马丁建造中假整合面上白云方解石的成因(亚利桑那州北部,晚泥盆统)

在亚利桑那州的中、北部，方解石化白云岩的白云方解石沿着马丁建造上部白云岩中明显的假整合面产出。为了确定，重些白云方解石的成因和形成时间，应用了岩石学、稳定同位素和野外组合方面的研究成果。与该分之整合面上、下未蚀变白云岩相比，白云方解石的~18O/~16O和~13C/~12C比值明显减小。这种减小趋势和脱白云石化的原因是：1）地表暴露和贫~18O的大气除水的注入;2）宾夕法尼亚系（C_2-3）中古含水层中地下水的下降。与地表暴露一致的沉积特征包括碎屑充填的干缩裂隙和富铁的残余粘土的堆积。由古地下水引起的脱白云石化显示的特征包括：万解石交代的蒸发岩结核和由下宾夕法尼亚统上覆碳酸盐岩（校年轻）单元广泛发育的大陆岩溶作用推测出的大量地下水。     

中国南方碳酸盐岩上覆红土形成机制研究进展

碳酸盐岩上覆红土在中国南方分布广泛,已提出的用于解释其形成机制的有溶蚀-残积说、溶蚀-交代说和外来沉积说,溶蚀-残积说应该是红土形成的真正机制。形成红土消耗的原岩可能是质纯碳酸盐岩,但更可能是含有泥质碳酸盐岩,甚至碎屑岩或粘土岩。红土中粘土矿物来源应该有二,一是原岩所夹粘土矿物,二是原岩中硅酸盐矿物溶解形成的次生粘土矿物;铁氧化物应该来自原岩中黄铁矿的次生演化。完整的红土剖面应该由红土层、杂色粘土层和碳酸盐岩腐岩组成。碳酸盐岩腐岩形成于包气带,由原岩中的碳酸盐溶解后再次沉淀形成,主要由钙华和残余碳酸盐晶体组成。红土地区的石漠化趋势主要与红土向地下岩溶空间渗漏有关。     

贵州从江县大融砖厂新元古界浅变质岩现代风化壳剖面中微量元素分布特征与相关性分析

前人对贵州第四纪碳酸盐岩风化壳红粘土已经进行大量的地球化学研究,但贵州东部大片的新元古界浅变质岩分布区第四纪风化壳地球化学至今尚未被研究。作者以从江大融砖厂新元古界浅变质岩风化壳为研究对象,对该系统的微量元素分布状况进行研究,发现风化壳剖面具有与碳酸盐岩风化红粘土类似的特征,即上部发育褐铁矿层,底部富集Mn、Co、Mo、Cd、Cs、Ba、Tl、Pb等元素,pH值的增加对多种微量元素沉淀富集起至关重要的作用。母岩微量元素含量背景值低及岩石节理发育可能是研究剖面微量元素含量整体表现为亏损特征的主要原因。利用SPSS软件对大融砖厂风化剖面土壤中各种微量元素进行R型聚类分析,根据其相关性大小划分为四类。在聚类过程中,突出地表现出一条原则,即为表生环境中地球化学活动性相似的元素往往归为一类。     

受地质条件制约的中国西南岩溶生态系统

岩溶生态系统是受岩溶环境制约的生态系统。中国西南岩溶石山区岩溶发育的地质历史背景,决定其碳酸盐岩主要分布于NE向的构造隆起带上。碳酸盐岩出露面积占土地面积比例≥30%的岩溶县有292个。岩溶生态环境的特殊性和脆弱性主要表现在:(1)西南岩溶生态系统中水、土资源的短缺且不协调。水资源以地下水资源为主,且难开发;土壤资源零星分散,土层薄,易流失;(2)现存广西区植被覆盖特征显示,岩溶石山区森林覆盖率明显低于非岩溶区,同时也暗示着岩溶石山区植被的恢复、演化慢于非岩溶区植被;(3)贵州石漠化分布特征表明岩性对岩溶生态环境的制约;(4)脆弱的岩溶生态环境制约着生态系统的人口承载力。贵州省是西南碳酸盐岩集中分布区的中心,其人均国民生产总值则远比邻省的低。广西、湖南、湖北、重庆碳酸盐岩的分布具有明显的地块性,其岩溶县的人口密度仅分别为非岩溶县的85.05%、83.03%、46.78%、54.43%,岩溶县的人均国民生产总值、农民人均纯收入也不及非岩溶县。根据岩溶生态系统结构特征,在西南岩溶生态重建过程中应关注地表植被覆盖率对表层岩溶带水循环的影响、关注土地利用对地下水的影响、关注岩溶地球化学对特色经济植物可持续发展的影响。     

