国土资源部、广西壮族自治区岩溶动力学重点实验室通过国土资源部现场评估

2013年8月26日，由国土资源部咨询研究中心李裕伟研究员任组长，李廷栋院士、王秉承勘察大师等组成的国土资源部评估专家组对国土资源部岩溶动力学重点实验室进行了评估。评估期间，专家组仔细审阅了有关材料、认真听取了实验室主任工作报告和代表性成果汇报，现场考察了实验室、审阅了评估支撑材料。经认真讨论，专家一致认为实验室人才结构合理、充满活力，科研团队建设成效突出，科研创新文化浓郁。评估结果优秀。

高密度电法与微动技术组合在岩溶塌陷分区中的应用分析--以广西来宾吉利塌陷为例

为了验证物探技术在岩溶塌陷调查中的应用效果，本文于广西来宾市吉利村开展了高密度电法和微动技术野外探测研究。结果表明：高密度对称四极电测深能直观地反映第四系覆盖层的厚度和低阻异常的深度，微动技术能定性地判定地下暗河和岩溶破碎带在地表的平面投影，将两种方法相结合能更加准确地圈出塌陷，以及引起塌陷的溶洞、地下河、断层破碎带及软土分布范围。地下暗河或岩溶破碎带在高密度联合剖面法上反映为低阻正交点异常，极距为45 m时正交点附近电阻率值约为250Ω＆#183;m；在微动 H/V比值谱上反映为 H/V极大值异常，极大值特征频率在2~6 Hz之间。依据2测线上的高密度电法和微动异常显示，圈出了两个易塌陷区，经对其中的一异常进行钻探验证，异常区覆盖层下42 m 厚的灰岩地层中钻遇溶洞8个，其中最大的高达5.7 m。

广西黎塘岩溶区富含铁锰结核土元素迁移特征

【目的】研究广西黎塘岩溶区土壤富含铁锰结核背景下元素含量与迁移特征,为富含铁锰结核土的有效修复提供理论依据。【方法】选择具有代表性的未受农业耕作影响的富含铁锰结核土为试验样地,其成土母岩为碳酸盐岩,以成土母岩为碎屑岩的土壤为对照,分层采集剖面A(0~35 cm)、B层(>35 cm)土壤及对应岩石样品,测定土壤、岩石氧化物及重金属元素含量。【结果】广西黎塘岩溶区土壤主要是Si、Al和Fe的氧化物,三者之和在土壤剖面A、B层的平均含量分别占总量的86.32%和86.30%;广西黎塘岩溶区土壤的SiO_2和Fe_2O_3含量均低于对照,而Al_2O_3、Ca O和Mg O含量高于对照。广西黎塘岩溶区土壤Cd、Pb和Zn含量顺序为Zn>Pb>Cd,其中剖面A层Cd和Pb平均含量均超过B层,而Zn平均含量低于B层,剖面A、B层Cd、Pb和Zn平均含量均已超过广西土壤元素背景值及成土母岩为碎屑岩的土壤,未超过土壤环境质量二级标准值。广西黎塘岩溶区土壤以高硅铝系数、低盐基总量淋溶系数为特征,土壤剖面B层风化淋溶强度高于A层,风化淋溶程度整体上高于碎屑岩成土。土壤烧失量(LOI)与SiO_2含量、Al_2O_3含量、硅铝率、盐基总量淋溶系数的相关系数分别为-0.8063、0.7091、-0.8570和-0.2923,土壤剖面A、B层Ca、Mg元素及B层的Cd元素发生了亏损,其他元素均表现为富集或强烈富集。【结论】成土母岩为碳酸盐岩的土壤氧化物、重金属含量、风化淋溶强度、迁移特征等与成土母岩为碎屑岩的土壤具有差异,铁锰结核的存在已造成重金属元素在土壤中的积累并具有潜在污染。

