国内外钙华岩溶景观的研究进展与展望

利用计量学软件Citespace处理分析2008-2020年间国内外文献,揭示钙华研究在基于同位素技术的钙华成因、钙华景观特点及地貌演化、钙华生物成因和钙华景观退化等方面取得的重要研究进展,阐明了全球钙华景观的分布、特点、物质组成、成因类型及典型钙华景观退化的现状和原因,推动了钙华自然遗产景观的保护及钙华研究的国际合作。目前,急需加强钙华内生动力与外生动力的复合作用、微生物对钙华沉积的耦合作用、钙华景观退化的微观结构表现等方面的基础研究及钙华景观生态修复保育关键技术的研发。     

四川九寨沟、黄龙钙华景观保护研究

九寨沟、黄龙钙华景观保护建设，迫在眉睫。本文在评述九寨沟、黄龙钙华景观特征的基础上，通过对其变化的制约因素的研究，表明两者均存在两个动态平衡体系，即与生态地质作用之间的动态平衡和与人类活动间的动态平衡体系；并从两个动态平衡体系来探讨保护对策。     

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。     

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。     

中国钙华-岩溶景观中最值得世界研究和保护的自然资产

地球表层是人类赖以生存和发展的环境生态系统,是大气—水—岩石—生物四个圈层相互作用构成的复杂系统区,也是相互渗透"交织"调控的有机整体;而人类活动会对地球表层环境生态的结构、演化方向、变化速率、物质和能量循环改变、资源消耗、环境破坏和生物消亡产生剧烈影响.岩溶景观,特别是钙华是大自然在地表赐给人类的资产和宝藏,其成因和演化也是陆地表层气—液—固—生物之间的物质交换以及各相间不平衡的开放系统相互耦合的结果,所构筑形成的千姿百态的钙华景观,需要从地球系统科学的角度加深认识.     

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.     

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。      

黄龙钙华景观形成及演化趋势研究

黄龙景区因拥有钙华源泉、彩池、滩流、瀑布等景观而享誉世界,其钙华景观的稳定性也为世人所关注。文章通过对与钙华景观形成密切相关的地质环境,特别是水循环系统动态变化及区域钙华景观成长演化历史的研究,认为黄龙钙华景观现状稳定性较好,但正处于缓慢的、反复的衰退过程,只要采取适当的措施可以延缓其衰退。     

区域农业景观生态风险评价初步构想

区域农业景观生态风险评价研究是适应当前区域农业可持续发展的需要而产生的。我国区域农业景观类型多种多样,十分复杂。且有农业生态环境恶化、土壤污染加剧、水体污染日趋严重等环境问题,为了解决这些问题,保护环境,保护人类健康,提出了区域农业景观生态风险评价研究的框架和方法以及今后的发展前景。     

松潘黄龙钙华演化趋势研究

黄龙主沟露天钙华分布面积为634 712m2,最大厚度为19.72m.在3.5万年以来的演化过程中形成了绚丽多姿的钙华彩池、钙华滩流、钙华瀑布、钙华洞穴等景观.它被誉为"人间瑶池",是世界著名的旅游胜地.其中钙华彩池105 932m2,钙华滩流157 882m2.根据钙华在演变过程中所处的阶段可划分为成长区、平衡区、消退区、非沉积区等4个演化分区.钙华景观的发展演化不由其形成时代的新老决定,而与自身所处的地质背景、水循环系统控制下的钙华源泉的稳定性密切相关.目前,黄龙钙华景观主体处于青壮年期.     

九寨沟“8.8”地震背景下火花海钙华坝体无损探测分析

为研究震后九寨沟钙华景区的溶洞、裂隙、暗流等地质特性,丰富钙华景区岩溶洞穴无损探测技术,探讨了多物探技术在多孔疏松钙华地区作业的可靠性。首次运用地质雷达法及高密度电法相结合的无损探测技术,在九寨沟景区火花海特定区域进行了现场勘查和无损探测试验。结合对比两种无损探测成果与测区内出露地质剖面3组勘探数据,结果发现：高密度电法与地质雷达法相结合,两者能优劣互补,相互佐证,在解决钙华区域浅部溶洞、暗流、裂隙等工作中,对探测目标体具有极高的识别度。两种方法探测数据与震后出露剖面地质特征保持极高的一致性,验证了两种无损检测方法在多孔疏松介质条件下数据的真实可靠性,解决了多物探技术在多孔疏松介质地区施工的疑点和难点,丰富了工程物探领域技术。     

物探方法在采矿坑回填土石与基岩分界面勘探中的应用

在矿山地质环境治理工作中发现有矿企存在明显的超采行为,且为掩饰违法行为用杂土、乱石回填采矿坑。为追究违法责任,行政部门需要确定实际开采范围及超采量。由于矿坑大部分被回填土石覆盖,无法直接测量,需要工程勘探揭露回填土石与基岩分界面。研究表明,采用物探方法中的高密度电阻率法、地质雷达法对土石回填的石灰岩矿坑进行先期勘探,推断回填土石与底部基岩分界面、浅覆盖区矿坑边界,可为钻探孔位布置、深度设计提供参考;通过综合分析物探、钻探成果确定回填土石与基岩分界面,与采矿许可范围对比可计算超采量。钻探工程表明物探推断结果较准确,二者相互配合可明显提高工作效率,降低勘探成本。     

