四川黄龙沟景区钙华的起源和形成机理研究

对四川黄龙沟钙华景区的水化学测试发现，形成黄龙沟钙华的泉水具有很高的Ca^2 和HC03^-离子浓度，相应地，泉水的C02分压显著高于大气和土壤生物成因所能产生的C02分压。结合泉水出露的地质条件和泉口C02气体碳稳定同位素组成(δ^13C＝—6．8‰)的分析，进一步发现，高C02分压与深部成因的C02有关。可见，黄龙沟钙华属于热成因类钙华，而非原来普遍认为的“是气候岩溶作用的产物”。此外，黄龙沟钙华的大量出现与水中方解石的迅速沉积、Ca^2 和HC03^-浓度的大量降低有关。随着地下水自泉口出露，由于水的C02分压远高于大气，水中C02大量释放于大气，结果水的pH值迅速升高，方解石饱和指数由泉口的负值很快转变为高的正值，为方解石的沉积奠定了必要的物理化学基础。放置于水中的大理岩石片观测表明，流速较快的边石坝处的方解石沉积速率是其附近水池内的2—5倍，这清楚地显示了水动力条件对沉积速率的控制。进一步根据DBL理论模型分析发现，水动力条件对方解石沉积速率的控制在于其对固液界面间扩散边界层(DBL)厚度的影响，流速愈快，DBL厚度愈薄。且DBL厚度最终制约着沉积表面的化学组成浓度，即厚度愈小，表面H^ 浓度愈低(或pH愈高)、方解石饱和指数愈高，进而方解石沉积愈快。     

四川黄龙钙华藻类及其生物岩溶作用

从探索黄龙钙华的生物成因角度出发,对黄龙钙华藻类进行了采集、鉴定和分析,并对钙华藻类的生物岩溶作用做了初步探讨。研究得出黄龙钙华藻类分属于4门19属86种,优势种属为Tolypothrix属、Gloeocapsa属和Cymbella属。黄龙景区不同环境区域的优势藻类有所不同,藻类参与的碳酸盐沉积在不同岩溶景观中所起作用也有所差异。其中蓝藻参与的碳酸盐沉积主要表现于黄龙钙华坝景观的形成过程中,由硅藻参与碳酸盐沉积主要表现于斜坡滩华景观的形成过程中。藻类既能在钙华形成过程中发挥作用,藻类的生长也能侵蚀破坏钙华景观,在长期缺乏岩溶水补给的条件下,藻类对钙华景观的破坏性尤为突出。      

宁镇地区黄龙组石灰岩类型及沉积环境的讨论

近几年笔者等参加了“宁镇地区石炭、二叠系地层控矿条件研究”专题工作,积累了较多的岩石学方面的资料。本文试对黄龙组石炭岩的岩石类型、沉积特征和沉积相等进行讨论。     

黄龙嗜冷细菌两种胞外单糖对碳酸钙矿化影响

为了探究黄龙水体中嗜冷细菌的胞外代谢产物对钙华沉积速率及沉积产物的影响,本文从黄龙钙华水体中分离到优势土著嗜冷细菌,并以其标志性胞外代谢产物D-葡萄糖和D-核糖作为研究对象,研究了两种单糖组分在低温环境下对钙华沉积的影响,并通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、红外吸收光谱(FT-IR)等分析手段对碳酸钙晶型、形貌以及结构组成进行了表征。实验表明:D-葡萄糖在低温条件下能促进方解石型碳酸钙的沉积,并加快沉积速率。低浓度下(20 mg/L和40 mg/L)的沉积产物均为方解石型碳酸钙并对其形貌有一定的影响;高浓度下(80 mg/L和160 mg/L)能诱导少量的文石型碳酸钙的合成。D-核糖在低温条件下能促进碳酸钙的沉积,加快沉积速率。与D-葡萄糖不同,D-核糖仅能合成方解石型碳酸钙,但对方解石晶面的生长表现为抑制作用,且随浓度增大抑制作用益明显。此结果可为黄龙钙华生物成因的探究提供一定的理论研究基础。     

