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。      

碳酸盐岩岩块野外溶蚀速度试验

<正> 为研究岩溶作用机理问题,当前国际上正在开展碳酸盐岩岩块野外溶蚀速度试验。其方法是把统一规格的石灰岩小园片(直径4—5厘米、厚3—4厘米)按不同的气候、地貌和植被条件分别放置在一定高度(距地面1.5米)的空气中、地面及地下不同深度的土层中,定期称其重量消失量,求出溶蚀速度以进行广泛的国际间对比。我们在进行七星岩洞穴及其附近地区岩溶水化学研究的同时,对桂林地区不同层位的碳酸盐岩进行了试验工作。试验点除考虑不同的地貌、植被条件外,还考虑了地下水和洞穴空气环境。试验内容包括在同一环境条件下不同岩性试块和同一岩性试块在不同环境条件下的溶蚀试验,这样作可以在环境和岩性两个方面广泛地探讨岩溶作用机理问题。以期使试验结果与岩溶水化学情况相互印证。      

南北地理分界线——秦巴山区碳酸盐岩溶蚀速率研究

溶蚀速率作为反映岩溶作用强度的一个量化数据,其研究有助于岩溶区生态系统的恢复,对石漠化治理研究也有较为重要的意义。陕西秦巴地区是中国地理上重要的南北分界线,其气候、生态环境与南方存在明显差异,为应对日益严峻的岩溶生态环境退化问题,亟需针对陕西秦巴地区开展岩溶作用的研究。研究选取林地、灌丛、草地三种植被类型,利用标准溶蚀试片法获得溶蚀速率,分析不同植被类型、气候条件对溶蚀速率的影响,以及溶蚀速率与石漠化程度的关系。结果表明：三种植被类型地下平均溶蚀速率表现为林地>灌丛>草地的规律。降雨与溶蚀速率有显著的正相关性,相关系数R=0.84,而气温与其相关性不显著。在发育石漠化区域的溶蚀速率对比中,发现人类活动越频繁的地区,溶蚀速率越大,石漠化程度越高。     

方解石和白云石的差异溶蚀作用

<正> 在岩溶作用过程中,各种不同成分和结构组分的碳酸盐岩,因溶蚀速度不同而造成的差异溶蚀,是一种很普遍的现象,其表现形式也是多种多样的,它是造成岩溶微地貌形态多样性的原因之一。据研究,在碳酸盐岩石中,影响溶蚀速度的主要因素是岩石的物质成分,而方解石和白云石又是碳酸盐岩中的主要矿物成分。因此,研究方解石和白云石的差异溶蚀作用,具有重要的意义。      

微生物碳酸酐酶对石灰岩的溶蚀驱动作用研究

来源于西南几个不同类型岩溶地区土壤样品分离出来的微生物菌株中,有很多能够产生分泌胞外碳酸酐酶。以一株编号为GLCa102的菌株为代表,模拟岩溶自然环境条件,研究其胞外碳酸酐酶对灰岩的溶蚀驱动作用。结果表明微生物碳酸酐酶能使灰岩溶出的导电离子总量和[Ca2+ ]提高40%以上,从而对灰岩有显著的酶促溶蚀驱动作用。本研究表明微生物碳酸酐酶在生物岩溶中有重要的作用和地位,同时为深入研究生物对石灰岩的溶蚀作用提供了一定的科学依据。      

岩溶建筑地基强溶蚀带划分

强溶蚀带是岩溶地基中岩体溶蚀程度最高的深度范围,反映了场地岩溶发育的主要深度范围和岩溶地基处理难度,合理划分强溶蚀带对岩溶地基设计具有积极的工程实际意义。基于岩溶地基溶蚀程度深度分布特征,提出了强溶蚀带界限高程的确定方法,并结合具体的工程案例论证了强溶蚀带划分方法的先进合理性。结果表明:强溶蚀带不宜直接作为岩溶地基的主要持力层,其分布界限可根据溶蚀率深度分布曲线确定;在保证场地各勘察阶段具有足够的钻孔数量的前提下,同一场地在不同勘察阶段确定的强溶蚀带分布范围基本一致,这表明了其划分方法的合理性;在当前岩溶处置水平下,界限溶蚀率取25%作为强溶蚀带划分标准是合理的。     

亚高山不同植被类型区的雨季岩溶溶蚀速率研究

关于岩溶溶蚀速率,前人在研究中肯定了岩溶区内CO2浓度的时空变化对溶蚀速率的驱动作用,然而不同的植被条件产生的土壤理化性质差异和变化对溶蚀速率的方向和强度也具有较大的影响.通过野外溶蚀标准试片法,测试得出重庆金佛山岩溶区碧潭泉和水房泉两泉域4种典型植被类型下的5个测试点的雨季绝对溶蚀量和平均面积溶蚀量.测试结果表明不同植被条件甚至同一植被类型下不同海拔下岩溶区石灰岩标准试片的溶蚀速率都存在较大差异,5个测试点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.通过测试点的土壤基本理化性质分析得出以下结论:在研究区研究时间内的降雨量、温度差异的基础上,除了土壤CO2浓度,土壤有机质也是控制金佛山两泉域岩溶速率的主要因素之一.     

