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相似文献
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1.
方解石沉积速率控制的物理化学机制及其古环境重建意义   总被引:13,自引:1,他引:13  
本文总结了作者有关方解石沉积动力学研究的结果,发现方解石沉积速率受环境温度,CO2分压,水动力条件,水层厚度和溶液中钙浓度等多因素的控制,总的规律是温度愈高,CO2分压愈低,流速愈快,水层厚度愈大,溶液中钙浓度愈高,方解石沉积速率愈大,而且,方解石沉积速率随水中钙浓度的增加呈近似线性增加,文中对自然界类似环境条件下的速率系数和我国南北气候环境条件下的方解石沉积速率进行了总结和分析,文章最后对利用钙华和石笋的沉积速率进行古环境重建的复杂性进行了简要的讨论。  相似文献   

2.
用水化学仪器自动记录、现场滴定及取样室内分析等方法,对四川黄龙沟钙华景区水的物理化学动态变化特征进行了研究。结果发现,黄龙钙华的沉积主要起因于水中CO2的大量释放,造成溪流自黄龙泉泉口向下游方向水的二氧化碳分压(p(CO2))和电导率(EC)降低,pH值和方解石饱和指数(SIc)升高。但仔细分析发现,水化学的这一空间变化主要发生在SIc〈1.0时;当SIc〉1.0后,向下游方向,水化学趋于稳定。同时,黄龙沟地表融雪水和沿途泉水分别产生的稀释和浓集作用对溪流水化学的这一空间变化产生了明显的影响。此外,源头黄龙泉的水化学稳定,没有明显的日变化,而下游的池水则出现pH值、EC和SIc及p(CO2)的显著日变化,即白天p(CO2)、EC较低,而pH和SIc较高,反映了白天较快的碳酸钙沉积,其中温度和水生生物光合作用的影响可分别达到19%和81%。  相似文献   

3.
项目来源:国家自然科学基金项目 项目编号: 49703047 起止时间: 1998年1月—2000年12月 项目负责人:刘再华 主要完成人:刘再华何师意曹建华 承担单位:中国地质科学院岩溶地质研究所 该项目主要是探索在水动力条件、CO2转换、溶液饱和度等耦合动态变化条件下方解石溶解、沉积速率的变化规律,以弄清方解石溶解、沉积速率水动力控制、CO2转换控制、及表面反应控制的条件和机制,最终建立方解石溶解、沉积动力学数学模型。 研究采取野外观测试验、室内模拟实验和模型计算三者相结合,最后求得统一的总体研究实验方法。获得的主要成果如下: (1) 在野外对四川黄龙沟进行了水化学和水动力的观测研究。结果表明,水动力条件(流速)对沉积速率有明显的控制作用,快速流动水体中的方解石沉积速率是慢速流动水体中的2~5倍。 (2) 进行了室内多条件变化的方解石溶解、沉积速率控制机理实验研究。实验中的水动力控制通过使用旋转盘技术实现,即DBL厚度由旋速的改变来精确调节。实验结果表明,溶解速率与旋速有关,即旋速愈高,速率愈大,或DBL愈薄,速率愈大。另一方面,上述关系取决于系统的CO2分压。实验发现,在实验控制的旋速范围(100~3500转/分,相应于DBL厚度0.005~0.001cm)内,CO2分压愈低,旋速对溶解速率的控制愈显著,然而当PCO2>0.01atm时,速率的传输控制已很微弱。 (3) 应用DBL模型较为成功地对上述实验结果进行了预报。模型结果显示,PCO2>0.01atm且DBL厚度大于0.001cm时,速率与DBL厚度的变化几乎无关,反映出该条件下速率的CO2转换控制机理。为检验这一模型结论的正确性,我们将能显著地催化CO2转换反应的CA注入反应系统,结果发现,PCO2>0.01atm时方解石溶解速率提高约10倍,而低CO2分压时,溶解速率只有微弱增加。 (4) 上述野外和室内研究证明,DBL理论模型能以较满意的精度预测不同条件下方解石沉积或溶解的速率。预测的速率可近似地用以下线性速率定律表示: F=±α([Ca2+]eq-[Ca2+]) 其中+和-分别指方解石溶解和沉积;[Ca2+]eq为与方解石平衡的钙浓度;[Ca2+]为溶液中钙浓度;α为速率常数,取决于系统温度、CO2分压、DBL厚度和流动水层厚度。 (5) 研究成果的科学意义在于首次在野外定量发现了水流速对方解石溶解和沉积速率的显著控制,并在室内进行了成功的模拟,这对于解释自然界诸如四川黄龙国际自然遗产的重要组成部分——多姿多彩的钙华景观的成因及保护类似景观具有重要的理论和指导价值。更重要的是,研究过程中生物高分子催化剂碳酸酐酶对方解石溶解沉积速率具有显著控制的发现,不仅在揭示岩溶作用机理方面具有重要的学术意义,其进一步研究可能揭示某些生物岩溶之谜,并进而在解决与我国西部开发密切相关的岩溶石漠化的生物技术措施方面具有广阔的应用前景。此外,研究获得的数学模型对于定量评价岩溶作用在全球碳循环中的贡献也是非常重要的。 (6) 研究过程中共发表相关论文11篇,涉及国际核心期刊(SCI期刊)有“Environmental Geology”(美国)、科学通报、中国科学和地质学报等,在学术界产生了较大的反响。 (7) 项目执行过程中前往美国参加了两次学术会议,并宣读了论文,同时利用野外考察和会间讨论的机会与国际相关知名学者进行了广泛的学术交流,产生了良好的反响,并达成了与德国不莱梅大学、日本九州大学和澳大利亚纽卡斯尔大学进行国际合作交流的意向,前两项已分别于1999年和2000年完成,后一项计划于2001-2002年进行,并签订了合作协议。  相似文献   