典型岩溶区地下水系统重金属元素分布特征浅析——以广西坡月地下河为例

地下河为岩溶地下水系统的重要组成部分，为查清典型岩溶区地下水系统中重金属指标的含量变化及空间分布特征，文章以广西坡月地下河系统为例，通过不同断面两次采样分析，重点剖析地下河系统在水文地球化工作用下，地下水中以“五毒”元素及Zn、A1和Mn为代表的重金属元素含量。分析结果表明：坡月地下河水体pH值在7．34～8．10之间，水体中“五毒”元素、Zn、Al和Mn的检出含量极低或未检出，质量浓度均远小于国家地下水环境质量标准中的HI类水质标准，适合各种用途。检出含量较高的点主要为地下河明流段或补给区地表水，含量最高分布在坡心地下河出口水体，其原因是坡心地下河系统区内工矿企业和其它经济活动干扰相对较强，特别是工矿企业的矿石和尾矿渣的露天堆放（如金矿）是引起地下水中重金属元素的检出或超标的重要因素。

岩溶地下河中砷迁移过程及其影响因素分析——以广西南丹县里湖地下河为例

以广西南丹县里湖地下河作为研究区,对砷在地下河中的存在形态,迁移过程及其影响因素进行了分析。结果发现,里湖地下河中砷浓度较高且与人类活动密切相关;由于地下河中相对较低的氧化还原环境,使毒性更强的As(III)含量超过As(V),占总无机砷的53%,增加了该地区发生砷中毒的风险;总As、As(III)和As(V)在地下河中衰减了51%、36%、59%。相关性分析结果表明,沉积物中的Fe、Ca、Mn、有机质及水体中的Ca2+与沉积物中的砷呈现显著正相关关系,有助于水体中砷的吸收;而水体中的Cl-、SO2-4、HCO-3与沉积物中的砷呈现负相关关系,不利于砷的吸附,其中HCO-3的抑制作用最为明显。与非岩溶区水体相比,Ca和HCO-3成为影响砷迁移转化的主要因素,因此在岩溶地下河砷污染治理中应考虑岩溶区的水文地质特点,提高砷的污染治理效率。

广西平果龙何屯岩溶洼地剖面土壤^(137)Cs和^(210)Pb比活度分布的影响因素研究

^(137)Cs和^(210)Pb技术广泛应用于土壤侵蚀研究,但由于岩溶区的特殊性,如地表地下双层结构的存在,土壤形成慢,土层薄且不连续,易被侵蚀等特点,一定程度上限制了^(137)Cs和^(210)Pb技术在岩溶区的应用。文章选取广西平果果化石漠化综合治理示范区龙何屯洼地剖面,沿剖面采集土壤样品,进行^(137)Cs和^(210)Pb放射性比活度研究,得到以下认识:(1)土壤表层及整个土壤剖面^(137)Cs和^(210)Pb放射性比活度正相关,主要是人类活动及土壤迁移引起的土壤再分配导致的;(2)石穴地的137Cs和^(210)Pb放射性比活度均为最大,除受到邻近裸岩影响还与石穴地良好的集水集土条件有关;(3)洼地底部及沟底^(137)Cs和^(210)Pb放射性比活度相对偏小,主要是坡面长期受到地表径流侵蚀影响,土壤和泥沙在此沉积导致的;(4)退耕还林之后土壤得到很好的保护,并能拦截一定量上游带来的土壤,但由于岩溶环境的特殊性,地下漏失无法避免。

广西岩溶区某地下河系统多种介质中多环芳烃的分布特征

为了研究岩溶地下河系统内多种介质中多环芳烃（PAHs）的浓度、组成和分布特征,以广西某典型岩溶地下河为例,利用2013—2014年同期的空气、地下河水、沉积物和土壤样品测试数据,对不同环境介质中16种多环芳烃（PAHs）的浓度、组成和分布特征进行对比分析。结果表明,空气和地下河水以2~3环PAHs为主,其中空气的2~3环PAHs比例为71.66%,地下河水的2~3环PAHs比例为54.84%;沉积物和土壤以4~6环PAHs为主,其中沉积物的4~6环PAHs比例为54.26%,土壤的4~6环PAHs比例为65.06%;环境介质中PAHs的浓度变化为：上游〈中游〈下游,这与污染源排放、吸附作用等相关;同一区域不同介质的2~3环PAHs百分比为：地下河水〉沉积物〉土壤,而4~6环PAHs百分比则相反。

