川北诺水河景区溶洞分布特征及影响因素探析

选取诺水河景区48个典型溶洞为研究对象,参阅本地区区域地质图和水文地质图,在对洞穴发育高度、层位、构造位置、发育方向、节理走向,以及地下水和地表水系部分特征进行详细调查前提下,利用最邻近距离法、节理分析法、GIS缓冲区法等方法,对溶洞群的洞口高程分布、洞穴发育方向、空间分布格局、洞穴与构造及地表水系关系等分布特征进行了分析,并对溶洞群分布特征的影响因素进行了探析。结果表明,① 洞口高程分布在空间上具有层级性,在时间上具有阶段性,研究区洞穴主要沿北西西、北东东向发育,并且越接近地表河流洞穴出口分布越多,洞穴群呈凝聚态分布,越接近构造转折端洞穴分布越密集;② 影响洞穴分布的主要因素包括：地层和碳酸盐岩岩性差异,构造派生节理发育状况以及多期次构造变形和构造隆升,地下水的类型和作用,地表水系对地下水系的影响,以及北亚热带季风气候条件下地形的影响等。     

塔河油田海西早期岩溶古水系识别方法及其特征

塔河油田海西早期形成了复杂的碳酸盐岩岩溶缝洞系统,其发育规模在东部地区和西部地区表现出显著的差异性。岩溶水作为岩溶发育的关键因素,在不同地质背景下表现出的水文学特征及水动力作用与岩溶缝洞系统的发育密切相关。为了深入认识和阐述岩溶储层发育机制,基于三维地震资料,通过地震属性技术结合现代岩溶理论成果恢复了塔河油田埋深5 000m以下的古水文网络,精细描述了水系发育特征。研究结果表明:东部地区地表水系统具有较大汇水量,水系以强烈的垂向侵蚀作用为主,发育了完整的地表-地下双重水系型水文网络系统;西部地区地表水以水平溶蚀作用为主,地貌较为平缓,尚未产生大型地下水系网络系统,属于地表水系型水文网络系统。东、西部地区地表、地下水文系统动力学机制的不同,为这2个地区岩溶储层发育的差异性提供了合理解释。     

织金洞地区的喀斯特地貌与洞穴成因

织金洞由于洞穴内碳酸钙沉积形态多样,洞外喀斯特景观组合完好,成为我国著名的旅游洞。本文通过分析该地区新构造抬升及河流下切引起的水动力效应,探讨喀斯待发育与洞穴形成演化的成生联系。由于新构造运动强烈的间歇性抬升,区域侵蚀基面下降,喀斯特回春峰,丛洼地、峡谷向深发育,谷坡洞穴层层分布。在岩层平缓、节理发育的条件下,地下河下切与崩塌作用相结合是地下喀斯特向地表喀斯特转化的重要方式,即对洞穴通道的扩大和峡谷的形成起着决定性的控制作用。第四纪以来的水系变迁与河流袭夺是该区洞穴形成发育的根本动力。结合织金洞大形态的地质构造控制特点和碳氧同位素年代测定与古环境分析,发现:在早更新世中晚期,随干流六冲河的下切,以结河下游潜伏地下形成夹岩洞和龙吸洞,新寨河下游相应形成黄家岩洞;中更新世早期,该河流继续下切、变迁、袭夺并伴有崩塌作用,形成了横跨在峡谷上的双层天生桥,织金洞主洞和黑洞也属这一期的产物;中更新世中期,新寨河逐渐被以结河袭夺,织金洞由于较大的枯洪水位变幅引起频繁的崩塌,形成大厅;中更新世晚期,洞穴脱水,碳酸钙沉积形态广泛发育,直至全新世。      

贵州绥阳双河洞系的发育与成因探讨

绥阳双河洞是发育在早古生代白云岩体内的多层多支,并彼此有水力联系的复杂洞群,根据贵州洞穴协会实测,洞长达３５．２ｋｍ。文章在实地考察的基础上,分析主要洞道的分布与特征,研究了洞穴发育与硫酸盐岩及含ＳＯ地下水的密切关系,并探讨了石膏源及洞穴发育演化的过程。      

