中国岩溶

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钟建华, 苏飞飞, 倪良田, 邵珠福, 张丹锋, 孙宁亮, 郝兵, 陈彬, 刘闯, 罗可

2017, 36(1): 1-14. doi: 10.11932/karst20170101

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1996

940

摘要:
天山南缘从柯坪阿恰经巴楚三叉口到巴楚五道班的100余公里的316国道北侧的奥陶系中发育了一条1~2 km宽的碳酸盐岩岩溶带。在该带的鹰山组中发育了一条900 m宽的风化壳沉积（古土壤）和约30多个大型古溶洞。其中以硫磺沟2号溶洞最为典型，该溶洞位于一个很窄的倾角大于70°的走滑断裂带内，古钙华一般产在溶洞和裂缝中，作为充填体出现。硫磺沟2号溶洞的古钙华多呈黄褐色-黑色，普遍含石油。古钙华纹层发育，根据结构、颜色及形态等可以分为六种，分别为层状纹层、波状纹层、包壳状纹层、束状纹层、丘状纹层或半球形丘状纹层和杂乱纹层，这些纹层的形态和结构特点反映了其成因与菌藻或微生物有关；构成纹层的方解石主要为针状、柱状、细晶状和粗晶状等。钙华方解石晶体之间缝隙和孔隙非常发育，是良好的储集空间和运移通道。物性研究表明，硫磺沟2号溶洞古钙华的孔隙度介于3.81%~13.91%之间，平均7.21%，从孔隙度值来看属于致密储层（10%）；但渗透率很大，介于（2.99~87.60）×10-3μm2之间，平均48.99×10-3μm2，从渗透率看是一种较好的储层。出现这种“反常”的情况与古钙华特殊的内部结构有密切关系，钙华以晶间缝为主，具有紧密堆积的结构，虽然孔隙度不大，但是晶间缝在三维上构成了网络系统，导致渗透性很好，被称之为“致密高渗”储层。通过对塔里木盆地北部柯坪奥陶系露头硫磺沟2号溶洞及现代九寨沟溶洞的研究，发现岩溶过程中的化学沉积形成的钙华具有重要的石油地质意义，主要表现在两个方面：一是钙华是很好的储集空间；二是钙华具有一定的生烃能力。文章旨在探讨塔里木盆地奥陶系露头钙华相、钙华岩石学及钙华地球化学证据，以支持钙华的形成过程和形成环境的解释、及对塔河油田奥陶系缝洞油气藏的储集空间和油气成藏意义。

柴达木盆地东部石炭系致密灰岩孔渗特征

马龙杰, 彭博, 于青春

2017, 36(1): 15-22. doi: 10.11932/karst20170102

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1335

973

摘要:
碳酸盐岩储层孔隙系统复杂。对空隙结构特征、渗流机理的研究直接影响到油气资源的勘探和开采。本研究选取了柴达木盆地东部地区ZK5-2钻井中石炭系的5块致密灰岩样品，通过XRD、XRF技术对灰岩的矿物成分、化学成分进行定量测试；利用氦气双室法与孔径分布实验（包括压汞法、氮气吸附法、二氧化碳吸附法）确定灰岩的孔隙度与空隙的孔径分布;用CH4、N2、CO2、He四种气体进行渗流实验确定灰岩的表观渗透率。研究结果表明：致密灰岩的表观渗透率与其孔隙度没有明显的关系。表观渗透率由达西流、滑脱流与扩散流三部分组成，表观渗透率大小按CH4、N2、CO2、He的顺序依次增加，其中He所测得的表观渗透率明显高于其他三种气体。滑脱流对表观渗透率的贡献受到分子平均自由程与孔径的双重控制，当气体分子平均自由程与岩石内集中出现的孔径接近时，在这些相近孔径的孔隙中会出现明显滑脱现象，此时滑脱流将对表观渗透率产生较大的贡献。分子平均自由程较大的气体在致密灰岩中主要以扩散的形式运移。岩石孔径小于分子平均自由程的孔隙所占比例越大，扩散流对表观渗透率的贡献度越高。