黔北铝土矿含矿岩系的沉积时代研究

通过对黔北铝土矿含矿岩系下伏灰岩中丰富的筵类化石和含矿岩系中大量的植物化石的鉴定和研究。结合对黔北地区沉积旋回和古气候的分析，认为黔北铝土矿含矿岩系的下伏灰岩为黄龙组地层。而上覆于黄龙组之上的铝土岩系，其沉积时代应为早二叠世马平组沉积期的晚期，层位相当于Pseudoschwagerina化石带。     

川东黄龙组天然气储层的层序地层学研究

通过６０余口钻井岩芯资料的研究，表明川东黄龙组为碳酸盐岩１类层序，由低水位，海侵和高水位早期沉积体系域组成，各体系域以不同性质的界面为边界，有不同的高频旋回组合特征。本文重点讨论了各类界面的识别标志，海平面升降变化与高频旋回的关系，以及由海平面变化，盆地沉积和沉降速率复合控制的３个沉积体系域的演化特征，在此基础上建立了川东黄龙组为代表的内部克拉通盆地序地层模式。     

鄂西黄龙期有孔虫组合（带）及其与马鞍煤系富煤带分布规律的关系

鄂西地区上石炭统黄龙组主要分布于香炉山背斜、长阳向斜及仁和坪向斜(图1)。近年来的研究证明,黄龙组中有孔虫组合的垂直分带性,以及黄龙组沉积之后遭受不同程度剥蚀的古岩溶面上残存的有孔虫组合(带),同下二叠统底部马鞍煤系的富煤带关系十分密切,同时对于阐明该区自晚石炭世至早二叠世之间沉积—剥蚀—再沉积三个地质历程的变化关系有着重要意义。     

基于微岩相分析的藻类在钙华沉积中的作用研究——以四川黄龙为例

在地表环境下,钙华沉积常常是物理化学和生物沉积过程共同作用的结果.藻类因其在钙华沉积环境中具有较大的生物量及其自身拥有多样的代谢方式,对钙华沉积过程和形态具有重要影响.本研究以四川黄龙钙华为例,通过对典型沉积点的水化学、藻类群落组成和现代钙华微岩相结构进行综合分析,来揭示藻类在钙华沉积中的作用.研究发现,黄龙钙华沉积环...     

黄龙风景区岩溶水及泉华沉积的同位素研究

黄龙是中外闻名的风景旅游区。通过同位素研究阐明了形成黄龙景观的钙泉华发育机制、形成年代、沉积速率及低温温泉水——珠珍泉水的成因。      

DBL理论模型及方解石溶解、沉积速率预报

本文对ＤＢＬ理论模型作了简要介绍,并利用该模型对桂林尧山外源水中方解石的溶解速率和四川黄龙沟溪水中方解石的沉积速率进行了预报。结果表明,ＤＢＬ模型预报值与实测值具有良好的一致性。     

万年尺度下钙华的古环境重建检验——以青海冰凌山为例

采用钙华中微量元素进行古气候环境重建为近年来国内外研究热点。前人研究成果主要为小时间尺度古气候环境重建,因微量元素的影响机制及地区间差异性问题,可能存在未知因素影响稀土元素含量及Mg/Ca、Mg/Sr比值,从而导致解译的古气候环境意义失真。以位于青海省格尔木地区的达布逊湖达1井孢粉谱图与青藏高原湖区变化谱图为参照对象,对青海省平安县三合镇东北冰凌山万年尺度下钙华的古环境重建方法进行了检验,结果表明:1)冰凌山泉华台地沉积环境相对稳定,提供冰凌山钙华物质来源的地下水长期处于接受来自地壳深部CO2补给的偏酸性条件下;2)所采集钙华样品除P04点外,均具有相同的物质来源和形成过程;3)万年尺度下,用钙华中的稀有元素总量重建古气温方法可行,且稀有元素总量与古气温呈负相关关系;4)采用Mg/Ca、Mg/Sr比值重建古降水环境应区分钙华成因类型,表生钙华Mg/Ca、Mg/Sr比值与古降水呈现负相关,而内生钙华Mg/Ca、Mg/Sr比值与古降水呈现正相关.     

