An Analysis of Travertine Landscape Degradation in Huanglong Ravine of Sichuan, A World's Heritage Site, and Its Causes and Protection Countermesures

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.     

旅游活动对四川黄龙景区水化学及钙华沉积速率的影响

由于其独特的钙华景观,黄龙风景区于1992年被联合国教科文组织列为世界自然遗产名录以来,每年吸引数以十万甚至百万计的国内外游客前来旅游;然而,可能由于旅游活动的影响,近年来黄龙钙华景观出现了诸多形式的退化,钙华沉积速率明显减缓即是其表现形式之一.为了阐明这一退化现象是否与旅游活动有关,从2010年5月下旬到11月初的丰...     

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。      

黄龙景区水循环系统与景观演化研究

黄龙景观的形成演化受景区水循环系统控制。本文研究表明,黄龙景区水系统由后沟地表水系统、钙华源泉地下水系统和核心景区水循环转化系统三部分组成。其中,后沟地表水系统对景观形成与演化主要是水量的贡献,钙华源泉则提供了钙华沉积的物质来源,两者混合后构成景观补给水源并在核心景区经多次转化形成二次转化系统。二次转化系统又分为四个转化段及相应的四个钙华沉积和景观演化段。     

旅游活动对黄龙景区磷酸盐浓度和水藻生长的影响

由于其独特的钙华景观,黄龙风景区从1992年被联合国教科文组织列入世界自然遗产名录以来,每年吸引数以十万甚至百万计的国内外游客前来游览;然而,可能由于旅游活动的影响,近年来黄龙钙华景观出现了诸多形式的退化,水藻加速生长钙华黑化即是其表现形式之一。为了阐明这一退化现象是否与旅游活动有关,从2010年5月底到11月初的丰水时段,采用野外自动监测和室内分析相结合的方法,对溪流水藻叶绿素含量和水中的磷酸盐浓度变化进行了研究。结果发现,随着景区游客人数的增减,水中磷酸盐浓度呈现出与之一致的变动趋势;同时,叶绿素与磷酸盐间也呈现出明显一致的变动趋势。因此,我们认为,旅游活动增加了黄龙景区的磷酸盐浓度,并促进了水藻的生长,这很可能是黄龙水藻近年来加速生长的重要原因,值得引起有关方面的高度关注。     

基于钙均衡估算黄龙钙华沉积速率的探讨

从黄龙钙华的成因研究出发,结合地质历史分析及长观资料对核心景区景观水系统的相对稳定性作出了评价。通过对景观水中钙离子及其它组分含量在时间及空间上变化特征的分析研究,揭示了钙离子含量在时间上的相对稳定以及在空间上自上游而下逐渐降低的规律,这为采用钙均衡模式来研究钙华堆积区内的年沉积量提供了重要保证。在此基础上,进一步通过同位素测年、物探、测绘等综合手段对钙华堆积区内的历史与现代的平均沉积速率进行系统研究,并与前人的研究成果对比,验证了钙均衡模型的可行性和可靠性。计算结果表明,黄龙核心景区钙华的平均沉积速率为1～ 4. 86mm /a。      

黄龙核心景区水环境动态特征及钙华沉积能力分析

为有效地评估四川黄龙核心景区水体水化学环境、钙华沉积能力,及时掌握景区水体水化学场的变化特征,采用野外实地调查、水质监测等方法,分析转花池泉群的水环境特征,黄龙核心景区的钙华沉积能力及其水环境状况。研究结果表明：(1)转花池泉群是提供区内钙华沉积的主要钙源和碳源,与黄龙后沟地表水一同构成驱动区内钙华景观发育演化的水源;黄龙沟和转花池泉群的水量补给来源主体分别为降雨和冰雪融水。(2)1999年以来,转花池泉群流量总体稳中有增,水质极为稳定,近30年来历史最大水量出现在2020年,1999—2017年转花池多年日平均水量为7 817 m³·d^-1,2018—2020年多年日平均流量为9 368 m³·d^-1。(3)2018年转花池一带出现线状TOC异常带,主要原因是黄龙沟上游三道坪至头道坪一带的放牧活动造成钙华沉积速率下降,因此,建议加强对钙华源泉涵养区的保护,减少放牧活动对其的影响。(4)区内各水循环段的景观水仍具备一定的沉积能力,2019年SIc值下降,与强降雨的稀释作用有关,从而降低了钙华沉积能力...     

