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2018年  第37卷  第3期

基础地质
碳酸盐岩风化过程中高场强元素的地球化学行为研究——来自碳酸盐岩淋溶实验的证据
冯志刚, 刘炫志, 韩世礼, 马 强
2018, 37(3): 315-329.
摘要:
选择黔中地区的一条白云岩原位风化剖面(平坝剖面)作为研究对象,通过对岩-土界面之下的岩粉层(砂状碳酸盐岩)动态淋溶过程中高场强元素(HFSE)地球化学行为的研究,并结合其在风化壳剖面的分布特征,获得了以下主要认识:(1)碳酸盐岩风化过程中,HFSE间存在明显的分馏,而且元素分馏主要出现在岩-土界面作用过程中,即碳酸盐岩溶蚀形成残积土阶段;元素的地球化学惰性由强到弱的顺序依次为Zr>Hf>Nb>Sc>Th>Ta>Ti>Y,其中,Zr是最稳定的元素,Hf仅次于Zr,Nb和Sc也相对较为惰性,而Th、Ta、Ti、Y呈现出明显的活性;(2)对于碳酸盐岩风化剖面的质量平衡计算,Zr是理想的参比元素(即惰性元素);(3)由基岩酸不溶物至风化壳剖面,元素对Nb-Ta、Zr-Hf显示出较好的协变性,没有明显分馏,因此,在利用这类元素对岩溶区风化壳的物源进行示踪时,碳酸盐岩作为潜在母岩,宜采用其酸不溶物作为参比对象;(4)碳酸盐岩风化过程中,虽然Sc也是一个较为稳定的HFSE,但在风化母岩中分布不均匀,不宜用于岩溶区风化壳的物源示踪。
鄂西南九重坡立谷群发育特征与地下暗河系统结构关系研究
崔学杰, 晏鄂川, 高 旭
2018, 37(3): 330-335.
摘要:
鄂西南地区广泛出露碳酸盐岩,形成了丰富的岩溶现象,特别是在鹤峰县及周边地区发育了目前已知规模最大的坡立谷群以及典型的地下暗河系统,研究其发育特征和结构关系对阐明该地区岩溶发育过程具有重要的参考意义。在总结前人工作成果的基础上,对鹤峰县燕子乡92.53 km2范围内的岩溶现象进行调查。调查共发现坡立谷9处,坡立谷的规模差别较大,形态不一,且处于不同的演化阶段;但坡立谷的展布方向大致相同,并与区内的构造线方向接近一致。强烈的岩溶化不仅形成了坡立谷,也形成了区内复杂的地下暗河系统,其入口和出口的发育受构造控制。
石灰土盐基离子迁移对模拟酸雨的响应
刘 炜, 周运超, 张春来
2018, 37(3): 336-342.
摘要:
为揭示酸雨条件下石灰土盐基离子迁移特征及其缓冲性能,对石灰土进行了室内模拟酸雨淋溶试验,探讨酸雨酸度、土层厚度、土表覆被对石灰土酸化/石灰土抗酸性以及盐基离子迁移的影响。结果表明:(1)在pH=3.5、4.5、5.5的酸雨淋溶下,石灰土盐基离子迁移量差异不显著,对酸雨具有极强的缓冲能力。期间,Ca2+与Mg2+释放呈显著线性相关。(2)土壤厚度对石灰土抗酸性有极显著影响,土壤越厚,对酸雨的抗性越大,反之越小。(3)土厚比1∶2.5∶5的石灰土盐基离子淋失状况为K+淋失量1∶1.43∶2.06,Ca2+淋失量为1∶1.63∶3.13,Mg2+淋失量为1∶1.64∶3.15,表明土厚的增加能大大降低酸雨对盐基的淋溶。(4)石灰土土表覆盖不同,其盐基离子迁移淋溶量差异明显,但并不对土壤酸化效应产生显著影响。
中国南方古生界碳酸盐岩发育对页岩气成藏和开发控制问题
淡 永, 卢炳雄, 梁 彬, 张庆玉, 李景瑞
2018, 37(3): 343-350.
