短时间尺度下旅游洞穴空气环境自净能力研究——以绥阳大风洞为例

在2017年9月30日-10月9日对贵州绥阳大风洞洞内的温度、湿度、CO2浓度和洞外的温度、湿度、降雨量等指标进行为期10天的连续自动监测,并结合监测期内游客量和当地降雨情况,利用数理统计方法进行分析,结果发现:洞穴空气环境的自净能力主要取决于洞内气流交换的强弱程度,尤其是在极端天气(主要指夏秋季降雨)下,洞外温度降低,促使通风模式发生转变,进而增强了洞内外气流的交换,提高了洞穴环境的自净能力。但洞穴空气环境的自净能力是有限度的,除温度、湿度外,当游客产生的CO2浓度超过洞穴空气环境的自净能力阈值时,洞内CO2会出现累积效应;反之,洞内CO2浓度又回归至洞穴环境背景值。同时,洞穴空气环境的自净能力反应时间也会因洞腔体积、洞道结构等的不同而有所差异,大风洞1#、2#、3#监测点的自净能力反应时间分别为15 h、18 h、20 h。      

喀斯特洞穴氡研究综述

氡对人体健康的影响向来是医学、化学、核物理学等学科的研究热点。近年来学术界虽然对喀斯特洞穴氡的来源(岩石、地下水)、氡浓度的影响因素(地质因素、洞体结构、洞内外气象参数)、氡浓度的测量(测量对象、测量仪器及方法)、氡的危害、氡的防治(隔离氡气渗入途径、排风通氡、控制洞穴内停留时间减少吸入量、加强监测)等方面开展了研究并取得了不少的成果,但对于喀斯特洞穴氡的形成机理、喀斯特洞穴氡测量标准的制定及有效剂量的估算、喀斯特洞穴氡的防治技术及员工的健康管理等方面的研究还比较薄弱,有待加强。      

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。     

小三峡岩溶隧道围岩防突层安全厚度有限元分析

针对小三峡隧道岩溶发育的工程地质特征,采用有限元方法建立典型隧道断面数值计算模型,分析充水溶洞位于隧道不同方位、不同距离时隧道围岩位移和塑性区变化规律,并结合围岩的位移变化情况和塑性区分布情况作为评价隧道围岩突水的判据,得出防止隧道围岩突水的岩层最小安全厚度。研究结果表明：在岩溶水压力作用下,当洞径比一定时,随着溶洞逐渐远离隧道,溶洞对隧道的影响在逐渐减弱;当间径比一定时,溶洞直径越大对隧道的影响越明显;同时根据围岩的位移和塑性区计算结果得到了隧道围岩最小防突厚度。研究成果可为小三峡隧道安全施工提供技术支撑。     

塔河油田奥陶系岩溶洞穴发育特征及其与油气的关系

溶蚀孔、洞是塔河油田奥陶系油气的主要储集场所。为深入了解奥陶系的油气分布,研究了该区奥陶系岩溶洞穴的发育特征,介绍岩溶洞穴在钻井录井、岩心、测井、地震等资料上的识别标志,并识别了本区14口井的岩溶洞穴;恢复了本区海西早期的岩溶古地貌。研究发现：岩溶斜坡靠近岩溶高地和岩溶谷地一侧是岩溶洞穴发育且保存最好的所在地,岩溶洞穴主要分布在“双峰灰岩”顶面下40~80 m、110~130 m、150~190 m、230~260 m的深度范围内,多数井在岩溶洞穴发育段表现出了极好的油气生产能力。     

岩溶地区隐伏溶洞顶板稳定性及变形分析

溶洞顶板以及溶洞本身的变形是评价含隐伏溶洞岩溶地基稳定性最为直观的技术指标,在岩土自重和桩基的外附荷载作用下,确定桥基隐伏溶洞顶板安全厚度为8.0 m能够满足稳定性要求,突破了设计规范中对溶洞厚跨比必须大于0.8的要求。利用有限元计算,预测了桥基下溶洞及顶板的变形规律,采用钻孔多点位移计实现了在施工荷载施加过程中对溶洞及顶板岩体的变形的实时监测,有效验证了数值计算结果的合理性。监测结果表明：溶洞顶板不同岩层及溶洞本身的变形在荷载施加初期发展较快,相同施工荷载作用下洞体本身的应变最大,而顶板表层的应变又高于洞体上部岩层应变。     