4.
本文通过调查黄龙风景区水体的环境地质特征与微生物群落结构及多样性,并与黄石公园对比分析,探讨了两种特殊地理环境下的微生物群落结构和多样性及其对钙华沉积的影响。结果表明:黄龙沟泉水属于地下冷泉,且景区内覆盖着大量植被,水体中有大量藻类和细菌;黄石公园猛犸象温泉区泉水属于地下热泉,植被覆盖率很低,泉水中微生物多为嗜热菌,藻类较少。黄龙与黄石钙华主要由方解石组成并且微生物参与了钙华的形成过程。微生物对钙华沉积的作用,主要分为模板作用、产物诱导作用和代谢调控作用,对比探讨了特殊地质环境下的微生物对钙华沉积的贡献,指出微生物沉积作用在钙华沉积过程中的重要性,可为黄龙钙华“黑化”防治提供理论依据。   相似文献   

5.
世界自然遗产-四川黄龙钙华景观的形成与演化   总被引:15,自引:4,他引:11       下载免费PDF全文
本文对作者十余年来在四川黄龙(世界遗产地)的钙华研究成果和最新的一些监测发现进行了综述, 目的是为公众更好地了解黄龙、保护黄龙提供科学基础。主要结果和结论是: (1)黄龙钙华的形成是由于地球深部高分压的CO2在碳酸盐岩补给区产生富含碳酸氢钙的地下水, 当其以泉的形式出露地表时, 由于泉水的CO2分压远远高于空气, 泉水中的CO2大量逸出, 结果导致碳酸钙过饱和而发生沉积; (2)黄龙钙华的颜色以黄色为主色调, 主要是在雨季因雨水冲刷土壤向水中混入泥沙的缘故; 而在旱季, 钙华主要形成于清亮干净的泉水, 因此, 钙华的颜色呈现出纯净碳酸钙沉积的本色-白色。这也是黄龙洞钙华剖面年层中出现黄-白相间亚层的原因; (3)高精度的铀-钍同位素测年表明, 黄龙钙华主体是全新世以来形成的; (4)地表水向地下河的漏失是黄龙地表水日益减少, 导致钙华体表面干涸, 从而气生蓝藻大量滋生, 致使某些钙华变黑的主要原因, 因此, 有必要尽早采取防渗补水措施; (5)旅游活动已对黄龙钙华景观产生影响, 包括上游人为践踏使下游钙华池淤塞, 以及磷酸盐污染使硅藻等过度繁殖和钙华沉积速率可能降低等, 因此, 必须尽早采取相应防控措施。  相似文献   

