当前国际岩溶洞穴学界研究热点———袁道先院士访谈录

第16届国际洞穴大会(International congress of speleology,ICS)于2013年7月21日至29日在捷克举行,大会内容涉及洞穴及岩溶研究史、洞穴生物、洞穴调查开发与环境保护、岩溶气候及古气候记录、岩溶发生学等方面。当前国际岩溶洞穴科技创新的若干亮点有岩溶洞穴微生物、洞穴古水文重建、深源溶蚀作用岩溶(Hypogene karst)、水下洞穴次生沉积物(Phreatic overgrowths on speleothems,POS)与海平面变化、洞穴气候与古气候记录、锶(Sr)的地球化学运移、洞穴保护理念的发展、非碳酸盐岩洞穴中的碳酸盐岩次生沉积物的形成和古气候记录、洞穴雾气循环、冰川地区岩溶洞穴的形成机理等内容。通过大会的参与,意识到目前中国相关研究还存在以下问题:一是中国洞穴探险队伍较少,且没有形成规模,不利于岩溶科学知识的推广;同时中国岩溶洞穴研究学者的研究范围基本上都局限在地表或已探明洞穴,几无擅长探洞者,这大大限制了洞内岩溶科学问题的发现和研究工作的开展,是中国岩溶研究领域的一大缺憾。二是在探索岩溶形态发育的物理、化学、生物学机理及研究技术方面中国与其他国家相比还有相当差距。ICS是世界各国岩溶洞穴学研究者进行交流的大舞台,提交成果、口头展板报告、开设展台、广泛参与活动是展示本国岩溶洞穴学研究成果、研究水平和实力,提升国际影响力的重要途径。但中国学者对此次大会重视程度不够,表现为提交研究成果少、口头报告展板报告少、没有开设展台等,这与中国丰富岩溶资源现状极不相称。建议国内广大岩溶洞穴研究者做好准备,积极参与2017年的第17届ICS,力争取得较大突破,为树立中国岩溶大国、强国形象而努力。
     

从洞穴碎屑堆积物特征探讨洞穴发育及古环境

本文通过对岩溶洞穴碎屑沉积物结构特征及其矿物、化学成分的研究,探讨岩溶洞穴的发育和形成的古环境.对洞穴石英砂表面微结构作扫描电镜观察研究,表明贵州构皮滩早期洞穴碎屑是在水动力较强的条件下形成的;对洞穴湖相沉积物作了地球化学特征的对比,从而获得不同的古气候环境.如洛塔洞穴堆积物的地球化学特征反映早中更新世时为温暖湿润的气候,而晚更新世时为较干旱气候;通过洞穴砂的矿物成分分析,探索了洞穴本身的展布,为四川彭水岩溶区东西向洞穴系统的存在提供了证据.     

访幽探奇的洞穴探险

根据国际洞穴联合会的定义,洞穴是指人能进出的天然地下空间。洞穴有很多种类型,按形成的围岩性质分为碳酸盐岩洞、石膏洞、砾岩洞、熔岩洞、砂岩洞、花岗岩洞和冰川洞等;按洞穴的水文特征分为水洞和旱洞;按洞穴的剖面形态可分为垂向和横向洞穴。发育在可溶岩体(灰岩、白云岩、石膏等)的洞穴称为岩溶洞穴,占洞穴数量的95%以上。我国可溶岩分布,裸露于地表的碳酸盐岩面积有91万平方千米,加上覆盖与埋藏于地下的碳酸盐岩,其分布面积达340万平方千米,约占国土面积的1/3,加上适宜的多种多样的气候条件,使我国成为世界上岩溶洞穴最为丰富的国家,…     

乌江河谷岩溶发育特征研究

乌江是长江上游的一条支流,水力资源丰富,全流域碳酸盐岩分布面积占70%,岩溶发育是影响坝址工程地质条件的重要因素.乌江是一深切峡谷,具特定的岩溶发育特征,如河谷深部洞穴发育;河谷类型对岩溶发育有所制约等.本文通过河谷深部洞穴成因的研究,提出了它可能的分布部位;对中更新世以来古气候古环境的研究,提出主要岩溶发育期和古水文网在河谷岩溶发育中的作用.并探讨库坝勘测中第四纪地质、古水文网调查的重要性.     

洞穴石笋氧同位素古气候重建应用

近年来,应用洞穴次生碳酸盐稳定氧、碳同位素进行古气候研究得到了迅速的发展,尤其是利用石笋中1δ8O与δ13C重建不同地区不同时间尺度下的古气候环境,为全球气候的变化提供了许多新的有意义的认识.然而,当前在利用石笋氧同位素进行古气候重建,特别是对1δ8O的解译过程中仍存在诸多不确定性,尤其是δ18O与温度、降水的联系不统一问题.该文从洞穴石笋δ18O与温度、降水的相关关系以及不同时间尺度下所指示的气候意义等角度对当前洞穴石笋气候学中氧同位素的应用进行了总结分析.     

