岩石表层释光暴露年龄及侵蚀速率的相关参数影响分析

近十年,岩石表层释光测年方法自提出以来发展迅速,表现出广泛的应用前景和潜力,但该方法相关的参数对暴露年龄和侵蚀速率结果的影响却鲜有研究。本文通过模拟光衰减系数μ、晒退速率σφ_(0)、环境剂量率D及特征饱和剂量D_(0)这些相关参数与半饱和深度(量化释光信号晒退深度的指标)之间的关系,分析研究了上述参数对暴露年龄和侵蚀速率的影响,以及在不同参数σφ_(0)及D_(0)下获得暴露年龄和侵蚀速率的极限。结果表明μ和σφ_(0)对释光信号晒退和侵蚀速率的影响非常显著,当增加相同的暴露时间或侵蚀速率时,μ值越小,对应半饱和深度变化的速率更大,而不同σφ_(0)值对应半饱和深度变化的速率相同。浅色透光性(μ值较小)岩石是较为理想的定年材料,野外作业中应优先采集。一般情况下,环境剂量率D和特征饱和剂量D_(0)的大小对暴露年龄和侵蚀速率的值基本不产生影响,故在实际应用中可忽略岩石表面和内部的D值差异。该方法测年范围为10^(-3)~10^(2)ka,获得侵蚀速率范围为10^(-2)~10^(3)mm·ka^(-1)。

金沙江干热河谷冲沟形态发育特征及其侵蚀速率估算

冲沟侵蚀是金沙江干热河谷土壤流失的重要原因,造成严重的土地退化,威胁区域农业发展和粮食安全。探究冲沟的形态发育特征明确其侵蚀速率,对于冲沟侵蚀量化评估和土地保护等具有重要意义。为摸清冲沟发育演变规律,该研究选取元谋干热河谷金雷国家水土保持科技示范园区附近沟谷地貌流域为研究区,选择35条冲沟,通过无人机遥感影像提取冲沟形态参数,分析形态特征,并结合高分遥感影像计算冲沟侵蚀速率。结果表明:1)研究区冲沟直线长度、顶宽、底宽、深度的范围分别为25.21~180.43、10.76~51.76、3.56~26.85、1.22~11.92 m;面积、体积的范围分别为257.50~8987.88 m^(2)、142.64~19479.25 m^(3)。冲沟形态参数差异性较大,长度在发育过程中受坡面限制小于其他地区。2)冲沟底部宽度和顶部宽度比值(BW/TW)的范围为0.24~0.59,冲沟主要为“V型”和“V~U型”;冲沟顶部宽度和深度比值(TW/D)的范围为2.56~26.29,均值为6.04,横向侵蚀速率远大于下切侵蚀速率。3)2015—2022年间,35条冲沟中,19条长度明显增长,冲沟溯源侵蚀速率为0.02~1.10 m/a(均值0.34 m/a);27条宽度明显增长,冲沟横向侵蚀速率为0.07~1.10m/a(均值0.36 m/a);29条面积和体积明显增长,冲沟面积增长速率为1.64~105.40 m^(2)/a(均值23.44 m^(2)/a);冲沟体积侵蚀速率为1.26~339.42 m^(3)/a(均值51.21 m^(3)/a)。冲沟横向侵蚀速率大于溯源侵蚀速率,在面积和体积增长中贡献较大。研究结果可为金沙江干热河谷地区大尺度冲沟的发育演变规律和侵蚀定量评估提供方法和依据。

高动能降雨条件下植被对土壤侵蚀速率的影响

利用降雨模拟器,通过对比试验分析高动能降雨条件下石门小流域植物对土壤侵蚀速率的影响,为科学治理水土流失问题提供依据。结果显示,土壤孔隙度与根系密度呈正相关关系(p<0.05),土壤容重与根系密度呈负相关关系(p<0.001),植被地上部分对土壤侵蚀速率有较大影响,而植物根系对土壤侵蚀速率影响较小。

