岩溶洞穴中钟乳石类沉积物色泽变化的成因浅析

在溶洞开发利用过程中发现,一些原为晶莹洁白的洞内钟乳石类沉积物逐渐变得色泽暗淡发红或产生其它颜色,失去了原有的亮丽色泽.笔者认为产生这种现象的主要原因是由于洞穴开放程度增高或当地气候等环境条件发生较大变化,增强了洞内空气与洞外大气的循环交替,洞内空气中氧含量增大,造成渗入洞中水氧化还原条件发生较大变化,致使铁、锰等金属化合物在钟乳石类沉积物中沉积所致.此外,泥质、有机质以及其它金属矿物等在钟乳石类沉积物表面的沉积或附着,也是促使颜色变化的另一原因.     

最小阻力原理控制下的地下径流在岩溶洞穴形成中的作用

本文根据流体运动的最小阻力原理,从理论上阐述了地下径流在洞穴形成中所起的作用,并分别就层流和紊流状态下的有压管流和具有自由水面的重力流作了论证。水流能使弯曲的岩溶通道趋直和使突变断面向渐变的喇叭口形断面转化;在岩溶通道的汇合和分汉处所形成的夹角,对应于水流通过该处时水头损失的最小值,该夹角有向直角演变的趋势。其结果都是以扩大岩溶通道的空间体积来实现阻力减小。最小阻力原理控制下的地下径流的侵蚀扩容作用为洞穴的形成奠定了基础。文中还提出了成洞流量这一问题。     

洞穴石笋形成过程中的溶蚀作用研究

本文通过洞穴石笋沉积过程的野外观察和剖面研究分析了洞穴石笋形成过程中的溶蚀作用。依据溶蚀的原理,本文把溶蚀作用分为物理溶蚀、化学溶蚀和生物溶蚀三种类型。野外观测和石笋剖面研究表明溶蚀作用是一类普遍存在的现象。在野外,物理—化学溶蚀表现为石笋顶部的滴蚀坑穴,生物溶蚀形成披覆于石笋表面的风化壳。在剖面上,物理—化学溶蚀表现为沉积纹层的中断、沿生长轴的充填构造和孔洞,生物溶蚀则形成剖面上风化壳层。     

环境DNA——洞穴生物研究中的新技术

中国洞穴数量多、分布广,洞穴生物资源丰富,传统生物多样性调查方法效率不高,受特殊环境影响而覆盖范围有限,一定程度上制约了中国洞穴生物多样性研究和保护工作的开展。环境DNA（eDNA）可通过从环境中提取洞穴生物的痕量DNA,利用PCR等技术对其多样性组成、生物量等进行定性和定量调查,将成为未来中国洞穴生物研究中使用的重要手段。文章对eDNA原理、在洞穴生物研究中的优势、目前取得的一些最新研究进展、主要工作流程和注意事项等进行评述,同时进一步分析中国开展相关研究所面临的问题,并展望eDNA在中国洞穴生物研究中的前景。     

沉积成矿过程中的生物作用

沉积成矿过程中的生物作用包括直接的生物成矿和间接的有机质成矿。生物成矿作用是多因素多阶段的,但在不同的成矿阶段,其作用的重要性和表现形式则完全不同,主要取决于沉积成矿的地质背景和环境。在浪基面以上,以直接的生物成矿作用为主,在浪基面以下,则主要表现为有机质成矿。     

