岩溶动力系统与全球变化研究进展

碳酸盐岩是岩溶发育的物质基础,它记录着地球历史时期的环境变化,是地球最大的碳库,对地球大气和生命演变起到重要作用;现代全球岩溶分布面积2200万km~2,占陆地面积的15%,岩溶动力系统是地球表层系统的重要组成部分,全球25%的人口依赖岩溶地下水资源的供给,岩溶生态系统的脆弱性制约着区域经济社会发展;本文主要针对近30年以来,岩溶学科发展进行综述,包括岩溶动力学概念、内涵与发展,驱动岩溶发育的地质-生态机制,岩溶动力系统与碳循环新进展,岩溶动力系统与水循环新进展,岩溶动力系统与钙循环新进展;岩溶动力系统与全球环境变化研究发展展望(岩溶关键带下的资源环境效应及国际大科学计划的启动)。     

广西典型岩溶区土壤水分含量空间自相关分析

以广西壮族自治区马山县为研究区,在野外调查、室内实验测试获取182个土壤水分含量数据的基础上,采用半方差函数和Moran’s I统计量对研究区域土壤水分含量的空间自相关关系、空间相关尺度和空间分布规律进行了研究。结果表明:(1)研究区域土壤水含量平均值为16.97%,受结构性因素和随机因素共同作用,土壤水分含量具有中等强度的空间异质性;(2)研究区域土壤水分含量Moran’s I指数为0.423,表明研究区内土壤水分含量存在空间自相关性,在0~21 km和31~34 km范围内土壤水分含量自相关性为正,在21.7~31 km和34~45 km范围内自相关性为负;(3)Lisa聚类图表明,土壤水分含量空间聚集区和空间孤立区相伴存在,其中“高—高”空间聚集主要分布在马山县东北部,“低—低”聚集区主要分布在东南部。“低—低”聚集区和“高—低”孤立区土壤水分含量缺乏风险大。      

乌江下游岩溶地貌形态特征初探——以重庆武隆及其邻近地区为例

乌江下游为典型的亚热带岩溶中山峡谷地貌,主要以大型的岩溶峡谷、天生桥和大 的天坑以及大型溶洞、地下河及丰富多彩的次生沉积物为特征。本文主要分析了乌江下游的 岩溶个体形态特征及层状地貌面的岩溶形态组合特征,探讨了乌江下游岩溶地貌的演化过程,认为:（1）乌江下游地区的层状地貌分为两级夷平面、一级溶蚀面、五级水平溶洞和三 级阶地;（2）不同地区岩溶形态特征有明显差异:在鄂西期地面上,地面完整性较好,以低矮的峰丛和平坝、大的浅洼地相组合。山原期地面,不同地区岩溶形态组合特征有所差别: 在水系裂点以下地区,主要以峰丛-峡谷组合为主;河流裂点以上的上游地区,地面保存相对完整,为锥状峰丛、深洼地景观。盆地期溶蚀面以峰丛-槽谷、谷地为主。（3）乌江下游岩溶地貌的形成,经历了鄂西期、山原期、盆地期和峡谷期地貌演化阶段,并形成鄂西期、山原期岩溶夷平面、盆地期溶蚀面和深切峡谷。      

我国北方岩溶研究的形势和任务

随着国民经济的发展、全球气候变化的加剧,我国北方岩溶还出现了许多重大环境地质问题,不仅受到国家的重视,还引起了国际学术界的关注。国家及各级政府正加大对岩溶研究的投入,北方岩溶研究面临着前所未有的大好形势,同时也肩负重大的责任。本文从社会经济发展和学科建设的需求出发,简要阐述了北方岩溶研究所面临的问题,并提出今后应当加强对北方岩溶水资源的保护工作,重视对岩溶形态等基础理论的研究,特别是对岩溶陷落柱、古岩溶与深部岩溶发育规律的研究,加强对已有成果的总结与交流;在应对全球气候变化和极端气候上,一方面要逐步推进岩溶碳汇调查和岩溶地质储碳实验的开展,另一方面要开展对气候变化,尤其是极端气候与岩溶水及岩溶含水层关系的研究;此外,还应当重视岩溶知识的普及,加强后继人才的培养,特别是对岩溶战略科学家的培养。      