塔里木盆地奥陶系碳酸盐岩潜山古水系研究方法及意义

塔里木盆地奥陶系碳酸盐岩潜山主要存在地表及地下两种古水系。两类古水系与潜山碳酸盐岩岩溶型洞缝储层的发育及分布有着密切关系。地下水系控制着大型溶洞的分布,对后期溶洞垮塌、形成顶部大型垮塌裂缝具有重要作用;地表水系在潜山高部位以侵蚀作用为主,在潜山低部位以侧向、纵向溶蚀作用为主,但都能在河床底部及两侧形成较深的溶蚀,并且在成岩作用过程中,由于后期充填物的差异性压实而形成裂缝。同时这两类古水系在演化过程中,都对潜山裂缝起着扩溶作用,以形成更大的岩溶洞缝体系。在潜山区古水系研究过程中采用了古地貌恢复法、地震属性法、频谱分解法、分方位叠前裂缝预测法等方法。     

岩溶流域的水系变迁——以塔河油田6区西北部奥陶系古岩溶为例

在现代流水地貌中,由于构造运动、岩性差异以及水流侧蚀等因素,常常出现水系袭夺,并随之伴生一系列特殊的水文地貌现象,如袭夺肘、风峡、袭夺肘以下的深切河谷、断头河和倒淌河等.基于三维地震资料,本文应用地震属性分析及地震成图等相关技术,对塔河油田中一下奥陶统顶部海西早期的岩溶古地貌和古水系进行了恢复识别,发现海西早期也存在类似的水文地貌现象.依据现代水系变迁理论,证实了塔河油田6区岩溶流域早期为南向汇流结构,而后期由于西北部侵蚀基准面下降,本区流域不断被西北部流域袭夺,并大面积倒转为北西向汇流结构,再现了本区岩溶古水系及流域的阶段性演化过程,从而为揭示塔河油田奥陶系古岩溶发育规律提供了重要依据.      

贵州独山南部岩溶地下水系特征及水资源评价

黄后岩溶地下水系是发育在云贵高原向广西过渡的高原斜坡地带上的一条典型地下水系,它的形成和发育与该区的水文、气象、地质和地貌条件及其演化历史密切相关,反映出岩溶区地表水、地下水复杂的转变和演化关系,并参与了岩溶地貌的造貌作用。高原剥夷面上岩溶地下水比较丰富并具浅埋藏的特点,表明它与高原面同时形成的关系。目前,由于排泄基准面向上游的溯源侵蚀作用,使这种浅埋藏正在遭受破坏。在由溶蚀孔隙、裂隙、管道和溶洞组成的不均匀含水介质系统中,由枝状地下水系联结起来构成了具有良好水力联系的、有统一补给— 径流— 排泄的地下水系统,其主流和主要支流则发育成具有良好导水能力的快速排泄的地下河。      

贵州绥阳双河洞白云岩溶洞群成因研究

双河洞溶洞群是发育于中—上寒武统娄山关群白云岩中的大型岩溶洞穴系统,是当前已探知的全球最长的白云岩洞穴。为配合申报世界地质公园,笔者等通过野外调查、地层剖面实测、节理和洞道统计、水化学分析,综合探讨了溶洞群的成因和演化机制。研究表明,区域寒武系白云岩中同生沉积的硬石膏层对溶洞的发育具有至关重要的诱发和促进作用,溶洞洞道的发育方向和形态是地层构造和岩性综合影响的结果,区域岩溶水多处于不饱和状态,加剧岩溶作用过程。根据研究结果提出了溶洞群发育模型,认为溶洞群形成经历了膏盐溶孔——孤立孔洞——连通洞穴——大型溶洞——多层溶洞群一系列演化过程。     

清江上游河流发展过程与袭夺模式

河流如何切开分水岭而实现袭夺过程一直是河流地貌学所关注的问题。清江上游河谷的发育过程提供了一个完整的关于河流袭夺的新模式。清江袭夺模式即位于分水岭两侧的相邻盆地水系首先依靠地下水贯通形成地下通道,尔后伏流管道系统不断扩大,最后随着洞穴顶板逐渐塌陷导致地下河出露完成地表水系的袭夺过程,并形成险峻的峡谷地貌。清江袭夺模式有助于解释喀斯特地区河流在切过分水岭时留下的特殊河谷地貌形态,是一种新的河流袭夺方式。     