基于元分析的碳酸盐岩侵蚀速率及其影响因素研究

基于数理统计的元分析方法,系统收集我国以及周边国家碳酸盐岩侵蚀速率野外测量结果,研究碳酸盐岩侵蚀速率变化规律及其与气候、岩性、覆被和土壤环境条件的关系。结果表明,碳酸盐岩侵蚀速率与气温、降雨量呈显著正相关,暴露于空气中的试片侵蚀速率随年均气温的变化速率为0.13 mg/(cm^(2)·a·℃),空气中、地面和土壤中侵蚀速率随年降雨量的变化速率分别为0.19、0.12和0.28 mg/(cm^(2)·a·100 mm)。北方地区碳酸盐岩以地表风化为主,南方地区土下化学溶蚀作用强烈,南方侵蚀速率是北方的1.7~30.5倍,土壤中的侵蚀速率差异尤为显著。侵蚀速率存在显著的季节变化,热带、亚热带地区雨季是旱季的1.1~4.4倍。同时,土下侵蚀速率与土壤pH、孔隙度显著负相关,与土壤含水率、CO_(2)浓度正相关。不同测量方法得出的侵蚀速率存在差异,宇宙成因核素法、水化学法测量值大约是试片法的2~8倍和4~8倍,水化学法测量值是微侵蚀计法的3倍。

北京石花洞地区奥陶纪灰岩^36Cl侵蚀速率初探

本文根据理论上灰岩中^36Cl的5个来源，论述了^36Cl在灰岩深度剖面上的4个分布特征，描述了^36Cl的采样方法和AMS的分析技术。计算出北京石花洞地区奥陶纪（O2）灰岩的表面侵蚀速率（ε=17．40μm／a）。

非岩溶流水中碳酸盐岩试块的侵蚀速率及其控制因素:以湖南郴州礼家洞为例

2004年2月、9月、12月和2005年3月,利用澳大利亚产的微侵蚀计(M EM,M icroe-rosion m eter)对湖南郴州礼家洞观测点非岩溶流水中的碳酸盐岩(包括石灰岩和白云岩)试块进行了侵蚀速率的精确测定,共取得数据1550个。用SPSS应用软件对数据进行了处理,发现礼家洞非岩溶流水中的碳酸盐岩的侵蚀速率异常的高,最大的达到了13.6mm/a。在每次测量碳酸盐岩侵蚀速率的同时,使用德国WTW公司生产的MultilineP3多参数自动记录仪,对每个碳酸盐岩试块放置点的水温、pH值、电导率进行了现场监测,并取回水样分析了其中的主要阴阳离子浓度。通过对这些水化学资料的分析,发现礼家洞非岩溶流水的侵蚀能力很强,表现在水的CO2分压很高(可达到12882Pa),而方解石和白云石的饱和指数很低(分别达到-4.78和-10.35)。对比发现,非岩溶流水中碳酸盐岩的侵蚀速率与其方解石和白云石的饱和指数呈负相关关系,即水中方解石和白云石的饱和指数愈低,碳酸盐岩的侵蚀速率就愈高。此外,观察发现,碳酸盐岩试块本身的结构特别是本试验中白云岩的粗晶结构对其侵蚀速率有巨大的影响,反映了机械侵蚀(流水的物理搬运)对侵蚀速率的贡献(可达90%以上),这与传统的将碳酸盐岩试片放入土壤中测得的主要是化学溶蚀速率不同。

川中丘陵区小流域自然侵蚀速率的初步研究

长江三峡中更新世的贯通,导致川中丘陵区河流的急剧下切,两岸广袤的平原被沟谷肢解为起伏的丘陵,现今孤立的丘顶是河流下切前的平原面,沟谷的盆腔体积表征了急剧下切以来的侵蚀量。我们选择内江附近的小河沟流域为研究小流域,采用DEM法测算了沟谷的盆腔体积,并根据阶地绝对年龄,计算了流域的自然侵蚀速率;还估算了流域内的松散堆积物体积,计算了流域的自然泥沙输移比。小河沟流域集水面积10.88 km2,侵蚀沟谷盆腔体积6.57亿m3。IV级高平原阶地和Ⅲ级阶地砂砾层的绝对年龄分别以0.7M a和0.4M a计,相应的自然侵蚀模数分别为216 t/(km2.a)和378/(km2.a),和沱江川中丘陵区区间的现代输沙模数397 t/(km2.a)非常接近。流域内松散堆积物总体积不超过200万m3,流域的自然泥沙输移比为0.997,接近于1。