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。     

The Geochemical Features and Evolution of Laterite in the Karst Areas of Guizhou Province

Guizhou is one of the dominating karst regions,where laterite is widespread,in China.Seventy-two laterite samples were taken from twelve laterite sections in the karst areas of Guizhou Province,which are possessed of typical subtropical karst geomphological and ecological environmental features and have evolved completely from dolostones and limestones.In terms of the major,trace and REE deta for thd samples this paper discusses the geochemical characteristics of laterite in the karst areas with an attempt to disclose the geochemical process and evolutionary rule of laterite formation.There have been involved three important pedogenetic geochemical precesses in the formation of laterite in the karst areas:(1)enrichment of silicon and aluminum and depletion of calcium and magnesium;(2)enrichment of iron and manganese;and(3) enrichment of aluminum and depletion of silicon.During the formation and evolution of laterite,obvious enrichment and differentiation of trace elements such as Cu,Pb,Zn,Ni,Co,Cr,Pb,F,Cl,and As can be observed,but for the rare-earth elements,their enrichment is remarkable against a weak differentiation.The REE distribution patterns in the laterite are similar to those of its parental carbonate rocks.     

Effect of the 2004 Asian tsunami in the sea cave of Tham Phaya Nak (Koh Phi Phi archipelago,Thailand) and possible evidence of a prehistoric event

Tsunamis may leave traces on the landscapes whose study provides a prehistorical approach and the analysis of possible recurrences. In karstic areas, caves and speleothems are good recorders for natural or anthropogenic events. They preserve traces of fragile remains as prehistoric paintings and they have been used for palaeoseismology studies. The effects of the 2004 Asian tsunami on the karstic shores have been studied in Western Thailand, close to Phuket. Limestone cliffs of Koh Phi Islands and the marine cave of Phi Phi Leh have been poorly affected, but a prehistoric-event has provoked the deposit of a layer of coral fragments into the cave. This damage could be attributed to a tsunami but a storm cannot be excluded.     

桂林附近陷落地震分布,形成及特征

隐落地震是石灰岩喀斯特区溶洞或上洞塌陷所引起的特殊类型的地震,在我国南方及西南喀斯特区域分布较为广泛,是一类低震级高烈度的地震,在震中区造成较大的震灾。本文以桂林附近喀斯特区为研究范围,从古往今来的地震记录中分析提炼出其分布、形成及特征。     

塔里木盆地北缘奥陶系古溶洞和古岩溶沉积中包壳砾石和包壳砾岩的发现及特征*

塔里木盆地北缘奥陶系发育典型的古岩溶,笔者在其中发现了一种非常特殊的沉积物或沉积构造:包壳砾石和包壳砾岩,且这种包壳砾岩之前从未见报道。该包壳砾石和包壳砾岩的结构类似鲕粒或核形石,可分为核心和包壳2部分,大部分呈近圆形或扁圆形,少数形态不规则,直径为数厘米到数十厘米。核心可分为4种,分别是:(1)与溶洞围岩相同的灰岩砾石;(2)由砂岩形成的核心;(3)由砾岩构成的复合核心;(4)由古钙华碎块形成的核心。包壳也可分为4种类型,分别是:(1)具有圈层的包壳;(2)颗粒状包壳;(3)均质包壳;(4)由颗粒状包壳和圈层状包壳组合形成的复合包壳。包壳砾石和包壳砾岩是溶洞和岩溶沉积中的典型产物,其不仅可以作为识别溶洞和岩溶的标志之一,而且具有一定的储集能力,是一种有效的油气储集体。     

Karren of Mushroom Mountain (Junzi Shan) in the Eastern Yunnan Ridge, Yunnan, China: Karstological and Tourist Attraction

<正>Mushroom Mountain karren with predominantly flat tops that formed along the stylolites and bedding planes dictated the special features of this karst landscape.Their features and rock relief clearly reflect the geological conditions and development.The subsoil karren with conical tops dissected by subsoil rock relief were exposed from beneath the soil.Below tree vegetation,the subsoil karren are to a great extent covered by moss and lichen,under which they acquire their characteristic shape.On the bare surface they were reshaped by rainwater that carves flutes and solution pans.The old cave that opens below the top of one of the cones reveals the period before its dissection into hills and cones when this part of the karst aquifer was still deep under the water table.     

