岩土系统地球化学行为及其对岩溶作用驱动--以丫吉村岩溶试验场为例

岩溶成土过程为Ｃ、Ｃａ、Ｍｇ淋失,Ｆｅ、Ｍｎ、Ｃｕ、Ｐｂ、Ｚｎ和酸不溶物相对累积的地球化学过程。试验场生物碳库量巨大,实验表明：植物残体在第一季度快速分解,可产生大量ＣＯ２参予岩溶作用;岩溶土壤有机碳含量高、储量大,表层土、鞍部、坡地土松结态有机碳含量高,为岩溶ＣＯ２的潜在来源;土壤有机碳可被酸性溶液（ＫＭｎＯ４）氧化,Ａ层土比Ｂ层土更易被氧化。土壤ＣＯ２含量、释放的野外监测实验结果：湿润气候条件下岩溶作用较为发育。Ｃ１３特征表明：土壤有机碳为土壤ＣＯ２的主要来源,土壤ＣＯ２为岩溶泉ＨＣＯ－３不容忽视的重要来源。土壤、有机质对石灰岩溶蚀实验表明：土壤有机质对石灰岩溶蚀具明显的促进作用,雨季比旱季、坡地比洼地岩溶作用更加发育。     

黔中岩溶地区岩土水系统中氟的环境地球化学研究

通过对研究区碳酸盐岩— 土— 水系统中氟的系统测定和吸附实验,结合矿物表面化学和土壤化学研究,揭示了岩溶地区岩— 土— 水系统中氟的地球化学特征和迁移富集机理。黔中岩溶地区深层地下水( 100m 以下)和土层具有高氟异常特征,而浅层地下水和地表水含氟较低(大多在0. 5mg /l以下)。以含石膏碳酸盐岩为主的三叠纪海相地层是该区土水中氟的主要来源。土层中针铁矿表面对氟的专性吸附及其解吸作用是岩溶地区土水系统中氟迁移和富集的重要机理。      

表层带岩溶作用:以土壤为媒介的地球表层生态系统过程— — 以桂林峰丛洼地岩溶系统为例

作者基于在桂林丫吉村岩溶试验场的长期、系统观测及有关实验研究进展,从影响岩溶作用的土壤化学因素、土壤CO2 及土壤有机碳行为等方面论证了土壤对于表层带岩溶作用的媒介及驱动意义,提出岩溶地球化学过程涉及到土壤中Ca2+ 的移出及交换释放,土壤CO2对系统空气CO2 浓度及HCO3- 排释的控制,并指出土壤有机碳是岩溶作用碳转移的重要媒介。作者认为表层带岩溶系统的发育演进为石质岩溶→生物岩溶→土壤岩溶→生态系统岩溶,因而表层带岩溶作用是以土壤为媒介的表层生态系统过程。      

岩溶土壤系统对空气CO2的吸收及其对陆地碳汇的意义——以桂林丫吉村岩溶试

以桂林丫吉村岩溶实验场为例 ,对湿润亚热带岩溶土壤系统进行了土壤植被系统CO2 浓度变化、土壤有机质分解的CO2 产生等野外观测以及实验室土壤灰岩土柱系统模拟实验。实验表明在土壤地球化学条件的控制下 ,岩溶土壤系统存在着对空气CO2 的显著吸收效应 ,其值可达 2 2～ 130 g/ (m2 ·a) ,并以此为依据估算了中国岩溶土壤系统对大气的碳汇约为 4× 10 13g/a。因而揭示了岩溶土壤系统可能是十分重要的陆地碳汇 ,在讨论全球碳汇饱和问题中必须重视这一碳汇的变化。     

岩溶土壤系统对空气CO_2的吸收及其对陆地系统碳汇的意义——以桂林丫吉村岩溶试验场的野外观测和模拟实验为例

以桂林丫吉村岩溶实验场为例 ,对湿润亚热带岩溶土壤系统进行了土壤植被系统CO2 浓度变化、土壤有机质分解的CO2 产生等野外观测以及实验室土壤灰岩土柱系统模拟实验。实验表明在土壤地球化学条件的控制下 ,岩溶土壤系统存在着对空气CO2 的显著吸收效应 ,其值可达 2 2～ 130 g/ (m2 ·a) ,并以此为依据估算了中国岩溶土壤系统对大气的碳汇约为 4× 10 13g/a。因而揭示了岩溶土壤系统可能是十分重要的陆地碳汇 ,在讨论全球碳汇饱和问题中必须重视这一碳汇的变化。     

岩溶水系统溶蚀速度的多重耦合模型——以山西太原东山水文地质系统为例

本文运用化学热力学与水文地质系统耦合理论,将太原东山水文地质系统划分成矿物溶解、沉淀各异的区带;通过各区带内的化学—数学与相关分析法的耦合模型,计算出各区带碳酸、硫酸盐岩的综合溶蚀模量;再将综合溶蚀模量和用化学动力学理论确定地下水实际速度的解析解公式与有限单元法耦合,计算确定出各节点的溶蚀速度。从而不仅有效地评价了水文地质系统内的溶蚀特点,还可反映区内地质构造和水文地质条件,以及含水层在倾向方向随埋深增大呈幂函数变化的规律;进而可确定出区内供水、矿井防治水的最佳勘探地段。这些不仅具有一定理论意义,也具有一定的社会和经济效益      