洞穴次生碳酸盐沉积的Mg/Ca与Sr/Ca比值研究进展——兼论洞穴次生沉积物Mg/Ca与Sr/Ca的影响机制

微量元素是岩溶洞穴沉积中非常重要的一类古气候环境替代指标,为近20年来国内外的一个研究热点。总结前人的研究,主要取得了以下一些重要认识:（1）洞穴上覆土壤 和围岩是洞穴次生碳酸盐沉积Mg、Sr的主要来源;（2）Mg/Ca与Sr/Ca能够指示气候环境变化,但需结合其它指标综合考虑。（3）洞穴次生碳酸盐沉积Mg/Ca与Sr/Ca受多种气候环境因素（包括土壤和围岩的组成和性质、水-岩相互作用、先期碳酸盐沉积、分配系数等）影响,其古气候环境指示意义具有多解性;（4）矿物结晶作用对Mg/Ca与Sr/Ca有一定的影响,特别是文石在向方解石转变的过程中容易丢失Mg、Sr,此外,杂质的混入也将抑制Mg、Sr进入方解石,从而引起洞穴次生碳酸盐沉积Mg/Ca与Sr/Ca比值的变化。今后应进一步加强对石笋中这些微量元素的影响机制研究,尤其是对一些影响因素与微量元素含量变化之间的定量关系进行探讨。      

沉积铁矿形成过程中的生物作用

    沉积赤铁矿和层控黄铁矿、菱铁矿的成矿过程中都离不开生物的作用。不同情况下，其表现形式不尽相同。生物的活动形成赤铁矿受层石、毒球状黄铁矿以及有机质的还原作用由赤铁矿转变为菱铁矿。
    冀西北宣龙地区铁质叠层石和铁质核形石同心纹层中普遍含有微体古植物化石，属于低等蓝藻类，形态以丝状体为主，部分为羽状体，它们直接地参与了铁的成矿作用。
        

旅游活动对巴马水晶宫洞穴环境及碳酸钙沉积物景观的影响

巴马县水晶宫洞内次生化学碳酸盐（钙）沉积物景观丰富,类型多样,有石钟乳、石幔、石瀑布、石笋、石柱、石盾等特色景观;尤其是近期仍在发育的洞顶鹅管、卷曲石、石花和石毛等是国内外较为罕见的洞穴奇景。自2007年水晶宫开发以来,对巴马水晶宫洞穴环境及碳酸钙沉积物景观等进行了监测,发现洞穴内流水、滴水、池水数量点减少; 洞穴温度升高、湿度降低,CO2浓度增加,空气负离子浓度减小以及普遍滋生(藻类、苔藓、蕨类等)灯光植物和洞穴景观表面的污染与变色污染、老化等现象。依据洞穴环境变化规律,提出有利于洞穴环境保护以及景观修复的相关措施,为科学合理保护开发旅游洞穴提供重要的科学依据及广泛的应用前景。      

碳酸盐岩在全球碳循环过程中的作用

碳酸盐岩是地球上最主要的碳库，开展全球变化研究应重视碳酸盐岩在岩溶作用过程中的地球化学动力学研究。这方面的科学问题有二个。第一是关于全球碳酸盐岩的碳库容量问题，尚须利用全球沉积岩和碳酸盐岩数据库，根据全球地质历史时期碳酸盐岩的分布面积、厚度和岩石成分等进行重新计算。其次是关于碳酸盐岩在岩溶作用过程中对全球碳循环的动力学贡献问题。一方面碳酸盐岩的溶蚀作用不仅关系到海洋ＣａＣＯ＿３的供给量而影响海洋中碳通量的平衡，而且还可直接回收大气圈中的ＣＯ＿２；另一方面由于钙华的沉积又可向大气圈释放ＣＯ＿２，而影响温空气体的变化。它们构成了大气温室气体源汇关系中不可忽视的一项。     

试论岩溶在沉积—改造铅锌矿床形成中的作用

在碳酸盐岩地区广泛分布着一些沉积—改造铅锌矿床.其主要改造作用目前一般概括为地下(热)水作用.本文通过比较地下水改造成矿作用与岩溶作用之间的关系,论证岩溶在矿床形成中起着重要作用,即地下水改造富积成矿作用主要为岩溶作用.     