不同地质背景下岩溶生态系统的自然特征差异--以茂兰和花江为例

自然特征是典型岩溶生态系统研究与评价的基础。西南岩溶山区,由于气候、地形、地质构造、岩溶作用、土壤等条件的不同,各圈层发生着地质地貌组合→水文土壤组合→植被和小生境组合结构的作用过程,不同组合结构的岩溶生态系统具有特殊的功能和圈层的耦合作用,其本底稳定性与脆弱性各异,从而形成了不同区域岩溶生态系统及生境类型的多样性。对茂兰岩溶森林区和花江峡谷区两种典型岩溶生态系统———岩溶原生森林系统与石漠化系统的自然特征对比研究表明,两者的差异集中体现在地质构造、地貌演化、岩溶形态、水文结构、土壤侵蚀、植被群落、水文生态效应与生境多样性等方面,其中地质构造、地貌演化、岩溶形态、可开发利用的水资源、植被群落是两种系统存在显著差异的关键因素。因此,有必要探讨不同岩溶地貌单元、不同碳酸盐岩类型区的岩溶生态系统基本生态过程的共性和差异,探索地质环境与生态环境的内在联系和耦合关系,分析地质因素对生态环境的控制和影响程度,为岩溶受损生态环境单元的恢复重建提供理论依据。     

岩溶生态系统中的碳循环特征与碳汇效应

碳酸盐岩是岩溶生态系统的物质基础,而碳酸盐岩的形成过程对大气CO2浓度的降低产生重要的作用,目前地球上99.5%的碳被封存在碳酸盐岩中;岩溶生态系统具有富钙、偏碱性的地球化学背景,制约其碳循环特征:碳酸盐岩是在清洁海洋环境中、以生物化学沉积为特征形成的沉积岩,其酸不溶物含量低,通常小于10%,意味着岩溶区土壤资源短缺,土壤总碳库量偏小,同时石灰土的富钙性导致石灰土缓效性碳库和惰性碳库大,土壤碳库的稳定性提高;土壤资源短缺,植被生长发育受到养分、水分的胁迫,使植被的地上、地下生物量的比例发生变化,岩溶区植被地上/地下生物量的比例可占30%～50%,高于非岩溶区的;岩溶水中的高HCO3-浓度,刺激水生植物的光合作用,并将无机碳转化为有机碳,提高碳迁移过程中的稳定性;本文的目的是根据最近的研究成果,揭示岩溶生态系统中碳酸盐岩-土壤-植被-水中碳赋存的状态和转化过程,提出促进岩溶碳汇效应的技术途径。     

湖南香花岭矿区地下水的水文地球化学特征及形成机制

湖南香花岭是我国有色、稀有金属的重要生产基地,其环境已经受到矿山活动的强烈影响,对矿区地下水的水化学特征研究对矿区污染分布调查和环境治理具有现实意义.本文通过主成分分析、相关性分析和离子比例系数分析对湖南香花岭地区的地下水的水化学组分进行了统计与分析,利用phreeqc模拟软件及重金属浓度分布图来探究研究区地下水水文地球化学特征形成机制.结果表明:人为活动特别是采矿活动和水岩相互作用一起影响了矿区地下水的化学成分;碳酸盐岩与非碳酸盐岩交界地区岩溶溶蚀作用表现更为明显;重金属元素经过碳酸盐岩分布区时受到拦截,不易进入地下水中.     

2019年湖南攸县7·15大型岩溶地面塌陷的发育分布规律及形成机理

2019年7月15日,湖南株洲市攸县樟井村发生大规模岩溶地面塌陷,严重威胁当地人民群众的生命和财产安全。为查明7·15大型岩溶地面塌陷的形成机理,通过地球物理勘探、水文地质工程地质钻探、地下水监测、水化学分析等多种手段对岩溶地面塌陷区开展了详细的调查研究,分析了该岩溶地面塌陷的发育规律及致灾因素。结果表明：7·15大型岩溶地面塌陷是由降雨主导,在地表覆盖层软化减强、岩溶气爆和渗流潜蚀效应等多种不良因素共同作用诱发的自然塌陷;地面塌陷位于断层、褶皱等构造密集发育的可溶性碳酸盐岩区域,区内岩溶强烈,广泛发育的溶洞、落水洞、泉、地下暗河等岩溶形迹为地面塌陷的形成提供了条件;7·15大型岩溶地面塌陷的形成演化可分为降雨诱发的地表覆盖层土体软化减强和封盖增荷、降雨导致地下水水位上升引发的岩溶气爆、地下水渗流潜蚀加速顶板垮塌形成土洞、土洞扩大及顶板失稳4个阶段。该研究结果可为类似地质条件地区的岩溶地面塌陷预测预报与防治提供科学依据。     