摘要:
中国南方古生界有利暗色页岩发育,但现页岩气勘探取得突破较少,主要原因是南方地质条件复杂,尤其是南方暗色页岩与碳酸盐岩间互发育,页岩气勘探开发面临复杂的碳酸盐岩地质问题。文章从国外勘探经验及近年来南方地区页岩气勘探实践中总结并详细分析了碳酸盐岩发育对页岩气成藏和开发控制的5大问题:(1)地表或近地表岩溶地质问题对开采的影响;(2)页岩目的层顶底板及其内部碳酸盐岩层对成藏和开采的影响;(3)页岩中碳酸盐类矿物含量对开采压裂的影响;(4)页岩层中天然裂缝被方解石充填对成藏的影响问题;(5)常规碳酸盐岩储层与非常规页岩共同成藏问题。建议在南方古生界开展页岩气勘探开发中,把碳酸盐岩本身储集成藏和碳酸盐岩对页岩气成藏、开采、钻井施工等的影响综合考虑,以总含油气系统的思路,综合选井,以促进南方古生界页岩气的勘探开发。
生态地质
漓江流域水土流失特征及其侵蚀影响因子典型分析
覃星铭, 何丙辉, 沈利娜, 王 魁, 喻崎雯, 张路遥
2018, 37(3): 351-360.
摘要:
选择漓江流域及其典型岩溶小流域为研究对象,通过遥感数据综合分析和地面路线验证调查与定点监测相结合的方法,对漓江流域岩溶区和非岩溶区的水土流失特征进行了研究,并重点分析岩溶区内典型小流域——寨底小流域侵蚀影响因子对水土流失的影响。研究结果表明:漓江流域水土流失以中度和轻度等级为主,约占流域面积的29.9%;流域内岩溶区与非岩溶区的水土流失表现出一定的差异性,岩溶区以中度、极强烈和轻度等级水土流失为主,水土流失面积约占岩溶面积的53%;非岩溶区中度和轻度等级水土流失分别占非岩溶区面积的12.4%和10.4%。高程、坡度、植被覆盖、土地利用等因子对岩溶小流域土壤侵蚀面积和侵蚀量比例的影响表现出明显的差异性和独特性,这四种影响因子中的高程(300,500] m,坡度[15°,25°]、植被覆盖度≤20%、土地利用为工矿用地等对岩溶小流域土壤侵蚀的影响最大,是寨底岩溶小流域水土流失治理中应重点考虑的因素。
黔桂喀斯特山地NDVI的垂直分布特征
于竹筱, 张红旗, 许尔琪
2018, 37(3): 361-370.
摘要:
黔桂喀斯特山地地形复杂,植被覆盖度垂直特征分异显著,以往研究多从气候因子响应方面探讨其垂直分布差异,而研究区人地矛盾尖锐,人类活动对植被分布有重要的影响。文章以黔桂喀斯特山地为例,利用2010年MODIS13Q1 NDVI数据表征植被覆盖度,结合高程、坡度和坡向等地形特征,不同土地利用类型的分布情况,叠置分析研究区的NDVI垂直分布特征。结果表明:黔桂喀斯特山地以林地、耕地和草地为主,不同土地利用类型随海拔、坡度和坡向的变化呈现不同的分布特征。研究区NDVI平均值为0.59,其中林地NDVI最大,达到0.63,草地为0.58,耕地最小为0.54。空间分布上,贵州境内NDVI值大部分为0.5~0.6,广西境内自西北向东南NDVI值由0.8逐渐降低至0.4,以0.6~0.7为主。NDVI在垂直梯度上分布特征显著,与植被垂直地带性分布以及不同地类的垂直分布特征有密切关系。海拔分布上,NDVI在海拔小于200 m区间最小,400~600 m的区间最大;北部贵州整体海拔较高,但植被覆盖度较低;南部广西海拔较低,但植被覆盖度较高。坡度分布上,在坡度小于35°范围,随坡度增大,耕地、水域、建设用地面积迅速减少,林草地面积逐步增加,使得NDVI随坡度增大逐渐增大。坡向分布上,NDVI不随坡向变化呈现明显变化,仅偏东坡向稍大于偏西坡向。研究表明应根据海拔和坡度等地形特征,并考虑土地利用情况,因地制宜进行生态建设。
不同方法评价喀斯特煤矿区农田土壤重金属生态风险比较
刘品祯, 贾亚琪, 程志飞, 杨珍, 杜启露, 吴迪
2018, 37(3): 371-378.
