雪宝顶区块流域钙华形成的生物作用研究

钙华不仅具有重要的景观旅游价值,而且对确定区内碳酸盐沉积特征、环境演化规律及同期环境生物的作用与贡献有重要的研究意义。本文在对比国内外典型钙华特征的基础上,以黄龙和九寨沟为例,对雪宝顶区块流域内钙华的沉积特征、环境化学与生物作用进行阐述,指出了雪宝顶区块流域冷水型钙华的形成与演化是化学沉积-溶解作用、生物沉积与溶蚀作用等共同作用的结果,并受非生物、生物因素影响。在雪宝顶冷水型钙华的形成过程中,微生物协同参与了钙华的沉积与溶蚀过程,通过自身新陈代谢促活动促使使钙离子结晶,并诱导晶型变化;其他生物体如植物、藻类等或以间接的方式促进或加快了钙华形成,或为钙华生长提供模板和体量。     

四川黄龙钙华藻类及其生物岩溶作用

从探索黄龙钙华的生物成因角度出发,对黄龙钙华藻类进行了采集、鉴定和分析,并对钙华藻类的生物岩溶作用做了初步探讨。研究得出黄龙钙华藻类分属于4门19属86种,优势种属为Tolypothrix属、Gloeocapsa属和Cymbella属。黄龙景区不同环境区域的优势藻类有所不同,藻类参与的碳酸盐沉积在不同岩溶景观中所起作用也有所差异。其中蓝藻参与的碳酸盐沉积主要表现于黄龙钙华坝景观的形成过程中,由硅藻参与碳酸盐沉积主要表现于斜坡滩华景观的形成过程中。藻类既能在钙华形成过程中发挥作用,藻类的生长也能侵蚀破坏钙华景观,在长期缺乏岩溶水补给的条件下,藻类对钙华景观的破坏性尤为突出。      

基于钙均衡估算黄龙钙华沉积速率的探讨

从黄龙钙华的成因研究出发,结合地质历史分析及长观资料对核心景区景观水系统的相对稳定性作出了评价。通过对景观水中钙离子及其它组分含量在时间及空间上变化特征的分析研究,揭示了钙离子含量在时间上的相对稳定以及在空间上自上游而下逐渐降低的规律,这为采用钙均衡模式来研究钙华堆积区内的年沉积量提供了重要保证。在此基础上,进一步通过同位素测年、物探、测绘等综合手段对钙华堆积区内的历史与现代的平均沉积速率进行系统研究,并与前人的研究成果对比,验证了钙均衡模型的可行性和可靠性。计算结果表明,黄龙核心景区钙华的平均沉积速率为1～ 4. 86mm /a。      

四川黄龙钙华的形成

作者通过现场测试、实验及室内分析,从薄膜(扩散边界层)效应及水化学的变化对黄龙钙华进行了研究,得出黄龙钙华的沉积速率为0.43～4.7mm/a,其中速率较大者出现在流速较快(边界层较薄)的部位,如边石坝上;而速率较小者则出现在流速较慢(边界层较厚)的部位,如钙华池内。      

四川黄龙钙华的形成

作者通过现场测试、实验及室内分析,从薄膜(扩散边界层)效应及水化学的变化对黄龙钙华进行了研究,得出黄龙钙华的沉积速率为0.43～4.7mm/a,其中速率较大者出现在流速较快(边界层较薄)的部位,如边石坝上;而速率较小者则出现在流速较慢(边界层较厚)的部位,如钙华池内。     

黄龙争艳彩池边石坝藻席钙华特性研究及意义

藻席钙华对彩池边坝的颜色及钙华的沉积具有调控作用,会影响彩池边壁稳定性,导致独特景观破坏。文章选取黄龙争艳彩池作为研究对象,通过对藻席钙华的基本理化特征和微观形貌观察与分析,明确藻席钙华的沉积特性。结果表明：藻席钙华含水率为5.70 %,密度为1.56 g.cm-3,具有较强吸水能力;通过XRD确定其主要矿物相为方解石;利用元素分析仪确定总碳含量为12.06 %,在生物作用下,受次生有机碳影响较大;藻席钙华的微观形貌显示,硅藻与钙华颗粒是构成藻席钙华的基本单元,是一个复合型生物集合体。     

