重庆丰都雪玉洞水文地球化学指标的时空变化研究

自2006年11月到2007年12月对重庆丰都雪玉洞地下河水和滴水进行了近1年的观测,结果表明其主要水化学指标均表现出明显的季节变化趋势.地下河水Ca2+、Mg2+、HCO3-浓度和电导率在雨季升高而旱季降低,pH值在雨季降低而旱季升高.在地下河径流路径上,由于溶蚀效应与沉积效应的相互制约以及受采样点水动力条件和水气CO2交换程度的影响,水化学指标的空间变化较为复杂.位于洞穴顶部的滴水由于受顶板覆盖层厚度的影响,洞穴上层滴水点Ca2+、Mg2+年平均浓度分别为95.1mg/L、7.87mg/L,而下层滴水点分别为110.1mg/L、9.68mg/L,表现出上层高、下层低的空间变化特征.由于[Mg2+]/[Ca2+]值具有雨季低而旱季高的变化特征.所以可用之来指示洞穴所在地区降雨条件的变化.     

重庆丰都雪玉洞群的洞穴特征和洞穴沉积物

重庆市丰都县的雪玉洞群,由水洞子(雪玉洞群主洞)、水鸣洞和羊子洞组成,发育于三叠系下统的嘉陵江灰岩中,均为沿单斜构造地层走向发育的纵向洞穴系统,集中分布在龙河峡谷左岸2km 内高、中、低不同的相对高度,但洞穴发育特征差异甚大。在该洞穴群的次生物理— 化学沉积物( speleo thems )中碳酸盐类(方解石、文石)和硫酸盐类(石膏)并存,而且其形态的多样与完美,类型的稀有而珍贵,质地的纯粹而白净,在国内已发现的洞穴中是不多见的,其中尤以地石盾、塔珊瑚、钙膜晶锥、卷曲石等生成物为代表。      

重庆雪玉洞地下河水文地球化学特征及其影响因素

以重庆市丰都县雪玉洞为研究对象,对地下河的水化学指标进行长期监测,并选取水鸣洞做平行研究,二者都属于雪玉洞群。通过对2011年11月-2013年2月的水化学结果进行分析得知：雪玉洞地下河的水化学类型为HCO3-Ca型,属于低矿化度岩溶水,水鸣洞水化学类型与雪玉洞相同;其主要水化学指标均表现出明显的季节变化趋势,pH值雨季低,旱季高,与降水变化趋势相反。地下河水 Ca2＋、Mg2＋、HCO3-浓度和电导率在雨季升高而旱季降低,旱季水鸣洞的HCO3-、Ca2＋、Mg2＋和Ec值高于雪玉洞;[ Mg2＋]/[ Ca2＋]表现出旱季较高而雨季较低的季节变化特征,可以反映外界干湿变化,其值受控于洞穴水运移过程中的的水土-水岩作用过程,旱季水鸣洞的值高于雪玉洞;SIc值旱季高雨季低,pCO2的变化趋势与pH相似、和SIc相反,旱季低雨季高,全年的SIc值大部分都在0之上,有利于碳酸盐的沉积,水鸣洞的SIc除2013年1月低于雪玉洞以外,其他月份略高于雪玉洞,相对应的 pCO2低于雪玉洞各监测点。     

雪玉洞岩溶地下水、地表水Ca2+、Mg2+、Sr2+变化特征研究

通过2011年对重庆丰都雪玉洞洞内滴水和地下河河水,上覆岩层中出露的表层岩溶泉水和雪玉洞附近龙河河水等不同类型水中Ca2+、Mg2+、Sr2+浓度及Mg/Ca、Sr/Ca值的研究,发现不同水的Ca2+、Mg2+、Sr2+随外界降水条件的改变而出现明显变化。表层岩溶泉水Ca2+变化能够敏感反应外界降水条件改变,滴水对外界降雨的反应滞后接近1个月,地下河Ca2+可以反应雨季和旱季的变化,地表河水Ca2+全年比较稳定,但是对特殊干旱天气有显著响应。2011年不同类型水的Mg2+、Sr2+全年变化趋势基本一致,在降水较多的3、5、10月呈低值,在其他降水较少的月份浓度相对较高。各离子的这种变化特征主要是受到稀释效应、CO2效应以及所在地层的岩性的影响。雪玉洞不同类型水的Mg/Ca、Sr/Ca值呈现出滴水>地表河>地下河>表层岩溶泉的特点,反映出不同类型水在含水介质中滞留时间的长短,并且Mg/Ca、Sr/Ca值在降水较多的月份降低,在降水较少的月份升高;受碳酸钙的前期沉淀和运移路径差异的影响,不同类型水的Mg/Ca、Sr/Ca值变化稍有不同。因此,不同类型水的离子变化及其比值对外界降水条件变化的响应特征和时间的不同,决定了在利用元素及其比值反映外界环境变化时也要区别对待。      