摘要:
采用TCLP法、内梅罗综合污染指数、嵌入Igeo综合污染指数法等方法对贵州织金县某煤矿区周边农田土壤重金属进行评价。土壤中Cd、Cr、Cu、Ni、Hg和Zn的含量范围分别为0.79~2.08 mg·kg-1、144.20~464.40 mg·kg-1、91.63~187.50 mg·kg-1、48.13~104.47 mg·kg-1、0.14~2.33 mg·kg-1、144.35~265.89 mg·kg-1,所有土壤样点的Cd、Cr、Cu和Ni含量均已超过国家土壤环境质量二级标准,部分土壤样点的Hg和Zn含量超过二级标准。TCLP法评价结果所有土壤样点均未受到重金属污染;内梅罗综合污染指数法评价结果为农田土壤重金属生态风险处于安全水平;嵌入Igeo综合污染指数法评价结果表明,90%的土壤达到中度污染以上,其中65%的土壤处于中度污染,25%的土壤受到中度至重度污染;潜在生态危害指数法评价表明,所有土壤样点重金属均处于轻微生态风险水平。针对不同评价方法得出的结果存在差异的情况,在评价土壤重金属污染状况时,应根据评价目标的差异选择合适的评价方法。
桂林毛村岩溶区与碎屑岩区檵木和马尾松凋落叶分解研究
涂春艳, 黄炳惠, 杨 慧, 白 冰, 莫碧琴, 曹建华
2018, 37(3): 379-387.
摘要:
为探究岩溶生态环境对凋落叶分解的影响,选用碎屑岩区相同树种作为对比,运用凋落物分解网袋法研究其凋落物分解初期动态,研究结果表明:(1)岩溶区檵木和马尾松凋落叶分解速率总体上均小于碎屑岩区相同树种凋落叶分解速率;(2)凋落叶分解速率k与凋落叶初始养分碳含量呈显著负相关(P<0.05),与木质素含量呈极显著负相关(P<0.01);(3)在凋落叶分解过程中,各养分释放规律具有一定的差异,凋落叶养分元素碳在分解过程中呈现出净释放;(4)岩溶区树种的碳释放速率比碎屑岩区慢,说明岩溶区两树种的凋落在一定程度上延长了C的循环周期
白云岩洞穴洞口弱光带的苔藓群落特征——以绥阳水洞为例
郭 云, 王智慧, 张朝晖
2018, 37(3): 388-399.
摘要:
白云岩洞穴是喀斯特山区特有的生境之一,其洞口弱光带发育了独特的苔藓植物群落。文章以贵州绥阳县的水洞为例,探讨了白云岩洞穴洞口弱光带的苔藓群落物种组成、类型及生态分布特征。2015年4月到9月对水洞进行三次野外标本采集,共采集60个样方中的苔藓植物,记载了该洞穴典型苔藓群落47个。研究揭示:(1)该洞物种组成丰富,种类由17科34 属55 种组成,是中国已知苔藓物种最丰富的洞穴; (2)生活型单调,仅有四种类型,分别是交织型(47.27%)、矮丛集型(34.55%)、平铺型(9.09%)和高丛集型(9.09%);(3)根据生长基质不同,划分了4种苔藓群落大类型,分别是钙土苔藓群落、白云石生苔藓群落、钙华苔藓群落和水生苔藓群落,该洞钙华沉积不显著,仅有少量比例的钙华苔藓群落;(4)苔藓植物分布在从洞口到洞深37 m范围,随着光照强度从洞口至洞穴深处的变弱,苔藓群落由多物种群落变化为单一物种群落。
贵州高原石漠化敏感性与宏观地貌的空间关联分析
闫利会, 周忠发, 谢雅婷, 黄登红
2018, 37(3): 400-407.
摘要:
以中国南方典型喀斯特高原-贵州高原为研究区,通过构建石漠化敏感性评价指标体系及评价模型,利用GIS空间分析方法,对贵州高原石漠化敏感度的空间分布特征及其与宏观地貌类型的空间关联格局进行探讨。结果表明:(1)贵州高原石漠化敏感性以中高度敏感为主,占国土总面积的45.54%,生态环境脆弱,发生石漠化的概率较高;(2)不同等级敏感性之间均具有显著的正相关关系,不敏感等级与轻度敏感等级相关性在0.05水平上显著相关,轻度与中度、高度和极敏感等级之间相关系数均在0.9以上;(3)不敏感区域主要分布在低海拔平原、丘陵和台地区,轻度和中度敏感区域主要分布在高海拔丘陵、平原和台地,高度以上敏感区域主要分布在高、中、低山和河谷地区;(4)地形起伏度和海拔对于石漠化的敏感性在地貌类型上的空间分布起着重要的作用。
灾害地质
基于地下水动力特征监测的岩溶塌陷预警阈值探索——以广州金沙洲岩溶塌陷为例
蒙 彦, 黄健民, 贾 龙
2018, 37(3): 408-414.
