硫酸盐岩岩溶发育机理与有关地质环境效应

硫酸盐岩在中国分布很广泛，特别是石膏及硬石膏，其分布遍及各省、直辖市、自治区。中国硫酸盐岩岩溶的基本特性是：没有特殊的岩溶景观；大的洞穴系统难于在自然界中保存。但是，由于硫酸盐岩（石膏和硬石膏）和碳酸盐岩（石灰岩和白云岩）常共生沉积，文中进一步探索了二者的混合溶作用机理。研究中专门进行了一系列的溶蚀试验，以研究不同状态下石膏的溶解作用。试验结果表明，气候条件、热液作用对石膏岩溶发育有着重要的影响。石膏在盐水中的溶蚀量比在蒸馏水中要高2－3倍。硫酸盐岩中生物岩溶作用是非常重要原，包括石膏和硬石膏在有机物参与下，经厌氧的硫酸盐还原菌以及排硫杆菌的气化作用，都可加速对CaSO4的溶蚀作用。在所研究的样品中，都检测到这些可发生生物岩溶作用的菌类。根据硫酸盐还原菌还原生成H2S及排硫杆菌作用而降低水中pH值，表明细菌的岩溶作用也存在不同的程度。在研究硫酸盐岩岩溶作用机理的基础上，同时讨论了典型硫酸盐岩地区存在的岩溶塌陷、陷落柱、地面沉积及滑坡等地质灾害，以及人工加速诱发友酸盐岩地区地质灾害的实例。     

盐酸及乙酸介质中碳酸盐岩溶蚀表面特征及机理

<正>碳酸盐岩储层在世界油气分布中占有重要地位,而表生与埋藏岩溶是碳酸盐岩储层发育的重要影响因素。目前对表生条件下碳酸盐岩的溶蚀规律的认识不尽相同。本研究针对这一问题,选取南堡凹陷及周边凸起区典型碳酸盐岩样品,在岩石学研究的基础上进行乙酸和盐酸溶液的溶解实验,从微观溶蚀特征出发,解释表生岩溶条件下碳酸盐岩的溶蚀机理,并对不同组分碳酸盐岩的溶蚀程度进行对比,以明确其溶蚀规     

激光探针稳定同位素分析技术的现状及发展前景

以揭示碳酸盐岩和硫酸盐岩相伴沉积时发生的复合岩溶形成机制为目的 ,采用室内模拟实验方法 ,利用反应路径模型研究了水流路径上碳酸盐岩→硫酸盐岩 (简称层序 1)和硫酸盐岩→碳酸盐岩 (简称层序 2 )两种层序时发生的地球化学作用 ,根据质量平衡原理 ,计算了水岩间发生的地球化学作用强度 ;探讨了硫酸盐岩成因、岩溶发育的环境温度对复合岩溶的影响。结果表明 ,复合岩溶形成机理与可溶岩层序关系密切 ,层序 1中 ,发生两种可溶岩的溶解作用 ;层序 2中 ,除硫酸盐岩 (石膏和半水石膏 )溶解外 ,碳酸盐岩 (白云岩 )发生的是去白云化作用。这些作用间通过不同的机制相互促进 ,导致复合岩溶较单一可溶岩的岩溶更发育。复合岩溶的发育程度还受溶液 pH值和环境温度影响 ,溶液pH值降低、环境温度升高都利于复合岩溶发育。     

滨海岩溶区过渡带碳酸盐岩溶浊作用的试验研究

滨海岩溶具有内陆一般岩溶区不同的发育机理，其过渡带混合溶蚀作用是控制滨海岩溶发育的最主要因素之一。通过七组不同淡水与海水配比的混合溶蚀实验（封闭CO2－H2O系统），初步得出了过渡带混合溶蚀作用的基本结论：（1）滨海岩溶区过渡带岩溶发育的基本规律与内陆一般岩溶区岩溶发育规律的基本一致，即岩性，结构是控制滨海岩溶发育的最主要因素；（2）滨海岩溶区混合过渡带内碳酸盐岩的混合溶蚀速率大于纯淡水或纯海水中同种岩石的溶蚀速率；（3）在不同的CO2分压条件下，滨海岩溶区混合过渡带内碳酸盐岩的混合溶蚀机理不同。     