钙华生物沉积作用研究进展与展望

弄清钙华生物沉积作用有助于更好地理解钙华微岩相结构和地球化学特征的气候环境指示意义。总结和综述了与钙华沉积相关的生物群落、生物成因钙华微岩相结构、钙华生物沉积作用过程及其对钙华地球化学特征影响的研究进展,并展望了未来的研究重点。细菌、藻类和苔藓等广泛参与到钙华沉积中,形成了许多不同类型的孔隙结构、晶体结构和纹层结构。生物沉积过程主要包括:①生物生长扰动水流使得CO2逸出;②代谢作用(如光合作用)过程诱导碳酸钙沉积;③"表面控制"过程影响晶体成核及生长。生物沉积作用驱动了元素的迁移转化,对沉积水体和钙华地球化学特征具有重要影响。钙华在地球生物学研究中具有重要潜力,未来需要加强现代钙华沉积中的物理化学和生物过程相互作用机制及其各自贡献的量化研究,以便准确地解译钙华沉积记录。     

钙华沉积机制的研究现状及展望

通过分析大量相关文献并结合作者近年来的工作成果,总结了四种钙华沉积模式: 泉水、河流障、湖泊以及沼泽钙华沉积;综合讨论了气候环境、水文地质条件、水体的物理化学性质、生物作用等因素对钙华沉积的影响。针对目前研究中存在的问题,作者认为今后的工作要从碳酸钙沉积反应的热力学、动力学和晶体生长等微观过程进行研究,从而更加全面地认识钙华沉积的机制,以便为钙华景观的科学保护提供理论基础。      

世界遗产——四川黄龙钙华景观退化现象、原因及保护对策分析

近年来, 随着游客人数的逐年增长, 黄龙国家级风景名胜区钙华景观出现了明显的退化现象, 主要表现为地表水量减少, 钙华彩池干枯、钙华沉积速率变慢以及水生藻类加速生长3个方面。为了阐明上述退化现象是源于旅游等人为活动因素影响还是自然因素变化所致, 我们首先对比分析了近年来景区上、下游泉水流量变化, 结果发现, 地表水量的减少是源于地表水向地下渗漏量的增加; 考虑到近年来景区内外工程活动的增强以及钙华沉积速率的减缓, 这种渗透性的增强很可能来自工程的爆破震动以及钙华沉积速率减缓所导致的钙华致密性下降。同时, 在对黄龙溪流水化学测试分析后发现, 旅游活动在很大程度上影响了黄龙风景区水质进而影响了水生藻类生长以及钙华沉积速率。因此, 我们推测, 黄龙钙华景观的退化, 在一定程度上可能应归结为人类活动的影响。     

Biological Processes Responsible for Travertine Deposition: A Review and Future Prospect

The investigation of biological processes responsible for travertine deposition allows us to better understand the travertine petrographic and geochemical signatures as proxies of climatic and environmental change. This paper reviewed the organisms associated with travertines, the biotic micro-fabrics formed within travertines, the biological processes associated with travertine precipitation and their controls on travertine geochemical properties. Prospects of the future research on biological processes responsible for travertine precipitation were provided. Bacteria, algae and mosses are the most important organisms that involve in the precipitation of travertines. The growth of these organisms leads to the formation of a range of various porosity, crystal fabrics and lamination within travertines. Three main biological processes responsible for travertine deposition can be classified, including \mathrm{①} a process of aquatic plant growth generating a turbulent condition and consequent CO₂ evasion, \mathrm{②} a metabolic (mainly photosynthetic) process mediating carbonate precipitation and \mathrm{③} a ‘surface-control’ process influencing nucleation and crystal growth. These processes play an important role in the migration and transformation of elements in travertine-depositing system and thus determine the properties of water chemistry and geochemistry of carbonate deposits. Travertine deposits have great potential to be valuable records for the geobiological study. Further investigation is required to simultaneously track biotic and abiotic interactions in modern travertine-depositing environments and quantify the contribution of these two processes and apply the results to accurately interpret travertine records.     