摘要:
监测预警是岩溶塌陷地质灾害防治领域急需解决的技术难题。文章在总结当前岩溶塌陷监测预警研究现状的基础上,以广州金沙洲地区岩溶塌陷监测为例,通过对不同岩溶塌陷阶段地下水动力条件监测数据分析,发现数据异常值反映了不同工况地下水动态和岩溶塌陷发展阶段的突变关系,以此为基础,通过曲线拟合和残差分析确定了岩溶塌陷预警的置信带。通过对比分析异常值出现最多次数时间,最大及最小异常值出现时间和实际岩溶塌陷发生时间,验证了运用异常数据分析法进行岩溶塌陷预警是可行的,监测数据间隔越密,捕获的异常值越多,预警越准确。
南宁地铁施工降水诱发岩溶塌陷条件及安全防控措施
姜伏伟, 张发旺, 柳 林, 刘 伟, 李 亮, 陈 航
2018, 37(3): 415-420.
摘要:
抽排地下水是触发岩溶塌陷的重要因素,但抽排地下水诱发岩溶塌陷的临界参数及安全防控措施研究较少。文章以南宁市地铁4号线体育中心东地铁站为例,分析其施工降水诱发岩溶塌陷的条件。根据崩解试验及管道流试验,得出非饱和土体和饱和土体的岩溶塌陷发育临界条件参数,并提出地表阻水、控制土体含水量高于14.65%、控制抽水量小于4.4 m3· d-1 3种安全措施防止岩溶塌陷发生。
湖南宁乡煤炭坝镇富家村岩溶地面塌陷成因分析及防治建议
孙锡良, 陈亮晶, 欧 健, 陈文东
2018, 37(3): 421-426.
摘要:
本文依据岩溶地面塌陷理论对宁乡煤炭坝镇富家村岩溶地面塌陷的成因、发展趋势进行了研究。根据勘查发现,研究区岩溶地面塌陷具有分布密度高、塌陷规模大、塌坑回填后稳定性差,具有继续变形甚至再次塌陷的特点。通过对区内地质环境条件分析发现,区内覆盖层厚度较薄,岩溶极为发育,煤炭坝矿区排水形成巨大的降落漏斗,孔隙水与岩溶水存在巨大的水头差,导致区内岩溶地面塌陷的发生。同时,区内开采灰岩矿,形成大面积采空区,对岩溶地面塌陷的发生起到了强大的促进作用:一是提供了巨大的物质储存空间;二是大大减小了物质运移途径。塌坑回填堆积在溶洞的土体受地下水的冲蚀潜蚀发生运移,上方土体失去支撑而不断流入采空区,造成塌坑回填后稳定性差。
基于BOTDR技术的深埋岩溶土洞监测分析
刘永莉, 管振德, 肖衡林
2018, 37(3): 427-432.
摘要:
岩溶洞穴发育成地表塌陷影响因素复杂。为了获得岩溶土洞监测标识区域的应力特征,在太沙基松动土压力理论基础上,对岩溶土洞发育历程中松动区竖向土压力进行了分析。松动区的空间位置由洞穴特征及其上方岩土介质的物理、力学性质决定;平面应变和非平面应变条件下,松动区竖向土压力的分布特征差异明显。根据岩溶土洞上方松动区竖向土压力的分布特征,结合BOTDR技术优点,提出应用BOTDR技术监测岩溶土洞的发育,针对光纤监测系统设计中光纤布线型式进行了分析。岩溶土洞应力场变化特征的定量研究对光纤传感技术应用于岩溶土洞监测设计提供理论依据和指导。
岩溶洞穴
单斜构造区岩溶倾斜洞穴发育趋势与岩层产状相关性识别
罗书文, 杨 桃, 陈伟海, 邓亚东, 潘晓东, 陈宏峰, 李成展
2018, 37(3): 433-439.