碳酸盐岩早成岩岩溶作用及油气地质意义

碳酸盐岩早成岩岩溶作用可发育溶蚀孔洞或具有规模的溶洞,这对于认识我国塔里木盆地、四川盆地碳酸盐岩内幕岩溶区孔洞成因与分布具有重要参考价值。然而碳酸盐岩早成岩岩溶在我国现代岩溶发育较少,研究程度低。文章通过总结国外在碳酸盐岩早成岩岩溶形成机理及孔洞发育特征的研究成果,探讨早成岩岩溶的油气地质意义:（1）成岩早期碳酸盐岩胶结程度差,岩石疏松,孔隙度、渗透率极高,介质空间较均匀;（2）早成岩岩溶作用与海平面升降具有明显的关系,尤其海岛或滨岸地区的淡水-海水交互带,以混合水岩溶为特征的岩溶作用较强烈;（3）早成岩岩溶孔洞发育分布具有一定特点,岛屿岩溶以发育侧面边缘洞穴为特征,而滨海岩溶以发育混合带管道为特征;（4）孔洞的发育主要受淡水中CO2含量、水流通过混合过渡带的水动力及海平面变化速率控制;（5）早成岩岩溶为研究我国地质历史时期碳酸盐岩短期暴露岩溶作用提供借鉴,对其孔洞发育分布特征的认识,将促进碳酸盐岩内幕区孔洞型油气储层形成机理研究,指导内幕区孔洞储层分布预测和油气勘探。      

基于扫描电镜和CT成像技术的碳酸盐岩溶蚀作用微观结构和变化规律研究

为研究溶蚀作用下碳酸盐岩孔隙的演变规律及控制作用,文章选取三峡地区4种类型碳酸盐岩开展溶蚀实验。同时结合扫描电镜、CT成像对实验前后岩石的溶蚀特征及孔隙结构进行测试。结果表明:溶蚀总发生在低晶格能的矿物处且沿矿物晶体的菱形解理面以及薄弱部位发育,表现为对矿物和孔隙等结构的选择性溶解;碳酸盐岩的孔隙度对溶蚀过程影响较小,岩石的孔径大小是影响碳酸盐岩溶蚀速率的重要因素;小孔径岩石的溶蚀多在样品表面发育小型溶孔,大孔径岩石的溶蚀主要发生在孔隙隙壁且有向岩石内部溶蚀的痕迹;经溶蚀改造,孔喉半径和连通性均呈现出增长趋势。本研究对碳酸盐岩差异性岩溶作用机理及岩溶发育规律的认识有一定指导意义。      

埋藏环境硫酸盐岩岩溶发育的微生物机理

针对我国广泛分布的碳酸盐-硫酸盐岩混合建造,选择其中的硫酸盐岩作为研究对象,通过室内水-岩和水-岩-细菌两个封闭系统的硫酸盐岩溶蚀模拟实验,模拟了细菌数、温度、时间等因素对反应系统水化学组分的影响,研究了两个系统内的地球化学作用.结果表明,水-岩系统内发生的是硫酸盐岩溶解作用;水-岩-细菌系统内发生了细菌硫酸盐还原作用和细菌硫酸盐还原驱动的硫酸盐岩溶解作用,导致埋藏环境硫酸盐岩岩溶的发育,进而增强了与硫酸盐岩共生的碳酸盐岩的渗透性.研究成果开拓了油气储层古岩溶研究的新思路.      

碳酸盐岩断层岩的溶蚀作用及其在岩溶水研究中的应用

本文以中国山东省济南—淄博地区为例,根据理论分析、溶蚀实验、光学及电子显微镜的观察和野外工作,提出了碳酸盐岩断层岩的四种溶蚀机理。它们是:1.粘滑溶蚀作用:2.微观形变溶蚀作用:3.断裂活性热水溶蚀作用:4.压溶溶蚀作用。当调查碳酸盐岩区断裂的水文地质性质时,这些机理和断层岩的可溶性提示我们去考虑断层岩的岩溶化作用。方法是:1.断裂带中断层岩的划分:2.查清断裂带中的断层岩的组合及裂隙发育:3.研究碳酸盐岩断层岩的岩性:4.分析岩溶发育的其它条件。      