黄龙核心景区水环境动态特征及钙华沉积能力分析

为有效地评估四川黄龙核心景区水体水化学环境、钙华沉积能力,及时掌握景区水体水化学场的变化特征,采用野外实地调查、水质监测等方法,分析转花池泉群的水环境特征,黄龙核心景区的钙华沉积能力及其水环境状况。研究结果表明：(1)转花池泉群是提供区内钙华沉积的主要钙源和碳源,与黄龙后沟地表水一同构成驱动区内钙华景观发育演化的水源;黄龙沟和转花池泉群的水量补给来源主体分别为降雨和冰雪融水。(2)1999年以来,转花池泉群流量总体稳中有增,水质极为稳定,近30年来历史最大水量出现在2020年,1999—2017年转花池多年日平均水量为7 817 m³·d^-1,2018—2020年多年日平均流量为9 368 m³·d^-1。(3)2018年转花池一带出现线状TOC异常带,主要原因是黄龙沟上游三道坪至头道坪一带的放牧活动造成钙华沉积速率下降,因此,建议加强对钙华源泉涵养区的保护,减少放牧活动对其的影响。(4)区内各水循环段的景观水仍具备一定的沉积能力,2019年SIc值下降,与强降雨的稀释作用有关,从而降低了钙华沉积能力...     

钙华生物沉积作用研究进展与展望

弄清钙华生物沉积作用有助于更好地理解钙华微岩相结构和地球化学特征的气候环境指示意义。总结和综述了与钙华沉积相关的生物群落、生物成因钙华微岩相结构、钙华生物沉积作用过程及其对钙华地球化学特征影响的研究进展,并展望了未来的研究重点。细菌、藻类和苔藓等广泛参与到钙华沉积中,形成了许多不同类型的孔隙结构、晶体结构和纹层结构。生物沉积过程主要包括:①生物生长扰动水流使得CO2逸出;②代谢作用(如光合作用)过程诱导碳酸钙沉积;③"表面控制"过程影响晶体成核及生长。生物沉积作用驱动了元素的迁移转化,对沉积水体和钙华地球化学特征具有重要影响。钙华在地球生物学研究中具有重要潜力,未来需要加强现代钙华沉积中的物理化学和生物过程相互作用机制及其各自贡献的量化研究,以便准确地解译钙华沉积记录。     

钙华沉积机制的研究现状及展望

通过分析大量相关文献并结合作者近年来的工作成果,总结了四种钙华沉积模式: 泉水、河流障、湖泊以及沼泽钙华沉积;综合讨论了气候环境、水文地质条件、水体的物理化学性质、生物作用等因素对钙华沉积的影响。针对目前研究中存在的问题,作者认为今后的工作要从碳酸钙沉积反应的热力学、动力学和晶体生长等微观过程进行研究,从而更加全面地认识钙华沉积的机制,以便为钙华景观的科学保护提供理论基础。      

雪宝顶流域钙华景观生态风险评价的研究探讨

景观生态风险评价能够有效地对区域景观格局进行优化并为风险防范提供理论基础。文献计量学分析表明,国内岩溶景观生态风险评价研究主要从“研究对象”、“评价模型”、“评价方法”和“评价指标”4个方面分析;而钙华作为特殊的岩溶体,目前对它的生态风险评价几乎未开展。文章从岩溶景观生态风险评价入手,基于模糊数学综合评判法和层次分析法,提出以地表钙华体与地表水循环作为景观主体,并对主体因素逐步细化,形成多层次综合评价模型,展开对雪宝顶流域钙华景观的生态风险评价。     

松藻矿区岩溶瓦斯“四位一体”防治技术及应用研究

岩溶瓦斯问题已成为影响和制约煤矿安全生产的重要致灾因素。为保障岩溶影响区岩石巷道掘进过程中的施工安全,有效防治岩溶瓦斯灾害,以重庆松藻矿区为研究对象,分析了岩溶瓦斯来源及岩溶瓦斯赋存规律,提出了基于岩溶瓦斯小块段区域预测、梯级渐进式局部探测、近距离局部防治和安全防护措施的"四位一体"防治技术。现场应用表明,严格实施"四位一体"防治技术能够有效防止岩溶瓦斯事故。     

九寨沟黄龙地区钙华漏斗的特征与成因探讨

九寨沟黄龙地区广泛发育着钙华滩流、湖泊、瀑布、洞穴与漏斗。本文对钙华漏斗进行了特征描述和成因分析,并将其与钙华池、盆特征进行了对比,进而得出钙华漏斗导致九寨沟地区景观水量减少的结论,并提出解决这一重要问题的办法是工程堵漏。本文对九寨沟黄龙地区景观的开发利用和环境保护具有重要的参考价值。     