黔南地区碳酸盐岩的溶蚀试验初探

<正> 前言黔南是贵州境内岩溶发育的重点地区,我们在研究其发育规律过程中,实测28条不同时代的碳酸盐岩地层剖面,取样584件,选择其中120件典型样进行溶蚀速度试验。溶蚀速度试验是在一定条件下,对碳酸盐岩岩溶化的模拟试验。用实验的方法解释野外宏观岩溶现象,提供岩溶发育方面的定量数据。      

盐酸及乙酸介质中碳酸盐岩溶蚀表面特征及机理

<正>碳酸盐岩储层在世界油气分布中占有重要地位,而表生与埋藏岩溶是碳酸盐岩储层发育的重要影响因素。目前对表生条件下碳酸盐岩的溶蚀规律的认识不尽相同。本研究针对这一问题,选取南堡凹陷及周边凸起区典型碳酸盐岩样品,在岩石学研究的基础上进行乙酸和盐酸溶液的溶解实验,从微观溶蚀特征出发,解释表生岩溶条件下碳酸盐岩的溶蚀机理,并对不同组分碳酸盐岩的溶蚀程度进行对比,以明确其溶蚀规     

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。      

碳酸盐岩表生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。     

碳酸盐岩单裂隙渗流-溶蚀耦合模型及其参数敏感性分析

岩溶地下水系统是由碳酸盐岩裂隙含水介质演化形成的,系统初始的裂隙网络介质特征及边界条件决定了其演化过程。为揭示岩溶系统演化过程中裂隙介质特征和边界条件的影响程度,建立了裂隙溶蚀扩展的渗流-溶蚀耦合模型,并对不同边界条件下不同隙宽的单裂隙溶蚀扩展特征进行了模拟分析。结果表明:裂隙溶蚀扩展受水的侵蚀性(CO2分压)、水动力条件(水力梯度)、裂隙介质特征(裂隙初始隙宽)等综合作用影响,Ca2+的平衡浓度、水力梯度以及裂隙初始隙宽等参数的增加均能促进裂隙的快速扩展。在这些参数中,初始隙宽B0对岩溶发育的影响最为敏感,水力梯度J和Ca2+平衡浓度Ceq对岩溶发育具有相同的敏感性;此外,随着各参数值的不断增大,参数变化对岩溶发育的敏感程度越来越低。     

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。     

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％。      

青藏高原的大气CO_2含量、岩溶溶蚀速率及现代岩溶微地貌

青藏高原是世界上最高、最大和最年青的高原。按照气候地貌学的观点,其干燥和寒冷的气候条件不利于岩溶地貌的发育。笔者在青藏高原上已发现了广泛分布的岩溶微形态。笔者用国际通用的石灰岩圆形切片,在西藏三个不同地点进行了12年的野外溶蚀试验,揭示出青藏高原的岩溶溶蚀速率是全世界最低的,在土层中还产生沉淀现象。通过在青藏高原不同高程上测量大气中CO_2分压,发现P_(CO_2)随海拔高度的增加而降低。在土壤、沉积物和岩石裂隙中的P_(CO_2)也呈现同样的变化趋势。由于CO_2含量直接影响天然水的溶蚀能力,因此可以断定低CO_2浓度是造成青藏高原上现代岩溶过程微弱的重要原因之一。其他主要原因包括干旱和寒冷气候条件。通过对不同微地貌上溶蚀速率的计算和形态分析,可以认为,分布于高原面上的所有岩溶微形态中,现代发育的岩溶微地貌形态仅仅是那些与生物岩溶过程有关的溶痕,其他岩溶微地貌形态可能是全新世温暖期的产物。     

塔里木盆地西北缘野外溶蚀试验研究

塔里木盆地西北缘的天山南麓地处暖温带大陆性干旱气候区,碳酸盐岩广为出露。采用灰岩和白云岩溶蚀试片进行了野外溶蚀试验,得出灰岩和白云岩的溶蚀速度达到0. 281～ 0. 404mm /ka; 镜下鉴定,观察到溶蚀形成的微溶缝和溶孔,缝宽0. 05～ 0.2mm,孔径一般0. 1～ 0. 25mm,反映了在大陆性干旱气候条件下,降水下渗溶滤对岩溶孔缝洞的形成起到重要作用。      

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。     

施用农肥对岩溶溶蚀作用的影响及其生态环境意义

土壤下伏碳酸盐岩溶蚀作用研究对岩溶区成土作用及大气中CO_2影响意义重大.施肥改变了土壤的生物地球化学场,进而会影响岩溶区的岩溶动力学过程及碳循环.本文在贵州贵阳碳酸盐岩土壤剖面不同深度,埋设白云石、石灰石试片,进行了野外溶蚀试验,观测了试片溶蚀量、土壤CO_2、土壤pH及其他如土壤含水量、土壤矿物与化学成分、土壤水化学成分等影响凶素.结果表明:(1)施用农家肥降低了碳酸盐岩的溶蚀速率:石灰石的溶蚀速率降低了10.48%～53.90%.平均25.51%;白云石的溶蚀速率降低了25.0%～65.69%,平均39.45%.同样条件下土壤中石灰石溶蚀量比白云石大.(2)施用农家肥降低了当地的碳酸盐岩成土速度,降低了35.77%～37.27%.(3)施肥土壤更利于CO_2的产生:施肥剖面土壤中CO_2浓度比空白剖面CO_2浓度高22.52%～198.87%,平均高93.94%;施肥剖面地面CO_2通量比空白剖面地面CO_通量高67.64%.(4)施用农家肥减少了土壤对大气CO_2的沉降量,在贵州贵阳地区,减少的大气CO_2沉降量为25.50%～39.45%;间接地对岩溶水CO_2汇的作用产生了抵消作用,在贵州贵阳地区,抵消作用为59.41%～62.73%.     

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。     

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。