贵州岩溶山地农业地质环境及其效应

贵州岩溶山地是山地中一种有代表性的特殊山地类型，在地质历史时期中，岩石圈表层的碳酸盐岩与大气圈，生物圈相互耦合作用。形成了一个以高原峡谷地貌结构为特征的裸露型溶山地。它具有独特的农业地质地理环境，对农业生产发展有深刻的影响，并产生不同的农业效应。     

广州从化岭南村岩溶塌陷成因机制分析

广州市从化区岭南村步美社农田中,在不到1km2的范围内短时间先后出现47处岩溶塌陷。发生塌陷的区域位于人口密集的城镇附近,安全隐患极大。为尽快查明塌陷成因,应用水文地质、地球物理和钻探的综合方法对塌陷区进行了实地调查,查明了塌陷形成的原因。同时对塌陷的成因机制进行分析总结。研究表明:塌陷区构造上处于向斜核部、可溶性灰岩与非可溶性花岗岩接触带,地层属于强岩溶发育区,8~15m的土层厚度以及由粘土和中砂组合而成的多样的土体结构是岩溶塌陷形成的内在因素;地下水的循环抽取与补给,周边的机械振动是形成岩溶塌陷的外在因素。通过本次调查工作,为该地区岩溶塌陷的防治和城镇建设的规划提供了决策依据。     

喀斯特坡地土壤稳渗率空间分布变化特征研究

为查明高异质性背景条件下喀斯特坡地土壤稳渗率空间分布变化特征,在6类典型人为活动方式石灰岩坡地针对4类主要生境类型(土面、土石面、石沟、石缝)开展生境空间分布调查和土壤理化性质分析,并利用Guelph入渗仪进行稳渗率实验。通过对比分析各生境土壤性质和土壤稳渗率关系,结合人为作用方式探讨各生境土壤性质和稳渗率空间变化特征及其演化规律。结果表明:1)喀斯特坡地土壤稳渗率普遍高于非喀斯特地区,喀斯特坡地土壤稳渗率受土壤孔隙和岩石裂隙耦合作用影响。2)各生境条件下土壤稳渗率具有高度的空间异质性,呈现"斑块状"空间分布特征。3)坡地人为作用方式变化将改变原有生境的土壤性质,进而导致各生境土壤稳渗率随人为活动进程发生相应变化。人为踩踏作用影响较小的原生林、次生林和乔灌林坡地土面和土石面生境土壤稳渗率普遍高于石沟和石缝生境,但转变为人为踩踏作用强烈的放牧灌草地或火烧人为干扰地后,土面和土石面生境土壤退化严重,土壤容重和粘粒含量增大,稳渗率显著降低。而石沟和石缝生境土壤性质和稳渗率受影响程度明显小于土面和土石面生境,土壤稳渗率仍可维持较高水平。     

碳酸盐岩风化和成土过程的重金属迁移富集机理初探及环境风险评价

为了探究碳酸盐岩在风化和成土过程中重金属元素迁移规律及重金属的富集机理,本次研究以贵州省都匀市及其周边地区寒武纪地层出露的碳酸盐岩风化剖面为研究对象,采用碳酸盐岩酸不溶物的提取试验研究重金属在基岩中的赋存特征,并结合质量平衡法探索重金属的迁移特征,初步讨论了土壤中重金属的富集机制及其环境影响.研究结果表明:碳酸盐岩风化...     

贵州高原层状地貌与高原抬升

各种层状地貌是地貌演化研究的重要对象，它们记录了区域地貌、地质、环境及气候变化等地球内外动力的演变。深入研究贵州高原的各种层状地貌的形成、变形及时代，可以弥补缺乏沉积记录等代用指标的不足，具有重建贵州新生代地质、环境演化历史的重大意义。文章总结了有关贵州夷平面、河流阶地、洞穴等各种层状地貌等零星的研究情况，对相关问题进行思考和讨论，旨在构筑贵州新生代区域构造抬升、地质环境演化基本轮廓；与此同时。依据贵州喀斯特的特殊性，提出各级地貌面上碳酸盐岩风化壳的综合对比以及年代学研究是深化贵州层状地貌和新生代地质、环境演化研究的重要内容。     