^(137)Cs示踪三峡库区土壤侵蚀速率研究

三峡库区土壤侵蚀量研究对于该区水土保持、土地资源合理利用、生态环境改善以及水库的使用寿命具有重要的实践意义。本文运用137C s示踪法对三峡库区土壤侵蚀速率进行初步研究,结果表明:研究区137C s的背景值为2 029.2 Bq/m2;不同土地利用类型中,土壤侵蚀强度的大小顺序为:耕地>园地>草地>荒地>林地,按照水利部1997年颁布的土壤侵蚀强度等级标准,则耕地为中度侵蚀,园地、草地和荒地为轻度侵蚀,林地为微度侵蚀。不同坡度段土壤侵蚀强度差别不大,由强到弱依次为5~°15,°0~°5,°25~°35,°15~°25°和>35°坡度段,皆属轻度侵蚀;重庆-万州段和云阳-宜昌段土壤侵蚀等级虽皆为轻度,但前者已接近中度侵蚀,其土壤年均侵蚀模数为后者的2.18倍。

农耕地土壤^(210)Pb_(ex)含量对侵蚀速率变化的响应模型

论文在分析了农耕地土壤侵蚀速率改变后土壤中210Pbex含量变化的基础上,检讨了现行的计算农耕地土壤侵蚀速率210Pbex法存在的问题误区。根据质量平衡原理建立了农耕地土壤210Pbex含量对侵蚀速率变化的响应模型,证明长期以来普遍认为的"210Pbex法测定值为100a或200a以来的较长期的平均土壤侵蚀速率"的看法是不正确的。并用模型模拟计算了侵蚀速率变化后农耕地210Pbex含量的响应过程,结果表明农耕地土壤侵蚀速率发生变化后,土壤的210Pbex面积活度迅即响应,随着时间的增加呈指数变化。侵蚀速率增大的,土壤中210Pbex面积活度降低;减小的,210Pbex面积活度增加。210Pbex可以替代137Cs用于农耕地土壤侵蚀速率的测定。210Pbex不但可以测定持续耕种100a以上农耕地的侵蚀速率,也可以用于调查近期土地利用变化的土壤侵蚀响应。

准东煤田露天矿区土壤^(137)Cs剖面分布特征及侵蚀速率估算

为定量测算准东煤田露天矿区土壤风蚀量,采用放射性元素137Cs示踪法,对研究区各样点剖面土壤放射性活度进行分析。结果表明:非耕地137Cs分布于0—15cm的土层中,耕地达20cm土层;7个样点中,YN7、YN15为典型的侵蚀型剖面,YN5为沉积型剖面,YN18为典型的耕地型剖面,YN2分布层比较完整,呈负指数形式的分布曲线,是理想的背景值样点,YN19137Cs分布较浅,但表层却有较高的活度,表现为侵蚀—沉积复合型剖面。各样点的侵蚀速率分析表明:农田受人类耕作影响,侵蚀速率极小,为0.240t/(hm2·a);发生侵蚀的样点几乎都达到了剧烈侵蚀的标准;在半固定沙丘,由于地形作用,有风蚀颗粒的堆积;土壤表面板结在很大程度上阻止了风蚀现象的发生,甚至可能发生堆积,这主要取决于土壤类型。在干旱区,利用137Cs估算土壤侵蚀速率要综合考虑植被盖度、土地利用类型、地形、土壤类型等因子。

地表岩石侵蚀速率对宇生核素暴露测年影响的研究

利用原地生宇生核素测定暴露年代时，通常会假设地貌体侵蚀速率为0。研究表明，该假设会低估地貌体的真实暴露年代。搜集2009-2012 年全球不同区域56 个岩石样品的宇生核素10Be 测年数据，探讨侵蚀速率为0对于侵蚀速率为0.5、1 以及2 mm/ka的样品，在不同暴露尺度上对暴露年代计算的影响幅度。结果表明，对于1×104a 尺度的样品暴露年代可能低估约0.5%，1%，2%；对于10×104a 尺度的样品可能低估约5%，7%，20%；对于50×104a尺度的样品可能低估约40%，70%甚至100%以上。

