岩溶与岩溶地区钻探特征

简述了岩溶及其分布,岩溶地区的矿产资源、水资源、环境与地质灾害;同时论述了岩溶地区进行钻探施工技术特征及未来展望。     

岩溶研究进展

我国岩溶类型众多,分布广泛。在古代典籍中曾有许多关于岩溶的记载。系统记载岩溶的科学著述当属17世纪中叶明代的《徐霞客游记》,其内容包括岩溶形态、岩溶地貌、岩溶水文、洞穴等方面。     

岩溶矿床

岩溶作用形成的空间,是石油、天然气及多种金属、非金属矿产的良好贮集场所.目前已发现的洞穴矿物达一百多种.某些矿种的岩溶矿床,不但有很大的经济价值,而且储藏量和开采量也占有很大比重.根据已有资料,我国很多地区都已发现此类矿床,其中有的还具有相当的规模.作为一种特殊的矿床类型,研究和总结工作没有跟上,有的已知矿点还没有详细的调查资料,均有待进一步工作.     

论贵州省岩溶石山地区的岩溶地下水开发

贵州省岩溶石山地区经济发展水平低下 ,贫困人口多。造成贫困的主要因素之一是缺水。合理、有效地开发岩溶水资源 ,是促进岩溶贫困石山地区脱贫和经济发展的基本条件。本文结合国家八七扶贫攻坚计划及西南特别找水计划 ,分析了岩溶区水文地质背景、经济发展及分布状况 ,从战略的角度提出了“有效”开发岩溶地下水的建议。     

我国红层岩溶与红层岩溶塌陷刍议

中国岩溶地区面积广阔,岩溶地貌和现象类型多样。其中我国南方地区红层中出现的岩溶现象较为特殊:可溶岩类型复杂,成岩作用差,溶蚀机理多样,还易风化崩解。近年来红层岩溶塌陷多有发生,成为一个不可回避的问题。文章对我国红层岩溶与红层岩溶塌陷研究现状进行了系统梳理。红层岩溶主要存在于以可溶物质胶结的或含碳酸盐岩砾石的红色沉积岩为主的地区。红层岩溶的特点可以概括为:(1)可溶岩类型复杂,溶蚀机理多样;(2)成岩作用差,力学强度低,易风化崩解;(3)与地质构造密切相关。红层岩溶地区不但会出现覆盖型岩溶区的土层塌陷,而且由于其特殊的岩溶作用还可能出现基岩塌陷。根据红层岩溶地区地质结构,其塌陷模式可概化为红层上覆松散层塌陷、红层溶洞顶板垮塌以及红层整体垮塌三类。今后有必要从红层溶蚀特点和红层岩溶塌陷模式出发,开展红层溶蚀对岩溶塌陷作用机理的专项研究,为红层地区岩溶塌陷地质灾害的风险评估和防治处理提供科学依据和技术支撑。     

广西岩溶地区岩溶水开发利用问题

本文叙述了广西岩溶区旱涝的基本情况，分析造成旱涝的原因，根据裸露型及覆盖型岩溶区岩溶水平开发利用的典型实例，提出旱涝综合治理的意见。     

太原、霍县岩溶和岩溶水

太原和霍县在地质构造上同属新构造中的汾河断裂带,岩溶具有明显的分期性等共同特点。 一、碳酸盐岩特征 区内广泛分布着沉积岩,以碳酸盐岩类面积最大,地层上包括寒武、奥陶纪,厚度最大,霍县912.36(霍县寺庄HS-16号孔),太原933.03米(太原TS-19号孔)。分布面积最大,合计4200平方公里,其中太     

湘西岩溶

羚续滋城{狱撰雄黑恐塑哪子公吧爷刁~瓷。,%印甲,,沁,铸“傻竣鞠确翻“公蕊麒魏髦篇瑞怂分王分怜~不几石斌或狱二簇妻黑泛泞煞绝梁哪朦巍夔麟撇撇瓣黝毅彝熊澳羲慈忿羹撇撇粼撇耀黝黝黝黔鬓姗缴滩溉瞬撇撇曝撇黝缨群卿摧举粼袭蒙蠢篡撇轰缀掷鹅囊象撇舅墓感蘸蘸鬓蒸鑫囊l蒸鬓鑫寨鑫撇巍瓤侧乃赶玲刃铲入史召‘沪z‘乞洲吧丫沪~娜麟攀蓦颧攀滕簇城渊裁鬓缴寒聋瀚l窦凝彝撇{翼巍〕城)潘轰麦、l一刁月仓⑥⑦⑧⑨掣馨鬃蘸…:群黔麒酬磷嘿攘l;{珊赣缎吉首方洞新宁县黄甲山溶洞石帘地下河出口及灰华(大庸县)桑植671号地下河悬挂出口开凿内湾岩溶水…     

