中国岩溶

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文章以三峡库区瞿塘峡至巫峡段消落带灰岩为研究对象，基于地质调查、回弹试验、声波波速测试、干湿循环试验和CT扫描等多源方法与技术，开展岩体（岩石）质量劣化、强度变化、微观劣化规律分析，系统研究该类岩体劣化特征。结果表明：三峡库区瞿塘峡至巫峡段灰岩劣化现象主要有裂隙扩展与新生、溶蚀/潜蚀和机械侵蚀3种类型；经历库水位升降周期后，库水位变动带岩体强度降低明显，且有浅表层劣化快、深层劣化较慢的规律；干湿循环条件下结构面、裂隙等缺陷的存在是岸坡岩体劣化的控制性因素；应力对裂隙的扩展作用要远大于溶蚀作用，岩体遭受劣化的主要机制是水流的溶蚀作用与应力断裂，其中应力是裂隙扩展的主要影响因素；岩石劣化过程中裂隙动态演化过程依次为表面孔隙增多，裂隙逐渐由表及里扩展延伸，岩样内部孔隙明显大幅度增多，裂隙结构面再扩展并不断增加其孔隙度使得裂隙显化愈加明显。

巫山官渡河流域黑色岩系中镉元素在地下水系统中的迁移特征研究

巫山地区二叠系黑色岩系有害元素Cd高背景值突出，表层土壤已受到污染，对地下水的影响尚不清楚。本次工作以巫山官渡河流域为研究区，通过野外调查、资料收集、数据分析、水样测试等方法，分析研究区二叠系黑色岩系有害元素Cd对地下水的影响，以期揭示Cd在岩石—土壤—水中的运移特征。结果表明：（1）研究区含Cd地下水样均来自该流域发源于二叠系黑色岩系的岩溶地下水系统，水样具有典型的碳酸盐岩岩溶的化学特征，含Cd水样与不含Cd水样最显著的差别是含Cd水样${\rm{SO}}_4^{2-}$平均含量是不含Cd水样的3倍。（2）研究区内二叠系黑色岩性中的Cd含量较高，以二叠系孤峰组为最高，岩石风化成土壤后Cd依旧富集，但含量大幅降低；Cd通过溶滤作用进入地下水系统，是研究区含地下水中Cd的主要来源，Cd与${\rm{SO}}_4^{2-}$具有极显著正相关。（3）煤矿开采改变了地下水的运动路径，强化了溶滤作用，Cd在坑道涌水中富集作用加强，煤矿坑道涌水中Cd含量迅速增高，相应TDS也增高，水质变差，具有潜在风险，不宜作为引用水源。研究区三叠系岩溶地下水系统水量丰富，稀释了二叠系岩溶地下水中Cd的浓度，降低了Cd污染的风险。（4）Cd在岩石中赋存状态以碳酸盐矿物为主，风化后Cd多数溶解或转化其它可迁移形态，土壤的酸化使得Cd容易迁入水体，增加环境风险。通过饱和指数分析Cd地下水在迁移过程中尚未达到饱和。

广州北部隐伏岩溶区地下水水化学特征及成因分析

为研究广州北部隐伏岩溶区地下水水化学特征及形成演化，利用14组岩溶水样品和14件岩石化学组分测试分析数据，综合采用数理统计、Piper图、Gibbs模型、离子比值图、氯碱指数等方法定性分析地下水水化学组分特征和成因，基于PHREEQC软件定量分析水文地球化学过程，探讨地下水矿物饱和指数与岩溶发育关系。结果表明：广州北部隐伏岩溶区岩溶水是以中性水为主的极软~微硬淡水，TDS和总硬度低，pH基本稳定，离子质量浓度趋势为Ca²⁺>K⁺+Na⁺>Mg²⁺和${\rm{HCO}}_3^{-}$>Cl⁻>${\rm{SO}}_4^{2-}$，水化学类型主要为HCO₃型，以${\rm{HCO}}_3^{-}$、Ca²⁺为优势离子；岩溶水水化学组分受岩石风化作用控制条件下的溶滤作用影响，阳离子交换吸附作用不强烈，K⁺、Na⁺、Cl⁻来源于岩盐溶滤，Ca²⁺、Mg²⁺、${\rm{HCO}}_3^{-}$来源于碳酸盐岩矿物溶解，${\rm{SO}}_4^{2-}$来源于碳酸盐岩和石膏等蒸发岩盐溶解；反向水文地球化学模拟定量化验证了岩溶水中方解石、白云石、石膏、岩盐发生溶解；方解石、白云石饱和指数与岩溶发育具有较好对应关系，可以指示岩溶发育趋势。研究结果可为广州隐伏岩溶区地下水开发利用和地质环境保护提供科学依据。

广东青莲水岩溶−裂隙水系统的地下水化学物质来源解析

作为国家“两屏三带”生态安全格局中典型流域的基本单元，掌握青莲水流域地下水水质状况，对筑牢南方丘陵山地带生态安全屏障、维护粤港澳大湾区生态安全具有重要意义。结合水文地质调查和地下水化学指标特征分析，采用正矩阵因子分解模型（PMF）分析方法，追踪地下水化学物质来源并定量分析影响地下水质量的因子贡献率。研究结果表明，流域内地下水化学物质主要来源于含镁碳酸盐和硅酸盐矿物的风化溶解（F1）、生活废水、农用肥料等人类活动（F2）、碳酸盐矿物的水−岩作用（F3）、含硫化肥的使用（F4）以及硅酸盐矿物和岩盐的风化溶解（F5）。各类矿物的风化和含水层水−岩作用等自然因素的贡献率为64%，是流域内地下水化学物质的主要来源，人类活动影响的来源仅占36%。水化学指标高含量分布区域和来源因子贡献率的空间分布区域有显著相关性，表明水化学对岩性和土地利用空间分布有响应关系。整体而言，岩溶水化学成分来源主要是碳酸盐、硅酸盐和岩盐矿物等风化溶解，局部地区还受生活废水和农用化肥的使用等人为活动的影响；火成岩裂隙水来源主要为硅酸盐矿物的风化溶解。地下水离子来源贡献率的定量分析有助于加深对研究区裂隙和岩溶含水层的认识，为地下水的科学管理提供依据。