IGCP 379“岩溶作用与碳循环”在中国的研究进展

ＩＧＣＰ３７９项“岩溶作用与碳循环”是中国建议并组织实施的,于１９９５～１９９９年执行。作者对１９９５年以来项目的实施情况及其研究进展作了总结,并对每一科学的研究进展作了综述：（１）表夺溶系统碳循环与大气ＣＯ２源汇的主要进展有３方面：扩展了研究地区;揭示了秀层岩溶系统碳循环的运动机制;对表层岩溶作用回收大气ＣＯ２量进行了估算;（２）深部ＣＯ２释放问题的主要进展有;发现了更多的深部ＣＯ２释放带;揭示     

运用GIS和溶蚀试验数据估算中国岩溶区大气CO2 的汇

岩溶动力学开放研究实验室在全国18点进行了岩石试片试验,以此为依据,通过利用GIS综合叠加分析碳酸盐岩、降雨量、气温和植被分布图,将全国划分为18个区并进行岩溶作用产生的大气CO2汇的估算。全国岩溶区大气CO2 汇的总量为1423万t /a。除了岩溶面积之外,降雨量、植被和气温对大气CO2 的汇有很大影响,单位面积CO2 的汇以雨量最丰富的桂林岩溶区值最大,最干旱的格尔木区最小;森林区则明显高于裸露岩溶区。      

不同植物群落对灰岩试块溶蚀速率的影响

用澳大利亚产的微侵蚀计,对湖南郴州礼家洞3个植物群落土壤和泉水中的灰岩溶蚀速率进行了精确测定。对取得的1 650个数据,用SPSS应用软件进行处理,发现乔木群落泉水和土壤中灰岩的平均溶蚀速率最高,分别为3.17 mm/a和0.63 mm/a。在测定灰岩溶蚀速率的同时,对泉水的水化学特征和土壤中的TOC进行了分析,发现乔木群落样地的泉水有更强的溶蚀力（较低的方解石饱和指数和较高的CO₂分压）。乔木群落土壤中的TOC比灌丛、草丛的多。与灌丛、草丛相比,乔木群落对CO₂汇的贡献最大。     

岩溶峰丛洼地饲料植物元素富集特征研究

通过研究典型岩溶峰丛洼地常见饲料植物对矿质元素Ca、Mg、K、P、Fe等的富集特征发现,岩溶峰丛洼地中元素在饲料植物各器官内的分布具有不均一性;大量元素Ca、Mg、K、P主要富集在饲料植物的叶片中,微量元素Fe、有益元素Na 主要富集在根部;饲料植物各器官对大量、有益元素的富集特征为高Ca、K而低P、Na;生长于不同岩溶峰丛洼地区的同种饲料植物,由于岩溶地球化学背景及气候条件等的差异,其同类器官对同一元素富集的量不一样。      

岩溶动力系统对典型石灰岩土肥力特征的影响

碳酸盐岩(CaCO3)—CO2(气)—水(H2O)三相组成的岩溶动力系统,通过驱动环境元素的迁移,可影响土壤的基本性质及营养元素的形态和转化。一方面土壤盐基离子(Ca、Mg、K、Na)的大量淋失,另一方面岩溶作用产生的富钙环境使土壤体系中盐基获得补充,形成偏碱的土壤环境,并因此使石灰岩土的阳离子交换量和有机质含量较高,但也降低了土壤铁、锰、磷、锌等元素的有效性,最终对土壤肥力特征及演变产生深远的影响。      

我国南方表层岩溶带及其对岩溶水的调蓄功能

表层岩溶带是地表强烈岩溶化过程的产物,为表层碳酸盐岩各种岩溶个体形态和微形态组合构成的不规则带状的岩溶带,在我国南方岩溶区广泛分布。表层岩溶带对岩溶水的调蓄表现在两个方面: 一是增加入渗补给量;二是延缓降雨后雨水在岩溶水系统停留的时间,并形成了表层岩溶泉。表层岩溶带对岩溶水的调蓄功能大小主要与表层岩溶带的结构、岩层产状、地表覆盖情况和降雨性质有关。石漠化环境与森林环境的表层岩溶带对岩溶水的调蓄功能差异很大。石漠化地区,表层岩溶带泉的出流时间短,动态非常不稳定;表层岩溶带对岩溶管道泉调蓄能力弱,泉水动态与降雨动态一致。森林环境表层岩溶泉则多为常流泉,水文动态比较稳定。表层岩溶带形成的表层岩溶泉为开采深部岩溶水困难的峰丛山区的居民饮水提供了重要的水源,但只有恢复了岩溶石山区森林生态,才能实现表层岩溶泉应有的供水功能。      