旅游洞穴空气环境时空变化特征及其影响因素——以贵州省绥阳大风洞为例

为探究绥阳大风洞空气环境时空变化的规律及其成因,沿洞道布设10个监测点,并对各点在垂直剖面上（洞道上、中、下部)的温度、湿度和CO2浓度进行为期11个月的监测,结果表明：(1)大风洞空气环境要素（CO2、温度、相对湿度）均呈现出明显的季节变化,大体上CO2、温度和湿度表现为冬季低,夏季高的特点。(2)春、夏、秋季洞内外空气交换较弱,由洞口至洞内深处CO2浓度、湿度逐渐增加,温度逐渐减小,且越往洞内深处,空气交换减弱,各参数变化越稳定;冬季洞内外空气交换作用强,由洞口至洞穴深部,温度变化曲线表现为并无突变点,且洞穴CO2、湿度的垂直变化加大。(3)垂直变化上,春、夏、秋季洞穴CO2浓度、相对湿度差异大,洞底部CO2浓度和相对湿度大多高于洞顶部,但越往洞穴深入,3个环境参数的垂直差异均减小。     

塔里木盆地玉北地区中下奥陶统鹰山组溶洞充填物稀土元素特征及其意义*

中下奥陶统碳酸盐岩古岩溶型储集层的特征、演化及纵横向分布是塔里木盆地玉北地区勘探关注的重要问题,而YB7井在鹰山组钻遇的溶洞及其充填物为研究该地区中下奥陶统古岩溶作用提供了契机。研究区YB7井中下奥陶统鹰山组溶洞充填物以长石石英砂岩为主,文中将其稀土元素组成特征与该地区志留系依木干他乌组和克孜尔塔格组、泥盆系东河塘组、石炭系巴楚组及塔中地区志留系柯坪塔格组和塔塔埃尔塔格组进行对比,以分析其物源及溶洞的演化时限。结果显示: 4个溶洞充填物样品稀土元素配分模式表现为轻稀土轻微富集,重稀土稍显亏损,具有明显的Ce负异常和轻微的Eu正异常,与东河塘组和柯坪塔格组的特征较为接近。溶洞充填物的ΣREE平均为36.48 μg/g,与东河塘组最为接近,而与柯坪塔格组相距甚远。玉北地区缺失柯坪塔格组,至巴楚组沉积前一直处于构造高部位,故柯坪塔格组不具备为YB7井溶洞提供物源的基础。玉北地区西部局部钻遇东河塘组,而YB7井周边缺失该组,故综合稀土元素组成特征、沉积特征及构造背景认为,YB7井溶洞充填物来源于东河塘组,其形成于暗河系统,且东河塘组沉积后至巴楚组沉积前是玉北地区重要的岩溶储集层发育时期。     

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.      

岩溶洞穴交互带概念的提出及其在水资源管理中的意义

岩溶地区以管道流为主的地下水补给、径流与排泄常常引起地下水与地表水间快速且频繁的交互与转化,并因此引发水环境退化问题。文章引用并拓展地表水文学和水文生态学中交互带的概念,提出南方岩溶地区管道流与其他类型水体交互的场所为岩溶洞穴交互带,并依据交互带的水流类型和交互方式,划分为泉口交互带、天窗交互带、落水洞交互带和管道交互带4种类型;且以泉口交互带和天窗交互带为重点,采用水文和水化学在线监测、现场测试、流量测量,结合水化学、浮游生物和微生物等的分析鉴定,剖析了交互带的水文、水化学特征和水生生物群落结构及其与水环境的关系。研究发现:岩溶洞穴交互带的水文功能有弱化趋势;泉口交互带的污染物降解能力明显,水化学功能尚能发挥作用;水生生物功能在退化,主要是由水文功能弱化导致的。水文功能弱化是岩溶洞穴交互带环境功能退化的重要原因。建议在岩溶地区的水文地质和环境地质工作中重视交互带,探索交互带的探测和监测技术,通过有效管理改善交互带的环境功能。      