摘要:
通过构建岩溶倾斜洞穴发育趋势面和岩层倾向面,探讨在单斜构造区岩溶倾斜洞发育趋势与岩层产状的相关性。首先,根据洞穴探测导线长度、方向、倾角等要素,以测量初始点为原点建立空间直角坐标系,将测量空间方位角转换为平面直角坐标系中的方向角,将测量数据投影在平面直角坐标系上,运用向量加法原理求出各测点平面向量及坐标,结合各测点的相对高差,运用趋势面分析方法进行一次拟合,构建洞道空间展布平面方程;其次,根据岩层产状信息在空间坐标系中构建平面方程;最后,通过计算两平面法向量的夹角,来判断洞穴空间展布平面和岩层产状平面的重合度,同时求出两平面与同一水平面的交线所成角来判断洞穴空间展布趋势面与岩层面的倾向关系。通过实例证明,该方法用于探讨单斜构造区岩层产状对倾斜洞穴发育趋势的影响识别具有一定的实用性。
鄂西南溶洞旅游资源空间分布特征
徐松华
2018, 37(3): 440-449.
摘要:
在收集各类资料和实地调查的基础上,运用ArcGIS软件定量分析了鄂西南溶洞旅游资源的空间分布特征,总结出鄂西南溶洞旅游资源在鄂西南10个县(区)都有分布,平面上集中分布在清江、溇水、酉水和唐崖河等主要河道干流近岸地带2 500 m的范围内和其支流近岸地带1 800 m的范围内,在垂向上形成低海拔溶洞、中低海拔溶洞、中海拔溶洞、中高海拔溶洞和高海拔溶洞5级的阶梯状分布特征。
香溪河流域岩溶洞穴发育与分布特征
罗利川, 梁 杏, 周 宏, 谢 凯, 陈标典
2018, 37(3): 450-461.
摘要:
结合1∶5万水文地质调查,对香溪河岩溶流域溶洞特征进行了探究,统计其溶洞的规模、形态、发育地层、发育方向及分布高程,结果表明:该区洞穴规模中等,受岩性的控制,溶洞的发育表现出对碳酸盐岩岩组类型的选择性,其中寒武-奥陶系地层溶洞发育程度最高;溶洞的发育方向多为北北东和北北西向,与区域构造线一致,同时受本区构造运动间歇性抬升的影响,溶洞集中发育于4个高程区;从溶洞发育的构造部位来看,溶洞主要分布在宽缓向斜的东南翼及向斜核部,平面分布表现出分带性;该区溶洞多发育至早期就停止进一步发育,其规模、类型、分布特征等与鄂西南地区溶洞均存在差异。
湖南兜率岩溶洞特征及形成发育过程
邓新平, 袁瑞强, 皮建高
2018, 37(3): 462-467.
摘要:
为阐明兜率岩溶洞的形成原因和发育过程,调查了兜率岩溶洞及其周边区域地层岩性和地质构造,测量了溶洞形态及溶蚀堆积物特征;用 14C法或U系法对洞内典型堆积物样品进行测年,估算出岩溶堆积物的生长速度,研究结果表明:兜率岩溶洞是完整的独立溶腔碳酸盐岩洞穴;溶洞内石笋发育强烈,石笋的生长速度略快于石钟乳的生长速度,石笋高度为2~26 m,直径在0.5~5 m,生长速度为0.24~0.50 mm·a-1;石钟乳长度为3~20 m,生长速度为0.20~0.40 ·a-1;洞内最高石柱高达37 m,最高的二次沉积物可达12 m,直径为0.6 m。兜率岩溶洞的形成是岩石、水流与构造运动共同作用的结果,区域构造产生的断层和裂隙使区内碳酸盐岩石破碎并遭受地下水的溶蚀和侵蚀,在区域缓慢抬升活动过程中形成了兜率岩溶洞;溶洞的发育经历了三个阶段:距今200~78万年的初始形成阶段,距今78~14万年的发展壮大阶段和距今14万年前至今的稳定沉积阶段。溶洞内大多数的溶蚀堆积物产生于14万年以来,少量的新生溶蚀堆积物基本形成于700年以前。在距今1万年左右开始形成二次沉积物。目前,兜率岩溶洞进入稳定沉积晚期。
重庆市张关溶洞景观照明研究
段 然, 杨春宇, 苏加福
2018, 37(3): 468-473.
摘要:
溶洞照明推进了溶洞旅游业的发展,不科学的溶洞照明引起溶洞内灯光植物生长,破坏了溶洞内部特殊环境。通过对张关溶洞内灯光植物和人工光源的调研测量,研究了人工光源光谱、光照强度与溶洞灯光植物的生长关系,结果表明:光照强度高于20 000 lux或低于100 lux的传统光源及光谱能量分布在500~600 nm的窄光谱光源,能够有效抑制溶洞内灯光植物的生长;根据人工光源光谱、光照强度对灯光植物生长的抑制作用,提出了保持溶洞内特殊生态环境的景观照明技术指标。