典型岩溶区多介质中多环芳烃的环境存在特征——以广西大石围天坑群为例

选择典型岩溶地区广西大石围天坑群为研究对象,采用2007—2008年同期采集的大气干湿沉降、空气、土壤、地下河水和沉积物样品测试数据,运用16种多环芳烃(PAHs)的成分谱、分布特征和特征比值,结合其物理化学性质进行对比分析。初步研究结果表明,全年大气干湿物/土壤/地下河沉积物均以屈(Chr)、苯并[b]荧蒽(BbF)、苯并[k]荧蒽(BkF)、苯并[a]芘(BaP)4种4～6环PAHs为主;同期天坑空气/秋冬季干湿沉降物/地下河水以萘(Nap)、芴(Flu)、菲(Phe)和蒽(Ant)4种2～3环PAHs为主;各组介质中的PAHs存在特征具有较好的一致性,但也有一定的差异。利用这种方法初步解释了岩溶地区土壤、地下河水和沉积物中PAHs污染的来源(或输入);同时证明了大气干湿沉降物是偏远岩溶地区土壤和地下河中PAHs的主要来源。因此建议在污染源调查过程中应把大气干湿沉降物列为PAHs污染源。

我国岩溶资源环境领域的创新问题

中国岩溶地区资源环境问题突出,制约着经济社会的发展。"十八大"以来国家大力推进科技创新和生态文明建设。科技创新不仅有助于解决和应对岩溶地区的资源环境问题,也将推动岩溶科学的发展,服务我国生态文明建设。今后的岩溶研究应当落实地球系统科学在岩溶学中的应用,发挥我国岩溶研究的地域优势,探索我国岩溶关键带的特征和重要过程;加强岩溶作用应对全球变化、岩溶碳汇速率和稳定性的研究,建立应对极端气候的长效机制;考虑古纬度和古气候对古岩溶形成的影响;深入探索微生物对深部碳酸盐岩岩溶形成的作用;系统梳理和总结我国第一期石漠化治理工程的经验和存在的问题,更好地指导下一步的治理工作;思考从南北方岩溶分界线的角度开展岩溶自然遗产地的申报工作;将现代大数据等技术运用到岩溶资源环境、水文地质研究中,做好地质灾害的预警预报和应对资源短缺问题的研究,服务国家需求。

表层岩溶系统水化学成因及植被恢复条件下变化趋势——以广西马山弄拉兰电堂泉为例

常见的碳酸盐岩主要有灰岩和白云岩,两者的岩溶作用机理不同,因而常形成不同的地貌格局。在我国西南地区,若在小范围内有灰岩和白云岩出露时,往往在山体陡峭的部位出露质纯层厚的灰岩,而山间平原多出露白云岩。这种地层组合结构致使表层岩溶带的发育具有独特的双重岩性结构。基于兰电堂表层岩溶系统的研究,发现绝大部分水样的水化学类型均为HCO3-Ca·Mg型,其主要阳离子Ca2+和Mg2+质量浓度的季节动态变化趋势不明显,但对短期降水稀释效应及森林植被CO2效应的响应则非常迅速。将降水量小且比较均匀的8、9、10及12月水样的ρ(Ca2+)和ρ(Mg2+)关系曲线定义为"同比例溶解线",并用其判别不同降水条件下泉水化学成分差异的成因。另外,为了研究次生森林生态功能逐步恢复条件下岩溶作用强度的变化趋势,对近10年来弄拉表层岩溶泉水化学组分进行分析对比,发现岩溶水化学中主要阴、阳离子浓度均有增加趋势,也进一步佐证了森林植被的岩溶效应。

典型岩溶区板栗树下土壤CO_2迁移动态研究——以广西隆安县岩溶区为例

为了研究岩溶区板栗树下土壤CO2迁移动态,以广西隆安县典型岩溶区为例,测定了板栗树下土壤CO2浓度、CO2释放量、岩溶溶蚀量以及在季节上的变化。结果表明,土壤CO2浓度在土壤剖面上为先增大后减小,最大值出现在40或60 cm深处,土壤CO2浓度冬季〈秋季〈春季〈夏季,土壤CO2浓度与土壤含水率、空气温度有密切的正相关关系;除夏季外,土壤CO2释放日动态变化为下午〉上午〉晚上,夏季为上午〉下午〉晚上,在季节上土壤CO2释放量由大到小为夏季〉春季〉秋季〉冬季,这与土壤CO2浓度变化规律一致,土壤CO2释放量与土壤含水率和空气温度呈极显著性正相关;土壤剖面上溶蚀量由小到大为-5 cm〈-30 cm〈-50 cm,在季节上溶蚀量由小到大为冬季〈秋季〈春季〈夏季,夏季溶蚀量平均值约是冬季的1.33-2.00倍。