Tectonics of the Scandian orogeny and the Western Gneiss Region in southern Norway

Two crust-forming events dominate the Precambrian history of the Western Gneiss Region (WGR) at about 1800–1600 Ma and 1550–1400 Ma. The influence of the Sveconorwegian orogeny (1200–900 Ma) is restricted to the region south of Moldefjord-Romsdalen. A series of anorthosites and related intrusives are present, possibly derived from the now-lost western margin of the Baltic craton that may have been emplaced in the WGR as an allochthonous unit before the Ordovician.The Caledonian development is split into two orogenic phases, the Finnmarkian (Cambrian — Early Ordovician) and the Scandian (Late Ordovician/Early Silurian — Devonian). The lower tectonic units west of the Trondheim Trough may be Finnmarkian nappes ; they were part of the lower plate during the Scandian continental collision. The Blåhö nappe is correlated with dismembered eclogite bodies along the coast. A regional change of nappe transport direction from 090 to 135 marks the initiation of an orogen-parallel sinistral shear component around 425 Ma. The change caused the development of a complex sinistral strike-slip system in the Trondheim region consisting of the Möre-Tröndelag Fault Zone and the Gränse contact. The latter cut the crust underneath the already emplaced Trondheim Nappe Complex, thus triggering the intrusion of the Fongen-Hyllingen igneous complex, and initiating subsidence of the Trondheim Trough, and was subsequently turned from a strike-slip zone into an extensional fault. Minor southward transport of the Trondheim Nappe Complex rejuvenated some thrusts between the Lower and the Middle Allochthon. A seismic reflector underneath the WGR is interpreted to be a blind thrust which subcrops into the Faltungsgraben. During Middle Devonian orogenic collapse, detachment faulting brought higher units, now eroded elsewhere, down to the present outcrop level, such as the Bergen and Dalsfjord nappe and the Old Red basins.     

Earthquake hazard of the northern parts of the Bohemian Massif and Western Carpathians

The new procedure of earthquake hazard evaluation developed by Kijko and Sellevoll is tested and applied for the border region of Czechoslovakia and Poland. The new method differs from the conventional approach. It incorporates the uncertainty of earthquake magnitudes, and accepts mixed data containing only large historical events and recent, complete catalogues. Seismic hazard has been calculated for nine regions determined in the border area. In the investigated area, data of historical catalogues are uncertain or, in many cases, the epicentral intensities are unknown. Thus, a number of assumptions have to be adopted in data preparation of catalogues since the year 1200. The calculated values of parameters b in the Gutenberg-Richter frequency-intensity relation as well as the return periods, seem to be reasonable and are generally confirmed by the results obtained from catalogues for the last 80–130 years.     

充水溶洞特征的高密度电阻率法反演分析研究

在高密度电法勘探中,不同性质的溶洞其反演电阻率特征有差异,溶洞为空洞时反演电阻率表现为高阻,充满水时表现则为低阻,而充水溶洞的电阻率反演特征很难判断.文章通过构建不同充水程度的溶洞模型进行正演模拟,利用最小二乘法对模型的地电断面进行反演,对比不同反演成像模型的地电响应特征.结果表明,充水溶洞的电阻率随溶洞充水量的增加而减小,低阻的范围随着水量的增加而不断扩大,其可分辨性强.野外探查资料进一步验证了模拟结果,所获得的认识对地下溶洞的电法探测分析具有一定的指导意义.     

岩溶塌陷灾害的岩溶地下水气压力监测技术及应用

文章系统、全面地介绍了岩溶地下水气压力监测技术及其应用成果。该技术在监测成孔、孔口的密封及监测频率等方面创新性地提出了相关的工艺方法,能真实、及时且充分地反映出岩溶管道裂隙系统中的地下水气压力变化特点,可为岩溶塌陷的机理研究、监测和预警提供科学依据。岩溶地下水气压力监测技术工艺简单、操作方便、成本低廉,经过20多年的改进,已成功应用于全国11个典型岩溶塌陷区,服务于高铁、水源地、油气管线、市政建设等潜在岩溶塌陷风险性评价、安全降深、监测预警等方面,取得了很好的效果。