岩溶洞穴现代沉积间断的影响因素研究--以河南鸡冠洞为例

岩溶洞穴次生沉积物--石笋因其独有的高精度测年和高分辨率记录的优势已越来越成为过去全球变化研究中重要的支柱。进行洞穴碳酸盐沉积机理研究对于理解石笋沉积速率,结晶形态、准确解译气候替代指标和现代洞穴合理保护具有重要意义。以我国南北交汇带亚洲季风敏感区河南鸡冠洞为例,通过对2010-2015年连续6个水文年对鸡冠洞滴水和碳酸盐沉积的监测发现:①洞内滴水水化学指标与沉积速率表现出很好的一致性,雨季大气降水增加,气温升高,生物活动加强,土壤CO₂含量增加,滴水滴速、Ca2+、HCO₃-、电导率（EC）和沉积速率同时增加,旱季反之;洞内CO₂对方解石沉积的抑制作用被滴水饱和度掩盖。②受2012-2013年年降雨量显著减少的影响,水岩作用减弱,2014年滴水饱和度降至最低,出现为期一年的沉积间断,直至2014年下半年降水增加,于11月重新接收到方解石沉积。③自2013年下半年开始,受人为淋滤洞穴影响,滴水NO₃-上升数十倍,模拟实验显示其对CaCO₃溶解的能力较之前提高约60%,表明NO₃-对方解石沉积存在抑制作用,这可能是个别月份滴水饱和度高却没有回收到CaCO₃沉积的原因,建议景区在进行补水的同时要考虑水质对岩溶作用的影响。     

Characteristics of Breccias and C-O-Sr-S Isotope Geochemistry of the Duocaima Pb-Zn Deposit in Tuotuohe, Qinghai Province: Implications for the Ore-forming Process

The Duocaima carbonate-hosted Pb-Zn deposit is a newly found large deposit in the southern area of Qinghai Province.In this paper, the characteristics, genesis, significance to Pb-Zn mineralization of the widely developed breccias, and the ore-forming process have been carefully studied based on geological documentation of drilling holes, microscopic observations of petrography and microstructure and some stable isotope measurements.Based on the compositions of the clast and matrix, the breccias can be classified into three types: limestone clasts cemented by marl; limestone clasts with fine-grained calcareous materials; and limestone clasts cemented by hydrothermal calcite.The mineralization in the first type of breccia is weak, whereas it is strong in the latter two types of breccias.According to the locations of occurrence and structural characteristics of the breccias along with the relationship between the breccias and mineralization, part of the limestone clasts that are cemented by marl and outcrop in the contact zone between the Wudaoliang Formation(Nw) and the underlying Jiushidaoban Formation(Pj) are attributed to synsedimentary fault-genetic breccia, whereas the last of the limestone clasts that are cemented by marl and developed in the Jiushidaoban Formation(Pj) are attributed to the breccia generated by karst cave collapse; the limestone clasts with fine-grained calcareous materials and the limestone clasts cemented by hydrothermal calcite are attributed to breccia formed by hydrothermal dissolution.The breccia formed by karst collapse had consistently evolved for a long period of time, while the breccias with other origins were formed around the period of mineralization(i.e., about or slightly later than 20–16 Ma).The breccia generated by karst cave collapse and hydrothermal dissolution are somewhat related; the formation of the breccia from karst cave collapse provided open space for the later mineralization and reaction between hydrothermal fluids and host rocks, and the subsequent strong dissolution by hydrothermal fluids transformed some of the breccia formed earlier by karst cave collapse.Meanwhile, carbonate host rocks with breccias and brecciaed mineralization can be a potential sign of Mississippi Valley Type(MVT) deposits and important indicators for regional mineral exploration.The δ13CV-PDB, δ18OVSMOW, and 87Sr/86 Sr values of hydrothermal calcite in the Duocaima deposit range from 4.3‰ to 7.1‰, 14.9‰ to 20.1‰, and 0.707494 to 0.708185, respectively; the δ13CV-PDB, δ18OV-SMOW, and 87Sr/86 Sr values of the host limestones of the Jiushidaoban Formation range from 3.6‰ to 5.3‰, 18.0‰ to 20.5‰, and 0.707372 to 0.707945, respectively.The δ13CV-PDB and 87Sr/86 Sr values of hydrothermal calcite and limestone are similar, indicating single sources of C and Sr in this deposit, with the likely source being the limestone of the Jiushidaoban Formation.The minor scattering of the δ18OV-SMOW values suggests that different O isotope fluids underwent the isotope exchange reaction.The C-O-Sr isotope characteristics indicate that the host limestones experienced a dissolution and precipitation process during mineralization, which is beneficial to improving the porosity of host rocks and promoting the precipitation of metal sulfides.The δ34SV-CDT value of the breccia-type mineralization sulfides ranges from-30.4‰ to-0.3‰; that is, the δ34SV-CDT value is negative with considerable variation, illustrating that during the breccia-type mineralization process, the bacteriogenic reduction of sulfates provided the vast majority of sulfur, whereas the thermochemical reduction of sulfates was relatively unimportant.The brecciation that occurred as a result of karst cave collapse was mainly generated by the dissolution of groundwater; however, the brecciation related to hydrothermal dissolution and mineralization processes were caused by mixing of different fluids.     

