贵州凉风洞洞穴滴水水文水化学过程分析

通过对贵州荔波凉风洞5个滴水点进行为期1年的动态监测,表明除大气降雨携带的较少物质成份外,凉风洞滴水中的物质主要来源于土壤,同时,示踪结果显示出凉风洞滴水对大气降雨的响应较快,滴水的物质组成直接源自于洞穴环境。洞穴滴水的化学组成中元素含量的变化主要由水运移过程中水-土、水-岩作用导致的方解石溶解-沉淀过程所控制,稀释作用、水来源的差异或者活塞流产生了一定的效果,但其影响较弱,表明凉风洞滴水点的次生沉积物可能记录了环境变化信息。但水在洞穴顶板内运移过程中发生的水文地球化学过程(岩石的溶解、方解石沉淀作用过程)以及洞穴滴水响应大气降雨的时间尺度、水动力过程、水流形式等因素,影响到凉风洞洞穴次生沉积物过去环境记录指标。因此,岩溶次生沉积物过去环境变化指标的解译应该有洞穴滴水水动力地球化学过程的结果作为支撑。这些过程的清晰化可以更好地为研究洞穴环境次生沉积记录的高分辨率、短时间尺度的过去变化提供依据。     

贵州施秉县凉风洞简介

施秉县凉风洞位于城东5km的象鼻岭上(东经108°,北纬27°左右),海拔680m,距下(氵无)阳风景区的诸葛洞约1.5km,湘黔公路由洞南约500m处通过;上洞口面向西偏北5°,下洞(出口)面向南偏东10°,两洞高差约40m,洞道呈枝状(图1)。上洞口凉风习习,     

桂林凉风洞洞穴系统垂向碳迁移特征及其影响因素

2017年11月至2018年11月,以桂林毛村凉风洞为研究对象,进行大气环境和洞穴环境野外监测,同时在洞穴上覆土壤30 cm和60 cm处开展试片溶蚀实验,并在洞穴内部进行试片溶蚀和滴水脱气监测,以测定垂向碳迁移主要过程中的CO2浓度和δ13C-CO2值。结果表明:（1）“大气—土壤—洞穴”垂向碳迁移系统能够与洞穴通风一起影响洞穴系统内部的CO2分布模式。洞口通风方向的转变取决于洞内温度与外界温度的差异,少雨的11月中旬到次年3月初通风方向为从洞外到洞内,此时垂向碳迁移能力弱,洞内CO2的分布由洞口通风主导;3月初至9月中旬,洞内外温差逐渐过渡并反转,洞口通风方向为从内向外,且降雨强度大,垂向碳迁移活跃并主导洞内CO2分布;（2）岩溶关键带土壤呼吸的强度决定了垂向碳迁移系统可迁移的碳量,洞内CO2分布的季节性变异本质上是外界环境在垂向碳迁移系统和洞穴模式上的响应;（3）洞穴上覆碳酸盐岩土下溶蚀实验表明土下溶蚀可削弱土壤碳源作用。土壤30 cm和60 cm处碳酸盐岩溶蚀速率分别为:0.48 mol?m-2?a-1和0.96 mol?m-2?a-1,而洞穴第一洞厅监测点的碳酸盐岩脱气速率为49.35 mol?m-2?a-1、第二洞厅内为9.07 mol?m-2?a-1,由垂向碳迁移系统运移到洞穴内部的溶解了土壤CO2的滴水脱气作用显著。      