碳酸盐岩岩溶作用的元素地球化学表征--以塔河1号的S60井为例

通过对塔河地区奥陶系碳酸盐岩及其胶结物方解石的化学成分及方解石晶体微形貌研究后认为 :塔河一号S6 0井埋深 5 433.2 0～ 5 435m发育的岩溶角砾灰岩,属于高度大于 2m的大型古岩溶洞穴沉积;而埋深 5 435m中晶洞中的方解石是地表岩溶带的早中期的淡水与海水的混合带的产物。在本文中,作者指出碳酸盐岩矿物学及地球化学可有效地应用于表生岩溶作用中的深度、强度、期次以及成岩序列及古沉积环境判别等项研究中。     

土壤中的CO2及其对岩溶作用的驱动

作者以桂林岩溶试验场和陕西鱼洞河两个观测站为例,分析了我国南、北方土壤ＣＯ２的动态、差异及其对岩溶作用的驱动规律,进一步结合气候条件（气温、降水）等的分析,揭示了南、北方岩溶发育差异的根源。     

岩溶塌陷预测评价系统及其应用——以唐山岩溶塌陷为例

由于岩溶塌陷的影响因素较多,传统的方法难以对各种影响因素进行量化综合评价,为此,作者以ＧＩＳ为工具,在ＰＣ机上开发研制出了岩溶塌陷预测评价系统,并将之应用于唐山岩溶塌陷评价中。结果表明,该预测评价系统具有较强的综合分析和处理能力,塌陷评判正确率较高,具有广泛的适用性      

土壤-灰岩岩溶系统中水文地球化学动力学过程模拟及其意义

在实验室模拟了土壤－灰夺岩溶系统,对降水 滤下元素地球化学动态进行了系统监测。结果表明,岩溶作用使土壤中易移动性组分淋溶,Ｃａ＾２＋、ＨＣＯ３＾－的淋出动态表现为开始的快速下降和随之的平衡两个淋出阶段,淋出量与土壤中水溶性Ｃａ、可氧化有机质的含量有关。土壤对ＨＣＯ３＾－的淋出与排释有促进作用。这种动力学特征对解释岩溶沉积古记录和岩溶作用的大气ＣＯ２汇效应具有重要意义。     

岩溶洞穴生物地质作用研究：以贵州织金洞为例

１９８７年以来，作者对贵州织金洞洞穴沉积物的成因进行了较详细的研究，系统地采集现代洞穴蓝藻和沉积物标本，发现沉积物中绝大部分都具有蓝藻类的生长线纹层构造，并显示出各种特殊的形态和花纹特征。     

岩溶作用过程试验方法研究——以岩溶作用仪研制为例

通过对前人试验装置的分析,以岩溶作用原理及其影响因素为基础,结合仪器使用单位的试验需求,研制岩溶作用仪。通过分析不同的CO₂起源、岩溶发育深度、不同pH条件以及地下水循环深度的地质环境条件,提出了仪器的基本功能和适用条件,进行岩溶作用仪功能模块的论证设计和研制,并进行了验证性试验,且达到预期目标。得到如下成果：提出了四种岩溶作用模式,研制了五个岩溶作用功能模块,总结分析了功能模块与岩溶作用内在关系以及功能模块组合原则,提供不同地质环境条件下的岩溶作用试验。仪器可以实现：模拟地下水循环深度0~200 m,环境温度0~70 ℃,CO₂起源：表生、内生起源Pco₂=0.0~2.0 MPa,不同酸度背景条件：pH可控,不同水流速度条件下的沉积作用可控,岩溶裂隙张开度的沉积作用（可组合）。     

碳酸盐岩表牛岩溶与埋藏溶蚀比较——以塔北和塔中地区为例

表生岩溶与埋藏溶蚀是碳酸盐岩储层发育的最重要成岩作用，两者受岩石等内在因素的影响基本相同，但所受的外部主控因素差异显著。表生岩溶受构造不整合面、古构造等影响较大；埋藏溶蚀主要受断裂与深部流体控制。表生岩溶主要表现为垂向分带性明显的复杂孔洞缝网络结构，而埋藏溶蚀主要呈受断裂—裂隙控制的“V”形洞穴样式或与断裂有关的阶梯状分布。表生岩溶发育一些标型特征，如钙质壳，古土壤，铝土矿，淡红色方解石晶体，溶蚀沟、坑、天坑，新月形状、悬垂和纤维状渗滤砂或胶结物，岩溶角砾及与地下暗河有关的机械流水沉积；埋藏溶蚀往往发育与中低温热液有关的异形铁白云石、萤石、闪锌矿、磁黄铁矿等密西西比河谷型矿物以及塌陷构造、裂隙结构、不规则的角砾（化）岩体等。塔里木盆地塔北地区主要发育表生岩溶作用；塔中地区西北部不具备发育大规模表生岩溶的地质条件，以发育埋藏溶蚀作用为主。     

