亚热带典型岩溶区地表溪流溶解无机碳昼夜变化特征及其影响因素

岩溶水体溶解无机碳(DIC)的转化过程是评价岩溶碳汇稳定性及效应的重要指标之一,为了解其在岩溶地下水补给的地表溪流中的变化特征和影响因素,于2013年7月8~14日对广西融安县官村地下河水补给的地表溪流进行7昼夜定位连续监测,利用高分辨率自动监测仪器每15分钟测定pH、溶解氧(DO)、水温(T)、电导率(SpC)等参数,人工每2小时采集水样用于测定常规离子和δ~(13)C_(DIC)等指标。结果表明溪流水体T,pH,DO,SpC,DIC(以HCO_3~-表示),Ca~(2+),δ~(13)C_(DIC),方解石饱和指数(SIc)以及水体二氧化碳分压(pCO_2)等水化学指标均表现出明显的昼夜变化过程。SpC,DIC,Ca~(2+)和pCO_2等指标白天降低,夜间升高;T,pH,DO,δ~(13)C_(DIC)和SIc等指标白天升高,夜间降低。SIc变化范围为0.70~0.89,表明溪流中可能发生了碳酸盐的沉积。通过热力学参数计算表明水温(昼夜变化幅度为5.8℃)对水体pCO_2的昼夜变化影响率为27.48%~54.88%。反映水体水生植物新陈代谢过程(光合作用和呼吸作用过程)的水体DO指标和水体δ~(13)C_(DIC)均在白天上升,夜间下降,而δ~(13)C_(DIC)和水体DIC呈明显负相关关系(R~2=0.71),这也证明溪流水体DIC的变化过程受到水生植物新陈代谢过程的影响,白天水生植物以光合作用为主,消耗DIC,释放O_2,水体δ~(13)C_(DIC)上升;晚上以呼吸作用为主,消耗O_2,释放CO_2,增加DIC,水体δ~(13)C_(DIC)下降,其对水体pCO_2的昼夜变化影响率为45.12%~72.52%。通过研究表明溪流溶解无机碳变化过程受到物理因素(太阳辐射和水温等)和生物作用(呼吸作用和光合作用)的共同影响,这为进一步了解岩溶地下水出露地表后溶解无机碳转化过程及岩溶碳汇稳定性评价提供了依据。     

不同岩溶环境系统的水文和生态效应研究

本文选择3个不同类型的岩溶生态系统作为研究对象，从植被发育状况、群落特征、水化学特征对系统的响应、表层岩溶带功能、系统生态效应及水文效应进行了对比研究，结果显示，植被群落特征较好地反映了生态环境系统遭受破坏的程度及所处的演化阶段；因表层带本身结构的差异，使其具有不同的功能，特别是表现在对系统小气候和表层岩溶带水资源的调节方面；水化学对系统的响应过程，反映了不同系统中物质运移特征的差异。     

洞穴石笋沉积特征研究--以贵州荔波董歌洞4号石笋为例

在综合研究南方20多个大型石笋纵剖面的基础上,以董歌洞4号石笋为代表,论述石笋沉积特征与气候演化的对应性.4号石笋从距今147.838±2.6 ka开始沉积以来,形成了53个沉积纹(壳)层组,组成24个亚旋回,构成9个旋回,呈现韵律式旋回性沉积特征.石笋纹(壳)层组分、结构、叠复构造呈多级次旋回性很突出,其中沉积间断具普遍性、沉积速率具多变性,间断和速率变化级次亦明显.以系统测试和测年引证沉积特征的同时揭示:①～⑨旋回间沉积间断时间累积达75.804 ka,占石笋形成时间的51.21%,①～⑨旋回实际沉积时间仅72.222 ka,占形成时间的48.79%;④旋回之前,沉积速率很小,最小仅0.36 mm/100a,比最大速率小22～24倍,自⑤旋回起,沉积速率很大,最大达39.03 mm/100a,是最小速率的3.8倍.石笋沉积特征与气候环境演化的成生关系表明,石笋沉积多旋回性的纹(壳)层组、亚旋回、旋回与气候演化的气候期、阶段和旋回彼此对应,石笋沉积的多级次旋回及其变化就是气候演化的级次及旋回性转(跃)变时间,彼此同时显示.论证了石笋沉积的多旋回性与气候演化的不稳定性,及其彼此协调的宏观、微观综合表现特征.     