相图对广西栗木花岗岩斑晶及起源岩浆的热力学形成条件的分析

与压力、温度、源岩成分、部分熔融程度有关的岩浆起源量化分析是花岗岩研究的难点。以广西栗木第二阶段花岗岩为研究对象,在岩相学及晶体类型分析的基础上,选择熔体晶体群中的斑晶和小颗粒环带净边结构斜长石及自形石英等作为探讨花岗岩起源之初始岩浆的特殊晶体群,运用相图分析它们形成时的压力和温度,进而推导出初始岩浆形成时的压力约为0.43 GPa(相当于深约16km处的上地壳),开始熔融出岩浆的共结点温度约为720°,初始岩浆最终熔出温度略高于800°,源岩成分的基性程度Ab/An值大于7.8。研究还表明,选择的特殊晶体群没有经历岩浆上升途中的阶段性生长,并认为,对于钙长石含量低的An—Ab—Or—Q岩浆体系(An<5%),斑晶条纹长石的成分能够反映花岗岩浆起源时的部分熔融程度。该研究克服了前人利用矿物化学成分计算只能得出岩浆侵位时结晶温度、压力而得不到部分熔融时的熔融温度和压力的缺点,可为花岗岩起源分析提供有益的参考。

中国北方岩溶水变化特征及其环境问题

随着自然条件改变和人类活动强度的加大,我国北方岩溶水系统从输入、输出到结构、水资源要素转换关系均发生了巨大变化,在短短几十年内有近30%岩溶大泉断流,80%泉水流量大幅度衰减,区域岩溶地下水位每年以1～2m速度持续下降,同时,有20%以上的岩溶水系统主排泄带的水质在Ⅲ类以下且总体趋向恶化,此外,还存在着矿坑突水,岩溶塌陷、地裂,海水入侵,旅游功能降低,生态功能丧失等诸多的岩溶水环境问题,极大地加剧了水资源的紧张状况。本文根据前人成果和实地调查资料并采用一些典型事例归纳总结了岩溶水环境问题及其发展演化趋势,展示北方岩溶水面临的严峻形势,以引起社会各界对此问题的关注,加大岩溶水资源调查研究与保护力度,同时,也为广大学者开展相关立项与研究提供参考。

中国岩溶作用产生的大气CO_2碳汇的分区计算

根据中国岩溶碳汇计算的需要,将我国岩溶地区划分为南方岩溶区、北方岩溶区、青藏高原岩溶区和埋藏岩溶区4种类型区,各区的岩溶面积分别为56.48万km2、32.58万km2、55.60万km2和200.1万km2。各区岩溶水的径流模数和岩溶作用强度存在差异,南方岩溶区比其他区的岩溶作用强度明显大得多。以取得的调查监测和统计资料为依据,对4种类型区和中国的岩溶碳汇量进行了重新计算,南方岩溶区、北方岩溶区、青藏高原岩溶区和埋藏岩溶区岩溶碳汇量分别为1 909.9万tCO2/a、600.5万tCO2/a、580.1万tCO2/a、608.6万tCO2/a,由此获得中国岩溶碳汇总量为3 699.1万tCO2/a。该结果比前人的研究更全面地反映了当前我国岩溶地区碳水钙无机循环产生的大气CO2汇量。

塔中Ⅱ区奥陶系鹰山组岩溶古地貌恢复方法研究

塔中地区在构造上是塔里木盆地中央隆起的一部分,属于中央隆起带中段的塔中低凸起。良里塔格组沉积之前吐木休克组、一间房组、鹰山组地层遭受不同程度的剥蚀,精确雕刻鹰山组顶面古岩溶地貌,对岩溶储层地质建模及有利区块预测具有重要意义。论文对比了不同古地貌恢复方法:认为印模法可以很好地雕刻微地貌形态,但是区域构造趋势却与实际不符;残厚与残厚趋势面法构建了当时的古构造,但不能刻画微地貌形态。本次研究首次提出"残厚趋势面与印模残差组合法"古地貌恢复技术,该方法不仅解决了塔中地区古地貌恢复难题,且有利于计算机实现。研究认为塔中Ⅱ区奥陶系鹰山组古地貌形态可划分为三种二级地貌单元:岩溶台地、岩溶缓坡地和岩溶盆地,并给出了不同岩溶地貌单元的划分指标体系。