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,黄龙钙华沉积环境中分布的藻类主要包括蓝藻、绿藻和硅藻等。这些藻类代谢活动会在一定程度上改变沉积水体水化学环境,但在快速流动的水体中,其影响有限。不同藻类群落常常形成几百微米至1~2 mm厚的微生物席或生物膜层,作为碳酸钙沉积发生的重要场所,即钙华沉积活动层。在该活动层内,藻体及其分泌的胞外聚合物（EPS）能够为碳酸钙晶体生长提供大量成核位点和生长模板,从而极大地促进钙华沉积。同时,EPS可以控制或影响碳酸钙结晶形态及钙华微岩相结构。准确认识和量化藻类在钙华沉积中的作用还需要继续开展更多微观尺度方面的研究,以便更好地理解钙华沉积机制,并为准确解译古老钙华岩相结构和地球化学特征奠定基础,同时为预测钙华景观演化和保育提供更多科学依据。      

世界自然遗产-四川黄龙钙华景观的形成与演化

本文对作者十余年来在四川黄龙(世界遗产地)的钙华研究成果和最新的一些监测发现进行了综述, 目的是为公众更好地了解黄龙、保护黄龙提供科学基础。主要结果和结论是: (1)黄龙钙华的形成是由于地球深部高分压的CO2在碳酸盐岩补给区产生富含碳酸氢钙的地下水, 当其以泉的形式出露地表时, 由于泉水的CO2分压远远高于空气, 泉水中的CO2大量逸出, 结果导致碳酸钙过饱和而发生沉积; (2)黄龙钙华的颜色以黄色为主色调, 主要是在雨季因雨水冲刷土壤向水中混入泥沙的缘故; 而在旱季, 钙华主要形成于清亮干净的泉水, 因此, 钙华的颜色呈现出纯净碳酸钙沉积的本色-白色。这也是黄龙洞钙华剖面年层中出现黄-白相间亚层的原因; (3)高精度的铀-钍同位素测年表明, 黄龙钙华主体是全新世以来形成的; (4)地表水向地下河的漏失是黄龙地表水日益减少, 导致钙华体表面干涸, 从而气生蓝藻大量滋生, 致使某些钙华变黑的主要原因, 因此, 有必要尽早采取防渗补水措施; (5)旅游活动已对黄龙钙华景观产生影响, 包括上游人为践踏使下游钙华池淤塞, 以及磷酸盐污染使硅藻等过度繁殖和钙华沉积速率可能降低等, 因此, 必须尽早采取相应防控措施。     

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钙华退化;（2）气候变化主要是通过影响极端降水导致钙华退化,如干旱使钙华裸露受风化侵蚀而洪涝灾害使钙华受冲刷或被稀释效应影响;（3）全球变暖导致藻类大量富集,亦会破坏钙华。在钙华保育过程中,一方面应避免因极端气候事件对钙华的破坏,并在其发生时因势利导,缓解其负面效应对钙华的影响,另一方面提倡节能减排,抵御区域二氧化碳浓度升高导致的藻类大面积滋生,以便更好地保护钙华景观。      

黄龙钙华景观演化特征及保护措施探讨

黄龙景区因其拥有千姿百态、色彩斑斓的钙华景观而享誉世界,本文从钙华景观的演化特征及演化周期研究出发,认为景观区内钙华的退化仅仅是局部的和反复的,而景观的演化具有明显的周期性,其演化的周期约为300 a.同时,通过分析得出水循环系统、水流改道及流态和景观水的漏失等是影响黄龙钙华景观演化的主要因素,并提出了有针对性的保护措施建议.     