松藻矿区岩溶瓦斯“四位一体”防治技术及应用研究

岩溶瓦斯问题已成为影响和制约煤矿安全生产的重要致灾因素。为保障岩溶影响区岩石巷道掘进过程中的施工安全,有效防治岩溶瓦斯灾害,以重庆松藻矿区为研究对象,分析了岩溶瓦斯来源及岩溶瓦斯赋存规律,提出了基于岩溶瓦斯小块段区域预测、梯级渐进式局部探测、近距离局部防治和安全防护措施的"四位一体"防治技术。现场应用表明,严格实施"四位一体"防治技术能够有效防止岩溶瓦斯事故。     

基于综合物探的黄土滑坡优势通道探测

黄土区域优势通道的发育,改变了降雨及灌溉水的径流和入渗过程,降低了土体强度,造成斜坡失稳易发崩塌、滑坡等地质灾害。针对黑方台DH2~#滑坡体及后缘,总结了优势通道的物性特征,选用优势通道非侵入式研究方法,开展了基于地球物理方法的优势通道精细化探测方法有效性研究。该研究在人为浇水漫灌干预的基础上,采用小点距的高密度电法(0.20 m)和探地雷达(0.02m)初步查明了微型裂隙(宽度为0.2~0.5cm)、滑坡后缘裂缝及滑动面等优势通道的发育展布特征,实现了黄土微小裂隙等优势通道精细刻画,证明了精细物探应用的有效性。同时,论述了在灌溉水入渗和冲蚀、黄土蠕动及滑动等综合作用下,微型裂隙逐渐发育为裂缝,进而形成滑动面的转化关系,为黄土优势入渗及滑坡研究提供研究基础。该技术在黄土地区的地裂缝、微型断裂探测等城市地质问题中具有较大的应用前景。     

灰坝渗漏的地球物理探测方法

探讨了灰坝渗漏的探测方法、效果及其实施过程.在灰坝渗漏治理中,如何准确地测量浸润线和渗流在坝体内的分布及其与溢出点的关系,对分析灰坝的稳定性和确定加固处理方案至关重要.实践证明,自然电位、探地雷达和高密度电阻率方法可以确定坝前入水位置、坝体内的浸润状态和浸润线位置,是灰坝渗漏探测的有效方法.     

探地雷达和高密度电阻率法在围垦堤坝探测中的应用

基于抛石层与淤泥质黏土层存在较大电性差异,采用探地雷达和高密度电阻率综合法对某围垦堤坝抛石层进行探测,获得了抛石层的范围和 厚度。经钻探验证,探测结果与实际较吻合,表明利用探地雷达和高密度电阻率法可有效探测围垦堤坝抛石分布及厚度。     

青藏高原东缘九寨沟高寒钙华分类与命名

九寨沟钙华景观不仅有着独特的旅游与美学价值,在古气候、古灾害、古地震/活动构造、高原隆升以及人类世等研究中也能提供重要的地质档案。无论从旅游与科普的角度,还是从科学研究出发,开展钙华分类研究必然是前提、也是基础。基于地球系统科学理论,从物质来源到沉积环境,分析了无机和有机对钙华沉积的控制因素,按照相（分为亚相、微相）、类（分为大类、亚类）的沉积特征对钙华进行了分类,划分依据是：沉积环境决定了水动力条件与生物参与度,进而形成了千变万化的钙华沉积形态,最终架构了丰富多彩的钙华景观。所划分的结构—成因类型对“九寨沟式钙华”的科学研究有重要指导意义;从旅游与科普角度开展的钙华地貌—形态分类,可为大众旅游、科普以及管理部门提供更高的辨识度及生态保育参考。     

桩基工程隐伏块石探测技术研究

海堤附近新建闸站常需要采用桩基进行软土地基处理,施工区域若存在隐伏块石层将影响桩基施工进度,增加施工成本,块石的空间分布特征亦对桩基施工工艺的选择起决定性作用。针对钻探法调查地下不规则分布块石盲目性大的问题,采用地质雷达与高密度电法为先导,并在物探异常区域辅以钻探验证的综合勘察技术对某闸站工程桩基施工区域地下块石进行了详查。依据勘察成果选用以旋挖钻为主的桩基施工方案,埋深小于6 m的成片块石区域采用井点降水与土方开挖回填相结合的施工工艺,局部埋深大于8 m的块石采用螺旋钻头或岩心钻头挖除,显著提升了桩基施工效率。结果表明：地质雷达与高密度电法用于探测地下浅部块石可优势互补,前者分辨率高,能体现部分零星块石堆的电磁异常,但块石与土层分界面难以判别,其异常特征表现为强振幅、波形杂乱,在纵向上伴随一定程度的多次反射;后者更适用于成片块石层的探测,较大粒径块石电阻率大于100 Ω·m,地下水位线附近的碎石电阻率小于30 Ω·m。研究成果可为软土施工区域地下深度6 m范围内块石的高精度探测以及对应桩基工程施工钻头的选择提供参考。     

高密度电法与探地雷达在地下溶洞探测中的联合应用:以广西柳州地区为例

在广西柳州地区特高压线路建设中,利用高密度电法对溶洞进行探测,然而探测结果难以判断高阻异常是充气溶洞的响应还是石灰岩本身的高阻特性响应。在高密度电法探测结果的基础上,进一步使用探地雷达对异常模糊区进行复测验证,雷达结果中出现形如双曲线的反射异常,从而判定高阻异常来源于充气溶洞,而不是石灰岩本身。