基于多元统计方法的岩溶地下水化学特征及影响因素分析

为研究广西红水河中下游流域马山地区岩溶地下水化学特征及影响因素,综合应用描述性分析、聚类分析和因子分析等多元统计的方法,对研究区36组水样的12项指标进行系统分析.结果表明,研究区地下水化学类型以HCO_3-Ca型为主,地下水化学成分具有明显的空间变异性;地下水化学特征受灰岩的风化-溶滤作用、人类活动、白云岩的溶解、工矿业活动等因子的共同影响,4个因子能够解释地下水成分形成的82.88%,其中灰岩的风化-溶滤作用是主要影响因子;地下水中的Ca^(2+)、总硬度(CaCO_3)、TDS、HCO_3^-主要受灰岩的风化-溶滤作用的控制,Cl^-、Na^+、NO_3^-和K^+主要受人类活动特别是农业和生活废水等因素的影响,Mg^(2+)受白云石矿物溶解的控制,SO_4^(2-)和F^-反映了工矿业活动的影响.

红水河中上游流域岩溶地下水水质影响因素的R型因子分析

为了了解红水河中上游流域地下水污染情况,并对其进行防治与管理,利用R型因子分析法对红水河中上游流域的130组水化学数据进行分析,识别出影响区内岩溶地下水水质的因子3个。因子1以Ca2+、HCO-3、总硬度和溶解性总固体为主,反映了水-岩作用(碳酸盐溶解)对地下水水化学组分的影响;因子2以K++Na+、Cl-和NO-3为主,揭示了农业污染(农药、化肥、牲畜粪便等)和生活废水对农业区地下水水化学组分的影响;因子3以Mg2+、SO2-4和F-为主,反映了工矿业污染对北部矿区地下水水化学组分的影响。结果表明,因子1、因子2和因子3与人类活动密切相关,今后应加强监管和防治。

塔中北斜坡奥陶系鹰山组岩溶储层特征及古岩溶发育模式

塔中北斜坡奥陶系鹰山组碳酸盐岩古岩溶发育,油气资源丰富,具有广阔的勘探开发前景。本次利用岩石化学分析、岩芯钻井、地震测井及成像测井资料,对岩溶储层发育规律及岩溶缝洞发育模式进行研究。认为：鹰一段和鹰二段发育质纯厚层灰岩地层,属强岩溶层组,溶蚀孔,溶蚀裂缝及溶洞均发育,后期古岩溶作用是该区油气聚集的主要场所。垂向岩溶缝洞系统主要发育在鹰山组顶面以下0-50 m及80-180 m范围。同时,溶洞在该区发育,洞穴型岩溶是该区优质岩溶储层,钻井过程常伴有放空、水漏失现象。结合古地貌特征,建立了ZG18-ZG22井区古岩溶缝洞系统发育模式,为岩溶储层预测及勘探开发井位部署提供地质依据。

桂林会仙岩溶湿地典型水生植物δ13C特征与固碳量估算

为促进目前岩溶碳汇稳定性和速率等科学问题的深入研究,在分析桂林会仙岩溶湿地主要水生植物碳同位素的基础上,利用基于碳酸酐酶活性与植物碳同位素值显著正相关的二端元模型,估算了不同植物利用光合作用固定HCO-3的比例。结果表明,湿地核心区沉水植物光合作用固定HCO-3碳量在4.86~64.73tC/(a·km2)之间,挺水植物为15.68~453.01tC/(a·km2),平均值为76.74tC/(a·km2)。按平均值计算会仙湿地水生植物光合作用固定HCO-3碳量为4 466.27tC/a,即在会仙湿地岩溶地下河补给的HCO-3中约47%被水生植物光合作用固定。水生植物光合作用固碳效果明显,是碳汇研究中不容忽视的一个十分重要的问题。