黄龙与黄石钙华微生物沉积作用比较研究

本文通过调查黄龙风景区水体的环境地质特征与微生物群落结构及多样性,并与黄石公园对比分析,探讨了两种特殊地理环境下的微生物群落结构和多样性及其对钙华沉积的影响。结果表明:黄龙沟泉水属于地下冷泉,且景区内覆盖着大量植被,水体中有大量藻类和细菌;黄石公园猛犸象温泉区泉水属于地下热泉,植被覆盖率很低,泉水中微生物多为嗜热菌,藻类较少。黄龙与黄石钙华主要由方解石组成并且微生物参与了钙华的形成过程。微生物对钙华沉积的作用,主要分为模板作用、产物诱导作用和代谢调控作用,对比探讨了特殊地质环境下的微生物对钙华沉积的贡献,指出微生物沉积作用在钙华沉积过程中的重要性,可为黄龙钙华“黑化”防治提供理论依据。      

钙华天然海绵地质体多孔特性及其对水循环调节意义——以四川黄龙为例

四川黄龙自然遗产点以钙华景观闻名海内外,其钙华体多孔性地质结构,使钙华地质体具备"海绵"特性。本文通过电子扫描显微镜(SEM)和探地雷达、电磁法等地质探测技术对钙华地质体的多孔性质和水循环特性进行研究,并结合多年现场踏勘经验探讨了钙华地质体的多孔性质对水循环的调节意义。分析结果显示,黄龙钙华体经过地质作用形成了不同尺度的孔隙结构,其中生物参与形成的微观孔道具备"渗透、净化"功能;侵蚀作用产生的可视孔洞、缝隙快速透水,并进一步发育成塌陷区和钙华漏斗。彩池、溶洞和裂缝为水体储蓄和运移提供很好通道和场所,地质探测分析表明典型钙华段地下腔体具备"蓄水、排水"功能。各尺度孔隙互相影响,共同调节黄龙景区内的地表-地下水循环系统。初步研究发现,藻类在黄龙钙华沉积过程中具有加速和减少孔隙形成的双向调控作用,未来将结合藻类在钙华构筑过程的作用,继续深化黄龙钙华地质体的孔隙结构性质研究,为钙华景观的维护和保育提供参考。     

黄龙钙华边石坝退化特征及其修复保育材料研究

钙华边石坝是地表岩溶景观的重要组成部分,易受到环境因素的影响而发生退化现象。本文分析了黄龙钙华边石的退化特征,制备了以废弃钙华为原料的修复保育型块,探讨了助剂添加量对型块强度的影响和型块在液相条件下的溶出特征。结果表明：边石坝退化特征主要包括水量减少而造成的剥落、裂缝、坍塌、孔洞等现象,急待修复;钙华型块是良好的边石坝生态修复材料,不同助剂添加量对型块强度的影响不一,将钙华促生剂控制在10%~30%,增强剂添加量控制在0.1%以内时,型块能同时具有良好的抗折、抗压强度;液相溶出实验显示溶出液pH和Ec均随时间延长而降低,这一现象可能与碳酸钙沉积有关。研究结果可为人工介入岩溶景观的修复保育提供理论支撑。     

土耳其棉花堡与中国黄龙和白水台钙华退化原因对比研究

通过比较中国四川黄龙、中国云南白水台、土耳其帕穆克卡莱棉花堡三地钙华景观的基本环境地质特征、钙华景观水化学、钙华沉积生物因素的差异性,探讨了土耳其棉花堡钙华退化缓慢的影响因素。对比发现,棉花堡景区藻类约为38种,种类单一,植被覆盖率较低,沉积主要受物理化学因素控制,沉积速率较快,多形成较好的层状结构,杂质少,且原生孔隙度较低,结构致密,结晶度较高,不易坍塌损坏;黄龙和白水台景区藻类分别为86种、196种,种类多样,且植被覆盖率皆高达80%以上,沉积主控于化学和生物因素,沉积速率较慢,结构呈多孔疏松状或多孔珊瑚状,原生孔隙度普遍较高,易退化。此外,棉花堡钙华景区泉水各离子含量均高于黄龙和白水台景区,尤其是Ca2+和HCO3-,这能有效促进CaCO₃的沉积。     