岩溶洞穴形态沉积与贵州地貌发育

岩溶洞穴是岩溶地貌的组成部分,它与洞外的地貌的形成和发展有着密切的关系,洞穴沉积物常能保存较好的地貌形成的历史印迹,通过对贵州岩溶洞穴沉积特点的分析,就贵州地貌发育演化阶段及分期问题进行了论述和讨论。     

塔里木盆地某地区奥陶系古岩溶作用机理及控制因素分析

古岩溶是一种重要的聚集油气的地质体,储层发育状况和油气聚集的情况比较复杂。塔里木盆地奥陶系碳酸盐岩储层,基质岩性致密,不具备有效的储渗能力,只有岩溶和裂缝储集体为其主要的储集空间,认识该地区古岩溶的作用机理与控制因素是研究碳酸盐岩古岩溶储层的首要问题。通过对塔里木盆地某地区奥陶系一间房组、鹰山组碳酸盐岩的研究,采用将今论古的研究方法,结合前人的研究成果,根据现今岩溶相带的划分,系统的探讨了本研究区古岩溶的作用机理及模式,并综合分析控制古岩溶发育的诸多因素,包括地层岩性、古地貌、古构造、古水文、海平面变化、不整合面、断裂、古气候等等。     

织金洞发育特征及其科学价值

织金洞是著名的世界级旅游洞穴,也是贵州目前唯一的世界地质公园的核心地质遗迹和重要旅游品牌。通过对织金洞发育的地质、地貌、水文、气候背景的调查分析,阐明了织金洞在规模、形态、气候和沉积物方面的特征,并在此基础上揭示了织金洞在水文学、新构造运动、洞穴学、沉积学、古生态学、生物学和旅游学方面的科学价值,旨在对未来织金洞的深入开发与建设、保护与管理有一定的指导作用,同时对国内其他喀斯特洞穴的开发和利用有一定的借鉴意义。     

黄土磁化率对千年-百年尺度气候事件的记录及其古气候意义

中国黄土高原的黄土-古土壤风尘堆积序列具有粒度细、沉积速率高和连续性好等特征,是古气候学研究的重要组成部分。黄土沉积物在轨道尺度上与全球气候关系密切,可以记录千年-百年尺度的快速气候事件。中国黄土古气候学取得的核心成果之一,就是磁化率可以作为东亚夏季风替代性指标,然而,磁化率在古气候研究中存在多解性,导致其在高分辨率研究中应用较少。文中选择黄土高原的赵家川和巴谢剖面磁化率数据,通过与格陵兰冰心和中国石笋等高分辨率古气候记录进行对比,发现赵家川剖面磁化率记录了4次Heinrich事件,巴谢剖面磁化率记录了全新世以来新仙女木、9.2 ka和4.2 ka 3次气候快速恶化事件。通过对比分析巴谢剖面磁化率记录的3次快速气候事件及其可能的驱动因素,认为太阳辐射减弱可能是主要因素。     

广西岩溶景观特征及其形成演化分析

广西岩溶景观主要分布于桂东北、桂中、桂西北和桂西南地区,有峰丛、峰林、孤峰、丘陵、天生桥、石林、象形山、崖壁、洞穴及各类洞穴次生化学沉积物、地下河、穿洞、洼(谷)地、漏斗、坡立谷、盆地、地表河、峡谷、天坑、天窗、竖井、瀑布、泉、湖泊、湿地等类型齐全、形态典型的岩溶景观,囊括所有岩溶景观的类型。它们主要以中上寒武统至中三叠统的碳酸盐岩为物质基础,首先以地表河流域(如红水河、柳江、漓江等)为主线,其次以岩溶地貌区划特征为区域划分标准,然后以所处行政区和所处流域位置(如上、中、下游)为辅线,呈线状有序、集中分布于各典型岩溶景观区及岩溶景区/公园/景点内。它们或以峰丛-峰林,或以岩溶风景河段,或以天坑群,或以地下河天窗群,或以峰丛平原,或以洞穴,或以天生桥,或以跨国瀑布等为核心,组合成多个特色突出,形态优美、珍稀、雄伟、典型,且类型齐全的流域岩溶景观带,并形成独具广西特色的"岛链式"岩溶景观分布格局。它们是全球亚热带岩溶地貌及景观典型集中发育区和杰出范例,是目前世界上展现塔状峰丛-峰林、锥状峰丛、高峰丛深洼地、峰林/孤峰平原、洞穴、天坑、天窗、地下河、天生桥、岩溶风景河段、瀑布、崖壁等岩溶景观美景最杰出的代表地,堪称全球"洞穴天坑之窗,地下河天窗之王,天生桥瀑布之奇,风景河段之美,峰丛峰林之魂"。同时,自晚三叠世以来,广西各区域(即各岩溶孤岛)的碳酸盐岩地层相继出露地表,分别进入各自的岩溶地貌/景观形成演化时代,历经自上而下或自下而上等不同方向、不同时期、不同区域的岩溶过程,分别形成峰丛-峰林、地下河洞穴、天坑-天窗-天生桥等各类典型的岩溶景观;并按时间序列和区域分异特征,以广西各岩溶区以及它们内部各岩溶地带相互之间水力联系的演变及区域地壳的间歇性隆升为时间界限和主线,将广西岩溶的形成演化过程划分为初始阶段(晚三叠世以来,碳酸盐岩地层出露,不同岩溶区始于不同地质时期)→雏形阶段(分轴型离散岛屿式成景过程,不同岩溶区始于不同地质时期)→重要发育阶段(主轴型离散岛屿式,不同岩溶区始于不同地质时期;集合型岛屿式成景过程,中更新世中晚期至全新世)→现代岩溶阶段(全新世以来至今)等4大成景阶段,分别表现出不同的成景过程、特征和机制,总体可概括为分轴型、主轴型、离散型、集合型等4种岛屿式成景机制,并将其成景模式归纳为"岛链式成景模式"。     

