淋雨对桂林鲕粒灰岩溶蚀机理的实验研究

灰岩在自然环境下易发生溶蚀,其中水是引起灰岩发生溶蚀的重要因素。在淋雨试验箱内利用纯净水冲刷鲕粒灰岩表面,研究动力水对鲕粒灰岩溶蚀的机理。实验共进行1200 h,每隔120 h（即为1个循环）后,测试试块的表面微观形貌、质量和波速等参数,并基于起伏度变化计算溶蚀速率。微观形貌的测试结果表明,淋雨可以导致试块表面的方解石基质溶解与鲕粒脱落。其中,第1~4次循环间,试块表面方解石基质缓慢溶解,溶蚀速率为0~0.05 μm ·h-1;第5次循环时,试块发生鲕粒脱落,溶蚀速率增大到0.08~0.47 μm ·h-1;第6~10次循环间,方解石基质缓慢溶解,溶蚀速率为0~0.06 μm ·h-1。同时,弹性波速在整个淋雨循环过程中没有变化,表明灰岩试块的内部没有发生劣化。     

不同酸液条件下叙利亚灰岩溶蚀能力的实验研究

文章根据SY/T 6526-2002《盐酸与碳酸盐岩动态反应速率测定方法》,利用高温高压酸岩反应仪进行了普通盐酸、有机盐酸、胶凝酸、乳化酸和地面交联酸与叙利亚灰岩粉末在两个目的层温度95 ℃和150 ℃下2.0 h的溶蚀实验。结果显示,五种酸液2.0 h的酸溶解率都在90%以上,普通盐酸、有机盐酸的溶蚀能力高于胶凝酸、乳化酸和地面交联酸三种缓速酸;95 ℃下乳化酸和地面交联酸溶解慢、溶解率低,而150 ℃下是地面交联酸和胶凝酸;适当条件下,“多相隔离”对H+抑制作用要比高粘度溶液强,而且随着酸液内部高分子之间链接复杂程度的提高,H+被束缚的程度也增大;温度提高增大了酸溶解率,对乳化酸、地面交联酸和胶凝酸影响比较显著,对普通盐酸和有机盐酸不明显。      

桂林地区灰岩洞穴的溶蚀形态

<正> 洞穴溶蚀形态是指由地下水或洞穴水流的溶蚀(混合溶蚀)和侵蚀作用在洞穴周壁上形成并遗留下来的痕迹,如各种流痕、坑穴、沟槽和突出物等。也叫洞穴微地貌,次生洞穴结构或洞穴小形态。国外常用的术语是Speleogen。 洞穴溶蚀形态是洞穴形态学的重要组成部分。它与洞穴大形态(指洞穴通道本身及其横     

三峡库区泥质灰岩溶蚀作用与边坡岩体破坏

三峡库区泥质灰岩边坡的溶蚀与破坏问题,影响到三峡工程的顺利进行,正确掌握它的破坏规律,有利于边坡治理与防护工作。本文从岩体的基本地质信息入手,分析溶蚀作用从不同方面对边坡工程性质的影响。主要包括:岩体内部可溶岩成分被溶蚀后泥质成分富集,岩体成份发生变化;岩体密集节理裂隙发育,结构疏松,成为溶蚀液体的入渗通道,加剧深层岩体的溶蚀作用发生。溶蚀作用叠加不同的地质破坏因素后,三峡库区泥质灰岩岸坡的变形破坏类型总结为三类:薄-中厚层块裂式破坏、中-厚层点裂式破坏、厚-巨厚层层裂式破坏。     

重庆中梁山碳酸盐岩溶蚀速率对季节的响应研究

在重庆市中梁山岩溶槽谷,选取林地、园地、耕地和菜地4种不同土地利用类型,通过野外下三叠统嘉陵江组白云质灰岩石试片的溶蚀试验分析不同土地利用方式下溶蚀速率对季节的响应关系。结果表明:不同土地利用方式将造成土壤性质发生不同的变化,进而对岩石的溶蚀速率产生明显的影响。但无论是从夏半年还是从全年来看,试片的溶蚀速率的大小变化均表现为:林地>菜地>耕地>园地。夏半年在全年的试片溶蚀作用过程中贡献较大,其绝对溶蚀量占全年比例都大于50%;除林地、菜地和园地土下50cm试片外,其余试片的夏半年溶蚀速率都大于全年溶蚀速率。究其原因,主要是由于夏半年气温高,降水量大,使土壤中CO2和水分等增加,从而有利于岩溶作用的进行      