岩溶缝洞系统地下水系研究

通过现场调查,获得了研究区岩溶裂隙与溶洞的发育特征;根据此特征,提出了变流量连通试验方法,并与示踪连通试验方法结合,进行了岩溶缝洞系统连通试验,分别测试了观测点流量与水样电导率随时间的变化。结果表明：研究区的岩溶裂隙与溶洞较发育;变流量连通试验方法和示踪连通试验方法相结合,可以确定岩溶缝洞系统地下水系与流体流动途径,为合理开发岩溶区地下水资源与确保水利水电等工程安全提供科学依据。     

豫西鸡冠洞洞穴水及现代沉积物Mg, Sr和Ba记录及其意义

采用电感耦合等离子体质谱仪（ICP-MS）和电感耦合等离子体光谱仪（ICP-OES）对2009年12月-2013年8月采自河南省栾川县鸡冠洞洞穴水（滴水、池水及地下河水）和现代碳酸盐沉积物的 Ca、Mg、Sr和 Ba 微量元素地球化学指标进行了分析。结果显示：（1）鸡冠洞洞穴水的 Mg/Ca对地表环境的干湿条件变化响应迅速,具体表现为池水和地下河水 Mg/Ca旱季高而雨季低,而 Sr/Ca 和Ba/Ca的变化与降水和气温的关系并不明显;（2）鸡冠洞现代沉积物的 Mg/Ca 变化与滴水有着良好的对应关系,但现代沉积物的 Sr/Ca和 Ba/Ca可能受大气粉尘活动和地表土壤的影响,变化趋势与 Mg/Ca 相反;（3）鸡冠洞碳酸盐岩与岩溶水间 Sr/Ca和 Mg/Ca的分配系数KSr值在0.02-0.18之间,KMg值在0.01-0.03之间,KMg值与洞穴温度的正相关关系不明显。     

岩溶场地地表水体对抗浮水位影响及取值研究

文章针对贵州山区岩溶场地中,近湖泊或水库分布场地、靠河流岸边场地、河湾场地、河流三角地场地等4种不同地表水体场地的抗浮水位取值进行了研究,得到如下结论:①抗浮水位取值可通过:勘察期间场区地下水最高水位（H_kmax）、可能的意外补给造成该层地下水位的变幅值（ΔH₀）、该层地下水相对勘察时的最大变幅值（ΔH_e）三者之和求得;②近湖泊或水库分布场地抗浮水位取值可以利用反推法或经验法获得。通过场地与湖（库）水水力比降反推在洪水期场地的最高地下水位;靠河流岸边场抗浮水位取值应以历史最高洪水位为基础,根据场区岩溶发育程度、建筑物与河流距离及水力比降综合分析确定,抗浮水位应在历史最高洪水位基础上增加0.5~1.0 m为宜;河湾地段场地抗浮水位取值应查明历史最高洪水位、水力坡降和场地岩体完整性、岩溶发育程度及规模,在岩体透水性、岩溶贯通好的场地增加0.5~1.0 m应较为宜;河流三角地段抗浮水位取值应确定地下径流方向、与河流间的水力比降及工程位置的最高水位,在岩体透水性、岩溶贯通好的场地增加0.5~1.0 m应较为适宜。      

贵州双河洞晚更新世大熊猫化石高度聚集现象及其意义

贵州双河洞是亚洲第一长洞,该洞先后分辨出近30多具大熊猫个体化石,是目前世界上发现完整大熊猫化石最多的洞穴。其中一支洞中竖井下方至少聚集了10余具个体化石。以此为研究对象,结合洞道发育形态特征及化石埋藏学特征,初步推测出这些大熊猫深入该支洞内经由竖井跌落并死亡的过程,表明喀斯特洞穴可以为大熊猫提供良好的栖息场所及化石保存环境。选取一例化石表面沉积的碳酸钙样品进行了铀系法测年,表明该个体至少生活在5.1万年前;对另一例个体的牙齿化石进行AMS14C测年,发现其生活在距今2.5万年左右,推断该洞道中大熊猫主要生活在晚更新世时期。     