徐霞客桂林之行

我国明代的大旅行家、卓越的地理学家,中国岩溶学与洞穴学的奠基人——徐霞客,以祖国大好河山为课堂,以山川江湖作教材,毕生从事着艰酱卓绝的旅行考察工作。特别是他晚年的西南之行,对桂林山水、洞穴的调查与探索,更具有深刻的科学意义。     

洞穴也有绿韵芳香

洞穴植物又称为洞穴弱光带植物,长期以来,人们普遍认为洞穴植物的种类和数量都不多。直至近些年,独特而丰富的洞生蕨类植物及种子植物才广泛被人们关注。随着新种不断被发现,最让人挠头的难题却出现了:我们到底该怎么给它们命名?岩溶洞穴,是指可溶性岩石(主要是碳酸盐岩,包括石灰岩和白云岩)被水溶蚀,或因机械侵蚀和崩塌等系列过程形成的洞穴。岩溶洞穴分布最集中的是我国南部及西南部,即黔、滇、桂、川、渝、     

喀斯特洞穴CO2时空变化特征及其控制因素分析

岩溶洞穴空气CO_2变化影响次生沉积物沉积和溶蚀,它关系到洞穴旅游景观的稳定性及洞穴环境的舒适性,是岩溶作用发生的关键因素。本文以一个水文年监测数据为主,结合洞穴上、中、下垂直监测结果,分析了大风洞洞穴空气CO_2时空变化特征及其影响因素。结果表明:(1)在空间尺度上,越靠近洞口通风效应越强,洞穴空气CO_2浓度越低,越接近大气的CO_2浓度,当上升到一定阀值时,CO_2浓度基本保持稳定状态;(2)在长时间尺度,大风洞洞穴CO_2浓度表现为夏季秋季春季冬季的一个变化趋势,夏季波动幅度较大,而冬季较为平缓;(3)在垂直尺度上,春、夏、秋季洞穴CO_2浓度、相对湿度差异大,且洞底部CO_2浓度和相对湿度大多高于洞顶部。越往洞穴深入,3个环境参数的垂直差异均减小;(4)影响因素上,大风洞CO_2主要受洞道结构及通风效应、洞穴上覆土壤环境、岩溶作用、旅游活动的影响,其中以岩溶作用最为突出。     

东营凹陷草桥潜山岩溶储层胶结物特征及其储层成因

鉴于碳酸盐岩岩溶储层成因及分布规律的复杂性及其对油气勘探的重要性,以东营凹陷草桥潜山为研究对象,以钻井岩心资料、薄片资料、测录井资料、生产数据等为基础,结合区内地层结构特征、方解石胶结物的阴极发光特征及成分差异,明确研究区碳酸盐岩潜山储集特征、成因及分布规律。结果表明草桥地区下古生界碳酸盐岩为次生孔洞和裂缝主导的储层;燕山期—喜山期抬升剥蚀及晚期淋滤作用控制了区内优质岩溶储层的形成与分布,优质储层主要分布在上古生界缺失的强烈剥蚀区,纵向上多分布在不整合面之下150 m范围内;胶结物的阴极发光和成分特征良好地记录了地质历史时期的构造及成岩流体演化,可作为判断岩溶储层成因和分布规律的重要依据。     

岩溶洞穴中碳酸钙沉积菌种的筛选及初步研究

为了解洞穴微生物因素对同位素信息的影响,选择贵州中西部地区的岩溶洞穴为研究对象,利用B-4固体培养基对洞穴细菌进行筛选,观察和了解洞穴细菌形成的CaCO3晶体,并应用XRD分析细菌形成的CaCO3晶体成分,结合相关资料分析微生物对洞穴沉积物的影响.研究发现:洞穴中微生物作用促进CaCO3形成是一种普遍现象,在取样的几个洞穴中均有发现;此外,受试验体系中离子成分和CO2饱和度的影响,实验室体系下微生物形成的CaCO3晶体主要由方解石和球霰石组成.     