辽宁本溪晶花洞碳酸钙沉积物颜色多样性分析

辽宁本溪晶花洞发育于中奥陶统马家沟组(O2m)中厚层白云质灰岩中,洞内碳酸钙沉积物具有白色、黄色、肉红色、浅蓝色和黑褐色等多种原生色彩。在洞穴考察的基础上,通过对围岩和洞穴碳酸钙沉积物X荧光分析以及显微镜薄片鉴定,认为洞穴中白色的次生化学沉积物主要由质纯的CaCO3形成;浅蓝色、黑褐色的形成则多由沉积物含有铜、锶和锰、锌所致;而黄色、红色则为不同环境下铁、锰等变价元素所产生。      

湖北清江和尚洞滴水微生物群落随空间和季节的变化

为了考察现代微生物群落对环境因子的响应关系及其在古气候重建中的应用潜力, 利用微生物学传统的培养计数、荧光染色总菌计数和BIOLOG的ECO微平板等技术对湖北省清江和尚洞内不同地点的滴水由内至外进行了空间和季节性的动态监测, 4个滴水点由内向外编号依次为1D、3D、4D和5D.结果证实湖北清江和尚洞洞穴滴水中存在一定数量的微生物.不同样点微生物的代谢活性不同, 1D样品中的微生物群落代谢活性最高, 3D表现出与1D相似的代谢特征, 但平均颜色变化率(AWCD: 微生物对碳源的利用程度, 颜色变化率越高, 表明微生物代谢越旺盛)较1D小, 4D和5D样品在接种24h后平均颜色变化率(AWCD)基本保持不变.对微生物代谢较为旺盛的1D、3D两个样品中不同时间内微生物群落的多样性指数进行分析, 表明洞穴滴水中微生物多样性相对稳定, 随采样季节的变化不大.相对于3D、1D的4个不同季节(采样时间)微生物群落对碳源种类的利用上存在一定差异.1D水样在2006秋季(2006年11月份)、2007春季(2007年5月)和2009年夏季(2009年7月份)微生物群落利用碳源种类上比较接近, 而在2008年初秋(2008年9月)碳源利用种类与前三者的差异明显.与1D相比, 3D的4个不同采样时间的滴水微生物群落在主成分1和主成分2的得分系数比较接近, 群落碳源代谢功能多样性差别不大.这种变化可能反映了不同季节滴水中可溶有机质成分(DOC)的变化及微生物群落成分的变化, 暗示了微生物群落结构变化在指示气候变化应用中的巨大潜力.但微生物群落多样性与代谢功能多样性与气候因子之间的关系尚需深入研究.      

