峰峰地区碳酸盐岩溶蚀机理和岩溶发育特征

用相同pH值的碳酸水和硫酸水溶液对峰峰地区20种40块碳酸盐岩样品进行溶蚀试验、根据试验数据和溶蚀特征电镜资料研究本区岩溶发育机理和岩溶发育特点      

苏南地区碳酸盐岩的溶蚀性分析

为了解江苏南部地区碳酸盐岩地层的岩溶发育潜力,采集代表性岩石样品,并制作成统一规格的试片,开展一个水文年的溶蚀试验。结果表明,本地区碳酸盐岩的平均溶蚀速度约为1.42 mm?ka-1,与国内其它地区相比处于较低的水平,大致相当于西南地区的1/30,略高于北方岩溶区。实验证明了苏南地区二叠系、三叠系碳酸盐岩具有最强的溶蚀性,这为解释上述地层区的岩溶现象提供了地质依据。研究还表明,岩石的溶蚀性与Ca含量关系密切,同时也受岩石矿物成分、微构造影响,一般高Ca碳酸盐岩具有较高的溶蚀性。苏南地区的岩溶发育性以岩石溶蚀性为基础,但水动力条件也十分关键,宜兴地区二者兼备,岩溶最为发育。     

半干旱岩溶区油松林显著促进碳酸盐岩溶蚀

植被覆盖通过促进碳酸盐岩风化吸收大气CO2, 在实现碳中和中具有重要作用, 但不同植被类型的影响强度仍不清楚。为揭示半干旱区植被类型对碳酸盐岩风化的影响规律, 以一个典型岩溶小流域为研究区, 通过系统的植被调查和野外溶蚀试片试验, 详细对比了不同植物群系的碳酸盐岩溶蚀率及其影响因素, 并探讨了不同分类层次植被的溶蚀率的差异。结果表明, 半干旱岩溶区碳酸盐岩溶蚀率在植被型组层次为森林>草地>灌丛, 在演替的早期减弱、后期促进溶蚀; 群系层次的对比发现油松(Pinus tabuliformis)林内碳酸盐岩溶蚀率最高, 是其它群系的5倍至近30倍; 不同群系对溶蚀率的影响强度的大小得以明确; 溶蚀率与土壤CO2浓度(pCO2)、土壤温度和土壤含水量任何单一因素无相关性, 而与三者匹配性有较好的对应关系, 与湿润区明显不同; 植被演替通过增强对溶蚀环境因子匹配性的调控能力, 促进碳酸盐岩的溶蚀。半干旱区油松林显著促进碳酸盐岩溶蚀, 进行群系层次的广泛对比研究可以更好揭示植被类型与碳酸盐岩溶蚀之间的关系, 为提高岩溶生态系统恢复的碳汇量提供有效指导。     

桂林覆盖型岩溶区土壤溶液对碳酸盐岩的溶蚀能力探讨

在桂林覆盖型岩溶区6处包气带土层中,通过钻探定深采集土样34组,进行土工实验,测定其密度、孔隙比、饱和度、塑性指数等物理指标。以浸提法(土水质量比1∶5)提取土壤溶液,测定其p H值和HCO-3、CO2-3、Cl-、SO2-4、Ca2+、Mg2+、Na+、K+等离子含量。其中,对B1、X7两孔采集的24组土样,采用PHREEQC软件将浸提原液模拟浓缩至接近于天然土不同饱和度的含水量,根据浓缩结果分别计算方解石、白云石饱和指数,判别土壤溶液在给定各含水量条件下对碳酸盐岩的溶蚀能力。主要认识如下:1土壤p H值为4.35~7.08,多较低,大部分为酸性土和强酸性土。紧靠石灰岩面的土p H值较大。2土壤溶液中Ca2+、Mg2+等各种离子含量均很低。受人类活动影响,B1、X7两钻孔表现除浅部Ca2+、SO2-4、HCO-3含量高、深部低,其它几种离子则表现出含量较少且上、下基本一致甚至向下略有微量升高的特征。3人类活动区浅部土层中Ca2+、Mg2+、Na+、SO2-4、Cl-含量均明显高于人类活动较少区。4靠近石灰岩面的土壤溶液中Ca2+含量高。在距离下伏灰岩面几米以远的包气带土层中Ca2+等含量很少。5不同浓度土壤溶液的SIC、SID与桂林周边碎屑岩裂隙水接近,均为负值,且其绝对值较大,表明对方解石、白云石具有较强溶蚀能力;且SID均明显小于SIC;由于同离子效应,随着浓缩程度提高SIC、SID逐渐升高,但仍为较小负值。6与桂林漓江水、漓江两岸第四系孔隙水、岩溶地下水相比,不管是土样浸提原液还是按不同比例浓缩后土壤溶液的SIC、SID均明显更低,单纯从溶解作用考虑,其对方解石、白云石的溶蚀能力更强。桂林黏性土土壤溶液SIC、SID低、溶蚀作用强主要是由于桂林地区长期湿润多雨的气候条件造成较低土壤p H值和低Ca2+、Mg2+等离子含量以及土壤中高CO2分压所致。     

