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。

可持续发展实验区石漠化时空演变及其驱动机制研究——以广西恭城县为例

西南喀斯特地区是我国实施可持续发展战略的重要地区,同时也是生态环境极为脆弱、石漠化集中分布的地区,但有关可持续发展实验区石漠化的内在演化机制研究还较少涉及。以广西恭城县国家可持续发展实验区为例,利用2000年、2005年、2010年、2015年和2021年遥感影像为数据源,采用人机交互解译法进行石漠化信息提取,定量分析了恭城县石漠化的时空演变规律及其成因机制。结果显示,恭城县石漠化主要经历了2000-2005加速恶化、2005-2015年快速改善和2015-2021年缓慢恶化三个阶段,石漠化总面积在88.96~229.55 km^(2);2000-2005年,恭城县石漠化表现为无石漠化向轻度和中度石漠化转移,2005-2021年呈逆向改善。西岭镇、莲花镇、平安镇是石漠化发生的主要地区,占全县石漠化总面积的55.47%~61.31%。灰岩区发生的石漠化面积为104.03 km^(2),占石漠化总面积的72.91%;园地内发生的石漠化面积为56.26 km^(2),占比为38.12%。结果表明:灰岩区强烈的岩溶作用,以及长期种植的单一经济果林遭大面积砍伐,是导致近年恭城县石漠化加重的主要原因。

湖南省新田县富锶岩溶水矿物饱和指数特征,Sr^(2+)、SO_(4)^(2-)来源及开发潜力

【研究目的】湖南新田县发现大型富锶矿泉水田,然而锶元素来源及锶矿泉开发利用潜力研究相对薄弱,此外探究富锶岩溶水水化学特征及锶元素来源可为岩溶区寻找富锶地下水提供一定的理论支撑。【研究方法】通过开展水文地质调查,富锶地下水水化学指标检测分析,利用PHREEQC软件、水化学计量法、端元法、水文地质参数等揭示富锶岩溶水矿物饱和指数特征,Sr^(2+)、SO_(4)^(2-)来源及富锶地下水开发潜力。【研究结果】方解石在下降泉和机井中均主要处于饱和状态,白云石由下降泉中未饱和状态转为机井中的饱和状态,菱锶矿在机井中出现饱和状态,石膏在下降泉和机井中均为未饱和状态。下降泉中矿物饱和指数随泉水溶解性总固体增加而升高,两者呈较好的正相关关系,但在机井中两者相关性较差。下降泉SO_(4)^(2-)和大气降水SO_(4)^(2-)具有较好的拟合关系,根据Ca^(2+)、Mg^(2+)、Sr^(2+)、HCO_(3)^(-)、SO_(4)^(2-)化学计量关系,机井中SO_(4)^(2-)可能来源于石膏溶解。下降泉中Sr^(2+)主要来源于石灰岩中以类质同像置换钙的锶,机井中Sr^(2+)较大可能来源于含水层中菱锶矿。研究区85.2%水点的地下水符合国家生活饮用水卫生标准,超标水点多为单指标超标。经计算,枯水年富锶地下水天然补给资源量、可开采资源量和地下水资源潜力分别为3.83×10^(7)m^(3)/a、1.05×10^(7)m^(3)/a、7.28×10^(6)m^(3)/a。【结论】新田县富锶地下水中锶主要来源于泥盆系佘田桥组地层含锶矿物(类质同像置换钙的锶和菱锶矿)的溶解,富锶地下水资源量及资源潜力可观,具有较大的开发利用潜力与价值。

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。

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。

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。

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。

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。

同位素技术在古堆泉岩溶水保护中的应用

岩溶泉水资源是我国北方岩溶区重要的供水水源。查明泉水补给、径流和排泄条件,清晰刻画泉域边界,对合理评估和科学开发岩溶水资源具有重要意义。针对古堆-南梁泉群边界范围不清,补给情况不明的现状,开展了泉域岩溶水文地质条件和岩溶水δD、δ18 O、87 Sr/86 Sr分布特征调查分析,采用同位素技术对岩溶水补给径流路径上的水岩相互作用和水力联系进行了系统研究。研究发现,岩溶水中δ18 O数值范围较大,其原因主要是受到了高程效应、热水氧同位素漂移、蒸发浓缩和古封存水混合等作用的影响。岩溶水中δD、δ18 O及87 Sr/86 Sr的分布特征,为岩溶地下水水力联系识别提供了有力的佐证:汾阳岭热田成因可能与中生代入侵碳酸盐岩的岩浆岩的水岩作用有关;泉域北部岩溶水开采将袭夺泉域内部岩溶水资源。古堆-南梁泉域岩溶水同位素研究成果可为区域岩溶水资源的管理和保护提供科学依据.

基于文献计量学的岩溶耕地土壤酸化与钙碳互作抑酸研究趋势分析

以Web of Science核心集(web of science core collection)和中国知网(CNKI)数据库为基础,采取统计与聚类的分析方法,基于文献计量学知识,借助Cite Space信息可视化软件,分别对1993—2023年在web of science core collection和1924—2023 CNKI中发表的土壤酸化文献进行索引分析;通过对web of science core collection中4 772篇、CNKI中2 482篇相关文献中的热点、关键词、时间线等展开多角度可视化分析,统计并绘制有关国际国内土壤酸化研究文献的关键词、时间图谱等图表,挖掘国际国内土壤酸化研究发展趋势及方向。结果表明:土壤酸化研究主体由森林土壤酸化逐步转向耕地土壤酸化,研究范围从单一的p H值及影响因子的相关分析进阶至致酸离子与抑酸离子的双向互作分析,土壤酸化路径的分子生物学、动力学特征研究更趋于细化。

海南岛地下水资源状况及其环境地质问题

【研究目的】海南既是中国最大的经济特区,又是“一带一路”倡议中的重要支点,揭示海南岛地下水资源禀赋,探究地下水资源分布特征及存在的环境地质问题,可以为海南生态保护和高质量发展提供重要支撑。【研究方法】本文以海南岛为研究区,划分评价单元,分析地下水流场特征,评价地下水资源量及水质情况,探究地下水开发利用状况,查明主要环境地质问题。【研究结果】海南岛多年平均地下水资源量约为132.05×10^(8)m^(3)/a,在行政区中,海口市的地下水资源量最大,多年均值为11.33×10^(8)m^(3)/a,昌江县的最小,多年均值为0.07×10^(8)m^(3)/a。海南岛地下水水质整体较差,水质较差区分布在滨海平原区和山前地带,超标因子主要为pH、Al、Mn。岛内存在一系列的环境地质问题,包括琼北盆地的区域性水位下降问题、三亚市海棠湾和榆林湾、东方市板桥镇等地区的海水入侵和土壤盐渍化问题、东方市、昌江县和乐东县等地区的土地沙漠化问题、矿山开采产生的地质环境问题。【结论】海南岛地下水资源量较为丰富,分布差异大,地下水水质较差,环境地质问题突出,应进一步加强水文地质与水资源调查监测工作,加快构建水资源节约集约利用新格局,推进地下水生态环境保护。

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。

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.