四川黄龙大湾-张家沟钙华沉积剖面的古气候记录研究

本文通过对黄龙景区大湾张家沟钙华剖面的系统研究,确认大湾张家沟14.0～85.0 ka B.P.钙华剖面的沉积层序,该剖面不是自下而上由老到新的正常层序,而可能是多期次(最少两期)沉积形成的.通过钙华氧碳同位素分析重建了钙华沉积过程中环境的变化:在钙华剖面形成的早期,夏季风强盛,气温较高,夏半年降水较多;在钙华形成的中晚期,气候干冷且变化较大.最后,依据钙华的沉积特征和年代学数据,初步探讨了该区钙华的沉积模式.     

Novel applications of fluid inclusions and isotope geochemistry in unravelling the genesis of fossil travertine systems

The Denizli Basin is a fault‐bounded Neogene–Quaternary depression located in the Western Anatolian Extensional Province, Western Turkey. The basin is a unique geological site with abundant active and fossil (Quaternary) travertine and tufa deposits. Fluid inclusion microthermometry and isotopic analysis were applied to study the genesis of the Ball?k fossil travertine deposits, located in the south‐eastern part of the basin. Microthermometry on fluid inclusions indicates that the main travertine precipitating and cementing fluids are characterized by low salinity (<0·7 wt% NaCl equivalent) and variable temperatures that cluster at <50°C and ca 100°C. Fluids of meteoric origin have been heated by migration to the deeper subsurface, possibly in a local high geothermal gradient setting. A later uncommon cementation phase is related to a fluid with a significantly higher salinity (25·5 to 26·0 wt% bulk). The fluid obtained its salinity by interaction with Late Triassic evaporite layers. Strontium isotopes indicate that the parent carbonate source rock of the different travertine precipitates is very likely to be the Triassic limestone of the Lycian Nappes. Carbon isotopes suggest that the parent CO₂ gas originated from thermal decarbonation of the Lycian limestones with minor contributions of magmatic degassing and organic soil CO₂. Oxygen isotopes confirm the meteoric origin of the fluids and indicate disequilibrium precipitation because of evaporation and degassing. Results were integrated within the available geological data of the Denizli Basin in a generalized travertine precipitation model, which enhanced the understanding of fossil travertine systems. The study highlights the novel application of fluid inclusion research in unravelling the genesis of continental carbonates and provides several recommendations for hydrocarbon exploration in travertine‐bearing sedimentary basins. The findings suggest that travertine bodies and their parent carbonate source rocks have the potential to constitute interesting subsurface hydrocarbon reservoirs.     

四川九寨沟诺日朗瀑布钙华大坝放射性及沉积环境意义

以九寨沟诺日朗瀑布钙华大坝为研究对象,采用便携式手持伽马仪对大坝坝体进行放射性强度测量,同时对钙华大坝取样,进行主量、微量元素分析,以研究大坝形成的沉积环境.结果表明:大坝表层伽马辐射量平均值为27.57 Ur(当量铀),变异系数为18.73％;钙华主微量元素分析显示钙华颜色与本身所含的色素元素和矿物有关;大坝钙华(L...     

气候变化背景下钙华退化影响因素及其保育措施研究进展

为厘清黄龙钙华退化受气候变化调控规律,探究影响钙华沉积的生物与非生物因素对气候变化产生的响应,通过对钙华相关研究的专著及文献进行分析,从直接影响气候变化的水文因素和大气二氧化碳浓度出发,探索其对钙华退化的影响,表明水文过程及气候变化引起的极端事件是导致钙华退化的主要原因:(1)适宜的气候加速钙华沉积,极端的气候则会引起...