微动HVSR法在岩溶区探测地下河管道和溶洞的有效性研究

微动HVSR（Horizontal-to-Vertical Spectral Ratio）法是一种简单有效的被动源地震勘探方法,当测点下方介质存在明显的速度变化时,HVSR曲线会呈现相应的异常形态。为探索该方法在岩溶区探测地下河管道和溶洞的有效性,选择桂林毛村地下河流域内的大岩前村作为研究区,并在此开展野外试验。研究区发育有一条地下河管道,通过精准的洞穴测量,获得了此地下河管道的平面位置和洞高等信息。在研究区的地下河管道上方地面布设3条物探测线,均进行微动HVSR法测量,并用探地雷达法测量作对比。结果表明,两种物探方法的异常位置与测线下方地下河管道的实际平面位置基本一致,证明微动HVSR法可作为一种有效的地下河管道和溶洞探测方法。     

宁芜盆地凹山和东山铁矿床流体包裹体和氢氧同位素研究

本文对宁芜地区凹山和东山铁矿床中的磷灰石流体包襄体进行了较为系统的测温研究,并测定了不同时期形成的磁铁矿、阳起石和石英的 H、O 同位素组成。凹山和东山铁矿磷灰石含有丰富的流体包裹体,原生气液包裹体包括早期细长管状、针状包裹体(类型Ⅱ)和晚期不规则状包襄体(类型Ⅰ);早期包裹体又可分为单一液相包裹体(类型Ⅱ-a)、气液两相(富气相)包襄体(类型Ⅱ-b)、气液两相(富液相)包裹体(类型Ⅱ-c)和气相、液相及固相多相包裹体(类型Ⅱ-d)四种亚类。包襄体中至少含有五种不同的子矿物。磷灰石包裹体记录了多个峰值温度,从600℃～800℃到～410℃和～270℃,分别对应于磷灰石(磁铁矿 透辉石)、阳起石和石英的形成。流体的盐度随温度的降低而逐渐减小,从高达～80%NaCl equiv。到<20%NaCl equiv。磷灰石形成时流体处于不均匀的状态,流体包裹体为非均一捕获。H、O 同位素研究显示成矿流体早期为演化的初始岩浆(水),在高温下形成了铁矿石;此后,成矿流体有可能与蒸发盆地卤水或大气降水发生混合;晚期则可能有较显著的大气降水加入。     

浅析四川通江诺水河地质公园岩溶景观成因

诺水河地质公园内完整保留了岩溶作用各阶段的地质现象,形成了主题突出、类型多样的地质遗迹景观组合。该区出露了厚达2248m的石灰岩地层,为岩溶作用提供了丰富的物质基础。自0．65亿年的古近纪以来受推覆构造影响,使区内地壳呈阶段式上升,产生大量水平裂隙和纵张裂隙,为岩溶作用提供了良好的通道。岩溶洞内形态万千、绚丽多彩的钙华景观则是含Ca^2＋的水流经滴水作用、面状流水作用、池水作用、协同水作用、毛细管和旋卷流水作用的杰作。     

四川诺水河地质公园地质遗迹景观资源特征

诺水河地质公园位于通江县北部,地理区位条件较优越,地质遗迹景观资源十分丰富,分布广,成因类型多样,景观规模大,景观品质高,以岩溶洞穴钙华堆积景观为主的导向型景观资源特色突出,个性鲜明,其它配套景观相对集中,互补性强,配套性好,具有重要的科研、科考价值,美学观赏价值,保护价值和旅游开发价值。     

贵州织金洞世界地质公园喀斯特景观特征及其形成演化分析

织金洞世界地质公园,位于贵州高原西部,园区内喀斯特景观总体可概括为洞穴、峡谷、天生桥、天坑、高峰丛、丘陵、单面山与象形山、水文遗迹等8大类,它们以下三叠统海相碳酸盐岩为物质基础,有序、集中分布于织金洞、绮结河、东风湖三片相对独立,却又以绮结河为纽带紧密相连的喀斯特区域内,共同构成一个以洞穴、峡谷、天生桥、天坑为核心,形态雄伟、典型、优美、珍稀的高原喀斯特景观群。同时在对公园岩溶景观特征及区域地质背景进行分析和研究的基础上,系统研究和探讨了织金喀斯特,及织金洞、绮结河、东风湖三大地貌单元的形成演化过程,并认为它们的发育模式由地下喀斯特逐渐过渡至地表喀斯特,系统完整地纪录了贵州高原喀斯特的演化历程。