末次冰消期亚洲季风突变事件的精确定年: 以贵州衙门洞石笋为例

通过贵州衙门洞Y1石笋33个U/Th年龄和1020个氧同位素数据的分析, 重建了西南地区末次冰消期至全新世早期(16.2~7.3 ka BP)平均分辨率达9 a的亚洲夏季风演化特征. 该时段发生的气候突变事件, 在Y1石笋记录中得到明显揭示, 类似格陵兰冰芯记录的GI-1e~GI-1a事件(GIS)可以定义末次冰消期亚洲季风突变事件的中国基准(CIS)为A.1e~A.1a, Y1石笋d ¹⁸O值记录这些事件的开始时限分别为: (14750±50), (14100±60), (13870±80), (13370±80) 和(12990±80) a BP; A.1a结束进入YD事件为(12850±50) a BP, YD结束进入全新世为(11500±40) a BP, 其中BA转换(A.1e开始)和YD转换前后d ¹⁸O值有3‰的变幅. Y1记录区域对比表明亚洲季风在早全新世期间总体增强的趋势在各地区并没有显著的相位差异, 因而不支持东亚和印度季风在轨道尺度上的反相位关系. Y1记录支持近10年来石笋研究的结果, 即亚洲季风气候变化的驱动机制除了主导的太阳辐射、大西洋径向环流(MOC)及热带辐合带 (ITCZ) 运移外, 短尺度上的季风变化和太阳活动密切相关.     

长江三峡地区一级阶地堆积物地球化学特征——以江津油溪剖面为例

采用14C法对江津油溪剖面长江三峡一级阶地上部砾岩层胶结年代进行测定以及填隙物的Fe2O3、FeO、CaO、MgO及Fe2O3/FeO等变化特征进行了分析,下部松散砾石层填隙物氧化物特征为:Fe2O3含量及Fe2O3/FeO比值较高,FeO、CaO、MgO含量较低;胶结砾岩填隙物的氧化物特征则相反.研究结果表明,本阶地的形成年代为距今13.4～40 ka;晚更新世晚期的气候变化可能是剖面氧化物变化特征的原因.     

不可溶盖层下石林的岩溶动力学特征对比研究

本文运用岩溶动力学理论和方法对玄武岩和第三系盖层下石林的岩溶动力学特征进行了对比研究。结果表明,玄武岩盖层下空气的CO2浓度具有双向变化梯度与明显的季节变化,而第三系盖层下随深度递减且季节变化不显著;玄武岩水在雨季和旱季对碳酸盐岩都具有侵蚀性,而第三系水在旱季已饱和;玄武岩裂隙最大渗透张量比第三系大,而最大主轴倾角则比第三系小;玄武岩盖层下石灰岩的百日溶蚀量是第三系的14～22倍。上述特征说明玄武岩盖层下的石林发育好,从而较好地解释了为什么发育好的石林常常与玄武岩相伴出现的现象。     

表层岩溶带的岩溶动力学特征及其环境和资源意义

表层岩溶带处于四大圈层的交汇带,碳－ 水－ 钙循环活跃,溶蚀和沉积化学反应都比较迅速,岩溶动力作用强烈而且对环境变化具有敏感性。表层岩溶带快速的岩溶过程以及对环境变化的敏感性,赋存大量短时间尺度的环境变化信息,可提高地质过程在全球环境变化研究的地位; 表层岩溶带碳－ 水－ 钙循环的活跃和与环境岩溶动力条件的相关性,使得表层岩溶带对环境 Ｃ Ｏ２ 的变化具有调节作用,从而对碳循环的研究具有重要意义;表层岩溶带的发育使南方岩溶区具有浅层岩溶水循环与地下管道水循环耦合的二次岩溶水循环的结构特征,加强了岩溶水的调     

四川黄龙钙华的形成

作者通过现场测试、实验及室内分析,从薄膜(扩散边界层)效应及水化学的变化对黄龙钙华进行了研究,得出黄龙钙华的沉积速率为0.43～4.7mm/a,其中速率较大者出现在流速较快(边界层较薄)的部位,如边石坝上;而速率较小者则出现在流速较慢(边界层较厚)的部位,如钙华池内。      

溶蚀空间形成及中国与世界其它地区碳酸盐岩近期溶蚀量对比分析

碳酸盐岩次生渗透性是成岩作用、构造作用、水动力作用及生物化学作用的综合结果。在这些作用影响下,有的岩溶形态发育相当快,因此,了解溶蚀速度对于更好地理解岩溶水文地质问题是很重要的, 本文在评价当前碳酸敖岩溶蚀速度几种方法的基础上,对近年来从中国和世界几个其它岩溶地区获得的碳酸盐岩溶蚀观测资料进行了对比。结果表明,气候条件对碳酸盐岩溶蚀速度有明显影响。