雪玉洞母岩沉积地质特征及其对次生沉积物的影响

为了研究洞穴母岩对洞穴系统及次生沉积物产生的影响,以重庆丰都雪玉洞母岩为研究对象,对其沉积地质特征进行了详细的研究,同时还探讨母岩的沉积地质特征与洞穴发育及次生沉积物特征之间的关联。结果表明,雪玉洞的母岩层位为下三叠统飞仙关组第二段,其沉积相为颗粒滩。母岩的岩性为砂屑灰岩、鲕粒灰岩、砾屑灰岩, 夹少量微晶灰岩。母岩和洞穴次生沉积物的主要矿物成分是低镁方解石（LMC, low magnesium calcite）。母岩较低的Mg/Ca导致洞穴滴水的Mg/Ca也较低,这使得组成次生沉积物的低镁方解石晶体快速侧向生长,并导致方解石晶体纯净、粗大且自形程度高。雪玉洞母岩顶底板岩层沉积期稳定的滩间海沉积环境有助于形成高强度的厚层微晶灰岩从而为洞穴系统的发育提供有效的支撑。这表明洞穴母岩的沉积地质特征会在物质基础的层面对洞穴系统的发育以及洞穴次生沉积物的特征产生显著影响。      

2012—2013年重庆雪玉洞洞穴系统碳循环特征

重庆雪玉洞洞内CO₂浓度之高,在国内外皆罕见,但此洞穴系统碳循环特征及控制因素仍不清楚.利用土壤二氧化碳分压(P_CO2-soil)、洞内大气二氧化碳分压(P_CO2-cave)、地下河水二氧化碳分压(P_CO2-eq)、方解石饱和指数(SIc)、地下河水溶解无机碳同位素(δ13C_DIC)等指标来研究雪玉洞洞内CO₂浓度变化、控制因素以及地下河对洞内碳循环的影响.结果表明:雪玉洞上覆P_CO2-soil雨季高,旱季低;降雨量是控制上覆P_CO2-soil的重要因子.雪玉洞P_CO2-cave变化规律明显,暖季高,冷季低;温度变化导致洞内外气流频繁交换是P_CO2-cave突变的重要原因,地下河水CO₂脱气能够在短时间内让P_CO2-cave上升到较高值.雨季由于土壤CO₂效应,地下河水具有低SIc、高P_CO2-eq特性,矿化度较高,并且部分月份地下河水具有溶蚀性;旱季由于土壤CO₂效应及降雨较少,地下河水呈现高SIc、低P_CO2-eq特性,矿化度较低,以沉积为主.      

广东花岗岩类温泉水-汽转化过程中氡浓度的变化及其危害

广东省是我国温泉出露最多的省份之一.在温泉附近建立温泉宾馆,是利用温泉资源大力发展本地旅游业的有效途径之一.本文利用新型NR-667A连续测氡仪测量了广东省4处温泉宾馆室内外空气中氡浓度以及室内温泉水氡浓度.温泉水氡浓度变化范围为53.4～292.5 Bq/L,室外氡浓度范围是17～48Bq/m3,而客房内平均氡浓度水平比没有用温泉水时高出10.9%～813%,浴室内氡浓度比没有用温泉水洗浴时高出13.8%～516%.在宾馆室内使用温泉水有较高的氡转换系数.某些宾馆室内氡浓度超标,可能对宾馆工作人员造成潜在健康危害,应采取一些管理措施或技术手段降低其暴露时间或程度.