桂林岩溶水文地质试验场岩溶水文地球化学的研究

作者从岩溶水文地球化学为一开放的三相系统出发,重点对桂林岩溶水文地质试验场大气和土壤空气中的CO2及水的pH值、暂时硬度等进行了现场测试和室内分析;同时将水化学变化规律与土壤CO2的变化联系起来,对岩溶发育机理作了新的探索。此外,作者还通过岩溶水文地球化学异常对试验场岩溶含水介质的特征及其非均质性进行了分析研究。      

不同方法萃取的溶解无机碳的δ13C值比较分析

为了测定水中溶解无机碳的δ13C值,通常可以利用两种方法对水中的DIC进行萃取:沉淀法和脱气法。但是,一直以来未有研究对这两种方法萃取同一水样DIC的δ13C值之间的差异进行对比分析,尤其是对于具有高CO2分压(pCO2)的水样。本文对两组分别代表深部岩溶系统(高pCO2)和表层岩溶系统(低pCO2)的水样分别同时利用这两种萃取方法萃取其DIC然后测定δ13CDIC值。对比发现利用脱气法萃取物测定得到的δ13CDIC值要显著高于利用沉淀法萃取物测定得到的δ13CDIC值。这是因为在脱气法萃取DIC的过程中,由于水的pCO2高于大气的pCO2,水中富含12C的CO2通过扩散作用逃逸到大气中,从而使δ13CDIC值偏正。这表明利用沉淀法萃取物测定的δ13CDIC值的精度要高于脱气萃取法的精度。对两种DIC萃取方法萃取物测定的δ13CDIC值之间的差与水样和大气之间的CO2分压差进行分析后发现,两者之间具有较好的正相关关系。由于深部岩溶系统的水样具有很高的pCO2,富含12C的CO2向大气逸出的量相对较多,从而导致相应的深部岩溶系统线性关系的斜率和截距均比表层岩溶系统的线性关系的斜率和截距为大。文中所建立的这些线性关系为校正脱气法萃取物测定得到的δ13CDIC值提供了一个可能的经验校正公式。      

岩溶地球化学的野外研究方法及观测实例

本文阐述了捕捉一些碳，水，钙循环踪迹的野外岩溶地球化学研究方法，它们是以碳酸盐岩溶解的开放系统的三相平衡理论为依据的，述及的野外观测项目的内容包括：现场测定水的ｐＨ值的意义及实际作步骤，现场测定岩溶水中重碳酸根离子含量及其岩溶意义；土壤ＣＯ２气体浓度的测定，石灰岩溶蚀观测试验包括试样的制作，安放及数据的获得，岩溶作用的环境因素的配套观测，主要包括地质，气候，水文及植被因素等。文章最后以桂林岩溶地质     

川滇高原斜坡地带峡谷区岩溶水化学特征及演化规律

岩溶地下水不仅作为重要的生活和生产用水水源,而且作为一种重要的地质营力,对于岩溶演化史具有重要影响,对其进行水化学特征分析及演化规律研究,能够为岩溶水资源及岩溶生态环境保护提供科学依据。以川滇高原斜坡地带峡谷区岩溶地下水为研究对象,结合研究区水文地质条件,对比分析了龙爪坝河岩溶水系统和洛泽河岩溶水系统内地下水化学特征。通过常规地下水化学组分、氢氧同位素分析和水文地球化学反向模拟,识别了地下水化学类型,确定了岩溶水的主要离子来源和补给特征,判别了发生的水岩相互作用过程。研究表明：岩溶地下水以大气降水为补给来源,离子源于岩石风化作用,物质来源为灰岩、白云岩夹灰岩,水岩相互作用均受方解石、白云石和石膏沉淀及溶解作用控制,且龙爪坝河岩溶水系统内矿物饱和指数趋近饱和,岩溶发育趋于停滞,而洛泽河岩溶水系统内矿物饱和指数处于不饱和或饱和的波动态,岩溶仍然发育。     

地球化学模式在二连盆地中东部砂岩型铀矿床中的应用研究

文章采用PHREEQC模式程序,对研究区地下水的水文地球化学环境进行了模拟,确定水中铀的存在形式、水中沥青铀矿饱和指数(SI)和反应条件指数(RCI)等水文地球化学参数;分析了地层中铀所处状态与水中Eh值、pH值、铀浓度的关系;证明了水的Eh值是控制铀成矿作用的最主要因素;对砂岩型铀矿床的形成及其定位的水文地球化学条件进行了较系统研究和探讨;对砂岩型铀矿成矿水文地球化学机理进行了论证和计算;阐述了铀活化迁移、沉淀富集的本质规律;也为水文地球化学方法研究砂岩型铀矿的成矿预测和矿床定位提供了重要依据。     