基于灰色系统的黄龙钙华景观演化研究

黄龙的景观是在数万年的岩溶地质作用下的产物。近年来黄龙钙华出现了干涸、变黑、沙化等现象严重地影响了景观的观赏性。水资源在黄龙钙华发展变化中起着重要的作用，笔者通过收集并分析黄龙地区的监测数据，针对监测系统不健全．时序数据缺乏的特点，选用对时序数据要求不高、预测效果较好的灰色系统模型，以岩溶水体的pH值为指标预测了钙华未来的发展情况。采用地质统计学空间分析的克里金插值法，对预测结果进行插值获得了整个景区的钙华预测结果。笔者按pH值将钙华演化情况划为强侵蚀、弱侵蚀、堆积3种类型，指出黄龙钙华景观目前正处于动态平衡与消亡重组阶段。     

雪宝顶区块流域钙华形成的生物作用研究

钙华不仅具有重要的景观旅游价值,而且对确定区内碳酸盐沉积特征、环境演化规律及同期环境生物的作用与贡献有重要的研究意义。本文在对比国内外典型钙华特征的基础上,以黄龙和九寨沟为例,对雪宝顶区块流域内钙华的沉积特征、环境化学与生物作用进行阐述,指出了雪宝顶区块流域冷水型钙华的形成与演化是化学沉积-溶解作用、生物沉积与溶蚀作用等共同作用的结果,并受非生物、生物因素影响。在雪宝顶冷水型钙华的形成过程中,微生物协同参与了钙华的沉积与溶蚀过程,通过自身新陈代谢促活动促使使钙离子结晶,并诱导晶型变化;其他生物体如植物、藻类等或以间接的方式促进或加快了钙华形成,或为钙华生长提供模板和体量。      

钙华非经典沉积的纳米生长过程与调控机制初探——以九寨沟—黄龙钙华形成为例

钙华是自然界重要的岩溶碳酸盐沉淀之一,其形成过程往往受到生命活动的影响,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。本文以黄龙-九寨沟钙华形成为例,阐述黄龙-九寨沟现代钙华纳米结晶特征、纳米钙华的生长和集合体形态,分析模拟实验中生物有机质对钙华生长和形貌的调控原因,揭示了生物活动和代谢产物对纳米钙华成核、生长及钙华晶体形貌的调控两途径四阶段机制;为探究钙华成因、碳酸钙生长调控机制、钙华退化的因素及其保护和可持续利用钙华景观具有重要的科学价值。      

雪宝顶流域黄龙彩池新生钙华生物沉积特性

为探究钙华沉积的生物特性,以雪宝顶流域黄龙景区的五彩池和争艳彩池为研究对象,采集和分析研究点藻类的优势种类,利用傅里叶变换红外光谱仪和高效液相色谱确定优势藻胞外产物的主要组成和含量,并采用X射线荧光光谱仪、X射线衍射光谱仪、傅里叶变换红外光谱仪和扫描电子显微镜分析其新生钙华的元素组成、物相结构和微观形貌。结果表明:五彩池和争艳彩池的优势藻类分别是黄藻门（Xanthophyceae）和硅藻门（Bacillariophyta）,藻类的胞外产物主要为蛋白质、多糖和有机酸;新生钙华以方解石为主,表面含羧基、甲基、醛基等基团;与无藻类参与的钙华沉积物对比,新生钙华晶体无特定形状,并出现溶蚀及穿孔现象。藻类及其胞外产物参与钙华沉积过程,调控钙华晶体微观形貌。      

四川黑水卡龙沟钙华形成影响因素

四川黑水卡龙沟的地貌是典型的高寒岩溶作用下形成的钙华堆积地貌,其钙华堆积量巨大且钙华景观类型丰富,享有"中国苔藓泉华世界"之美誉。与黄龙的钙华景观相比,卡龙沟的钙华景观表面多覆盖有大量的藻类、苔藓等植物,形成了丰富的生物钙华景观。钙华的形成通常是岩石、水、大气、生物等多方面相互作用的结果。通过对卡龙沟钙华体形成造成影响的因素进行列举并适度分析,望有关认识能对今后卡龙沟钙华的进一步研究提供依据。