硫酸盐岩溶蚀机理实验研究

在硫酸盐岩和碳酸盐岩混合建造地区,硫酸盐岩的溶蚀对岩溶的产生有着重要影响,对于某些岩溶现象和地质灾害的解释,必须考虑硫酸盐岩岩溶的影响,对硫酸盐岩的溶蚀机理及其影响因素的研究就显得尤为重要.本文采用室内实验模拟的方法,根据岩溶发育的影响因素,研究了硫酸盐岩的溶蚀机理.研究认为,硫酸盐岩溶蚀发育的条件不同于碳酸盐岩,即在水与硫酸盐岩体系内即使没有CO2的参与,水对硫酸盐岩仍具侵蚀性;硫酸盐岩溶蚀的发育不但与其本身的固有特性有关外,还与岩石所处的环境因素有关.     

喀斯特微观溶蚀机理研究

通过溶蚀孔隙的扫描电镜观察,讨论了喀斯特微观溶蚀机理,认为水-岩界面的选择性溶蚀是最本质的特征,化学成分和矿物结构是选择性溶蚀的两个重要方面。同时对微裂隙尖墙的溶蚀特点,提出了形成囊状溶孔的机制。     

碳酸盐岩微生物溶蚀作用特征及意义

为研究微生物对碳酸盐岩的溶蚀作用,将灰岩在细菌、放线菌、真菌环境下进行溶蚀试验,并利用扫描电子显微镜对试验前后的岩样进行扫描,以研究其微观溶蚀形态及机理.结果表明:加入微生物后,岩样的溶蚀显著加强,其中真菌的溶蚀能力最强、放线菌次之、而细菌的最弱;不同微生物作用下的岩样其微观溶蚀形态不同,细菌溶蚀后的样品表面呈蜂窝状溶蚀,放线菌的呈线状溶蚀,而真菌的呈絮状溶蚀,这与微生物本身的形态有关.     

桂林地区石灰岩表面生物岩溶溶蚀作用研究

桂林岩溶区石灰岩表面生物岩溶溶蚀形态可分为四类:(1)微溶孔,包括壳状内生地衣微溶孔和藻类微溶孔;(2)溶孔,藻类成因的口小腹大的囊袋状溶蚀;(3)溶坑,藻类、地衣、苔藓及腐殖土成因的柱状、锥状、半球状溶蚀;(4)溶盆,各类生物及腐殖土共同作用而成的壁陡底平的盆状溶蚀。经对桂林靖江王墓群石灰岩雕像上生物岩溶溶孔的粗略统计计算,本地区最大直接生物岩溶溶蚀率为17.87mm/ka,约占区域混合岩溶溶蚀率20％。      

动水压力作用下碳酸盐岩溶蚀作用模拟实验研究

为研究岩溶地区水库蓄水不同条件下动水压力驱动下的碳酸盐岩溶蚀作用机制。以乌江流域某水电站坝前地区碳酸盐岩为研究对象,利用自行研制的开放体系压力溶蚀实验系统,对不同动水压力（0～2.0 MPa）条件下CO2水溶液溶蚀碳酸盐岩的过程进行实验模拟,其结果显示,动水压力增大会引起碳酸盐岩的溶蚀作用加剧,溶解速率曲线随动水压力的变化而发生显著改变;随动水压力的增大,岩石的化学溶解量和机械破坏量同时增大,两者的比值随着压力增大逐渐趋于1：1,两者之间存在耦合关系。采用扫描电镜与压汞试验相结合的方法进行微观研究发现,动水压力对碳酸盐岩的溶蚀作用不仅发生于岩石表面,使表面溶孔增大并加深,产生次生孔隙和次生矿物,同时还改变着岩石的内部孔隙结构,降低其渗透性并弱化结构面的连接。     

岩溶水系统的核函数方法及其应用

本文运用系统理论观点,将线性系统分析方法引入岩溶水资源评价的研究。比较了线性核函数模型与衰减分析、回归分析和权函数分析的区别与联系。提出用线性规划法能识别出正确的核函数,从而得到线性最佳预报方程。根据核函数之间的关系,可以求得反应系统作用的某些特征参数。文章最后研究了一个实例,作为方法应用的简介和方法本身的验证。      