鄂尔多斯盆地奥陶系古岩溶发育程度的分形特征

付勋勋, 刘新社, 邵晓州, 虎建玲, 贾丽, 车永发

2017, 36(1): 23-31. doi: 10.11932/karst20170103

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1571

752

摘要:
鄂尔多斯盆地奥陶系天然气勘探实践表明，古岩溶发育程度影响着储层优劣，然而对古岩溶发育程度的描述缺少定量化手段。本文利用分形理论对鄂尔多斯盆地奥陶系古岩溶的发育程度进行定量化研究，首先分析了古岩溶的分形特征，进而研究了分形维数的计算方法与实现流程，最后结合钻探资料利用分形维数对工区内古岩溶发育程度进行了定量化描述并分析了其与储层优劣的关系。结果表明，鄂尔多斯盆地奥陶系古岩溶的发育具有分形特征，分形维数反映了古岩溶在一定地质条件下的发育程度，工区内工业气流井的分形维数大于1.65。因此，将分形维数作为衡量古岩溶发育程度的定量指标，无疑会提高古岩溶储层评价的客观性、科学性。

塔里木盆地奥陶系古潜山碳酸盐岩岩溶储层评价与预测——以轮古7井区以东为例

张庆玉, 梁彬, 秦凤蕊, 曹建文, 淡永, 李景瑞

2017, 36(1): 32-41. doi: 10.11932/karst20170104

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2005

793

摘要:
塔里木盆地奥陶系古潜山碳酸盐岩岩溶储层具有埋藏深、非均质性强的特点。岩溶储集空间主要为后期溶蚀孔、溶洞和溶缝为主。通过古地貌恢复及岩溶垂向分带研究，结合油藏开采动态，对轮古7井区以东地区奥陶系碳酸盐岩岩溶储层评价与预测。研究认为：高产高效井主要位于岩溶缓坡地的峰丘洼地、丘峰洼地及岩溶峰丛谷地的溶丘、溶峰及其边坡部位。垂向上表层岩溶带和垂向渗滤带的上部，开发效果较好，多发育裂缝-孔洞型、洞穴型储层；径流溶蚀带、潜流溶蚀带岩溶发育相对较弱，局部发育小规模溶洞或岩溶管道，岩溶储层以裂缝型或孔洞型为主。在此基础上预测出五个高产高效油气储层岩溶区，为油气勘探与开发提供依据。

降雨对裂隙型岩溶含水系统演化影响的数值模拟研究

毛亮, 于青春, 王敬霞, 李洪辉, 赵帅维, 贾梅兰

2017, 36(1): 42-48. doi: 10.11932/karst20170105

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1631

1302

摘要:
本文在构建有降雨入渗及河流补给的裂隙型岩溶含水系统的概念模型基础上，采用有限差分数值方法，利用裂隙渗流立方定律及Dreybort（1996）经过实验总结出的碳酸钙溶蚀经验公式，定量地计算了裂隙型岩溶含水系统经过10 000年溶蚀的演化形态及岩溶泉的变化。模拟发现，岩溶含水系统的溶蚀主要发生在降雨入渗面处、河流补给处和岩溶泉的出露点附近。随着溶蚀的进行，岩溶含水系统的潜水位不断下降部分岩溶泉被疏干，通过计算岩溶泉汇流管道的隙宽变化，发现岩溶含水系统会出现明显的差异性溶蚀。在模拟过程中调节降雨量的大小发现降雨入渗对有河流补给的岩溶含水系统的演化影响并不显著。

水化学特征揭示的济北地热水与济南泉水关系

隋海波, 康凤新, 李常锁, 韩建江, 邢立亭

2017, 36(1): 49-58. doi: 10.11932/karst20170106

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1885

1176

摘要:
以济南北部地热田地热水及济南泉域岩溶地下水、泉水为研究对象，通过分析常规离子、微量元素及同位素，探讨了地热水的成因机理、补径排及地热水与上游泉域岩溶地下水、泉水的水力联系。研究认为，研究区地热水与岩溶地下水、泉水为同源补给，地热水属海相含盐沉积岩溶滤水。通过对氢氧稳定同位素和氚同位素法测年结果的分析，初步判定现代大气降水为地热水的主要补给来源。14C法测年结果分析表明，地热水接受更新世古降水补给，地热水为古降水和现代大气降水的混合水。