地面核磁共振测深方法在武汉市岩溶地面塌陷探测中的应用研究

岩溶地面塌陷是隐伏岩溶区常见的地质灾害类型之一,是制约武汉市城市规划和建设的重大地质环境问题。地下水对岩溶地面塌陷的形成和发展发挥着至关重要的作用,地面核磁共振测深方法是目前唯一直接探测地下水的地球物理方法,对地下水探测具有独特优势。本文介绍了地面核磁共振测深方法在探测岩溶塌陷区地下含水层方面的潜力,并在武汉市岩溶塌陷区内外开展了探测实验,结果表明:地面核磁共振测深反演的含水量参数可辅助划定含水层顶底板埋深,确定含水层厚度,并量化含水层富水性特征;弛豫时间参数指示了含水层孔隙度大小,可为岩溶发育程度、岩溶裂隙充填情况等提供参考。结合钻孔资料,验证了地面核磁共振测深方法在岩溶塌陷区地下含水层探测中的可行性。      

Determining the groundwater basin and surface watershed boundary of Dalinuoer Lake in the middle of Inner Mongolian Plateau,China and its impacts on the ecological environment

The surface watershed and groundwater basin have fixed recharge scale, which are not only the basic unit for hydrologic cycle research but also control the water resources formation and evolution and its corresponding eco-geological environment pattern. To accurately identify the boundary of the surface watershed and groundwater basin is the basis for properly understanding hydrologic cycle and conducting the water balance analysis at watershed scale in complicated geologic structure area, especially when the boundary are inconsistent. In this study, the Dalinuoer Lake located in the middle of the Inner Mongolian Plateau which has complicated geologic structure was selected as the representative case. Based on the multidisciplinary comprehensive analysis of topography, tectonics, hydrogeology, groundwater dynamics and stable isotopes, the results suggest the following: (1) The surface watershed ridge and groundwater basin divide of Dalinuoer Lake are inconsistent. The surface watershed was divided into two separate groundwater systems almost having no groundwater exchange by the SW-NE Haoluku Anticlinorium Fault which has obvious water-blocking effect. The surface drainage area of Dalinuoer Lake is 6139 km². The northern regional A is the Dalinuoer Lake groundwater system with an area of 4838 km², and the southern regional B is the Xilamulun Riverhead groundwater system with an area of 1301 km². (2) The groundwater in the southern of regional A and the spring-feeding river are the important recharge sources for the Dalinuoer Lake, and it has greater recharge effects than the northern Gonggeer River system. (3) It is speculated that the trend of Haoluku Anticlinorium Fault is the boundary of the westerlies and the East Asian summer Monsoon (EASM) climate systems, which further pinpoints the predecessor’s understanding of this boundary line. At present, the Dalinuoer Lake watershed is proved to have gone through a prominent warming-drying trend periods, which leads to the precipitation reduction, temperature rise, human activities water usage increasement. So the hydrological cycle and lake eco-environment at watershed scale will still bound to be change, which may pose the potential deterioration risk on the suitability of fish habitat. The results can provide basic support for better understanding water balance evolution and lake area shrinkage cause as well as the ecological protection and restoration implementation of Dalinuoer Lake watershed.© 2021 China Geology Editorial Office.     

Groundwater flow and its effect on salt dissolution in Gypsum Canyon watershed,Paradox Basin,southeast Utah,USA

Groundwater flow is an important control on subsurface evaporite (salt) dissolution. Salt dissolution can drive faulting and associated subsidence on the land surface and increase salinity in groundwater. This study aims to understand the groundwater flow system of Gypsum Canyon watershed in the Paradox Basin, Utah, USA, and whether or not groundwater-driven dissolution affects surface deformation. The work characterizes the groundwater flow and solute transport systems of the watershed using a three-dimensional (3D) finite element flow and transport model, SUTRA. Spring samples were analyzed for stable isotopes of water and total dissolved solids. Spring water and hydraulic conductivity data provide constraints for model parameters. Model results indicate that regional groundwater flow is to the northwest towards the Colorado River, and shallow flow systems are influenced by topography. The low permeability obtained from laboratory tests is inconsistent with field observed discharges, supporting the notion that fracture permeability plays a significant role in controlling groundwater flow. Model output implies that groundwater-driven dissolution is small on average, and cannot account for volume changes in the evaporite deposits that could cause surface deformation, but it is speculated that dissolution may be highly localized and/or weaken evaporite deposits, and could lead to surface deformation over time.     