序

全球气候变化正越来越深刻地影响着人们的生活.2011年12月12日,在德班世界气候大会上,参会各国历经长达两周的"马拉松"式谈判,"不完美的"大会决议才艰难降生.如何应对全球气候变化以及频发的极端气候事件,不仅影响着人类赖以生存的地球环境,也直接关系到各国的经济利益.除了在谈判桌上争取利益规避责任,各国都在纷纷开展大气二氧化碳减排增汇工作.地质碳汇是固碳增汇的途径之一,但由于被质疑过程缓慢和产生的碳汇部稳定而没有得到应有的重视.     

钙华非经典沉积的纳米生长过程与调控机制初探——以九寨沟—黄龙钙华形成为例

钙华是自然界重要的岩溶碳酸盐沉淀之一,其形成过程往往受到生命活动的影响,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。本文以黄龙-九寨沟钙华形成为例,阐述黄龙-九寨沟现代钙华纳米结晶特征、纳米钙华的生长和集合体形态,分析模拟实验中生物有机质对钙华生长和形貌的调控原因,揭示了生物活动和代谢产物对纳米钙华成核、生长及钙华晶体形貌的调控两途径四阶段机制;为探究钙华成因、碳酸钙生长调控机制、钙华退化的因素及其保护和可持续利用钙华景观具有重要的科学价值。      

岩溶峰丛洼地水土漏失及防治研究

中国地质科学院岩溶地质研究所岩溶生态研究团队在国家科技支撑计划和广西科技攻关项目联合资助下,自21世纪以来一直从事西南岩溶山区水土漏失创新性研究。2013年取得了一系列进展,阐明了水土漏失的概念、过程和数学模型;运用野外监测和先进的同位素技术,首次系统揭示了岩溶峰丛洼地不同地貌部位和不同生态环境的水土漏失定量差异和原因,建立了适宜岩溶区特点的水土流失强度分级标准和土壤侵蚀回归模型,创建了生物措施与工程措施有机结合的岩溶峰丛洼地水土保持模式和技术规程,开辟了岩溶石漠化环境生态效益与经济效益俱佳的火龙果生态产业,为西南岩溶地区石漠化综合治理和水土保持提供了技术支撑和示范样板。     

滇西芒市盆地芒棒组软岩的水文、工程地质 特征及其对工程的影响 ——以芒究煤矿为例

滇西芒市盆地是在喜马拉雅构造运动第Ⅱ幕基础上形成的陆相沉积盆地,该盆地中的上新世芒棒组为河湖相沉积体系。根据矿区钻孔资料,芒棒组在工程地质岩组划分上属半固结软岩,可分为砂岩-砂砾岩软弱岩组、粉砂岩软弱岩组和炭质泥岩-煤层软弱岩组3类,各岩组强度依次为P砂-砾＜P粉砂＜P泥-炭。煤层为低—中灰分（15%~25%）、低硫—中硫（0.5%~2.5%）的半暗淡—半亮褐煤,有一定的自燃性。测井数据和曲线显示,煤层视电阻率中等,放射性异常曲线明显与其它围岩不同;抽水试验结果表明,渗透系数k在0.1~0.01m/d 之间 ,降落漏斗影响半径77~119m,煤矿虽然距离芒市河很近,但却无明显的水力联系,证实芒棒组整体透水性较差。矿山勘探、开采持续时间近50年,已形成了一些采空区和废弃采空区,由于距铁路优选线较远（1.5~2km）,不会对大理-瑞丽铁路建设产生明显的影响。