重庆市统景温泉水化学特征及混合作用

余琴, 杨平恒, 王长江, 李国, 张宇, 张媚, 谢正兰

2017, 36(1): 59-66. doi: 10.11932/karst20170107

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2447

1054

摘要:
为了探讨温泉水的热储温度、深部热水与冷水的混合作用，以期为勘探、评价和合理开发利用温泉资源提供科学依据，文章对重庆统景温泉、岩溶地下水和地表水物理化学指标进行监测和分析。结果表明：（1）温泉水化学类型为SO4-Ca·Mg型，浅层岩溶水为HCO3-Ca·Mg型，温塘河为HCO3-Ca型；温泉水TDS、Ca2+、Mg2+、SO42-、Si、B、Sr高于岩溶地下水和地表水，主要与温泉水流经碳酸盐岩热储层并发生强烈的水岩作用有关。（2）不同地热温标法的对比应用发现，阳离子和玉髓地热温标法不适用，而无蒸汽损失石英和修正后的SiO2地热温标法更适于计算统景温泉热储的温度，利用这两种方法算出来的热储平均温度为86 ℃。（3）通过Na-K-Mg三角图判断出岩溶地下水在深部含水层与地下热水发生混合。利用混合模型和硅-焓图解法估算出鸳鸯泉中冷水的混入比例分别为89%、86%；2号井中冷水的混入比例分别为80%、79%。2号井冷水混入比例比鸳鸯泉低，可能受2号井周围水泥护壁的影响。

重庆鱼田堡煤矿采动条件下顶板岩溶地下水运移规律探讨

陈正华, 曾亮, 刘宇

2017, 36(1): 67-74. doi: 10.11932/karst20170108

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1578

903

摘要:
重庆市位于我国西南地区，五大国有煤矿多位于岩溶发育的丘陵山区，地质条件复杂，为深入探讨重庆丘陵山区采煤条件下地下水的运移规律，在鱼田堡煤矿煤层顶板长兴段灰岩地表投放示踪剂，井下不同巷道水平以及不同采区布置多个接收点实施连通试验。实验结果表明：接收点水样在雨后呈现出Cl-含量升高、Cl-含量降低和Cl-含量不变3种变化趋势，综合连通试验结果及水化学分析得出顶板长兴段灰岩地下水在侵蚀基准面以下向开采工作面排泄，而开采结束覆岩相对稳定的采区基本无长兴段灰岩地下水排泄。研究不同采区的接收点示踪剂变化特征对深入了解地下水的运移规律，以及类似条件矿区布置防治水工作具有参考价值。

TDR测定喀斯特地区石灰土含水量的标定研究

杨静, 陈洪松, 王升, 王发, 傅伟

2017, 36(1): 75-80. doi: 10.11932/karst20170109

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1738

1204

摘要:
土壤含水量是气候、水文、土壤侵蚀等研究中的一个重要参数。TDR法因具有方便、快速、精确且不扰动土壤等优点而得到广泛应用，但因受土壤质地、容重、温度等物理因素的影响而必须对其进行标定。本研究采用室内标定(壤土)和田间标定(粗、中、细质土以及三者的组合)相结合的方式，对用TDR法测定的喀斯特地区不同质地石灰土含水量进行了标定。结果表明：（1)TDR法测定的土壤含水量比烘干法测定值要小，两者最大绝对偏差在室内标定条件下为10.6%，田间标定为12.2%；相应的相对偏差最高分别可达60.3%和32.8%。因此，必须在使用前对TDR进行标定。（2)标定后TDR法测定的土壤含水量精度明显提高，平均绝对偏差低至1.4%~3.1%；室内标定曲线精度略低于田间标定曲线。（3)不同质地组合的TDR法土壤含水量标定曲线的标定精度较高(平均绝对偏差为1.5% ~ 2.6%)，可用于不同质地土壤含水量标定。本研究结果可用于修订校正研究区及类似区域TDR法测定土壤含水量的结果。