岩溶洞穴滴水CO2季节变化特征及来源分析——以大风洞为例

为探究白云岩洞穴滴水中CO2来源及变化特征,以贵州省绥阳双河洞洞穴系统中的大风洞为研究对象,对洞穴空气CO2浓度（pCO2（c））、洞穴上覆土壤CO2浓度（pCO2（soil））、洞穴滴水CO2分压（pCO2（w））、以及洞穴滴水水化学环境进行了为期15个月（2016年1月-2017年3月）的监测、采样和室内实验分析,运用统计分析方法对各监测指标进行主成分分析。结果表明:（1）pCO2（w）、pCO2（c）具有明显的季节性变化特征,表现为雨季>旱季。pCO2（soil）受降雨、洞穴通风效应的影响,季节性波动较大,是洞穴pCO2（w）的重要来源;（2）深层岩溶作用中渗透水在流经洞穴上覆表层岩溶带发生的水-岩相互作用及其产生的水化学环境,特别是变化,是影响pCO2（w）的主要因素之一,对pCO2（w）具有重要贡献;（3）运用主成分分析法（PCA）得出各因素对洞穴滴水的相对方差贡献率依次为:HCO3- >pCO2（s）>Soil 1#>pCO2（w）>Soil 2#。各因子对pCO2（w）的贡献率依次为:地表深层岩溶作用>洞穴上覆土壤空气环境>洞穴空气环境;（4）pCO2（w）来源概念模型表明,雨季时,降雨量大,土壤水下渗快,地下水得到充分补充,但停滞时间较短,在渗流带中与围岩反应不充分,PCP过程较弱,对pCO2（w）影响较大;旱季则相反。研究结果对洞穴石笋、石钟乳沉积物的保护具有一定意义,对洞穴旅游开发、管理及岩溶碳循环研究具有重要意义。      

河北省滦县李家屿灰场2#副坝区灰水运动的水文地质评价

韩家哨村位于河北滦县李家屿灰场北部谷地,地势低于灰场,距离约800m。灰场运行期间,该区地下水出现水位升高及水质变差等问题。本文从水文地质条件角度,详细研究灰水的运移途径及其对该区地下水的影响。韩家哨村区域地下水系统分为上层滞水和孔隙一裂隙（溶隙）潜水含水层系统。潜水含水层系统水力传导系数为172．6～203．4m^2／d。地下水补给主要来源于韩家哨村以南坝后地形较高区域及灰水。灰水渗漏优势区韩家哨村南部宽约200m的带状区域。灰场堆灰形成新的地下水分水岭致使灰水在20副坝坝前垂直下渗进入风化带,沿白云岩裂隙（溶隙）补给潜水含水层,并向韩家哨村区域流动补给孔隙含水层,改变后的潜水部分通过民井向外排泄。     

河北临城崆山白云洞溶洞地貌和沉积特征及其影响因素*

河北崆山白云洞发育在以中寒武统张夏组厚层鲕粒灰岩为主的碳酸盐岩地层中。通过对洞穴结构、形态以及沉积物特征的观测分析,结合区域地质演化、古气候演变研究,认为：（1）白云洞由3层洞穴构成,上层为大型厅堂状,中层和下层为狭窄廊道状。洞穴展布受控于NNW、NE和近EW向断裂。（2）洞穴发育形态、规模不仅与岩性和构造有关,还取决于洞穴形成时期的构造稳定性及与之耦合的气候条件,其成层分布是间歇性构造抬升的结果。（3）溶洞沉积物形态多样,其中毛细水沉积的网状卷曲石、协同沉积的玉簪对净瓶等极为罕见。（4）溶洞发育过程中历经多次坍塌,损毁严重。现今的白云洞岩石破碎,结构稳定性差,易遭破坏。研究白云洞地貌和沉积特征及影响因素,对预测其未来变化、保护洞穴旅游资源有重要意义。