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。     

北方不同植被下土壤岩石试片的溶蚀速率及碳汇分析——以山西汾阳地区为例

通过山西汾阳不同植被条件下的对比溶蚀实验,并结合土壤有机碳和无机碳含量测试分析及土壤水分含量和CO2浓度野外现场测试,揭示出北方半干旱条件下的溶蚀速率特征及其影响因素,结果表明:（1）不同植被条件下的土下试片溶蚀速率差异明显,林地的地面以下溶蚀速率最大,为0.551 1 mg/(cm2?a),分别是灌丛[0.258 5 mg/(cm2?a)]和草地[0.254 7 mg/(cm2?a)]的 2.13倍和2.16倍;表明随着植被的正向演替,碳酸盐岩溶蚀速率有增加的趋势。（2）试片溶蚀速率主要受土壤有机碳、无机碳、水分控制,受土壤CO2浓度影响小;其中土壤有机碳含量、土壤水分与试片溶蚀速率呈正相关,土壤无机碳含量与试片溶蚀速率呈负相关;高浓度的无机碳使部分试片经过溶蚀后重量不减反增,造成试片溶蚀速率偏低。（3）以林地、灌丛、草地条件下试片土下平均溶蚀速率计算出研究区岩溶碳汇强度为1.815 tCO2/(km2?a),与前人根据水化学径流法计算的结果[8.69 tCO2/(km2?a) ]相比偏小。这意味着由溶蚀试片法来计算我国岩溶碳汇量可能会比实际偏小。      

灰岩和白云岩溶解速率控制机理的比较

碳酸盐岩溶解的速率控制过程包括:(1)岩石表面上的非均相化学反应;(2)离子从岩石表面通过扩散向溶液中的传输;(3)CO2向H 和HCO-3的转换.通常是这3个过程中的最慢过程决定着碳酸盐岩的溶解速率.然而,实验和理论分析发现,在条件相似的情况下,白云岩的初始溶解速率不仅只有灰岩的1/3～1/60,而且灰岩和白云岩的溶解呈现出不同的速率控制机理.如对灰岩而言,在实验中加入能催化CO2转换反应的生物碳酸酐酶(CA)后,其溶解速率增加出现在CO2分压>100Pa的区域,最高可达10倍;而对白云岩,其溶解速率增加出现在CO2分压<10000Pa的区域,且增加仅3倍左右.此外,虽然2类岩石的溶解也均受水动力条件(旋速或流速)的控制,且主要出现在CO2分压<1000Pa的区域,但灰岩的溶解对水动力条件的变化比白云岩溶解更敏感.这些发现在解释和揭示自然界白云岩和灰岩岩溶发育及其相关资源环境问题的差异方面具有重要意义.     

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。     

第三系红层中石膏溶蚀特性及其对工程的影响

第三系红层中石膏分布比较广泛,大量的实验证明,石膏发生溶蚀的主要是含Ca2 的物质,并且溶蚀速率和与水接触的方式以及水头压力大小有直接关系。结合现场资料,将渗透系数K=10-5cm s作为石膏在第三系红层泥岩封闭下发生溶蚀的判据。同时针对水利工程中石膏溶蚀以及对砼的腐蚀性提出了相应的防治措施。     

北京石花洞地区奥陶纪灰岩36Cl侵蚀速率初探

本文根据理论上灰岩中36Cl的5个来源，论述了36Cl在灰岩深度剖面上的4个分布特征，描述了36Cl的采样方法和AMS的分析技术。计算出北京石花洞地区奥陶纪（O2）灰岩的表面侵蚀速度（ε=17.40μm/a）。     

用36Cl研究灰岩侵蚀速率的理论与方法

从理论上研究了方解石中^36Cl 的5种起源：（1）近地表Ca散裂和散裂成因的中子捕获；（2）由Ca产生的负μ介子捕获；（3）负μ介子捕获以后的中子发射；（4）由快μ介子引起的光致蜕变反应产生的中子；（5）由U裂变和（α，n）反应产生的中子。论述^36Cl在灰岩深度剖面上的4个分布特征；（1）^36Cl浓度随深度增加而减少；（2）深度能够自然地区分由不同生成反应形成的^36lμl贡献；（3）为了把测量的N(Ca)/N(Cl)比值的范围；（4）甚至在最干旱条件下，灰岩的浸蚀也是不可避免的，并且在稳定状态下起重要 作用。详细概述了^36Cl的采样方法和AMS分析技术，研究了测定灰岩侵蚀速率的数学模型，并且对一些灰岩表面侵蚀速率作了评价。     

中国岩石风化作用所致的碳汇能力估算

岩石的风化作用同时参与了短时间尺度和长时间尺度的全球碳循环 ,对碳酸盐岩而言 ,它的风化作用在短时间尺度上对大气二氧化碳循环具有重要影响 ,但在长时间尺度上不产生净碳汇 ;而硅酸盐岩等其他类型岩石的风化过程由于反应速率较慢 ,在短时间尺度上对全球碳循环及其变化反应不灵敏 ,但它所产生的净碳汇是遗漏汇的组成之一 .为了准确估计我国岩石风化所致的碳汇能力 ,简要评价了现有的各种模型和方法 ,并基于GEM -CO2 模型进行了计算 .计算结果表明 ,我国岩石每年因溶蚀、风化作用共消耗的CO2 约为 4 .72× 10 7t,折合成C为 1.4 1× 10 7t,其中由碳酸盐类岩石风化消耗的碳量最多 ,约为 0 .74× 10 7t/a ,占总量的 5 2 .6 5 % .硅酸盐岩及其他类型岩石风化消耗的碳量约为 0 .6 7× 10 7t/a ,占总量的 4 7.35 % .岩石风化所致碳汇能力的空间分布首先取决于岩石类型 ,其次受地区的气候条件控制 .     

