碳酸盐岩区多层状岩溶发育模式及水文地质特征

本文从洛凡碳酸盐岩区地形地貌、地质方面入手,全面了解该区多层状岩溶模式及水文地质条件。洛凡地区整体地形南西高北东低,碳酸盐岩广泛分布,断层构造南西-北东走向。地表及地下水受地形地貌、地质等因素影响,自南西至北东流向,地下水受碳酸盐岩多层岩溶的作用影响,明暗相间出露于地表,河流两岸出露不同地层及不同高程干涸溶洞,多数溶洞能见流水遗迹。该区碳酸岩溶区深部岩溶带地下水较丰富,分布极不均匀,深部地下水以洛凡河为该区排泄基准面沿四条伏流排泄于洛凡河;表层岩溶带地下水缺乏,地下水主要分布于上部包气带中,出露于其上泉点流量较小且季节性缺水。根据其含水层特征、水循环特征及水动力特征,将研究区地下水系统划分为表层岩溶带岩溶水系统及深部岩溶带岩溶水系统。     

岩溶形成(以鄂尔多斯盆地西缘为例)模式探讨

根据鄂尔多斯盆地西缘岩溶区的研究,对比不同的泉域或岩溶水系统中岩溶的发育与分布,认为鄂尔多斯盆地西缘岩溶区具有一致的岩溶形成模式,为逆冲断层带岩溶发育模式,与盆地东缘、南缘的岩溶形成模式不同。鄂尔多斯盆地西缘岩溶区岩溶含水岩组主要为中奥陶统马家沟组灰岩,岩溶水主要受近南北向推覆构造的控制,断层破碎带及影响带为富水地段。本区可溶岩体在空间上的分布受地质构造的控制。在影响岩溶发育的诸多因素中,构造为主导因素。本区南北向逆冲构造带呈东西分带、南北成块的构造格局,但由于各地所处的构造位置、边界条件、地质体岩性、作用力强弱不一,各地的构造特征也有所差异,对岩溶水动力条件影响也不同。基本可以分为两种岩溶水动力特征。水动力条件对岩溶发育具有重要影响。本区岩溶主要在每个南北向可熔岩条带中发育,并在靠近倒转向斜一侧发育强岩溶带。另外,在白垩系与奥陶系接触带发育古岩溶,往往形成富水带,使该古岩溶埋深几百米,仍形成富水带。     

川东高陡背斜区水文网控制的地下岩溶空间分异研究

川东隔挡式构造区不同等级的排泄基准面控制了地下水循环,从而影响着岩溶发育,探讨川东地区地下岩溶发育规律,对指导川东高陡背斜区隧道工程选址及建设具有重要的意义。本文基于ArcGIS对岩溶地貌、沟(河)谷水系统计分析,研究了明月峡背斜南段岩溶地貌的空间分布和水文网组合特征,提出水文网控制下的地下水循环模式和地下岩溶发育规律。研究表明:"深、浅切横沟"和"岩溶化山地"组合下的扬起区,其核部地下岩溶弱发育,东、西翼表现为横切沟谷之上岩溶强发育,之下弱发育的二元结构;在"浅切横沟、贯穿型河谷"和"缓丘溶洼"组合下的过渡区,地下岩溶以浅层网状岩溶管道发育;在"贯穿型河谷"和"槽谷洼地"组合下的倾伏区,地下岩溶以阶梯状岩溶管道发育。     

中国南方岩溶区土地石漠化的成因与过程

中国南方岩溶区是石漠化广为发展的脆弱生态区域。南方岩溶区土地石漠化的起因既有自然因素,也有人为因素。在地质历史时期其自身环境孕育和存在着自然石漠化过程,在历史时期—现代自然石漠化过程又叠加了人为石漠化过程,人为活动加速、加剧了石漠化的发展。清朝初、中期是人为活动影响石漠化的重要转折时期,此后人为因素作用比重逐渐超过自然因素的作用比重。岩溶区土地石漠化过程是由植被退化丧失过程、土壤侵蚀过程、地表水流失过程、基岩溶蚀侵蚀过程、土地生物生产力退化过程合成的地表生态过程,其实质是形成石质荒漠的土地退化过程。     