山区岩溶作用对土地利用方式的响应——以金佛山碧潭泉和水房泉两区岩溶系统为例

不同的土地利用方式可使土地理化性质产生一系列的变化和差异,从而影响到岩溶作用的方向和强度。通过野外溶蚀试片实验法,对金佛山典型岩溶区碧潭泉和水房泉两泉域岩溶生态系统的5种典型土地利用方式下的土壤溶蚀速率进行雨季短时间尺度变化的野外观测。2006年7月中旬开始,重庆地区罕遇43天高温无雨的特殊天气,测试结果表明不同土地利用方式甚至同一土地利用方式下不同海拔的岩溶区石灰岩试片溶蚀速率都存在较大差异,碧潭泉域雨季绝对溶蚀量仅为水房泉域的13.3%,6个测试点土下溶蚀量由大到小依次为水房泉竹林地、水房泉林地、水房泉草地、碧潭泉林地、碧潭泉灌草丛、碧潭泉耕地。在研究时间内降雨量、温度和土壤CaCO3含量差异的基础上,金佛山两泉域岩溶作用主要有两个控制因素:土壤CO2浓度、土壤有机质。     

水文地球化学信息对岩溶地下水流动系统特征的指示意义--以山西神头泉域为例

神头泉域岩溶水的水化学特征显示,岩溶水样的总溶解固体质量浓度、Sr2 质量浓度及宏量组分质量浓度均由泉域北、西、南部向排泄区增大,与岩溶水的流动方向一致.根据c(Sr)/c(Ca)与总溶解固体质量浓度可将神头泉群划分为3个泉组,对应于3个不同的岩溶水子系统,岩溶水样的聚类分析结果与这一结论相符合.研究表明水文地球化学信息对地下水系统的水动力特征分析具有指示意义.     

典型溶蚀丘陵系统岩溶发育特征及其水资源开发条件分析：以湖南省新？…

我国典型溶蚀丘陵型岩溶发育区主要分布于湘中的新化县一涟源县一带。受中国大陆梯级地形、复杂地质背景、气候水文等内外环境因子的联合作用,发育一系列独具特色的不同类型的岩溶地貌及形态组合。宏观岩溶地貌主要有四种类型：丛丘谷地、丘岭谷地、峰丛洼地谷地和峰丘谷地。不同单元岩溶发育特征差异明显。溶蚀速度在地谷地和峰丘谷地。不同单元岩溶 发育特征差异明显。溶蚀速度在１０．２６～３０．３４ｍ＾３／ｋｍ＾２．ａ,总     

表层带岩溶作用：以土壤为媒介的地球表层生态系统过程：以桂林峰丛洼 …

作者基于在桂林丫吉村岩溶试验场的长期,系统观测及有关实验研究进展,从影响岩溶作用的土壤化学因素,土壤ＣＯ２及土壤有机碳行为等方面论证了土壤对于表层带岩溶作用的媒介及驱动意义,提出岩溶地球化学过程涉及到土壤中Ｃａ＾２＋的移出及交换释放,土壤ＣＯ２对系统空气ＣＯ２浓度及ＨＣＯ＾－３排释的控制,并指出土壤有机碳是岩溶作用碳的重要媒介。     

典型溶蚀丘陵系统岩溶发育特征及其水资源开发条件分析—— 以湖南省新化县桑梓镇为例

我国典型溶蚀丘陵型岩溶发育区主要分布于湘中的新化县-涟源县一带。受中国大陆梯级地形、复杂地质背景、气候水文等内外环境因子的联合作用,发育了一系列独具特色的不同类型的岩溶地貌及形态组合。宏观岩溶地貌主要有四种类型: 丛丘谷地、丘岭谷地、峰丛洼地谷地和峰丘谷地。不同单元岩溶发育特征差异明显。溶蚀速度在10. 26～ 30. 04m3 /km2· a,总体上侵蚀作用大于溶蚀作用,以流水溶蚀- 侵蚀形态为主导特征。开发利用岩溶水应从地貌差异和岩溶水系统多层多块结构特点出发,因地制宜,蓄、引、提、堵等多种开发方式相结合。      

岩溶作用碳汇强度计算的溶蚀试片法和水化学径流法比较——以陈旗岩溶泉域为例

溶蚀试片法和水化学径流法是计算岩溶作用碳汇强度的两种重要方法,利用这两种方法对贵州普定陈旗岩溶泉系统的岩溶作用碳汇强度分别进行了计算,结果发现:通过溶蚀试片法估算出的岩溶作用碳汇强度仅为水化学径流法估算值的1/6左右,这主要是因为陈旗岩溶泉域内埋放溶蚀试片处的上覆土体中含有石灰岩角砾和土骨架中存在少量原生与次生碳酸盐矿物,这些碳酸盐的先期溶蚀大大降低了下部试片的溶蚀量。可见,溶蚀试片法具有一定的局限性,即在该方法应用之前,必须对试片上覆土体的碳酸盐矿物含量进行分析,以评价该方法的适宜性。