珠江流域岩石风化作用消耗大气/土壤CO2量的估算

以流域的岩性、径流量和水化学分析数据为主要资料,利用基于GIS空间分析的GEM-CO2模型,估算珠江流域陆地岩石风化作用消耗大气/土壤空气中的CO2,评价河流流域的碳汇能力。结果表明,珠江流域因岩石溶蚀和风化作用消耗大气/土壤中的CO2量为252×109 mol·a-1(571×103 mol·km-2·a-1),从岩性分析,碳酸盐岩区大气/土壤CO2消耗量为180×109 mol·a-1(1030×103 mol·km-2·a-1),占总量的71.4%。二级流域以西江流域CO2消耗量最大,占珠江流域总CO2消耗量79.4%,北江、东江分别占总量的13.0%、4.9%。珠江流域大气/土壤CO2消耗量大约为世界大河流域平均值的2.3倍。     

巴音布鲁克草原不同围封年限高寒草地植物群落演替分析

运用空间代替时间的方法对巴音布鲁克高寒草原不同围封年限的草地进行研究. 结果表明: 随着围封年限的延长, 群落由未围封的天山赖草( Leymus tianschanicus)+黄花棘豆(Oxytropis ochrantha Turcz)逐步向羊茅(Festuca ovina)+紫花针茅(Stipa purpurea) 方向演进. 丰富度指数和多样性指数都是在围封1 a的草地达到最大, 均匀度指数不断增大, 优势度指数在未围封草地最大. 各围封年限草地之间的相似性指数都在65%以上. 围封1 a草地的地上生物量与未围封、围封3a的差异性显著( P <0.05), 其它各样地之间差异性均不显著( P >0.05). 围封草地之间地下生物量(0～30 cm)差异显著( P <0.05), 而未围封草地与围封3 a、 5 a草地地下生物量差异性显著( P <0.05), 与围封1 a草地地下生物量差异性不显著( P >0.05). 随着围封年限的延长, 群落的演替指数和演替度分别为3.53, 4.28, 6.06, 6.43和43.57, 46.35, 52.25, 61.14, 二者都表现为逐渐增加.     

东天山喀尔里克山北坡-淖毛湖植物群落物种多样性研究

以东天山喀尔里克山北坡-淖毛湖为研究区,探讨了该区山地-荒漠生态系统的植物种类组成、植被类型及群落物种多样性特征.结果表明:该区共有高等植物33科93属133种,植物生活型组成以草本植物居多.群落物种多样性测度指数的主成分分析结果显示,物种丰富度指数(R)、Pielou均匀度指数(Jsi)、Shannon-Wiener多样性指数(H)和Simpson优势度指数(C)能很好地描述群落结构和组成特征.其中,多样性指数、均匀度指数和丰富度指数的变化趋势基本一致,优势度指数则和前三者呈负消长的关系.随着海拔升高,群落物种多样性指数、丰富度指数和均匀度指数变化均呈现单峰分布格局,即植物群落的物种多样性在山前荒漠生态系统和高海拔山地生态系统中较低,而在中海拔地区达到最大.     

亚热带岩溶森林类型和坡位对碳酸盐岩溶蚀的影响

文章采用标准溶蚀试片法对比两种亚热带岩溶森林不同坡位的碳酸盐岩溶蚀速率,并分析其与土壤CO₂含量（pCO₂）和土壤含水量的对应关系。结果表明：青冈林的平均溶蚀速率（5.22±0.99 mg·cm⁻²·a⁻¹）显著高于化香树林（3.58±2.59 mg·cm⁻²·a⁻¹）;青冈林的土下溶蚀速率在垂直剖面上先增加后递减,峰值位于土下20 cm,而化香树林的随土壤深度增加而增加;青冈林不同坡位的溶蚀速率差异不显著,而化香树林中坡显著高于上坡和下坡;不同森林类型坡位间的溶蚀速率未表现一致规律。森林类型间溶速率差异与土壤含水量有较好的对应而与土壤pCO₂相反,森林内坡位间及土壤垂直剖面的溶蚀速率差异与土壤pCO₂有更好对应性。亚热带不同岩溶森林类型间溶蚀速率差异显著,可用土壤含水量较好解释;不同坡位间差异没有一致规律,但可用土壤pCO₂较好解释。