典型石漠化区不同种植年限桃树下土壤微量元素变化特征

莫碧琴, 杨慧, 曹建华, 吕全标, 朱昊, 白冰

2017, 36(1): 81-87. doi: 10.11932/karst20170110

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1629

1236

摘要:
为明确石漠化地区不同种植年限果树根系表层土壤微量元素的变化特征，选择桂林市恭城县大岭山村同一农户的不同种植年限桃树（2 a、10 a、20 a）各5棵，以撂荒地（0 a）作为对照，对土壤微量元素铁、铜、锰、锌、硼的全量及有效态变化规律进行研究，并探讨理化性质与微量元素有效态的相关性。结果表明：（1）研究区除全铁的变异系数小于10%，铜、锰、锌、硼的全量及有效态均为中等变异；（2）土壤铁、铜、锌、硼全量种植0~2 a间均增加（P<0.05），种植2~10 a则下降（P<0.05），种植10~20 a间铁元素随年限增加而下降（P<0.05），其余研究元素全量均表现为增加趋势；（3）有效铁、锌、硼在种植0~10 a先增加（P<0.05），种植10~20 a均有明显下降趋势，有效锰在0~20 a间趋势则与其他元素相反，并且与全量锰保持一致性，因此种植10 a是果树土壤微量元素变化的转折点；（4）不同种植年限果树根系土壤性质的改变（pH值、有机质、全磷的变化）是微量元素有效态含量随时间变化的主要内在原因，而人为活动如施加有机肥是外在原因。在种植10 a后，应重视微肥的施加。

沙漏型岩溶地面塌陷物理模型

罗小杰, 罗程

2017, 36(1): 88-93. doi: 10.11932/karst20170111

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1865

1207

摘要:
为了进一步研究覆盖型岩溶地面塌陷的发生条件和机理，在作者关于土体塌陷理论的基础上，着重研究了渗漏型地面塌陷的地质现象、地质模型、物理模型及其数学表达式。根据地质现象和砂性土中砂颗粒在塌陷过程中的运动学响应特征，建立沙漏型岩溶地面塌陷的地质模型。在此基础上，概化出物理模型，并根据物质守恒定律推演沙漏型塌陷的数学表达式。由此探讨了沙漏型塌陷规模与岩溶和水文地质条件的关系，认为沙漏型塌陷历时与砂性土的摩擦系数的平方、水力坡降的平方根及可溶岩洞径的8/3次方根成反比，与塌陷坑深度的立方成正比。文章从地质现象→地质模型→物理模型→数学表达式来研究沙漏型岩溶地面塌陷，地质理论依据充分，物理过程可靠，数学逻辑严密，所推导出的数学表达式较好地反映了沙漏型地面塌陷的基本规律。经工程案例验证，该物理力学模型与实际情况较为吻合。

泰安市城区旧县水源地岩溶塌陷演化过程分析

吴亚楠

2017, 36(1): 94-100. doi: 10.11932/karst20170112

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2323

710

摘要:
通过综合分析项目前期开展的塌陷群现场调查、物探、钻探、地下水动态长期监测等多项工作所获取的珍贵资料，将泰安市区划分为三个岩溶塌陷集中区，分别讨论了岩溶塌陷的发育条件、分布特征及成因演化过程，最后有针对性地提出了岩溶塌陷防治对策。研究结果表明，区内岩溶塌陷多发生于以下区域：(1)埋藏型岩溶区，地层岩性主要为奥陶纪-寒武纪灰岩、白云岩；(2)断裂及其影响带；(3)上覆土层厚度小于20 m，多层结构，即上部黏性土、中部砂类、下部黏性土区域；(4)岩溶地下水降落漏斗及其影响范围内。研究区岩溶塌陷是各种不良因素共同作用的产物，其中最重要的诱发动力条件为水动力条件，结合各类水文、地质、灾害资料，绘制岩溶塌陷与地层、降水、开采及岩溶水位关系图，可清晰地反映出在岩溶发育地区随着岩溶水开采量增大，岩溶水位随之降低，当岩溶水位低于基岩面后，岩溶塌陷开始发生，并且随着水位的降低及波动幅度的增大，塌陷次数明显增多的演化过程。

酸雨溶蚀碳酸盐岩的源汇效应分析——以广西典型岩溶区为例

孙平安, 李秀存, 于奭, 原雅琼, 何师意, 王艳雪

2017, 36(1): 101-108. doi: 10.11932/karst20170113

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2277

980

摘要:
选取广西的桂林、柳州、河池、百色、玉林、南宁、钦州7个酸雨监测点进行了为期一年（2014年5月至2015年5月）的监测，结合各站点溶蚀试片和降雨降雨量、降雨时间、pH值和电导率等，分析了试片溶蚀量的主要影响因素及酸雨的源汇效应。结果表明，试片溶蚀量与累计降雨时间，即溶蚀作用发生的时间关系密切。单场酸雨对碳酸盐岩的溶蚀过程可分为两个阶段，即：前期强酸溶蚀碳酸盐岩，释放CO2，为碳源；后期碳酸溶蚀碳酸盐岩，吸收大气CO2，为碳汇。而就整年而言，碳汇过程占绝对优势，酸雨减汇量仅占总溶蚀量的0.27%～3.52%，平均为1.96%，但酸雨减汇比例随酸雨pH值的降低而呈指数增加。酸雨对岩溶碳汇有着显著影响，在岩溶碳汇的研究中不应忽视。