卢耀如院士的岩溶(喀斯特)学术研究与贡献

上世纪五十年代以来,中国工程院卢耀如院士把毕生的精力奉献在岩溶地质事业上。他对岩溶发育的规律及溶蚀机理进行了较系统的研究,特别是对碳酸盐岩与硫酸盐岩复合岩溶作用机理进行了详细的研究;他潜心研究岩溶地区的水文、工程与环境地质问题,参加了一系列水利水电工程的勘测研究,涉及长江、黄河、珠江、淮河等许多流域,包括三峡、乌江渡、新安江等百多座水利枢纽;他指导有关交通、城镇、矿山等建设的工程地质与环境地质勘测研究;他提出多种水动力条件、三相流的作用机理与混合溶蚀作用等问题;他提出地质—生态环境的新概念,提出喀斯特地区石漠化问题的概念并进行开拓性的研究探索,积极开展岩溶地区的地质灾害防治工作,建立了一套有关岩溶发育与工程效应的理论,为岩溶地区的开发及灾害防治做出了杰出的贡献。      

碳酸盐岩与岩溶

本文着重阐述了不同类型碳酸盐岩其成分与岩石的岩溶化之关系.指出方解石是促进碳酸盐岩岩溶化的最重要的因素,而白云石通常是阻碍岩石溶解。但是,当白云石在岩石中的含量少于8—13%时,促进岩石溶解。在多矿物碳酸盐岩中,粘土对岩石的岩溶化起何种作用,取决于粘土的分布情况。粘土在岩石中呈集中状态,它对溶蚀起积极作用。在硫酸盐-碳酸盐混合岩中,石膏对岩溶化过程起重要作用.     

滨海岩溶地区海咸水入侵动力学系统研究

我国滨海岩溶地区岩溶系统的形成具有其独特的动力学过程。其中，既有自然环境条件下形成的岩溶特征，又有人类活动的地质效应——海咸水入侵的影响和改造。目前，海咸水入侵对滨海岩溶系统的影响和改造正在加剧，并将逐渐成为主导因素。防治滨海岩溶区海咸水入侵的根本，就是要查明咸-淡水过渡带中碳酸盐岩溶解、沉淀的动力机制。其中，混合溶蚀作用是关键。开展咸-淡水过渡带碳酸盐岩溶解、沉淀动力学的野外现场定位观测和室内动态模拟实验研究，并在查明咸-淡水过渡带碳酸盐岩溶解、沉淀动力机理的基础上，建立滨海岩溶地区碳酸盐岩溶解、沉淀系统动力学模型是十分必要和迫切的。研究各种因素综合影响下，滨海碳酸盐岩的混合溶蚀作用，将有利于查明滨海岩溶形成机理，进而为解决滨海岩溶地区海咸水入侵问题开辟一条新的途径。     

An Experimental Study of Mixture Corrosion Effects of Carbonate Rocks in the Transitional Zone of Littoral Karst Areas

The mechanism for development of littoral karst differs from that of inland karst, and the mixture corrosion effects are one of the most important factors that control the development of littoral karst. Through seven groups of static experiments carried out in a closed CO2-H2O system, basic conclusions can be drawn as follows: (1) the basic law of corrosion process in a transitional zone of seawater-freshwater in littoral karst areas is identical with that in the fresh water, i.e., the lithologic characteristics and rock structure are the main factors which control the development of littoral karst; (2) the mixture corrosion rate of the carbonate rock in the above transitional zone is faster than that in fresh water or seawater; (3) the mechanism for development of carbonate rocks differs at various pressures of CO2 in a transitional zone in littoral karst areas.     

基于因子分析的岩溶地下水水质影响因素研究 ——以毕节市大方县南部为例

为了解研究区岩溶地下水水质形成及离子质量浓度空间变异影响因素,以毕节市大方县南部为研究区,采用因子分析方法对56组水样进行分析,得到基于研究区岩溶地下水水质形成及其影响的4组因子(F1、F2、F3、F4):F1以TH、TDS、COD、Ca2+、SO42-、F-为主,代表了碳酸盐岩及膏盐矿物的充分溶解对水质的影响;F2以游离CO₂、Mg2+、HCO3-为主,反映了碳酸盐岩中白云石矿物的溶解对水质的影响;F3以Na+、K+、Cl-为主,代表了盐岩溶解、大气降水对水质的影响;F4以pH、NO3-为主,揭示了人类生活污水和农业灌溉污水对岩溶地下水水质的影响。以上4种因子可以解释研究区岩溶地下水水质影响因素的80%以上。     