6.
黄龙嗜冷细菌两种胞外单糖对碳酸钙矿化影响   总被引:2,自引:0,他引:2  
为了探究黄龙水体中嗜冷细菌的胞外代谢产物对钙华沉积速率及沉积产物的影响,本文从黄龙钙华水体中分离到优势土著嗜冷细菌,并以其标志性胞外代谢产物D-葡萄糖和D-核糖作为研究对象,研究了两种单糖组分在低温环境下对钙华沉积的影响,并通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、红外吸收光谱(FT-IR)等分析手段对碳酸钙晶型、形貌以及结构组成进行了表征。实验表明:D-葡萄糖在低温条件下能促进方解石型碳酸钙的沉积,并加快沉积速率。低浓度下(20 mg/L和40 mg/L)的沉积产物均为方解石型碳酸钙并对其形貌有一定的影响;高浓度下(80 mg/L和160 mg/L)能诱导少量的文石型碳酸钙的合成。D-核糖在低温条件下能促进碳酸钙的沉积,加快沉积速率。与D-葡萄糖不同,D-核糖仅能合成方解石型碳酸钙,但对方解石晶面的生长表现为抑制作用,且随浓度增大抑制作用益明显。此结果可为黄龙钙华生物成因的探究提供一定的理论研究基础。  相似文献   

7.
基于钙均衡估算黄龙钙华沉积速率的探讨   总被引:6,自引:0,他引:6  
胥良  姜泽凡 《中国岩溶》2007,26(2):132-136
从黄龙钙华的成因研究出发,结合地质历史分析及长观资料对核心景区景观水系统的相对稳定性作出了评价。通过对景观水中钙离子及其它组分含量在时间及空间上变化特征的分析研究,揭示了钙离子含量在时间上的相对稳定以及在空间上自上游而下逐渐降低的规律,这为采用钙均衡模式来研究钙华堆积区内的年沉积量提供了重要保证。在此基础上,进一步通过同位素测年、物探、测绘等综合手段对钙华堆积区内的历史与现代的平均沉积速率进行系统研究,并与前人的研究成果对比,验证了钙均衡模型的可行性和可靠性。计算结果表明,黄龙核心景区钙华的平均沉积速率为1~4.86mm/a。  相似文献   

8.
黄龙风景区岩溶水及泉华沉积的同位素研究   总被引:12,自引:4,他引:12  
黄龙是中外闻名的风景旅游区。通过同位素研究阐明了形成黄龙景观的钙泉华发育机制、形成年代、沉积速率及低温温泉水——珠珍泉水的成因。  相似文献   

9.
通过对松潘黄龙风景名胜区主景区黄龙寺沟运用水均衡原理和水化学系统分析,并结合天然同位表示综技术,初步查明了黄龙水循环规律,确立黄龙钙华的源泉和转花泉,其源泉来源于大气降水,并经深循环补给。进而阐明了钙华的形成与演化,建立了黄龙水循环模式,用于保护和合理开发松潘黄龙自然景观资料,使之可持续利用。  相似文献   