桂林盘龙洞石笋中新仙女木事件及全新世气候变化记录

中国古气候研究的重要内容之一,就是要研究中国季风形成的机制和演化过程。中国南方岩溶区地处夏季风最敏感的地区,但由于缺乏象湖泊、冰芯和黄土那样的记录载体,还缺乏高分辨率古气候研究成果。因此,通过对桂林盘龙洞一1.22m长,直径约45 cm石笋的加速质谱~(14)C测年和详细的氧碳同位素记录以及洞穴环境的研究,初步得出以下结果:①由末次冰期向全新世的突然变暖过程中,有一短暂冷事件记录,发生时间大约在距今11.3～10.8 ka,这可能是新仙女木事件在该地区的反映;②在距今9.0～7.0ka,该地区逐渐变得温暖和湿润,即夏季风逐渐增强,但在其期间同位素记录也显示存在一些小波动,即在距今9.0～8.0ka,夏季风较强,而在距今8.0ka左右,δ~(18)O值增加,可能记录了一次短暂的冷事件;③从距今7.0～4.5 ka,尤其距今6.0～4.5 ka,δ~(18)O总体上比现代碳酸盐的δ~(18)O值低,同时石笋的生长速度最大,δ~(13)O值也低,因此这一时期可能夏季风要比现代强,但在距今5700年至距今5500年,δ~(18)O值与现代相似,表明夏季风有所减弱;④在距今4.5 ka后,δ~(18)O值与现代δ~(18)O值相似,这表明夏季风减弱,该地区进入现代气候模式,石笋的生长速度减小,在距今几百年前停止生长。但在近几千年中,也有数次波动,即在距今4.0～2.5 ka,距     

中国近20万年以来古气候研究概况及其发展方向

全球变化是当今人们所面临的重大问题之一,而对过去全球变化的认识,尤其对近20万年以来的古气候变化的认识是预测未来全球变化的关键。我国对黄土、湖泊沉积物、冰心、海洋沉积物等信息载体的研究已取得了大量的成果,但仍存在分辨率不高、研究区域分布不均、系统研究不够等问题。因此,应针对这些不足,并结合我国的特殊地域优势和气候形成机制,对一些重点地段和时间段加强研究,以便加深对青藏高原抬升对东亚气候的影响和东亚季风的演化规律等问题的认识。     

基于PCA和在线监测技术研究旅游活动对岩溶地下水水化学的影响

岩溶地下水极易遭受污染且响应迅速,单靠几次取样难以揭示这种快速的动态过程。本研究采用高分辨率在线示踪技术确定了重庆金佛山水房泉的污染源位置,利用高密度监测获取了水房泉2014-12-01至2015-03-27期间水化学信息,同时定期获取流域内的大气降水、土壤水、景区假日酒店生活用水(以下简称宾馆用水)及污水样品。结果表明:投放在假日酒店卫生间的荧光素钠在水房泉的回收率为82%,示踪剂到达水房泉的最短时间和平均时间分别为26.8 h、90.3 h;水房泉泉水(以下简称泉水)在监测前期(2014-12-01至2014-12-14)和监测后期(2015-03-05至2015-03-27)大部分水化学指标的数值接近,监测中期出现的3次较大幅度的波动,与游客高峰期契合。主成分分析(PCA)提取了能代表75.0%信息量的2个主成分,旅游活动引起的pH值、溶解氧降低及电导率、盐度、浊度、K~+、Na~+、Ca~(2+)、Mg~(2+)、Sr~(2+)、全Fe、全Mn、SiO_2、HCO_3~–、Cl~–、PO_4~(3–)的上升,对本次监测信息的贡献率为61.2%;大气降水则导致泉水流量增加、水温降低,NO–3、Al~(3+)可能受到活塞效应的影响而增加,对本次监测信息贡献率为13.8%。旅游活动是影响该时段泉水水化学特征变化的主要因素。     

