喀斯特地区洞穴壶穴形态的形成与发育

喀斯特洞穴河床壶穴是记录洞穴微地貌演化、洞道走向、水流与地下河床边界条件相互作用的关键性证据之一。通过对贵州绥阳双河洞穴系统,属娄山关组白云岩地下河段108处洞穴壶穴的形态及分布特征进行实地仔细观察和分析发现:该区地下河河床壶穴分为两种形式即跌水壶穴(plunge holes)和旋转流壶穴(eddy holes)。它的规模、形态及分布特征规律性较地表河床壶穴强,主要受水动力、洞道走向控制。由于洞内气候环境长期稳定,洞穴河床壶穴的形成与演化主要是水动力条件、洞道走向、岩性、洪冲积物综合作用的结果。本研究结果将丰富与完善壶穴不同地貌部位、不同岩性特征及成因,为洞穴河床壶穴形态的形成与发育提供科学论证,为洞穴微地貌演化过程及洞穴水动力研究发展提供科学依据。     

雅安市雨城区壶穴形态特征

以雅安市雨城区的严桥河和周公河流域的河床壶穴为研究对象,对128处壶穴形态规模与几何参数进行详细测量。运用定量统计方法分析壶穴的分布规模和形态特征。结果表明:周公河流域壶穴大多分布在岸边大石块上,严桥河流域壶穴主要分布于河床的岩坎上;两地壶穴平均分布密度为0.43个/m~2,相对其他区域较小,且壶穴的长短轴和平均口径与深度都有相对明显的规律。在平面形态上,壶穴形态多样,周公河以近圆型壶穴最多,占52.5%,严桥河以椭圆型壶穴最多,占63.6%。在垂直剖面形态上,周公河处壶穴90%属于U型,其余为V型;严桥河处壶穴V型和U型分别占52.3%和44.3%,还有3.4%属倒Ω型;两地壶穴都以浅型为主。     

广东大峡谷河床壶穴形态的形成与发育

对广东中新世夷平面上大布河强烈下切的广东大峡谷源头河段的227 处壶穴形态特征进行详细测量并做统计分析, 结合野外观测结果从统计学的角度定量地描述壶穴的形成和发育过程。研究得出以下结论: 壶穴的形成与发育只与河床局部的地质、地貌、流水特征有关, 其形成始于河床床面薄弱处和三角(撞击) 坑; 壶穴形态受构造节理控制; 壶穴发育过程中, 深度与口径间有很强的(对数) 正相关关系; 壶穴发育过程中, 其形态和流水作用的形式不是固定的; 在下切强烈的河段, 作为河床下切的侵蚀形式之一, 壶穴形成既不需要很长时间, 也不能充分发育, 而且难以长期保留。以统计方法定量地研究河流壶穴有助于解决广东第四纪环境的有关争论。     

揭西石肚溪河谷壶穴的形态与成因

揭西石肚溪壶穴的成因此前曾引起广东地学界的争鸣。为了对该问题提供更多新的证据材料,详细测量了该河流河谷232 处壶穴的形态特征并进行统计分析。结果表明：壶穴的大小、深度和形态等在河床纵剖面上的分布没有明显规律;椭圆形和长条形壶穴较为多见;壶穴基本沿节理发育,且长轴走向与主节理即河谷的走向一致;部分壶穴内壁和底部分别可见擦痕和碎屑。壶穴的形成发育受河床基岩岩性、地质构造、河床比降、流水作用等多种因素影响,尤其是节理的控制作用非常明显。壶穴为山区河床上流水侵蚀的产物,与冰川作用无关。壶穴在河床具有一定比降、河水流速较快、适量节理发育的山区石质河床中出现是很正常的现象。     

闽西仙云洞空间结构特征及其影响因素浅析

闽西赖源溶洞群是冠豸山国家地质公园的一部分,仙云洞又名出气洞,是赖源溶洞群中最大一个洞穴。采用V级洞穴测量标准,对仙云洞展开系统的洞穴测量,绘制大比例尺洞穴平面图和三维展布图,参考已有的地质资料和文献资料探讨了仙云洞洞道发育的主要影响因素,结果显示:1)仙云洞探明的洞道总长度为2 470 m,总面积约为1.5万m2,洞穴深度约74 m,属于大型洞穴。洞口为洞穴最高点,海拔968 m,最低点海拔为894 m;2)仙云洞洞道主要沿北东向、北西向和近东西向发育,洞道主要呈廊道状结构,局部发育面积较大的厅堂,洞道走向蜿蜒曲折,发育数条支洞,部分洞道崩塌堆积多见;3)仙云洞的洞穴系统发育于栖霞组(P2q)地层中,受地层产状、北东向与北西向断层控制。4)洞穴北部3层水平洞层较为明显,上两层可能与洞外的赖源溪1~2级阶地发育相关。深入探讨洞穴发育与区域水文地貌演化历史需要进一步开展大比例地图测绘,洞内溶蚀形态和沉积形态深入调查研究,洞外喀斯特地貌调查,同时开展地下河联通示踪实验。     