乙醇示踪剂在岩溶水研究中的应用

<正> 一、前 言 乙醇作为地下水示踪剂,首次在我国典型岩溶地区进行试验,已初步获得成功。 本文具体介绍了山东枣庄、河北峰峰、邯郸王风、广西合山等矿区用乙醇进行地下水示踪试验所取得的水文地质成果,如其中包括探索地下水的流速流向、地下水的迳流补给、含水层之间的水力联系、矿井突水水源、岩溶通道、断层导水性及其主要导水部位、帷幕注浆截流效果检验等方面的实际应用问题。 示踪试验是研究岩溶水运动的重要手段之一,而示踪效果则主要取决于示踪剂的选择等因素。      

稳定同位素在太原地区岩溶水资源研究中的应用

对太原地区的岩溶地下水进行了大量稳定同位素研究后,得出了西山岩溶水与浅层水混合线的公式为;δD=5.6δ18O-16.1。这条混合线与雨水线的交点给出了未混合前西山岩溶水的δD=-75.6‰,δ18O=-10.7‰。从而计算出浅层水对晋祠岩溶泉的补给量约为36％。根据D、O、S稳定同位素数据及水化学特征,可把太原地区岩溶水划分为两个系统——西山岩溶水系统及东山-北山岩溶水系统,兰泉属于东山系统。硫同位素数据表明,这两个岩溶水系统之间存在着水力联系,即有一部分来自西山的岩溶水补给了兰泉。     

碳酸盐岩的声波特性研究及其应用

基于岩溶地区碳酸盐岩试样室内声波测试分析发现: ( 1)泥质灰岩和角砾状灰岩的波速比普通灰岩、灰质白云岩比一般白云岩和角砾白云岩的高。( 2)灰岩的声波、密度略大于白云岩的声波、密度,灰岩的动弹性模量、剪切模量和体积模量也比白云岩大。( 3)溶蚀程度和微小结构面对碳酸盐岩中波的传播速度影响较大,灰岩波速随风化程度的提高而降低。( 4)纵、横波速与岩石的密度具有线性关系,利用密度、波速、纵横波速比或泊松比可初步判断碳酸盐岩在岩性上的差别。( 5)声波测试和单轴抗压强度试验求得的岩石的弹性模量具有一定的相关性,利用声波测试结果可以推求实际工程中计算、设计所需的力学参数。      

碳酸盐岩溶蚀机理研究

<正> 各类碳酸盐岩的溶蚀特点是喀斯特学研究的基础理论课题之一。近年来在国内开展的溶蚀实验研究中,出现了两种截然不同的观点。据张寿越等发表的实验资料表明白云石的溶解度高于方解石,国外文献中亦载有类似报导;但有一些研究说明碳酸盐岩的比溶蚀度随岩石中方解石含量的增加而升高,随白云石含量的增加而减小。我们采集了72块碳酸盐岩样品进行了有关溶蚀机理的实验室研究,试图通过各类碳酸盐岩的模拟实验,探索它们各自的溶蚀特点。实验研究内容包括:1)碳酸盐岩矿物成份与比溶蚀度(Kv)的关系;2)碳酸盐岩结构与比溶蚀度的关系;3)对各类碳酸盐岩进行了模拟实验并应用扫描电镜观察样品的溶蚀特点和溶蚀前后在岩石结构上的变化,探讨它们在溶蚀机理上的差异。      

长兴岛碳酸盐岩裂隙岩溶水特征分析

长兴岛碳酸盐岩区占整个岛的44%,受降雨、岩性、构造等条件的影响,岩溶较发育,地下水资源较丰富,且水质较好,适宜作为饮用水水源。在收集大量基础地质资料,并结合现场调查、钻探、抽水试验成果,分析了从上至下5层岩溶带的发育特征、赋水性规律及补、径、排条件。同时考虑供水水文地质条件,进行了天然资源和开采资源概算,及成井条件、水质的分析评价。     

碳酸盐岩化学溶蚀效应

本文根据大量模拟试验成果和野外观察资料,重点讨论了碳酸溶蚀效应、硫酸溶蚀效应以及几种混合液包括碳酸或硫酸加NaCl,MgCl₂及CaCl₂等对碳酸盐岩的混合溶蚀作用,并根据硫酸水溶蚀叠加于碳酸水溶蚀作用的研究,首次提出了碳酸盐岩叠加溶蚀效应的概念,指出由于叠加溶蚀效应的存在,使硫酸溶蚀明显较碳酸溶蚀强烈。     

区域岩溶水水化学特征与渗流研究

通过对川西南某水电工程坝址上、下游几十公里范围内下二叠统（Ｐ１）地层中岩溶水水化学场特征的分析研究和对比,运用反证法判定,区内该层中的岩溶水,虽然处在同一个含水系统中,但并非属同一个流动系统,进而论证了在不蓄水情况下不存在库区、坝区地下水沿Ｐ１灰岩向金沙江下游渗流问题。结果显示,利用水化学成分信息判定坝址上、下游岩溶水是否属同一个流动系统,进而分析渗漏可能性是一种简单、可靠的方法。