四川黄龙地区鲕状钙华包壳粒的发现及其特征

在雪宝顶北麓的黄龙地区新发现的鲕状钙华包壳粒,是高寒区钙华形成环境中产出的一类典型陆相包覆颗粒构造。通过系统采样鲕状包壳粒沉积剖面,并借助常规显微镜、扫描电镜与能谱分析等,揭示出鲕状钙华包壳粒的矿物组分、微观结构等特征。结果表明：研究区的鲕状钙华包壳粒分为同心圆状、同心圆—放射状、薄壁同心圆状3种基本类型,包壳粒核部是由异地的钙华碎屑构成,外壳层是由泥晶与微亮晶方解石纹层围绕核部逐层形成的圈层构造;微观特征显示泥晶层无明显微生物成因发育特征。鲕状钙华包壳粒的微观形态与组构特征反映出壳体中的泥晶圈层可能形成于相对深的静水环境,亮晶圈层可能形成于浅水高能环境,鲕状钙华包壳粒的成因偏于鲕类而非核形石类。     

黄龙与黄石钙华微生物沉积作用比较研究

本文通过调查黄龙风景区水体的环境地质特征与微生物群落结构及多样性,并与黄石公园对比分析,探讨了两种特殊地理环境下的微生物群落结构和多样性及其对钙华沉积的影响。结果表明：黄龙沟泉水属于地下冷泉,且景区内覆盖着大量植被,水体中有大量藻类和细菌;黄石公园猛犸象温泉区泉水属于地下热泉,植被覆盖率很低,泉水中微生物多为嗜热菌,藻类较少。黄龙与黄石钙华主要由方解石组成并且微生物参与了钙华的形成过程。微生物对钙华沉积的作用,主要分为模板作用、产物诱导作用和代谢调控作用,对比探讨了特殊地质环境下的微生物对钙华沉积的贡献,指出微生物沉积作用在钙华沉积过程中的重要性,可为黄龙钙华“黑化”防治提供理论依据。     

黄龙钙华景观形成及演化趋势研究

黄龙景区因拥有钙华源泉、彩池、滩流、瀑布等景观而享誉世界,其钙华景观的稳定性也为世人所关注。文章通过对与钙华景观形成密切相关的地质环境,特别是水循环系统动态变化及区域钙华景观成长演化历史的研究,认为黄龙钙华景观现状稳定性较好,但正处于缓慢的、反复的衰退过程,只要采取适当的措施可以延缓其衰退。     

四川黄龙沟景区钙华的起源和形成机理研究

对四川黄龙沟钙华景区的水化学测试发现，形成黄龙沟钙华的泉水具有很高的Ca^2 和HC03^-离子浓度，相应地，泉水的C02分压显著高于大气和土壤生物成因所能产生的C02分压。结合泉水出露的地质条件和泉口C02气体碳稳定同位素组成(δ^13C＝—6．8‰)的分析，进一步发现，高C02分压与深部成因的C02有关。可见，黄龙沟钙华属于热成因类钙华，而非原来普遍认为的“是气候岩溶作用的产物”。此外，黄龙沟钙华的大量出现与水中方解石的迅速沉积、Ca^2 和HC03^-浓度的大量降低有关。随着地下水自泉口出露，由于水的C02分压远高于大气，水中C02大量释放于大气，结果水的pH值迅速升高，方解石饱和指数由泉口的负值很快转变为高的正值，为方解石的沉积奠定了必要的物理化学基础。放置于水中的大理岩石片观测表明，流速较快的边石坝处的方解石沉积速率是其附近水池内的2—5倍，这清楚地显示了水动力条件对沉积速率的控制。进一步根据DBL理论模型分析发现，水动力条件对方解石沉积速率的控制在于其对固液界面间扩散边界层(DBL)厚度的影响，流速愈快，DBL厚度愈薄。且DBL厚度最终制约着沉积表面的化学组成浓度，即厚度愈小，表面H^ 浓度愈低(或pH愈高)、方解石饱和指数愈高，进而方解石沉积愈快。     

土耳其棉花堡与中国黄龙和白水台钙华退化原因对比研究

通过比较中国四川黄龙、中国云南白水台、土耳其帕穆克卡莱棉花堡三地钙华景观的基本环境地质特征、钙华景观水化学、钙华沉积生物因素的差异性,探讨了土耳其棉花堡钙华退化缓慢的影响因素。对比发现,棉花堡景区藻类约为38种,种类单一,植被覆盖率较低,沉积主要受物理化学因素控制,沉积速率较快,多形成较好的层状结构,杂质少,且原生孔隙度较低,结构致密,结晶度较高,不易坍塌损坏;黄龙和白水台景区藻类分别为86种、196种,种类多样,且植被覆盖率皆高达80%以上,沉积主控于化学和生物因素,沉积速率较慢,结构呈多孔疏松状或多孔珊瑚状,原生孔隙度普遍较高,易退化。此外,棉花堡钙华景区泉水各离子含量均高于黄龙和白水台景区,尤其是Ca2+和HCO3-,这能有效促进CaCO3的沉积。