岩溶动力学理论与现代岩溶学发展

岩溶动力学理论的核心是碳水钙循环,强调系统思维和全球视野观,提出了岩溶动力系统概念模型、结构与功能。岩溶动力学研究产生的新的学科生长点,对现代岩溶学形成与发展具有里程碑式的意义。“岩溶形态组合”概念的提出为岩溶不均一性研究、岩溶类型与形成环境划分奠定了完整的方法体系;将岩溶学研究成功引入全球变化领域,由此开辟了岩溶碳循环与碳汇效应研究,为重新认识岩溶作用在全球碳循环中的地位打开了窗口;将岩溶地球化学研究延伸至无机与有机过程的融合研究,为脆弱岩溶环境修复与保护提供了更加清晰的思路与方法。岩溶IGCP项目的执行,体现了岩溶动力学理论为建立联合国教科文组织国际岩溶研究中心的指导意义,同时,岩溶动力学理论为我们自觉融入国家“一带一路”倡议、生态文明发展战略和“双碳”目标等奠定了坚实的理论与方法基础。      

论岩溶生态系统

在我国西南地区,岩溶生态系统脆弱,在人类活动影响下,石漠化问题严重。滇黔桂岩溶地区石漠化综合治理已列入我国国民经济和社会发展的“十五”计划中。同时,第三个国际岩溶对比计划,即:IGCP 448“全球岩溶生态系统对比”(2000～2004年)正在进行,我们有必要深入研究岩溶生态系统的结构、功能和运行机制等问题。 根据生态学的定义,生态系统是指在无机和有机之间,由生产者(植物)、消费者(动物)和分解者(微生物)构成的系统。但根据美国地质学会编的Glossary of Geology,生态学被定义为“研究生物与其环境之间关系的科学”,而生态系统被定义为“生态学的单元”。据此,我们可以把“岩溶生态系统”定义为“受岩溶环境制约的生态系统”。其内涵既包括岩溶环境如何影响生命,也包括生命对岩溶环境的反     

金沙江断裂带中段岩溶发育和地下水循环特征

金沙江断裂带中段碳酸盐岩分布区水文地质结构复杂、岩溶水量丰富, 是工程地质安全的重要威胁之一。文章在岩溶地貌和水文地质调查的基础上, 采用水化学和新型同位素测年与示踪的方法, 研究了金沙江断裂带中段岩溶发育特征, 分析了岩溶水补给、径流和排泄过程。结果表明: 岩溶空间分布和地下水补给、径流、排泄均受构造控制; 在垂向上主要存在3个高程级别的岩溶发育分区, 其中二级和三级顶部岩溶的发育时间分别为晚中新世至晚更新世和上新世至晚更新世; 岩溶水补给区海拔4400~4600 m, 主要补给源为大气降水和冰湖水, 水中228Ra/226Ra数据显示非定曲断裂控制范围内水源难以形成跨断裂影响范围的补给; 岩溶水循环速度快, 岩溶大泉的85Kr年龄＜15 a, 且基本没有年龄较大的地下水混合; 径流过程中碳酸盐岩溶蚀和阳离子交换作用不充分。在工程中应充分考虑活动断裂影响下岩溶水径流通道空间分布、高水压影响和特殊天气条件带来的地质灾害威胁。      

基于水化学、同位素特征的济南岩溶地下水补给来源研究

文章利用水化学、2H、18O同位素、87Sr/86Sr比值、13C和14C同位素对济南岩溶地下水补给来源、地热水补给来源进行研究。结果表明,岩溶冷水水化学类型以HCO3-Ca、HCO3·SO4-Ca型为主、地热水以SO4-Ca型为主。在旱季,间接补给区对泉群地下水补给比率在66.00%~73.58%之间,直接补给区仅占到26.42%~34.00%,旱季泉水的主要来源为间接补给区岩溶地下水。地热水受到了更新世以来的降水补给,是不同时期降水补给所形成的混合地下水,接受补给区域应为高程较高的张夏或者炒米店-三山子组地层,补给高程在350~550 m之间。      