用岩-土显微特征示踪碳酸盐岩母岩的成土过程——以贵阳市大山洞岩-土剖面为例

以贵阳市大山洞岩-土剖面为例,通过对土层及其碳酸盐岩母岩在物质组分、结构构造等显微特征方面的研究,分析碳酸盐岩母岩的成土过程为:母岩在风化作用过程中,碳酸盐类矿物被溶解随水流走,难溶的粘土矿物和石英等残留下采,铝硅酸盐类矿物经分解并最终形成粘土矿物、褐铁矿、三水铝石、硬、软锰矿和蛋白石(最终变为玉髓和石英),上述矿物堆积下来形成土层。     

表面活性剂对土壤粘粒絮凝-分散的影响

以浙江红壤为例,研究了两种阴离子表面活性剂和一种非离子表面活性剂对土壤粘粒悬浮液稳定性的影响.结果表明,表面活性剂对土壤粘粒的分散作用影响较大,且非离子表面活性剂的影响大于阴离子表面活性剂的影响.表面活性剂对土壤粘粒的分散作用主要是土壤颗粒对表面活性剂的电性吸附和配位吸附所致.表面活性剂进入土壤环境,会导致土壤粒子的分散,流动性增加;其结果是:一方面加重水土流失,另一方面使水环境污染程度加深.      

黔西南喀斯特地区红色风化壳的物源及元素迁移特征

南方喀斯特地区广泛分布着大量的红色风化壳,其成因及形成机制目前还存在争议。本文以贵州黔西南布依族苗族自治州泥凼石林的两处红色风化壳剖面(ND和YK)为研究对象,来探讨风化剖面上覆红土的物源问题,并计算其主、微量元素及稀土元素的迁移规律,认为本研究两处风化壳上覆红土为下伏基岩原位风化形成的,而且两剖面土壤均继承各自基岩的地球化学特征,并由于pH、风化强度等因素的影响表现出了元素迁移特征上的差异性。     

贵州喀斯特区域土壤有机质的分布与演化特征

中国西南喀斯特区域是全球最大的喀斯特生态区域之一,该区生态环境脆弱,水土流失严重,石漠化趋势严峻。土壤有机质是极为重要的保持土壤结构与质量的物质,深刻认识喀斯特区域土壤有机质的特征与演化是防治和改善我国西南喀斯特区域石漠化现状的迫切需求。本文以贵州省为例,总结归纳前人的研究成果,阐述了该区土壤有机质的分布规律与演化特征,探讨了影响该区土壤有机质分布的因素,以期提出更好的石漠化防治策略。中国西南喀斯特区域土壤受该区多山地形的限制,具有水平地带性以及垂直地带性特征,同时受到喀斯特地质地貌的控制,发育各种非地带性土壤,本区土壤类型多、成因复杂;土壤有机质的分布、演化特征与土壤类型密切相关,具有明显的区域特点。贵州省分布广泛的主要土壤有黄壤、石灰土、红壤、紫色土、黄棕壤、棕壤以及水稻土等。其中,棕壤有机质含量最高,原因可能是棕壤存在区域海拔高,气温低,抑制微生物活动,土壤有机质分解过程比较缓慢;石灰土有机质含量高,原因可能是土壤中钙的含量较高,有机质的保存可能受益于腐殖酸钙及碳酸盐沉淀的包裹保护;而黄壤和红壤等酸性土壤有机质主要是与R_2O_3结合,有机质的活性高于石灰土;黄棕壤有机质含量介于棕壤和黄壤之间;紫色土由于土壤质地的原因,有机质含量最低。     

岩溶区不同母质土壤Cd地球化学特征及玉米籽实Cd含量预测

碳酸盐岩风化形成的Cd自然高背景值区一直以来都备受关注,但由于岩溶区不同母质土壤的理化性质、 Cd含量和生物有效性存在显著差异,导致利用土壤Cd总量对耕地进行环境质量分类存在一定的局限性.通过系统采集典型岩溶区残坡积母质和冲积母质表层土壤及玉米样品,分析玉米Cd、土壤Cd、 pH和氧化物等指标,揭示了不同母质土壤Cd地球化学特征及其生物有效性的影响因素,并基于预测模型提出科学有效的耕地利用区划建议.结果表明,岩溶区不同母质土壤理化性质分异明显,冲积母质土壤Cd含量较低,但生物有效性高,玉米籽实Cd超标率高.玉米籽实Cd生物富集系数与土壤CaO、 pH、 Mn和TC呈极显著负相关关系,相关系数分别-0.385、-0.620、-0.484和-0.384.与多元线性回归预测模型相比,采用随机森林模型预测玉米Cd富集系数的准确度更高.研究结果提出了一种基于土壤Cd和预测农作物籽实Cd含量的地块尺度耕地安全利用新方案,充分利用耕地资源,确保农作物安全.