广西弄拉岩溶植被的表层水文地球化学效应

岩溶区植被是岩溶生态系统的重要组成部分,具有旱生性、喜钙性、岩生性和对环境变化敏感的特点.为了更好的恢复植被,加速岩溶生态系统的重建,在广西弄拉岩溶动力系统监测站,通过收集并分析大气降雨、土壤水和表层岩溶泉水的物理化学特征,对典型表层岩溶泉--兰电堂泉集水区内的水源林的表层水文地球化学效应进行了研究.结果表明:植被能降低大气降雨的pH值,增加大气降雨中化学物质(HCO3、K 、Na 、Ca2 、Mg2 和游离CO2)的总含量,尤其是游离CO2的增加能增强岩溶动力系统中的溶蚀动力,有利于岩溶作用;植被能改变土壤的理化性质,减少土壤水的含量,增加土壤的自然含水量,影响土壤水的化学性质;植被不仅通过淋溶等方式增强岩溶动力因子(H2O和CO2)来影响表层岩溶泉水的物理化学性质,还通过自身的生理作用(蒸腾和呼吸)来影响表层岩溶泉水的物理化学性质.因此岩溶区植被不但具有与非岩溶区植被同样的功能,还具有其特有的生态效应.今后岩溶植被的恢复和重建应该从提高当地居民生活质量、可持续发展和岩溶景观等角度来考虑.     

广州市西北区岩溶分布规律浅析

随着城市化的快速推进,地质环境灾害防治日益重要.近年来,广州市西北区频发的岩溶地面塌陷事故成为影响地区稳定的社会问题.文中通过恢复古流溪河道的流向来探讨古河道对岩溶发育分布的影响,并结合广州西北地区断裂带的分布和当地的钻孔数据资料,探求岩溶在水平面上及垂向上的分布特征及其成因.结果表明,现代塌陷的影响范围区基本上沿古河道的流向分布,古流溪河的走向决定了调查区内岩溶的发育和分布;该区岩溶的发育受断裂带的影响,在断裂密集部位或规模较大的断层附近,灰岩溶蚀率较高,溶洞发育;同时受新构造运动影响,调查区内形成了三层溶洞分布的基本格局.     

湘桂黔滇藏红色岩溶风化壳发育模式

基于对湘，桂、黔，滇，藏等地岩溶区红色风化壳的野外和室内研究，从表生地貌学，粘土矿物学和地球化学角度分析红色石灰土性质与地貌演化的关系，提出红色岩溶风化壳发育的二阶段模式；1）地貌夷平-风化物质积累阶段，在地貌演化过程中溶蚀残余物质不断积累，最后在夷平面上形成厚层连续的泥质风化壳，夷平面的地貌水文条件有利于粘粒的形成和保存，但限制了富铝化作用的有效进行，造就了岩溶风化壳粘粒含量高，富铝化程度低的特点，这与研究区23个红色岩溶风化壳剖面化学，粒度特征和粘土矿物组合特点一致。2）地貌切割-风化壳淋溶阶段，原始夷平面上的风化壳大多呈灰色，只有在构造隆升和地表微切割导致地下水位降低，淋溶条件开始改善的情况下，风化壳才有可能枞根本上转为红色。     

贺兰山北段岩溶地下水特征

干旱气候条件下的贺兰山地区岩溶含水岩组主要为下奥陶统天景山组灰岩,岩溶水主要受近东西向推覆构造的控制;本区岩溶水主要补给来源为大气降雨直接渗入补给,径流方向由东向西,最终向山前平原第四系沉积盆地排泄;贺兰山北部地区岩溶水相对于鄂尔多斯盆地周边岩溶水而言,是一个较完整的独立的岩溶水系统。但根据其内部构造控制及水动力场、水化学场、同位素场的不同,划分了2个岩溶水子系统;初步查明了该区岩溶水赋存特征,断层破碎带及影响带为岩溶发育的主要部位和富水地段。     

青藏高原古岩溶的性质、发育时代和环境特征

青藏高原目前多处所见岩溶地貌主要属第三纪古岩溶之地下部分经后期剥蚀而出露于地表的，风化壳红土和洞穴次生化学沉积等古岩溶相关沉积也多以残留形态出露在已经发生解体的高原主夷平面的南和东南缘，风化壳红土中所含粘粒部分的主要化学成分为SiO2,Al2O3和Fe2O3；粘土矿物多属“伊利石-高岭石”型组合，少数样品属“高岭石-伊利石”型组合，据硅酸系数和粘土矿物组合判断，古岩溶风化壳红土的发育阶段处在化学风化的初期，但由于目前所见红土仅反映当时风化壳剖面根部的化学风化状况，故其较弱的风化指数仍能间接指示古岩溶发育时期湿热的地表环境，扫描电镜观测结果亦表明，风化壳红土中石英砂的表面结构特征以化学溶蚀形成的为主，机械侵蚀形成的为辅，反映了高原风化壳红土垢长期残留特征，对应风化壳发育时期的湿热环境。     