西藏波密冰川覆盖区大型河流与断裂带地下水转化关系

川藏铁路波密段穿越冰川覆盖区,分布多条与断裂复合发育的大型河流,水量丰富,可与断裂共同构成构造高压涌水突泥灾害风险源。本文通过多期测流和对大气降水、冰川、河流和地下水水化学、同位素特征分析,研究了大型河流的流量变化特征和地表水与断裂带裂隙水的转化关系。结果表明:西藏波密冰川覆盖区河水主要接受冰川融水和大气降水补给。雨季河水的δ18O和δD值小于旱季,说明河水雨季和旱季的补给源结构不同。旱季气温低,以大气降水补给为主;雨季冰川融水量陡增,为主要补给源。断裂影响范围内的古乡沟、比通曲和龙冲曲河水流量较大,均超过4×104 m3/d,但年内流量波动幅度小于非断裂带影响范围的河流。河流可渗漏补给断裂带水。浅层循环断裂带水年龄5～10 a,中深层断裂带水年龄超过4000 a,水岩作用较充分。非断裂带影响范围的河流与基岩风化裂隙水存在较密切的水力联系和较频繁的相互转化。研究成果可为青藏高原东部冰川覆盖区铁路隧道高压涌水突泥灾害的早期识别和灾害防范措施制定提供参考。     

娘子关泉域岩溶地下水位变化特征及成因

利用多年观测资料,结合地下水补、径、排条件,分析娘子关岩溶地下水动态变化特征及成因。结果表明:（1）娘子关泉群流量在1980-2004年前总体表现为下降状态,2004年之后趋于稳定并略有回升;（2）岩溶地下水位动态空间上表现为地下水补给区比径流区变化大,时间上则分为两个不同时间段:1980-2004年表现为持续下降状态,2005-2014年表现为波动缓慢下降,部分地区水位小幅回升;龙庄岩溶地下水1998年1月到2004年1月水位下降22.9 m,平均年变幅3.82 m,2005年5月到2014年5月水位升高1.5 m,年均变化-0.17 m。      

Determining the groundwater potential recharge zone and karst springs catchment area: Saldoran region,western Iran

Assessing the groundwater recharge potential zone and differentiation of the spring catchment area are extremely important to effective management of groundwater systems and protection of water quality. The study area is located in the Saldoran karstic region, western Iran. It is characterized by a high rate of precipitation and recharge via highly permeable fractured karstic formations. Pire-Ghar, Sarabe-Babaheydar and Baghe-rostam are three major karstic springs which drain the Saldoran anticline. The mean discharge rate and electrical conductivity values for these springs were 3, 1.9 and 0.98 m³/s, and 475, 438 and 347 μS/cm, respectively. Geology, hydrogeology and geographical information system (GIS) methods were used to define the catchment areas of the major karstic springs and to map recharge zones in the Saldoran anticline. Seven major influencing factors on groundwater recharge rates (lithology, slope value and aspect, drainage, precipitation, fracture density and karstic domains) were integrated using GIS. Geology maps and field verification were used to determine the weights of factors. The final map was produced to reveal major zones of recharge potential. More than 80 % of the study area is terrain that has a recharge rate of 55–70 % (average 63 %). Evaluating the water budget of Saldoran Mountain showed that the total volume of karst water emerging from the Saldoran karst springs is equal to the total annual recharge on the anticline. Therefore, based on the geological and hydrogeological investigations, the catchment area of the mentioned karst springs includes the whole Saldoran anticline.     

贵南高铁朝阳隧道出口平导6.10突水突泥事件分析

2018年6月10日,朝阳隧道出口平导发生岩溶突水突泥,持续时间约1 h,突水突泥总量约1.6×106 m3。为完善施工掘进方案及排水方案,需分析突水突泥产生原因,评价后续施工带来的突水突泥风险,计算隧道涌水量。文章分析了隧道位置的地形地貌、工程地质、水文地质条件,阐述了发生突水突泥的平导掌子面超前地质预报实施情况及突水突泥发生过程,补充调查了灾害影响范围的工程地质、水文地质条件,完成了长达1年的平导涌水量－降雨量关系动态观测。平导突水突泥掌子面前方有水头高达84 m的巨型溶腔及管道系统,施工开挖揭穿溶腔底部后,填充于整个岩溶水系统的有压水流携带泥砂快速涌入平导并以较大动能冲出洞外,导致了6.10突水突泥事件的发生。隧道出口段岩溶水系统接受降雨入渗补给且径流通畅,洞内涌水对应的汇水面积为6.423 km2,计算极端暴雨后平导最大涌水量5×104 m3·h?1。突水突泥发生后山体内的静储量已得到充分释放,地下水位已降至平导底板高程,后续施工中再遭遇突水突泥的风险低。      