重庆温塘峡背斜地表水-地下水-浅层地热水中硫同位素的环境指示意义研究

稳定同位素硫广泛用于示踪地下水、地表水的来源、物质组成以及水-岩作用过程。不同条件下,不同的水体中,硫同位素具有不同的环境指示意义。通过对位于我国西南川东平行岭谷区温塘峡背斜地区地表水(嘉陵江水)、矿坑水、岩溶地下河水(青木关地下河)、岩溶区浅层地下热水(北温泉水和青木关温泉水)的水化学及δ~(34)S-SO_4~(2-)的值的研究,发现嘉陵江水和姜家泉水的水化学组成显示出碳酸盐岩化学风化的特征,浅层地下热水的水化学组成反映了硫酸盐岩化学风化的特征,砂岩矿坑水既没有体现碳酸盐岩的风化也没有体现硫酸盐岩的风化。各水体的SO_4~(2-)含量与δ~(34)S-SO_4~(2-)的值揭示不同水体中硫具有不同的环境来源。嘉陵江水中的SO_4~(2-)含量与δ~(34)S-SO_4~(2-)的值表明其水的来源主要是流经地区的地表水和雨水;研究区砂岩矿坑水中SO_4~(2-)含量与δ34 SSO_4~(2-)的值表明其水是由原有矿坑水、雨水以及地表水组成;青木关岩溶地下河水中SO_4~(2-)含量与δ~(34)S-SO_4~(2-)的值表明青木关岩溶地下河水主要受到岩层、降雨以及农业活动和生活污水的影响;而浅层地下热水中SO_4~(2-)含量与δ~(34)S-SO_4~(2-)的值的示踪则反应了地下热水的储水层的水-岩作用主要是石膏的溶解。     

2012—2013年重庆雪玉洞洞穴系统碳循环特征

重庆雪玉洞洞内CO₂浓度之高,在国内外皆罕见,但此洞穴系统碳循环特征及控制因素仍不清楚.利用土壤二氧化碳分压(P_CO2-soil)、洞内大气二氧化碳分压(P_CO2-cave)、地下河水二氧化碳分压(P_CO2-eq)、方解石饱和指数(SIc)、地下河水溶解无机碳同位素(δ13C_DIC)等指标来研究雪玉洞洞内CO₂浓度变化、控制因素以及地下河对洞内碳循环的影响.结果表明:雪玉洞上覆P_CO2-soil雨季高,旱季低;降雨量是控制上覆P_CO2-soil的重要因子.雪玉洞P_CO2-cave变化规律明显,暖季高,冷季低;温度变化导致洞内外气流频繁交换是P_CO2-cave突变的重要原因,地下河水CO₂脱气能够在短时间内让P_CO2-cave上升到较高值.雨季由于土壤CO₂效应,地下河水具有低SIc、高P_CO2-eq特性,矿化度较高,并且部分月份地下河水具有溶蚀性;旱季由于土壤CO₂效应及降雨较少,地下河水呈现高SIc、低P_CO2-eq特性,矿化度较低,以沉积为主.      

长江三峡地区夷平面分布特征及其形成年代

通过野外路线考察,典型地区填图,地质、地形图判读,航片、卫片验证、核对及前人资料分析和年代学方法,对长江三峡地区的地貌进行了研究。结果表明:该区现代河谷之上存在两级夷平面和一级剥夷面。高夷平面分布高度为海拔1700～ 2000m,完成于老第三纪末;低夷平面分布高度为海拔1200～ 1500m,完成于上新世末;剥夷面分布高度海拔为800～ 1200m ,形成年代为3. 4～ 1. 8Ma B. P. 。高夷平面在地貌上表现为宽浅的坳谷洼地与低矮的缓丘相结合,呈现一派波状起伏的老年期地貌景观; 低夷平面多表现为高大的岩溶丘陵与大型洼地相组合的岩溶台面,洼地两侧多有水平溶洞发育;剥夷面可以岩溶盆地、山间盆地、岩溶台面、河谷盆地、岩溶洼地及河流宽谷等多种地貌形式存在,没有大范围可比性。      

桂林热带岩溶地貌特点及其科学价值

桂林热带岩溶地貌的特点及其科学价值是举世闻名的,甚至是世界独一无二的。本文从七个方面进行了阐述,以期桂林人、国人对之有一个粗略的认识,并尽快申请将桂林岩溶列入世界自然遗产名录。