川东北楼房洞洞穴环境时空变化与影响因素

基于2011年8月―2012年6月的实地监测数据,文章报道了川东北楼房洞溶洞系统气温、相对湿度（RH）、CO2体积分数、水体电导率（EC）和pH值等为期近1年的监测结果,并对其影响因素进行了分析。结果显示楼房洞洞穴系统环境存在明显的空间变化和季节变化：1）洞穴内的气温变化幅度比洞穴外小,洞穴内夏季气温比冬季高出3~5℃;2）在洞穴内,相对湿度在地下河附近小于在水池附近,显示了地下河对洞穴环境的显著影响;3）洞内监测点SLPB和QCMY处的相对湿度与空气温度出现明显相反的变化趋势,反映主要受气温控制的特点;4）雨季期间SLPB、QCMY和LZLY处的CO2体积分数出现峰值,是较强的生物呼吸作用、“泵”效应和较弱的通风效应等因素综合影响的结果;5）pH值的变化趋势在洞穴内外各监测点一致,原因可能是夏秋季节基岩溶蚀较强所致。6）洞内各监测点的EC值也是夏秋季节高于冬春季节,反映了气候变化导致的化学溶蚀作用可能是影响离子含量的主要因素。     

深圳海岸壶穴的形态及空间分布特征

对广东深圳西冲湾海滩东侧基岩海岸上壶穴的形态特征进行详细测量并对其位置和高程做三角高程测量。结合野外观测结果从经典统计学和空间统计学的角度定量地描述壶穴的形态和空间分布特征及其在基岩海岸发育过程中的地貌作用。研究得出以下结论：西冲海岸壶穴趋向形成于节理、断裂、层面等岩体软弱带,壶穴的形态和分布受这些软弱带控制,但形成于软弱带的具体位置却是随机的;西冲海岸壶穴的形成、扩大和加深实际上是对二级平台产生破坏,但壶穴以现代低潮线为下蚀极限;海岸壶穴是现代海岸动力侵蚀过程的产物,只要动力、岩石条件适合,壶穴随时都可形成;海岸壶穴的形态不仅与流水动力有关,而且与岩石硬度及壶穴发育过程有关;海岸壶穴与河流壶穴一样,可以在形成于各种类型的岩石,起源于各种各样的凹坑;海岸与河流的水动力差异导致了海岸壶穴和河流壶穴形态差异。     

旅游活动对洞穴环境的影响及洞穴的自净能力研究——以重庆雪玉洞为例

洞穴空气中的CO2对洞穴次生化学沉积物的沉积和溶蚀有重要的影响.文中基于2010-09-30- 10-08对重庆雪玉洞洞穴CO2浓度、温湿度进行的为期8d的连续监测,并结合“十一”黄金周期间的客流量进行综合分析.结果发现:(1)受旅游活动的影响,洞穴内空气CO2浓度有明显的累积效应;温度变化幅度加大,但没有累积效应;由于地下河和滴水的影响,洞内空气相对湿度一直处于过饱和状态,这是温度没有形成累积效应的一个重要原因.(2)由于洞内外温差的影响,洞口处会形成由洞内向洞外流动的气流,使得近洞口处的空气CO2浓度     

冰臼与壶穴之争述评

一些地质学家在粤东揭西和丰顺所发现的U形谷、冰碛物和石海等第四纪冰川遗迹的证据不足，该区成群出现的“冰臼”，实际上是河床基岩为河流侵蚀所形成的壶穴。控制壶穴形成的构造、岩性、地貌和河流作用等条件，文中作了较为充分的论述。粤西北封开一怀集地区已发现一系列第四纪冰川遗迹，因此广东的第四纪冰川问题，今后仍值得进一步研究。     