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。     

水-岩-气相互作用引起的水化学动态变化研究--以桂林岩溶试验场为例

利用多参数自动记录仪对桂林岩溶试验场的降水量、水位、水温、pH值和电导率进行了监测,数据采集间隔根据参数变化的程度由2min到1h不等。结果发现,岩溶裂隙水在洪水期间pH值呈降低趋势,而电导率呈升高的不寻常变化。与此相反,对于岩溶管道水,同样是在洪水期间,它的pH值是升高的,而电导率呈正常的降低。考虑到Ca2 和HCO-3分别为地下水中主要的阴阳离子(>90%),及它们与电导率的线性关系,计算得到了洪水期间方解石的饱和指数(SIc)和水的CO2分压(Pco2)的变化情况。发现洪水时裂隙水的Pco2高于正常情况的Pco2,而它的SIc值比正常情况低。与此相对,对于管道水,尽管同一洪水期间其SIc降低,但Pco2也降低。从这些结果,可以推断,至少有两个关键的过程控制着洪水期间的水化学变化。一个是雨水的稀释作用,另一个是水-岩-气的相互作用。然而,对于裂隙水来说,后者的作用可能更重要,即在洪水期间,高浓度的土壤CO2溶解于水中,则更具侵蚀性的水能溶解更多的石灰岩,从而增强水的电导率。而对于管道水,雨水的稀释作用更重要,因为研究区较高的pH和低电导率的雨水能更快地通过管道流出,所以,要了解岩溶系统水化学的变化,仅考虑水-岩相互作用是不够的,我们还必须重视CO2气体对岩溶系统中水化学变化的影响。总之,水-岩-气相互作     

岩溶关键带水文地球化学研究进展

岩溶关键带处于岩石、水、土壤、大气、生物五圈交汇地带。正确认识岩溶关键带的结构、特点及其水文地球化学过程是当前地球关键带与岩溶水科学研究的重点问题。本文基于对国内外相关研究成果的归纳整理,剖析了岩溶关键带水文地球化学内涵、岩溶关键带水动力垂向分带、岩溶关键带框架下的水文地球化学过程与机制, 探寻变化环境下岩溶关键带水文地球化学过程演变的规律与驱动机制。指出了当前研究中存在的薄弱环节:目前工作仅停留在传统岩溶地下水科学工作范畴,未从岩溶关键带框架体系的角度考虑植物冠层至岩溶含水层之间水文地球化学过程及其耦合关系,未考虑新污染物持续输入、地球大数据科学工程深入实施、全球碳排放路径逐渐改变等时代因素对岩溶水文地球化学研究的潜在影响。进一步的研究可以从以下方面开展:基于岩溶关键带框架体系的新污染物水文地球化学研究,基于大数据框架体系的岩溶水文地球化学研究,“双碳战略”下的岩溶水文地球化学研究,岩溶关键带水文地球化学驱动的物质转化与能量迁移过程及其耦合以及高分辨率监测、评估与模拟手段的综合应用。     

水生植物对岩溶水化学日变化的影响——以桂林岩溶水文地质试验场为例

以桂林岩溶水文地质试验场为研究点,以研究水生植物对岩溶水化学日变化的影响为目的,着重研究水葫芦和水藻对岩溶水的pH、电导率、溶解氧含量、方解石饱和指数以及CO2 分压日变化的影响。试验结果表明: 在不同水生植物生长的岩溶水中,水化学的日动态变化规律是不同的。在水藻生长的水池出水口处,水的pH、电导、溶解氧含量、饱和指数以及CO2 分压所受的影响主要以水生植物的光合作用为主;而在有水葫芦生长的岩溶水中,水生植物的光合作用影响降低,而温度和根呼吸作用的影响增强。在以桂林岩溶水文地质试验场S31号泉水池出水口堰板处和堰板下游约3m 处为监测点试验时,试验结果表明其水生植物的影响占70%以上,强于温度作用的影响。      

北山北带北亚带西缘奥陶纪火山岩地球化学特征

分布于甘肃北山北亚带的奥陶纪火山岩是一套由浅变质的富碱玄武安山岩、粗面英安岩以及少量钾玄岩岩石组合。岩石稀土总量偏低,属轻稀土富集型,稀土分布模式为右倾曲线;微量元素的球粒陨石标准化配分模式显示岩石富集K、Rb、Th等元素,而亏损Nb、Ti,表明火山岩形成与板块俯冲作用有关。综合分析火山岩的岩石学、岩石地球化学特征,并结合区域构造背景,认为该套火山岩产于活动大陆边缘岛弧带环境,为俯冲造山带的构造背景。     