岩溶地区石生蓝藻与岩溶发育关系研究展望

探讨了国内外石生蓝藻研究的进展,以及石生蓝藻与生物岩溶的可能联系。引入水- 岩- 气- 生物相互作用的整体概念,运用“ CO2 - 水- 碳酸盐”三相耦联开放岩溶动力系统观点,分析了光合原核生物的生命过程及其代谢产物对岩溶系统的可能驱动作用,指出以蓝藻对H2O和CO2 的利用为中心环节,通过研究其在不同小生境、不同类群、不同生态因子下的HCO3- 水平差异,可以为了解藻类的生理机能与生物岩溶强度之间关系提供重要信息。建议在地球生物学的研究尺度下,针对碳酸盐岩表面殖居藻类如何影响其周遍微环境CO2、水文动态进而影响岩溶的效应、蓝藻分泌的胞外有机酸的种类和强度、石生蓝藻碳酸酐酶( CA)活性与生物岩溶关系等问题展开探索。      

淮南舜耕山岩溶塌陷发育特征及形成机理研究

淮南市舜耕山地区位于华北板块南缘,岩溶地貌发育且岩溶塌陷地质灾害时有发生,给区内人民生命财产安全带来极大隐患。本文通过对区内碳酸盐岩裸露区和覆盖区岩溶野外地质勘查、岩溶塌陷特征统计、构造及水文地质条件分析,总结本区岩溶塌陷发育机理。结果表明:裸露型碳酸盐岩区岩溶塌陷发育主要受本区多期构造运动以及岩性组合的影响,岩溶塌陷发育构造形迹呈NW向居多,并多发育在可溶岩与非可溶岩界面处,以构造破坏-潜蚀为主;覆盖型碳酸盐岩区岩溶塌陷发育多为地面构筑物增加导致静荷载增加以及矿区强排水诱发的塌陷,以有效应力破坏-真空吸蚀为主。      

发展中的板块边界:天山-贝加尔活动构造带

不同的土地利用方式可使土地理化性质产生一系列的变化和差异,从而影响到岩溶作用的方向和强度。通过野外溶蚀试片实验法,对金佛山典型岩溶区碧潭泉和水房泉两泉域岩溶生态系统的5种典型土地利用方式下的土壤溶蚀速率进行雨季短时间尺度变化的野外观测。2006年7月中旬开始,重庆地区罕遇43天高温无雨的特殊天气,测试结果表明不同土地利用方式甚至同一土地利用方式下不同海拔的岩溶区石灰岩试片溶蚀速率都存在较大差异,碧潭泉域雨季绝对溶蚀量仅为水房泉域的13.3%,6个测试点土下溶蚀量由大到小依次为水房泉竹林地、水房泉林地、水房泉草地、碧潭泉林地、碧潭泉灌草丛、碧潭泉耕地。在研究时间内降雨量、温度和土壤CaCO3含量差异的基础上,金佛山两泉域岩溶作用主要有两个控制因素:土壤CO2浓度、土壤有机质。     

鄂尔多斯盆地周边地区野外溶蚀试验结果讨论

2003到2004年,在国土资源部地质调查项目“鄂尔多斯盆地地下水勘查”工作中,作者在鄂尔多斯盆地周边地区建立了8个野外溶蚀试验站,采用不同岩石的600多枚试片开展了为期1年的野外溶蚀试验观测。通过试验并结合前人的野外溶蚀试验成果分析,得出了如下几个重要的结论: ( 1)试验区灰岩较白云岩的溶蚀量大20%以上; ( 2)与我国南方的试验结果相反,即北方土下碳酸盐岩样品溶蚀量远远小于地上样品的溶蚀量; ( 3)从华北到西北存在一个碳酸盐岩样品由溶蚀变为沉淀的地带;同理,从我国北方碳酸盐岩样品土下溶蚀量小于地上溶蚀量到南方土下溶蚀量大于地上溶蚀量区域变化过程中,又存在土下与地上溶蚀量接近的地带,这两个地带是控制我国现代岩溶作用机制的重要分界线,对岩溶地貌的发育与演化研究具有重要意义。