贵州九洞天洞穴系统空间分布特征及地貌演化过程探讨

洞穴分布特征及地貌演化研究是洞穴科普活动及洞穴旅游开发与管理的重要支撑。为进一步了解九洞天景区洞穴系统大型串珠式天窗群的分布特征及规律,对溶洞的规模、形态、发育方向及分布高程进行实地考察。将地理学“将今论古”的思想与地理信息系统工具相结合,探讨九洞天洞穴系统的空间展布特征及其地貌演化过程。结果表明:九洞天洞穴系统发育地层以二叠系茅口组地层为主,发育受断层节理和水文条件控制,溶洞发育方向多为北北东、北西和东南方向,与区域构造线基本一致;受第四纪间歇性抬升运动和侵蚀基准面控制的影响,洞穴系统垂向分布大致集中在1 150~1 220 m、 1 220~1 270 m、1 270~1 340 m三个海拔范围内,与区内古河道垂向分布具有相似性;九洞天洞穴系统和地貌演化经历油菜河伏流及底纳寨干谷形成期、梯子崖伏流及张家寨干谷形成期、九洞天伏流和大天桥干谷形成期三次大的发育阶段,形成九洞天景区天窗溶洞、明暗流和古河道并存的典型喀斯特格局。      

开放洞穴环境变化特征及其影响因素:以桂林凉风洞为例

通过对桂林凉风洞洞穴内、外温湿度、pCO2进行连续高频监测,发现洞穴温度受大气度温影响呈现出季节性变化规律。由于受到洞穴结构的阻隔作用影响,洞穴由外向里的温度变化幅度逐渐变小,并且响应的时间存在季节性差异。监测数据表明:洞穴内部温度的季节性变化幅度明显低于洞外气温变化幅度。比较洞内、外温度的时间序列发现,在季节尺度上洞穴温度升温阶段滞后时间长（与外部通风的气温流动交换慢）,降温阶段滞后时间短（与外部通风的气温流动交换快,呈现突变特征）,这可能与不同季节洞穴内部结构的“缓冲作用”的强弱变化有关。该洞穴空气中pCO2存在明显的夏季高、冬季低的季节性变化特征。并且外界大气环境季节性变化和洞穴上覆动植物的季节性活动,使得洞穴pCO2主控因素也存在季节性差异。      

桂林凉风洞洞穴空气及滴水水化学对区域环境的响应

针对广西桂林凉风洞洞穴空气（CO2、δ13CCO2）和滴水的物理、化学指标（水温、电导率、pH、Ca2+、HCO3-）开展一年监测。结果表明:受到洞穴上覆土壤层CO2的影响,洞穴空气CO2和δ13CCO2分别呈现出明显夏季高、偏轻,冬季低、偏重的季节性变化规律;各个监测点CO2和δ13CCO2存在差异的主要因为是受到洞穴内部结构的阻隔作用,以及土壤层CO2在岩溶表层带不同滞留时间的影响,但是δ13CCO2变化相对于CO2对于外界环境的响应更加灵敏,且不同季节洞穴的通风模式差异使得洞穴空气CO2影响因素存在差异,夏季土壤CO2为主要影响因素、冬季大气CO2为主要影响因素。与此同时,洞穴滴水水化学指标也均表现出明显季节性变化特征。虽然雨季携带进入管道或裂隙的CO2增加,但是与表层岩溶带“老水”混合使其整体上呈现为缓慢上升。桂林地区季节性干旱使得洞穴顶部入渗水补给量减少,导致对围岩的溶解量相对降低,使其成为水化学指标快速下降的主要影响因素。此外,每个滴水点的水化学指标变幅因其径流路径的不同存在差异。      

河北平原地下水锶同位素特征

本文根据28个样品的测试结果，介绍了河北平原地下水的87Sr/86Sr比值。水的87Sr/86Sr比值变化很大。这些Sr同位素组成的差别反映了平原中水流受区域地质条件控制。文中讨论了Sr同位素的6个分布特征。河北平原地下水的87Sr/86Sr比值均大于现代海水的平均值（0.709073）。平原内第四系地下水（Q4-Q1）从补给区到排泄区的87Sr/86Sr比值随着距离（年龄）增大而系统增大。水文学上年轻的水显示非放射性成因的（初始的）87Sr/86Sr比值，而较老的水则具有明显的放射成因，可达0.71527(δ87Sr为8.74‰)这很可能是通过溶解含水层硅酸盐而增加大陆Sr的结果。     