冀东柳赞地区油气成藏中断层的作用

冀东油田柳赞地区断裂构造发育,在面积约为40km2范围内;发育着30多条断层,而这些断裂是什么时期产生的,它们在油气聚集成藏中起着什么作用,是先有油气聚集、后有断裂,还是先有断裂后才发生油气聚集。这些问题不仅是油气成藏过程研究的焦点,而且还直接影响到对该地区的评价和有利油气聚集带的确定。本文通过研究发现,本区断裂的形成和分布主要受柏各庄、溯河、高柳三条边界断裂活动的控制,并且断裂的产生是有次序的,不同时期形成的断层对油气藏的形成具有不同的作用。      

沸石矿物在东北地区黑土地盐碱化土壤改良中的应用

东北黑土地特别是松嫩平原的土地盐碱化趋势正在加剧,对黑土地粮食安全提出了很大的挑战,因此,改良盐碱地土壤成为重要的工作.半干旱气候、地质条件、低洼地形及地下水位等都是引起东北黑土地盐碱化的因素,松嫩平原苏打盐碱地尤为突出,其土壤盐分中主要阳离子为Na⁺,阴离子为CO₃^2-和HCO₃^-,具有高碱化特点.沸石作为离子交换剂和吸附剂,能吸附盐碱土中的钠离子和硫酸根离子等,降低土壤pH值和碱化度,同时可增加土壤对铵根离子、磷酸根离子和钾离子的保持能力,提高养分有效性,对于土壤改良效果显著.但由于沸石改性、用量及时效等各方面的不确定性,因此在今后研究中更应注重因地制宜地利用沸石矿物开展盐碱地土壤改良、加强沸石矿物改性与再生的研究,使其在盐碱地脱盐降碱等方面发挥更大的作用.     

不同沉积环境成因煤显微组分的有机硫分布

运用扫描电镜能谱微区测试对不同沉积环境成因煤的有机显微组分进行有机硫含量的系统测定，结果表明在不同类型的煤中某一类显微组分的有机硫含量存在明显差异；同一煤中不同亚显微组分的有机硫含量也不同。综合分析发现煤显微组分有机硫含量主要受聚煤环境、组分凝胶化程度、氧化程度的影响，而聚煤环境为主导影响因素。     

流体包裹体在建立四川盆地古地温剖面研究中的应用

根据四川盆地沉积－埋藏史、主要地热事件、井下Ｒ０部面及钻井测温资料的综合分析,应用流体包裹体均一温度资料推算了四川盆地中部各地质时期地层的古地温,并建立了古地温梯度表,用此表可计算四川盆地各地期地层古地温。根据包裹体均一温度确定的古地温表明：四川盆地地层地温梯度由古至今逐渐降低,现今地温状况对古地温状况有明显的继承性。东吴运动（地裂运动）峨嵋山玄武岩大规模喷溢时期是盆地地温梯度最高时期,推算其地温     

综合物探方法在深部煤层采空区检测中的应用研究

通过某厂区煤层采空区的综合物探勘察，查明了厂区内的地质灾害情况，并提供了治理依据。文中分析了综合物探方法的工程应用前提、应用效果，为其它地质工程勘查提供了方法借鉴。     

广东省短时气象地质灾害预警的实现及意义

东南沿海受强对流天气影响,即雨即滑灾害频发,有必要实现短时气象地质灾害预警.基于预警单元的划分,利用实时降雨、气象预报和群测群防点数据,建立归一化方程预警分析模型.并采用Arc-GIS平台,构建"广东省地质灾害预警信息系统".使用广东2009年至2010年地质灾害进行检验,该系统效果良好.     

阜阳市浅层地下水溶解性总固体近年变化特征

本文分析了阜阳市浅层地下水溶解性总固体在2013—2017年间枯、丰期的时空分布规律及与其他组分间的相互关系.结果表明,5年间该市浅层地下水TDS超标点主要分布在颍河、泉河两侧,TDS均值在枯、丰水期总体均呈现缓慢增高的趋势,丰水期数值范围年际间波动较枯水期明显,标准差亦均在缓慢增加.利用SPSS22.0软件,分析近年枯、丰水期浅层地下水的总硬度、pH、总碱度、氯化物等与TDS的相关关系,得出该市浅层地下水的pH与TDS在枯水期呈负相关关系,而在丰水期相关性不显著;总碱度、总硬度、氯化物与TDS在枯、丰水期均有极显著的正相关关系,在丰水期的相关程度(高度)高于枯水期(中度),且相关程度均为总碱度高于总硬度高于氯化物;硫酸根与TDS在丰水期呈现高度正相关.