漓江流域中下游无机碳通量动态变化及影响因素

何若雪, 孙平安, 何师意, 于奭, 莫建英, 覃新行, 张态成, 郭雅思, 张陶

2017, 36(1): 109-118. doi: 10.11932/karst20170114

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2167

999

摘要:
为讨论岩溶地表河中等流域尺度无机碳通量的动态变化过程及其影响因素，于2014年1月至12月对漓江流域桂林断面及阳朔断面河水进行为期一个水文年的采样观测，每月定期采样分析。结果表明，这个过程主要受水循环过程控制，除岩溶水化学特征沿途发生变化之外，水体SIc和SId值也逐渐偏正，溶蚀能力逐渐降低，所产生的无机碳通量仍然不断增加，且呈现出旱季低雨季高的特征。通过计算，桂林断面无机碳通量为7.42×107kgCO2·a-1，阳朔断面为27.9×107kgCO2·a-1，其中桂林断面碳酸盐岩风化所产生的无机碳通量和硅酸盐岩风化所产生的无机碳通量分别占总通量的72.67%和5.21%，阳朔断面分别占87.51%和2.89%，表明硅酸盐岩风化的贡献率沿途不断减小，碳酸盐岩风化的贡献率不断增加。桂林断面以上流域碳汇强度为2.69×104kgCO2·km-2·a-1，桂林到阳朔断面流域碳汇强度为9.89×104 kgCO2·km-2·a-1，相差近5倍，除沿途大气降水、支流补给、水生生物可能产生的有机碳埋藏等原因外，外源水补给所形成的混合溶蚀作用对岩溶区无机碳通量的增加起着不可忽视的作用。

旅游活动对巴马水晶宫洞穴环境及碳酸钙沉积物景观的影响

张美良, 朱晓燕, 吴夏, 张碧云, 潘谋成

2017, 36(1): 119-130. doi: 10.11932/karst20170115

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1755

853

摘要:
巴马县水晶宫洞内次生化学碳酸盐（钙）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、石花和石毛等是国内外较为罕见的洞穴奇景。自2007年水晶宫开发以来，对巴马水晶宫洞穴环境及碳酸钙沉积物景观等进行了监测,发现洞穴内流水、滴水、池水数量点减少; 洞穴温度升高、湿度降低，CO2浓度增加，空气负离子浓度减小以及普遍滋生(藻类、苔藓、蕨类等)灯光植物和洞穴景观表面的污染与变色污染、老化等现象。依据洞穴环境变化规律，提出有利于洞穴环境保护以及景观修复的相关措施，为科学合理保护开发旅游洞穴提供重要的科学依据及广泛的应用前景。

重庆武隆芙蓉洞灯光照明系统的优化研究

杨晓霞, 翁子凡, 向旭

2017, 36(1): 131-138. doi: 10.11932/karst20170116

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1603

1050

摘要:
在对芙蓉洞现有灯光照明系统的供电方式、照明配电、照明控制、功能性照明系统和景观性照明系统等进行实地调查的基础上，采用问卷调查法和IPA法，分析了游客对芙蓉洞灯光照明系统的期望值和满意度。在此基础上，提出芙蓉洞灯光照明系统的优化对策：（1）排除照明设计中的安全隐患，提高灯具的防护等级，提高照明供电等级，确保芙蓉洞灯光照明系统的安全性；（2）凸显芙蓉洞灯光照明系统的主题性；（3）采用LED光源，充分发挥照明控制系统的作用，注重芙蓉洞灯光系统的生态性；（4）确定不同类型景观的照度水平，科学使用用光方式，做到洞穴照明方式多样化、灯光色彩多元化、灯具与电线隐形化，增强芙蓉洞灯光照明系统的景观性。

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2017年第36卷第1期

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