石林的形成和保存;地貌上,石林发育在喀斯特单面山与溶蚀洼地之间的斜坡上,不同地貌部位的水动力条件导致石林形态和分布的差异;气候上,思南地区自新第三纪以来以热带、亚热带温湿气候为主,为石林的形成提供了充足的外营力条件;此外,来自碎屑岩区的外源水侵蚀和下伏碎屑岩的隔水顶托作用为大面积石林的形成提供了很好的水环境条件。(3)石林形成过程可归纳为海侵沉积、抬升剥蚀、构造变形、土下溶蚀和地表塑造5个阶段;其中地表塑造阶段是石林的成景时期,依据有关侵蚀数据计算得出石林成景时代约为30.04~45.06 ka,即晚更新世中晚期。

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《中国岩溶》编辑部
2022年4月20日