贵州织金洞洞穴CO2的来源及其空间分布特征

为探索喀斯特高原峡谷地区高位旱洞内CO2来源及其空间分布特征,于2015年1月至2015年7月按月实施定位监测,对贵州织金洞洞穴CO2浓度和洞穴水、土壤CO2浓度和土壤水以及大气降水、山顶泉水进行监测。结果表明:（1）织金洞上覆土壤CO2浓度是大气CO2浓度的11~17倍,是洞穴CO2的4~7倍。织金洞洞内CO2的来源,横向上主要来自于气流的交换、游客的呼吸作用;垂直方向上主要来自于洞穴上方延伸入基岩中植物根系的呼吸作用,洞穴上覆基岩溶隙、溶管中进入洞穴内的大气CO2,地下河水脱气以及洞穴滴水碳酸钙的沉积释放的CO2。（2）织金洞为多进口洞,CO2浓度插值空间分布呈现两端低中间高的空间分布特征,同时在1 200×10-6~1 400×10-6高值区范围内出现800×10-6~1 000×10-6低值区特征。整体上,洞穴CO2随着进、出洞口两端海拔向洞内升高而呈上升趋势,在洞穴中部灵霄殿达到最大值。（3）洞内水和洞外土壤水均为HCO3--Ca2+型水,大气降水、山顶泉水为SO42--Ca2+型水。在垂直迁移过程中,大气降水-山顶泉水-土壤水-洞穴水不同部位水中各化学成分（硬度、Ca2+/Mg2+、HCO3-/SO42-、PCO2、SIc）各不相同。      

贵州水银洞超大型卡林型金矿同位素地球化学特征

贵州水银洞金矿是黔西南地区一个重要的超大型卡林型金矿,也是国内外少见的一个"高品位、大吨位"卡林型金矿。为了探讨矿床的物质来源问题,在前人研究资料的基础上,对矿床各个中段不同矿体的硫化物、碳酸盐矿物进行了系统采样,进行了S、C、O同位素的测试分析。同时对前人所作的放射性同位素Pb研究成果进行了整理分析。研究表明,水银洞金矿的成矿物质来源具有多源性。结合区域成矿地质背景,认为区域上卡林型金矿的物质来源具有壳幔结合的特点。     

大贵州滩二叠系-三叠系界线附近锶同位素组成特征

位于贵州南部的“大贵州滩”上,二叠系—三叠系界线附近地层为一套连续的发育完整的碳酸盐岩。二叠系顶部主要为厚层生物屑泥粒灰岩,而三叠系底部则主要为钙质微生物骨架灰岩及厚层粒泥灰岩。穿过二叠系—三叠系界线的取样累计厚度81m,二叠系和三叠系大致各占一半的厚度,共取样品91件,n(87Sr)/n(86Sr)值变化在0.707269～0.707409之间,平均为0.707327,低于现代海水的锶同位素比值的平均值（0.7090737）。锶同位素比值变化曲线表明从晚二叠世末期到早三叠世初期,同位素比值虽小幅度的起伏波动频繁,但总体上没有明显变化,三叠系底部的平均值（0.707330）略高于二叠系顶部的平均值（0.707323）。大贵州滩晚二叠世末至早三叠世初锶同位素组成的总体演化趋势与扬子台地及世界其它地方同时期的锶同位素组成的演化趋势（呈急剧的上升）不同,造成这种状况的原因可能是在全球事件控制的大背景下,由于大贵州滩特殊的环境条件,陆源物质对其影响小,导致了壳源锶对锶同位素组成的制约作用减弱,因而锶同位素组成未发生明显变化。     

贵州荔波岩溶洞穴发育特征

荔波位于云贵高原岩溶向广西岩溶丘陵和孤峰岩溶平原过渡的岩溶斜坡地带。区内岩溶洞穴极其发育,岩溶洞穴(在时空分布上受区域碳酸盐岩地层分布的控制,表现出对地层岩性的选择性和洞穴发育的成层性特点,岩溶洞穴的发育规模、方向明显受断裂、裂隙构造的控制,表现出极强的方向性。本文主要依据洞穴的形成条件、洞穴空间展布的控制特征以及洞穴沉积物的特征等,论述了区内岩溶洞穴的发育特征。      