10.
目前,国内外利用碳酸钙沉积物进行古环境和古气候重建的研究,空间上主要涉及到地球化学指标的区域分布差异,时间上则将分辨率提高到了年,甚至季节尺度,但对于地球化学指标在同一区域的空间分布和日变化特征则注意不多.采用仪器自动记录、现场滴定和样品室内测试相结合的方法,对正在发生碳酸钙(钙华)沉积的云南白水台溪流和引渠中的地球化学指标的空间和日变化特征进行了研究.结果发现,在碳酸钙大量快速沉积前(方解石饱和指数 SIc小于 1.0),向下游方向,水的 CO2分压降低, pH值和 SIc升高.但当 SIc大于 1.0后,碳酸钙沉积开始 快速产生,此后向下游方向,水的 CO2分压趋于稳定,甚至略有升高;同时,水的 pH值和 SIc也不再升高,而呈现下降现象.与此有关,在溪流下游观测点,由于白天碳酸钙的快速沉积,水的 pH值和 SIc是下降的,而其 CO2分压则升高.这一现象很可能是白天碳酸钙大量快速沉积时产生的 CO2在水中聚集,来不及向大气释放的结果;此外,流速对碳酸钙沉积具有显著的控制作用,表现在流速快的地形陡坎部位, Ca2 和降低更快,因而沉积速率也更大.研究还发现,富含轻碳稳定同位素 12C的 CO2向大气的释放是向下游方向钙华碳稳定同位素组成(δ 13C) 和中午水中溶解无机碳δ 13C增加的主要原因,增加幅度分别可达 1‰ /100 m和 0.6‰~1.3‰(昼夜差);同时,碳酸钙沉积时,水中溶解无机碳与钙华存在碳稳定同位素的动力分馏效应,与沉积速率有关,分馏值为 0‰~3.22‰.  相似文献   

11.
12.
Geochemistry of Thermal Waters of Continental Margin of Far East of Russia   总被引:2,自引:0,他引:2  
Studied waters belong to warm(T=30-50℃),alkaline(pH=8.9-9.3),low mineralized(TDS235 mg/1)Na-HCO_3 or Na-SO_4-HCO_3 thermal waters with high content of SiO_2(up to 81 mg/l)and F(up to 3.9 mg/1),occur on modern volcano-tectonic rejuvenated areas of Eastern Sikhote-Alin orogenic belt.Low~3He concentration as well as N_2/O_2 and N_2/Ar ratios exclude influence of deep mantle fluid.New rare earth element data constrain our understandmg of water-rock interaction occurring in the water source region.Meteoric origin of waters is proved by stable isotope values varying from-71‰to-136.1‰and from-10.8‰to-18.8‰forδ~2U andδ~(18)O respectively.REE patterns reflect high pH,resultfing from water-rock interaction and oxidative conditions.Calculations of deep aquifer temperature using Na-K and quartz geothermometers show 116.8-131.1°C and 82.2-125.8℃respectively.Presence of deep faults both with abnormal thermal gradient(~45-50 K/km)define unique geochemical shape of thermal waters of Sikhote-Alin,area,where no present volcanic activity is registered.  相似文献   

13.
刘元雪  施建勇 《岩土力学》2002,23(3):304-308
从土的各向异怀角度对土的可恢复剪胀现象进行了解释。基于各向异性情况下的土体弹性本构关系理论分析,认为土的可恢复剪胀现象可部分归因于土的各向异性引起的弹性剪胀。借助有关土体弹性参数实验结果,研究了应力诱导各迥异性对土体弹性剪胀的影响,结果表明:随土体应力诱导各向异性的增大,土体的弹性剪胀也增大。从土体弹性剪胀角度研究了土的卸荷体缩条件,认为土体卸荷体缩取决于加载应力路径的应力增量比,给出了土体出现卸荷体缩的区域。  相似文献   

14.
张玉成  杨光华  姜燕  姚捷  史永胜 《岩土力学》2010,31(Z1):349-356
结合爆破数值模拟中爆破荷载的特点,分析了各种荷载施加方法的特点及爆破震动场模拟的要求,基于圣维南荷载等效原理,提出了爆破荷载的等效施加方法,即将作用在炮孔壁上的爆破荷载等效后,施加在同排炮孔中心线或者面上来模拟爆破荷载的作用。结果表明,等效施加方法在近区存在一定差异,但在中远区吻合得较好。利用该等效荷载施加方法,采用三维实体模型计算分析了某沉管隧道基槽爆破施工对既有堤岸稳定性影响,计算了周围不同位置、不同深度位置处的振动响应,并在此基础上,分析研究了减小爆破振动对既有结构物影响的减振措施,可为类似工程提供借鉴。  相似文献   