百泉泉域岩溶地下水水化学演化特征及成因

百泉泉域岩溶地下水是河北邢台市生产和生活的主要供水水源。近年来受到自然条件变化和人类活动的影响,泉域地下水流场明显改变,水化学场演变机制有待查明。本研究在水文地质调查和样品采集测试的基础上,采用统计学方法（描述性统计、Person相关系数）、饱和指数计算和水化学方法（Piper图、Stiff图、Gibbs图、离子比例系数）对泉域岩溶水化学特征展开了系统分析。结果表明:泉域岩溶水为弱碱性淡水,Ca2+、Mg2+、HCO3-、SO42- 是地下水中的主要离子,主要来源于方解石、白云石和石膏的风化溶解,Na+和Cl-主要来源于少量岩盐的溶解。沿着径流方向方解石相对于地下水由溶解状态转变为平衡状态,而白云石、石膏和岩盐一直处于溶解状态。补给区和北部径流区基本为HCO3-Ca·Mg型水,七里河、沙河附近和南部煤铁矿区岩溶水除HCO3-Ca·Mg型外,还多出现HCO3·SO4-Ca型、CO3·Cl-Ca·Mg型和HCO3·SO4-Ca·Mg型水,煤铁矿区附近岩溶水中SO42- 的升高是受到了高SO42- 矿坑排水的混合影响。蒸发浓缩作用仅在水位埋深浅且地下水流动相对滞缓的排泄区较为明显,排泄点——百泉泉水为HCO3·SO4·Cl-Ca·Mg型。此外,人类工农业活动改变了地下水的径流条件和水质,使局部岩溶水中NO3-、Cl-、Fe、总硬度含量升高甚至超标。      

鲁中南岩溶水资源综合类型及合理调蓄研究

鲁中南岩溶区是中国北方半干旱温带岩溶区中具有代表性的地区之一。该区岩水资源分布具有明显的不均匀性和大面积分散补给而局部富集等特征。岩溶形态以溶蚀裂隙洞穴为主，地下水类型多为裂隙溶洞型。在对该区岩溶水补给，富集，径流及排泄特征的研究基础上，初步将本区地表水和地下水资源划分为两大类型，即地下岩溶水径带变化带水资源类型和排泄带水资源及地下岩溶水资源类型。对该地区地表水和地下水的合理调蓄问题进行了系统的分析和总结，并提出了相关的对策。     

西南典型紧窄褶皱小尺度浅层岩溶水系统特征及隧道涌水分析

西南地区典型紧窄褶皱控制下的浅层岩溶水,具有循环交替快、水量丰富等特点。精细刻画小尺度浅层岩溶水系统模式类型及其特征,对于探讨岩溶水资源量以及中—浅埋隧道涌水条件具有重要意义。本文以西南典型紧窄褶皱——重庆铜锣山背斜和遵义铜锣井背斜为研究对象,细致地梳理岩溶水系统特征的控制性因素,提出地层空间结构的细微差异导致含水介质及地下水补给、径流、排泄特征等不尽相同。据此,将研究区浅层岩溶水系统细分为四类小尺度模式,并基于各模式差异分析中—浅埋隧道涌水条件。研究认为:穿越不同小尺度岩溶水系统的隧址段,其涌水条件具有一定差异;间互式地层空间结构导致小尺度浅层岩溶水系统之间因地表水体的转换而存在联系,计算涌水量时需考虑相邻可溶岩地层外源补给,而包裹式结构则造成各系统相对独立,计算时需考虑相邻非可溶岩地层外源补给;深切河谷排泄边界,不可忽略降雨对隙流散排型模式的补给,计算涌水量时,降雨量参数应小于年均降雨量,但若边界为浅切河谷,降雨量参数可直接选用年均降雨量。      

Environmental isotopic and hydrochemical study of water in the karst aquifer and submarine springs of the Syrian coast

The groundwater of major karst systems and submarine springs in the coastal limestone aquifer of Syria has been investigated using chemical and isotopic techniques. The δ¹⁸O values of groundwater range from ?6.8 to ?5.05‰, while those for submarine springs vary from ?6.34 to +1.08‰ (eastern Mediterranean seawater samples have a mean of +1.7‰). Groundwater originates from the direct infiltration of atmospheric water. Stable isotopes show that the elevation of the recharge zones feeding the Banyas area (400–600 m a.s.l.) is higher than that feeding the Amrit area (100–300 m a.s.l.). The ¹⁸O_extracted (¹⁸O content of the seawater contribution) for the major submarine springs suggests a mean recharge area elevation of 600–700 m a.s.l., and lower than 400 m a.s.l. for the spring close to Amrit. Based on the measured velocity and the percentage of fresh water at the submarine springs outlet, the estimated discharge rate is 350 million m³/year. The tritium concentrations in groundwater (1.6–5.9 TU) are low and very close to the current rainfall values (2.9–5.6 TU). Adopting a model with exponential time distribution, the mean turnover time of groundwater in the Al-sen spring was evaluated to be 60 years. A value of about 3.7 billion m³ was obtained for the maximum groundwater reservoir size.