贵州镇宁犀牛洞洞穴沉积物物及其成岩作用

<正> 岩溶作用无论对于碳酸盐岩的成岩还是油气储集性能,都有其不可忽视的意义,因而越来越广泛地受到地质工作者的重视并将其研究成果运用于生产实践。为了研究古岩溶,我们对犀牛洞现代岩溶进行了研究。本文着重介绍洞穴内的沉积物及其成岩作用。      

贵州中西部洞穴水系与碳酸钙的稳定同位素意义

在贵州中西部四个洞穴取得水样和碳酸钙样品,其中地表水与洞穴水的δD和δ~(18)O_(SMOW)的平均值分别为-51．1‰±6．2‰和-7．48‰±0．88‰,代表了该地区的大气降水δD和δ~(18)O的平均值。一方面,尽管只是一次取样,多数洞穴滴水的δD和δ~(18)O值还是反映了地表水的同位素年平均值。而另一方面,在个别滴水点可能由于洞顶包气带很薄,能够灵敏地反应季节性雨水δD和δ~(18)O值的变化,那么,短期的滴水测量不一定反映地表水的年平均值。石将军洞的年轻鹅管δ~(13)C_(PDB)值(-1．6‰)远比织金洞(-7．00‰)的重,是由于植被覆盖率低、严重石漠化造成的,织金洞上覆植被由于受到人为的保护,恢复较好。其他洞穴碳酸钙沉积物的δ~(18)O和δ~(13)C显示,全新世时期的植被发育较好,δ~(13)C值轻;而冷干的冰期时,植被覆盖减少,δ~(13)C值偏重。因此,洞穴沉积物的δ~(13)C可以作为重建古植被和贵州喀斯特地区石漠化演变的重要依据。     

贵州绥阳双河洞国家地质公园洞穴基本特征及成因探讨

106地质大队于1959～1960年曾对双河洞石膏矿进行过地质勘查。1986年～2006年4月,先后有中、法、日等国专家19次进双河洞考察,初步查明了该洞总长度为105.7km,是亚洲第二长洞,在世界上排名第16位。该洞不仅规模宏大,网络复杂,且有一定数量的次生淋滤型石膏矿分布,成为国内外罕见的独特洞穴景观。双河洞自2004年荣获国家地质公园称号以来,已引起国内外专家的广泛关注。该洞的形成,与该区域大范围内下寒武统清虚洞组上部至中寒武统平井组下部白云岩中,含大量硬石膏层有着密切的成因联系。     

贵州绥阳响水洞洞穴壶穴形态的形成与发育

为探究响水洞壶穴的形成和演化的机理,对白云岩地区洞穴壶穴形态特征(长轴长、短轴长、深度、长轴所对应的走向及洞道走向等)进行了详细测量,并运用统计学分析方法从定量的角度描述了洞穴壶穴的形成和发育过程。结果表明,壶穴的形成和发育过程不仅与流速有关,还与洞道走向、洞道宽窄、弯曲程度和流水特征有关;壶穴的空间分布与洞道走向有着密切的关系,因其形态受节理构造、流水形式等作用控制,其长轴走向具有一定的选择性;对壶穴长、短轴作对数变换后之间具有很好的线性关系,其回归曲线是幂1的函数曲线;而对长轴和短轴与深度作对数变换后之间相关性较差,回归曲线分别是幂1和幂1的曲线,故而在壶穴发育的过程中,其形态和流水作用的形式也是随机的;喀斯特洞穴壶穴是地下河下切的侵蚀形式之一,在下切强烈的洞段,其形成时间相对较短,且发育不充分,难以长久保存,因此现代地下河的壶穴即是现代壶穴。对喀斯特地区地下河道中壶穴的分析和研究,丰富了岩石坑穴的研究,对岩石地貌学的研究具有一定的意义。     