15.
矿床原生地球化学晕分带性研究   总被引:1,自引:0,他引:1  
矿床原生地球化学晕的分带性,可以反映出成矿成晕元素在成矿地球化学过程中于空间上的积聚规律,对找矿勘探、深部预测和矿床剥蚀程度的判断具有重要意义.在此以岔河锡矿为例进行分析,主要介绍和推荐关于岩浆气液矿床原生晕指示元素分带方向及分带序列的计算方法,用于勘查地球化学、矿产地质和潜在资源量预测工作中.  相似文献   

16.
考虑核电厂地基-基础的动力相互作用,应用显式动力有限差分法分析了地震作用下极软岩、较软岩、坚硬岩上核电厂建筑结构基础的地震响应特征,比较了岩石坚硬程度对基础加速度反应谱的影响。研究表明:随着岩石坚硬程度的提高,核电厂建筑物结构基础的地震响应有增加的趋势;在周期轴上,基础处的加速度反应谱曲线会随着岩石坚硬程度的提高逐渐向短周期(高频段)方向移动。在高频段,建造于较坚硬岩石上基础结构的加速度反应谱值偏大;在中等频段,建造于较软岩石上基础结构的加速度反应谱值偏大;在低频段,岩石坚硬程度对加速度反应谱的影响不显著。  相似文献   

17.
Three dimensional scattering of near-field is studied for dilatation and rotation in the time domain. The perturbation method is applied to solve the equation of motion for the first order scattering from a weak inhomogeneity in an otherwise homogeneous medium. The inhomogeneity is assumed close enough to the point source so that the near-field intermediate wave is dominating over the far-field sphericalP andS pulses. The integral expressions are derived to relate dilatation and rotation of scattering to the radial fluctuations of velocities and density in the inhomogeneity. These integrals are solved to calculate the strains of scattering from (a part of) an inhomogeneous spherical shell of arbitrary curvature. Variable curvature may allow the shape of inhomogeneity volume element to change uniformly from spherical to rectangular. Rotation of scattering from a spherical shell is independent ofP wave velocity inhomogeneity. Dilatation of scattering does not involveS wave velocity inhomogeneity but its gradient. The back scattering results are obtained as a special case. Strains are computed numerically, for hypothetical models to study the effects of various parameters viz., velocity inhomogeneity, distance of source from inhomogeneity and from receiver, and thickness of inhomogeneity. The curvature of the spherical shell is varied to study the effects of the shape of inhomogeneous volume element on scattering.  相似文献   

18.
王婷  郑建国  邵生俊 《岩土力学》2009,30(Z2):494-498
在分析郑西客运专线试验段路基沉降实测资料的基础上,提出沉降变形常规预测方法受观测时间及单次观测结果的影响比较大,不利于用来预测最终沉降.通过分析现场沉降变形与时间关系曲线,提出路基沉降的发展主要受固结的影响,其发展是一个从沉降增加到趋缓的过程,可以明显分为固结变形及流变变形,并用非饱和土等效固结理论加以解释,提出了一种利用s-曲线特征预测最终沉降量的方法,经检验对比发现其预测结果受观测时间及单次观测结果的影响比较小,优于其它常规预测方法.  相似文献   

19.
The induced condition and mechanical mechanism of hydraulic fracturing is briefly analysed. Based on the triangle fracturing under water pressure and finite element method, an approach is suggested to judge the occurrence of hydraulic fracturing. In this approach it is assumed that there exist local permeable weak planes (cracks) in core; and the plane finite element method (FEM) for hydraulic fracturing analysis is established. The crack is taken as a soft material; and the effect of water pressure acting on both sides of the crack is modeled. By using FEM, the stress of element at the crack tip is obtained; and the possibility of hydraulic fracturing is judged. This approach can also simulate the development of hydraulic fracturing.  相似文献   

20.
戴长冰  水丽 《世界地质》1999,18(4):73-77
根据目前国内边坡支护工作中的主要方式,将深基坑边坡支护按其结构的受力状态和支护的作用原理进行分类,详细论述了各种深基坑边坡支护方式的机制和适用条件,对今后岩土工程的实际工作具有一定的参考作用。  相似文献   

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