广东丹霞山砂岩蜂窝状洞穴及白斑成因

为研究广东韶关市丹霞山砂岩蜂窝状洞穴及白斑成因,对世界自然遗产地丹霞山景区内玉女拦江洞中采集的6个砂岩蜂窝状洞穴样品,以及在鸭麻岩地区采集的4个白斑样品,进行XRF和ICP-MS元素地球化学分析及岩石薄片偏光显微镜鉴定。结果表明,发育蜂窝状洞穴的砂岩体与其基岩砂岩体的成分含量相近,岩体内部成分差异不是蜂窝状洞穴的成因。综合分析认为,丹霞山砂岩蜂窝状洞穴的产生是岩石的矿物组成及结构、洞穴所在的地形条件、气候因素和蜂窝状洞穴所形成的微气候共同作用的结果。对白斑的元素分析结果显示,发育白斑的砂岩在成岩过程中,红色基岩形成于氧化环境,而白斑形成于还原环境中,赤铁矿被还原形成白斑。     

Formation and development of stream potholes in a gorge in Guangdong

The goal of this study is to provide information on the process of pothole growth on a gorge streambed. Pothole geometries were measured in a reach of the Dabu river bed at the head of a gorge more than 200 m deeply incising into a 650–750 m high planation surface formed in the middle Miocene in northern Guangdong, China. Geometric and derivative data of the potholes obtained from fieldwork were interpreted using standard statistical methodologies. Our study shows that the formation and development of a stream pothole were only related to local conditions of a stream reach where the pothole occurs; the weaknesses, which are usually intersect fractures, typically interconnected vertical joints, or triangular pits generated by hitting of rock fragments during floods, initiate the pothole development on a streambed; the geometrical dimensions of the potholes are controlled by tectonic joints developed in bedrock of the stream reach; the radius and the depth of potholes are strongly (log) positive correlated; the pothole shapes and the flow patterns are inconstant during pothole growth; a pothole can be formed within a short period, but cannot be fully developed and maintained for a long time in a strong incision streambed. The finding in our study can improve the understanding of Quaternary environment in Guangdong.     

广东大峡谷河床壶穴形态的形成与发育

The goal of this study is to provide information on the process of pothole growth on a gorge streambed. Pothole geometries were measured in a reach of the Dabu river bed at the head of a gorge more than 200 m deeply incising into a 650–750 m high planation surface formed in the middle Miocene in northern Guangdong, China. Geometric and derivative data of the potholes obtained from fieldwork were interpreted using standard statistical methodologies. Our study shows that the formation and development of a stream pothole were only related to local conditions of a stream reach where the pothole occurs; the weaknesses, which are usually intersect fractures, typically interconnected vertical joints, or triangular pits generated by hitting of rock fragments during floods, initiate the pothole development on a streambed; the geometrical dimensions of the potholes are controlled by tectonic joints developed in bedrock of the stream reach; the radius and the depth of potholes are strongly (log) positive correlated; the pothole shapes and the flow patterns are inconstant during pothole growth; a pothole can be formed within a short period, but cannot be fully developed and maintained for a long time in a strong incision streambed. The finding in our study can improve the understanding of Quaternary environment in Guangdong. Foundation: National Natural Science Foundation of China, No.40871020; Guangdong Natural Science Foundation, No.7005836 Author: Wang Wei (1956–), Ph.D and Professor, specialized in Quaternary geology and geomorphology.     

福建长乐屏山风化坑与河流壶穴的成因及其证据

风化坑和壶穴是一种常见的岩石坑穴地形,其形成原因和形态完全不同,但容易被误解和混淆.结合对福建长乐三溪河地区这两种坑穴地形的实地考察,本文从地貌学,沉积学,岩石化学和矿物学等各个方面对两者的形成过程、影响因素进行了论证和对比.研究表明：风化坑形成于岩石面积水的风化作用,壶穴则是由河流的旋转水流对河床产生的侵蚀作用形成;山顶风化坑的发育与河流流水作用没有关系,河流壶穴的形成与河谷的发育过程有关,河谷中的风化坑只能在河流深切后,流水不再作用到的河床部位发育;只要条件合适,风化坑或壶穴随时可以生成;风化坑与河流壶穴的形态,坑内沉积物的磨圆度、粒度特征等反映出各自不同的形成过程.风化坑内碎屑与周边岩石的化学蚀变指数CIA 值的差异反映了风化坑的化学风化成因;风化坑内碎屑与周边岩石石英长石比例的差异说明风化坑是矿物差异风化的结果;用CIA 值和英长比均无法区分河流壶穴和风化坑中的碎屑颗粒,但两者化学元素迁移特征的差别反映了风化坑的风化作用和河流壶穴的流水搬运作用的成因差别;风化坑的风化程度达不到当地风化壳的风化程度,但不同气候带风化坑碎屑的CIA 值能反映不同气候带风化作用的强度差异.     