贵州省鸭池河至构皮滩流域地下水固有防污性能评价

贵州省鸭池河至构皮滩流域面积较大、岩溶地层分布广泛、历史调查程度较低;通过综合分析,结合研究区背景特征,以地下水水面为资源保护目标,选取了降雨量、土壤类型、包气带岩石、表层岩溶发育率四个因子进行了地下水防污性能评价,得到了研究区地下水固有防污性能分区。其成果可以有效指导研究区的地下水资源管理工作,并为地下水资源保护和土地利用规划提供科学依据。     

我国西南岩溶流域概念性分布式 水文模型的构建及应用

以贵州省三岔河流域为研究区,构建了一个以表层岩溶带产流过程为核心的岩溶流域概念性分布式水文模型。模型充分考虑了岩溶地区下垫面条件的复杂性,根据含水介质的不同,将岩溶水分为不同径流成分并分别汇流演算。模型中的大部分参数通过野外实验直接获得,通过对研究区1991―2012年共22 a逐日过程进行模拟演算,结果表明：该模型在三岔河流域有良好的适用性,径流深及洪峰误差均控制较好。     

锥峰和塔峰溶丘地貌的表层喀斯特带径流溶蚀形成机制

塔峰、锥峰和常态山是西南喀斯特地区的三种主要丘陵形态.表层喀斯特带径流溶蚀动力学机制可以较好的解释喀斯特坡地发育.表层喀斯特带的顺坡径流量大的喀斯特地区,坡地溶蚀速率高,易于塔峰和锥峰地貌的形成,反之,易于常态山地貌的形成.降水、岩层组构等环境要素控制了表层喀斯特带的顺坡径流量.西南喀斯特地区的这三种溶丘的空间分布和这些环境要素的区域差异有关.滇东高原、贵州高原和广西丘陵平原的岩性和大地构造条件差异不大,气候是这三地溶丘地貌形态差异的主要原因:滇东高原为西南季风气候区,降水量较低,表层喀斯特带顺坡径流量小,溶丘地貌以常态山为主;其余两地为东亚季风气候区,降水量较高,表层喀斯特带顺坡径流量大,溶丘地貌以锥峰和塔峰为主,其中,广西丘陵平原的降水量大于贵州高原,前者溶丘地貌以塔峰为主,后者以锥峰为主.     

Karst subzone division in vertical cycle zone and its significance

Vertical cycle karst zone has been studied for more than 100 years, however karst subzones in the zone have never been divided and affected depth of CO2 from rainwater in the zone has never been studied. On the basis of field observation, survey and chemical analysis, the difference of karst processes indicated by CaCO3and pH values in fine and loose sedimentary strata as well as limestone strata, and the vertical cycle zone ascertained by predecessors can be divided into three subzones, that is, the upper first subzone, characterized by unsaturated water solution and strong dissolution processes, the middle second subzone, characterized by supersaturated water solution and precipitation, and the lower third subzone, characterized by unstable water solution and weak dissolution or weak precipitation. The three subzones can indicate the vertical co2 cycle. In fine and loose sediment strata, the bottom of the first subzone is the lower boundary strongly influenced by co2 from rainwater, soil and air; all co2 from rainwater, soil and air is almost exhausted in the second subzone. In the early developmental period of karst process in limestone strata, karst funnels and vertical caves do not form, vertical seeping of rainwater and soil water is very slow, and co2 from soil, rainwater and air almost can reach the third subzone, but in the middle and late developmental periods, karst funnels and vertical caves occur, co2 from soil, rainwater and air can reach deep seasonal change zone and horizontal cycle zone and quicken development of karst morphology. Deep karst morphology near groundwater level under vertical cycle zone develops better in the middle and late periods of karst process.     