黑土侵蚀速率及其对土壤质量的影响

利用137Cs示踪法,研究了东北黑土耕作土壤的流失厚度和速率,探讨了水土流失对土壤机械组成、有机质、土壤水分、容重及其N、P含量的影响。结果表明:研究区侵蚀坡面137Cs的分布深度在0～25cm,137Cs的活度在1246.05±85.90～1499.45±101.73Bq/m2,侵蚀厚度可达0.316～0.433mm/a,侵蚀强度3033.6～3940.3t/km2·a,已属于中度侵蚀水平。水土流失造成土壤质地粗化,从坡顶向坡底,耕层土壤有机质增加、容重变化不大,含水量增加,土壤养分的“贫化”现象明显。

基于无人机影像快速估算矿山排土场边坡土壤侵蚀速率的方法

[目的]探究无人机高清影像快速估算矿山排土场边坡土壤侵蚀速率的方法,为无长期地形监测地区的土壤侵蚀强度估算提供了新方法。[方法]通过无人机和RTK-GPS分别获取研究区影像及地面控制点坐标,利用Agisoft PhotoScan Professional 1.1.2软件生成研究区空间点云,利用ArcGIS 10.3生成高精度DEM,通过目视遥感解译和现场调查,快速估算研究区土壤侵蚀速率。[结果]本研究区排土场边坡土壤流失面积11 052.53m2,土壤侵蚀总体积835.41m3,土壤侵蚀速率为4 043.82t/(km2·a)。使用普通克里金法插值生成DEM数据精度为0.26m。[结论]通过本研究方法计算出的排土场土壤侵蚀强度属于中度侵蚀,土壤侵蚀速率较为符合实际情况,精度也满足了本研究的需要,同时,在高密度点存在的情况下,各种插值方法生成DEM数据误差相差不大,使用普通克里金法能够使结果最优。

宇宙成因核素^(10)Be:估算长江流域侵蚀速率的新方法

首次将宇宙成因核素10Be方法引入对长江流域地表侵蚀速率的研究.对长江流域东西子流域的对比发现,长江干流西部流域10Be含量普遍高于东部流域,这主要与长江上游高海拔导致的核素产生率高有关;西部流域主要支流10Be含量较低,反应了较高的侵蚀速率.通过金沙江、岷江—大渡河和沅江不同子流域的10Be含量与侵蚀速率关系模型,估算出岷江—大渡河流域平均侵蚀速率为300~500mm·ka-1,长江中下游地区的沅江—湘江流域侵蚀速率为30~50mm·ka-1.与水文数据推导的侵蚀速率相比而言,二者在数量级上基本一致,反映了宇宙成因核素10Be法在估算侵蚀速率方面的有效性和可靠性,为研究长江流域侵蚀与沉积问题提供了一种有效的定量方法.

外源水对碳酸盐侵蚀速率研究--以桂林毛村地下河为例

本文对桂林毛村地下河流域,进行了野外监测与室内分析研究,详细研究了外源水与岩溶水对碳酸盐岩侵蚀速率差异。研究结果表明,碳酸盐岩在岩溶水与外源水中的侵蚀速率存在较大差异,雨季碳酸盐岩侵蚀速率:外源水>外源水补给的岩溶水>岩溶水>空气;旱季碳酸盐岩溶蚀速率:外源水>外源水补给的岩溶水>空气>岩溶水;外源水中的灰岩侵蚀速率>白云岩侵蚀速率;碳酸盐岩试块的侵蚀速率具有明显的季节变化,主要受控于方解石饱和指数、pH值与水动力条件。

近景摄影测量技术在坡耕地土壤侵蚀速率研究中的应用

以5°,10°,20°的紫色土坡耕地为研究对象,分别进行5,10,15次强度的模拟耕作试验,在此基础上采用60L/min的流量进行3轮放水冲刷试验,采用近景摄影测量技术监测试验前后紫色土坡耕地小区的地形变化,通过生成高精度DEM数据计算土壤流失体积,并采用插钎法测量土层深度变化,验证近景摄影测量技术测定地形变化的准确度,进而推算不同坡度条件下的紫色土坡耕地耕作侵蚀速率和水力侵蚀速率。结果表明:(1)采用近景摄影测量技术能够准确监测地形变化,其测算结果与插钎法的结果比较接近,且通过计算土壤流失体积推算土壤侵蚀速率的方法比较可靠,精度较高;(2)紫色土坡耕地在坡度为5°,10°,20°条件下平均耕作侵蚀速率分别为69.85,131.45,155.34t/(hm2·tillage pass),耕作侵蚀速率随坡度增加呈增加趋势,随着耕作次数增加则呈逐渐减小的趋势;(3)紫色土坡耕地在坡度为5°,10°,20°条件下平均水力侵蚀速率分别为1 892.52,2 961.76,4 405.93t/(hm2·h),水力侵蚀速率与坡度呈正相关关系,与此同时,随着耕作强度的增加,水力侵蚀也呈逐渐增大的趋势,表明耕作侵蚀对水力侵蚀有加速作用。该研究为紫色土坡耕地耕作侵蚀和水力侵蚀交互作用下的土壤侵蚀研究提供技术支撑和数据基础。