中扬子区晚石炭世碳酸盐岩的古岩溶成岩相

中扬子区晚石炭世碳酸盐岩与上覆早二叠世地层之间存在沉积间断／剥蚀面,并发育古风化壳．剥蚀面之下,碳酸盐岩古岩溶作用广泛发育,具有层间不平整剥蚀／溶解面、岩溶砾—角砾岩、溶解裂隙及与之连通的岩溶洞穴等古岩溶作用特征．将古岩溶作用叠加于先成碳酸盐岩地质体的一种特殊成岩环境的物质表现称为古岩溶成岩相．成岩环境可以暴露地表、近地表,成岩介质主要是大气淡水．区域碳酸盐岩古岩溶成岩相有特定的岩石学、粘土矿物、微量元素、氧碳同位素特征．垂向可以分带,横向可以对比,是一种对油气储集空间形成极为有利的特殊成岩相     

旅游洞穴次生CaCO_3沉积景观风化剥蚀、变色机理及其改善与保护

洞穴次生碳酸钙 Ca CO3 沉积物是旅游洞穴的主要观赏景观 ,其风化剥蚀、变色 ,直接影响到洞穴旅游业的可持续发展。本文对洞穴次生 Ca CO3 沉积景观风化剥蚀、变色的多种原因和机理进行了阐述。并对景观变色的改善和景观保护提出了一些措施和建议。     

湖泊沉积物 Mg／Ca作为气候代用指标的局限性

Mg/Ca作为古气候古环境研究的代用指标已得到广泛应用,但是在湖泊沉积物研究中,由于不同区域局地环境的影响,湖泊中Mg/Ca变化的环境气候指示意义有很大差别,甚至出现相悖的情况。本文通过分析太湖沉积物Mg/Ca变化特征与区域环境变化的对应关系,与其他区域研究成果进行对比分析,探讨不同区域环境对湖泊沉积物Mg/Ca的影响。结果表明,湖泊沉积物Mg/Ca在特定区域环境影响下,有着不同的环境指示意义,该指标的应用需要认真研究当地环境的特殊性并与其他气候代用指标结合,以确保气候变化分析的准确性。     

塔里木盆地岩溶储层发育特征及控制因素探讨

塔里木盆地中、下奥陶统碳酸盐岩地层为古岩溶发育和海相缝洞型油气藏的主要分布层位,该类型油气藏主要储集空间为溶蚀作用和构造过程形成的次生孔隙、洞穴和裂缝,是寻找大型油气藏的主要目标.论文通过比较塔北地区和塔中地区储集层岩石孔隙度和渗透率,按储层成因将孔-洞-缝油藏划分为洞穴型储层、构造裂缝型储层、风化裂隙型储层、台缘礁滩相颗粒灰岩溶蚀孔隙型储层和地表残积物裂隙-孔隙(洞)型储层等5种类型.塔里木盆地奥陶系碳酸盐岩油气藏成藏控制因素包括:(1)长期继承性的古隆起和古斜坡;(2)断层和不整合面;(3)次生孔-洞-缝储层的发育和有效盖层结合.多源、长期成藏,早期储层改造和后期调整是塔里木盆地油藏的主要特征,并决定了资源结构和油气特性。     

塔里木盆地岩溶储层发育特征及控制因素探讨

塔里木盆地中、下奥陶统碳酸盐岩地层为古岩溶发育和海相缝洞型油气藏的主要分布层位,该类型油气藏主要储集空间为溶蚀作用和构造过程形成的次生孔隙、洞穴和裂缝,是寻找大型油气藏的主要目标.论文通过比较塔北地区和塔中地区储集层岩石孔隙度和渗透率,按储层成因将孔-洞-缝油藏划分为洞穴型储层、构造裂缝型储层、风化裂隙型储层、台缘礁滩相颗粒灰岩溶蚀孔隙型储层和地表残积物裂隙-孔隙(洞)型储层等5种类型.塔里木盆地奥陶系碳酸盐岩油气藏成藏控制因素包括:(1)长期继承性的古隆起和古斜坡;(2)断层和不整合面;(3)次生孔-洞-缝储层的发育和有效盖层结合.多源、长期成藏,早期储层改造和后期调整是塔里木盆地油藏的主要特征,并决定了资源结构和油气特性。