福建第四纪不可能有冰川活动

根据已有研究的文献资料,对福建第四纪冰期时没有冰川活动进行论证．首先从早、中、晚更新世的化石研究资料,阐明福建地层古生物资料不支持“冰川说”;然后根据福建从北到南各地大量现存的第三纪以至古生代的喜暖孑遗植物,说明第四纪福建南北都没有冰川活动;再从福建的纬度和海拔2方面,证明福建第四纪不具备形成冰川的温度条件;最后指出所谓的冰臼,实为河水冲刷侵蚀而成的壶穴．     

"冰臼"是古地貌面上的流水侵蚀遗迹——壶穴——就韩同林《发现冰臼》一书中的资料谈华北北部的"冰臼"

分布在华北北部山顶面上的“冰臼”,无论从地理环境、地貌演化,还是从海拔高度方面分析,都不是第四纪大冰盖的证据,而是古地貌面上流水侵蚀的遗迹。它分布在3个海拔高度不同的山地夷平面上和现代河流谷地内,与当时的地理环境和山地的地貌演化密切相关。未构成山地夷平面前准平原上的河流以河网密集的曲流河为主。随着准平原的抬升,河流也开始下切,下切的河流以溯源侵蚀为主。在源头地区的顺直型谷地中,一是河流流速较急,且挟有数量不多、颗粒较粗的砂砾石;二是源头地区大块石较多,容易形成涡流;三是河水不深,丰水期刚刚没过块石,枯水期块石露出水面。在质地不均的岩体(特别是花岗岩)中,挟带砂砾石的涡流在岩面上形成了壶穴。准平原及壶穴最后被抬升到山地的顶部,构成了山地夷平面。     

深部盐矿勘探钻井液研究与应用

ZK001井钻遇地层为大段泥岩,部分地层为页岩、含盐泥岩、盐膏层。在泥页岩地层进行大口径全面钻进,钻速较快,固控设备能力有限,引起钻屑中粘土颗粒重复性膨胀、软化及裂解分散,最终可能造成粘土侵,对井内安全造成威胁。深部岩膏层易溶于水,从而导致盐层蠕变、井径扩大、井壁失稳等问题。以ZK001井为例,通过优化钻井液体系及现场施工工艺,解决了地层强造浆、盐层失稳等问题。通过岩石力学测试、阳离子交换容量测试、钻井液体系优选及性能测试,确定了上部地层采用聚合物钻井液体系,下部含盐层取芯钻进转换为饱和盐水钻井液体系。通过选用合适的钻井液密度、粘度、切力量、滤失量、含盐量等指标,可以有效控制上部泥岩井壁稳定、含盐层蠕变、井径扩大的问题。钻进过程中钻井液性能稳定且易于维护,从而保证了钻进工作安全、高效、顺利的进行。     

Channel bed adjustments following major aggradation in a steep headwater setting: findings from Oyabu Creek, Kyushu, Japan

A typhoon in 1993 induced major aggradation along Oyabu Creek, a steep, gravel bed mountain stream in Kyushu, Japan. Processes of sediment reworking are inferred from a 7-year monitoring program that measured adjustments to channel cross-sections, the longitudinal profile, and the extent/distribution of bedrock outcrops along a 3-km study reach. Over time, the reach adopted a riffle and pool structure, with notable increase in the area of exposed bedrock on the bed. This adjustment process was characterised by progressive reduction in sediment storage change per unit flow. The relaxation pathway following disturbance induced by the typhoon was shaped by the magnitude and frequency of subsequent rainfall events, the capacity of these events to transport available sediments, and physical linkages between reaches. Adjacent subreaches demonstrated differing relaxation pathways in response to these influences, induced by spatial and temporal variability in threshold conditions along the channel. Longer-term evidence indicates that responses to major disturbance, such as the 1993 typhoon, occur as ‘cycles’ of around 20-year duration. A relaxation period of 7 years is required to attain a quasi-equilibrium bed configuration and rate of sediment flux. The timeframe of cycles is considered to reflect changes to hillslope–channel bed coupling, marking the period required to generate sufficient sediment stores to reactivate phases of aggradation and subsequent degradation.