贵州惠水石炭纪锶同位素曲线及年代地层对比

本文简要介绍了锶同位素地层学的基本原理，根据贵州惠水地区石炭系剖面中的19个锶同位素测试数据建立了此锶面的锯同位素演化曲线并与R．E．Denison的北美同时代铅同位素曲线进行了对比。两条锶同位素演化曲线的极大相似性，证实了地质历史上古海洋中的铅同位素组成具有全球一致的演化规律，是进行全球年代地层对比的可靠工具。根据对比，笔者讨论了石炭纪的全球性海平面变化和惠水石炭系剖面的年代地层划分对比，认为下石炭统与上石炭统的界线大致位于摆佐组的近底部，证实了石炭一二叠系的界线位于马平组内部。     

浙江桐庐瑶琳洞洞穴气候特征及其分析

本文通过对瑶琳洞洞穴气候考察资料的分析,初步揭示了该洞开洞前后洞内气温、湿度和气流(风)等气象要素的时空分布特征及变化规律,并对其成因进行了探讨。同时指出,由于洞穴的开发,其内部条件的改变和人为作用对洞穴气候的变化也会产生一定的影响。      

洞穴化与洞石堆积的非线性特征

碳酸盐岩洞穴化与洞石堆积是同一个系统相反的两种表象。其机理很简单,即系统序参量活度积。但过程复杂,受制于造洞环境的多样性与多变性。形态的同步异相集、世代叠加集,具分形特征。动力的多样性与涨落对全球变化响应而具混沌有序。洞石堆积的非线性特征,为认识和研究洞穴开拓了一个新的方向。      

中国萤石矿床锶同位素、氢氧同位素地球化学特征

通过对前人所做典型萤石矿床和区域萤石矿床锶、氢氧同位素地球化学资料的综合研究,从锶、氢氧同位素地球化学特征角度分析了中国萤石矿床的物质来源和萤石矿形成时成矿流体的性质及来源.由锶同位素地球化学资料综合分析得出:以灰岩为主要围岩的沉积改造型及部分热液充填型萤石矿床成矿物质主要来源于其围岩灰岩;以火山岩、火山碎屑岩为主要围...     

鄂尔多斯盆地奥陶系锶同位素地球化学特征

对于鄂尔多斯盆地奥陶系碳酸盐岩锶同位素的研究主要集中于成岩作用识别与划分。本次以盆地内中东部陕北坳陷镇钾1井马家沟组五段(以下简称马五段)以及盆地西缘桌子山地区三道坎组—桌子山组为研究对象,首次报道了未经成岩作用影响的碳酸盐岩的锶同位素数据,基于锶同位素地层学原理,试图恢复该沉积期古环境特征并对奥陶纪地层格架进行再讨论,共获得了如下几点认识:①镇钾1井马五段锶同位素自下而上以反复震荡、整体上略微增加为特征,震荡周期与蒸发岩韵律相吻合。桌子山地区三道坎组—桌子山组锶同位素以小幅波动为特征,整体上呈现出单调递减趋势。②马家沟组的地质年代归属于中奥陶世达瑞威尔中—晚期,而三道坎组—桌子山组的地质年代早于马家沟组,为中奥陶世达瑞威尔早—中期。③镇钾1井马五段处于局限台地-蒸发台地的沉积背景下,其锶同位素与全球演化曲线特征存在差异,说明了在该沉积背景下锶同位素对古环境变化反应更为敏感,能够成为区域古环境分析的重要指标。桌子山地区三道坎组—桌子山组由于处于开阔台地-缓坡的沉积背景下,与全球锶同位素演化曲线拟合度较高。为进一步研究鄂尔多斯盆地的沉积及构造差异提供了新依据,本次研究为全球锶同位素曲线提供了新的基础资料。