垂直循环带内岩溶亚带的划分

1 Introduction On the basis of flowing direction and characteristics of karst processes, four basic vertical karst zones were divided long ago, namely, vertical cycle zone, seasonal alternative cycle zone, horizontal cycle zone and deep cycle zone (Yang e…     

喀斯特地貌演化与喀斯特含水层特性

本文根据喀斯特含水层的结构、喀斯特地貌发育的动力过程,探讨不同的喀斯特地貌演化阶段及其相应的喀斯特含水层特征。     

基于Strahler面积—高程分析的云南石林县域喀斯特地貌演化的量化研究

基于异质性喀斯特地貌结构与喀斯特保护地整体保护利用的关系,将水平蚀低垂直加深的喀斯特地貌发育机制落实于地理信息系统支持的Strahler面积—高程分析,形成整体、海拔段和内部洼地的面积—高程曲线与积分值指标组,以量化石林县域喀斯特地貌演化。结果表明不同地貌发育特征的不同地形面具有不同的Strahler值,其差异和规律性有一定的指示价值。石林县四级海拔梯级地貌处于壮年晚期,为断裂切割与巴江侵蚀基准面差异性控制下的孤丘夷平面分解,属同期异构的回春型地貌区。> 2100 m海拔段为孤丘夷平构造侵蚀溶原中山,洼地不发育。1900~2100 m海拔段为孤丘夷平面转向孤丘溶原洼地、峰丛洼地,暗河不发育。1700~1900 m海拔段为溶丘洼地斜坡,由蚀余状石林—剑状石林—覆盖石林—烘烤石林组成的石林垂直层状结构与溶丘—洼地—暗河—泉群—河谷盆地组成的水平梯级地貌结构,它是水平与垂直地貌过程的融合产物。石林发育区既为水源形成区,也为水土流失区。这是石林保护地整体保护利用的地貌动力依据。     

则岔石林地质公园喀斯特地貌类型及形成机制

则岔石林地质公园位于甘肃省碌曲县,该处地貌完整地保存了高寒喀斯特的特征,具有典型性与稀有性。为了揭示其自然科学价值,促进自然资源开发与景观保护,基于前人工作基础,通过野外地质调查,以碌曲县区域地学为背景,介绍了则岔石林地质公园的喀斯特地貌类型,即以高原石林为主,一线天为亮点,小型溶洞为辅。继而从地质构造、岩性、水文气候、生物因素四方面分析了园内喀斯特地貌的形成机制。对完善我国高海拔地区岩溶系列地质遗迹的科学研究具有一定意义。同时,高寒喀斯特的生态化对南方喀斯特沙漠化的治理具有良好的示范作用。     

西南岩溶地区碳循环观测与模拟研究进展和展望

岩溶地区碳循环具有地表与地下双层结构的相互渗透、有机与无机碳循环的相耦合以及生物与非生物过程的相关联等特征,相对于其他陆地生态系统更为特殊和复杂。中国西南地区是全球最大范围的喀斯特连续出露地区,前期研究结果表明该区域的碳循环路径与过程是基本清晰的,但岩石-土壤-植被-大气-水不同界面间的碳通量及迁移转化机制仍然不明确,亟待开展小流域尺度碳循环各个分量的精细观测,以及区域尺度的碳循环遥感估算和模型模拟工作。论文对西南岩溶地区碳循环观测与模拟研究的进展进行了梳理,在此基础上展望下一步需要重点开展的工作,该研究可以为评估全球气候变化对该地区影响及制定适应对策提供参考。     

典型喀斯特植被类型条件下绿水循环过程数值模拟

绿水对于喀斯特地区的生态恢复具有重要意义。从绿水循环过程入手,综合考虑冠层截留过程、土壤水分运动过程和植被蒸散发过程,建立典型喀斯特地区不同植被类型条件下的绿水循环过程模型。模型在小型人工模拟降雨实验和长时段监测数据的验证下,依托遥感和GIS手段,扩展到区域尺度,模拟了研究区2005年10月~2006年3月的绿水循环过程,结果表明:(1)研究区的绿水占了降雨量的87.4%,大部分降水通过冠层截留、蒸散发和入渗转化为绿水,供给生态用水。(2)典型喀斯特地区不同植被类型条件下绿水循环存在重要差异,随着喀斯特生态恢复和植被类型改变,生态系统把更多的降雨转化为绿水,即转化为生态用水。(3)模拟时段内的绿水贮存量呈增大趋势,不易发生干旱,是"春旱"和"夏旱"前绿水补充的重要时段。