柴西红沟子地区中新世气候变化与侵蚀速率控制因素

柴达木盆地西部地区发育良好的新生代地层详细地记录了周围山体的变形隆升、源区风化剥蚀历史和气候环境变化过程。通过对柴达木盆地西部地区红沟子剖面中新世沉积物氯离子、硫酸根离子和碳酸盐含量测量分析,将该区17～4.8 Ma气候演化分为四个阶段:17～16.7 Ma干旱阶段;16.7～7.4 Ma相对前期气候湿润,但气候具持续干旱特征(分别在14.7 Ma和10.7 Ma干旱加剧,8.7～7.4 Ma干湿波动加大);7.4～5.1 Ma相对湿润,干湿波动大;5.1～4.8 Ma干旱阶段。沉积速率表明:17～16.5 Ma侵蚀速率最高、16.5～9.8 Ma侵蚀速率较低、8.7～6 Ma侵蚀速率高。该区沉积速率变化与气候变化无明显关系,而与构造活动具良好的一致性,即构造活动时期对应侵蚀速率较高或突然增高阶段,因此区域构造活动是控制红沟子地区侵蚀速率的主要因素。

利用^(137)Cs示踪农业耕作土壤侵蚀速率的定量模型

建立了一个根据农业耕作土壤剖面中１３７Ｃｓ的损失量与土壤侵蚀量之间关系的定量模型。在假设１３７Ｃｓ在耕层中得到充分的混合而变得均一的基础上，根据质量平衡模型推导而成。模型显示１３７Ｃｓ的衰变常数，年沉降分量，耕层厚度和采样年份对年平均土壤侵蚀速率都有重大影响．模型结果还说明，１３７Ｃｓ的损失量与年平均土壤侵蚀量之间的关系既非线性关系亦非指数关系，而是一种复杂的曲线关系。

^(137)Cs示踪农耕地侵蚀速率模型精确度的比较

通过在 6个农耕地径流小区的网格点采样 ,经过和经验水蚀模型的比较 ,验证了在 5 0m坡长范围内张信宝、周维芝、杨浩和Walling利用13 7Cs示踪所建立的模型的精确度 ,表明四种模型除了对 1 0m坡长、缓坡度的小区的计算值误差较大外 ,对其他坡长、坡度小区的计算值都比较精确 ,误差小于 1 0 %。相对而言 ,在四种模型中 ,Walling模型的精确度更高些 ,但是 ,张信宝的模型计算更简便 ;在实际应用中 ,如果需要结果更接近实际值 ,可以利用Walling的模型 ;如果在保证精确度的前提下 ,利用张信宝的模型则更简洁 ,快速。另外对Walling改进模型中的新沉降的13 7Cs在混入耕作层之前的侵蚀损失率参数Γ和坡度的关系进行了分析 ,呈显著的幂函数关系 :Y =0 0 1 0 9X1 0 0 72 。

贵州碳酸盐岩区域的侵蚀速率及环境效应研究

通过对流域水化学组分矿物化学平衡计算，揭示了贵州碳酸盐岩区域侵蚀以化学侵蚀为主，物理侵蚀为次。研究区红枫湖流域总侵蚀速率为００２ｇ／（ｃｍ２·ａ），即约００８ｍｍ／ａ。其中化学侵蚀占４／５，而物理侵蚀仅占１／５。碳酸盐岩区域物理侵蚀速率虽小，但却导致区域土层处于负增长状态，促使岩体裸露，石山荒漠化趋势加剧。