四川黄龙沟景区钙华的起源和形成机理研究 Origin and forming mechanisms of travertine at Huanglong Ra

四川黄龙沟景区钙华的起源和形成机理研究

Origin and forming mechanisms of travertine at Huanglong Ravine of Sichuan

对四川黄龙沟钙华景区的水化学测试发现,形成黄龙沟钙华的泉水具有很高的Ca2+和离子浓度,相应地,泉水的CO2分压显著高于大气和土壤生物成因所能产生的CO2分压.结合泉水出露的地质条件和泉口CO2气体碳稳定同位素组成(δ13C=-6.8‰)的分析,进一步发现,高CO2分压与深部成因的CO2有关.可见,黄龙沟钙华属于热成因类钙华,而非原来普遍认为的"是气候岩溶作用的产物".此外,黄龙沟钙华的大量出现与水中方解石的迅速沉积、Ca2+和浓度的大量降低有关.随着地下水自泉口出露,由于水的CO2分压远高于大气,水中CO2大量释放于大气,结果水的pH值迅速升高,方解石饱和指数由泉口的负值很快转变为高的正值,为方解石的沉积奠定了必要的物理化学基础.放置于水中的大理岩石片观测表明,流速较快的边石坝处的方解石沉积速率是其附近水池内的2～5倍,这清楚地显示了水动力条件对沉积速率的控制.进一步根据DBL理论模型分析发现,水动力条件对方解石沉积速率的控制在于其对固液界面间扩散边界层(DBL)厚度的影响,流速愈快,DBL厚度愈薄.且DBL厚度最终制约着沉积表面的化学组成浓度,即厚度愈小,表面H+浓度愈低(或pH愈高)、方解石饱和指数愈高,进而方解石沉积愈快.

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作 者： 刘再华 袁道先 何师意 曹建华 游省易 W.Dreybrodt U.Svensson K.Yoshimura R.Drysdale  

作者单位：刘再华,袁道先,何师意,曹建华,游省易(国土资源部岩溶动力学开放研究实验室,中国地质科学院岩溶地质研究所,广西桂林,541004)
0~.y kd?%Mq0W.Dreybrodt,U.Svensson(德国不来梅大学实验物理研究所,德国,不来梅,D-28334)水利论文 ^/a9{Zjeg~
K.Yoshimura(日本九州大学化学系,日本,福冈,810)水利论文)MJy8aX
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R.Drysdale(澳大利亚纽卡斯尔大学地理和环境科学系,澳大利亚,纽卡斯尔,2308) 

刊 名：地球化学  ISTIC PKU

英文刊名：GEOCHIMICA 

年，卷(期)：2003 32(1) 

分类号：P592 P596 

关键词：钙华   水化学   碳稳定同位素组成   深源CO2   扩散边界层   饱和指数   沉积速率   黄龙   四川省  

机标关键词：四川黄龙景区起源方解石沉积速率水动力条件碳稳定同位素组成离子浓度厚度分压饱和指数泉水理论模型分析大气生物成因扩散边界层岩溶作用流速控制 

基金项目：国家自然科学基金，国家重点基础研究发展计划(973计划)，国土资源部百名跨世纪科技人才培养计划，科技部社会公益研究项目，广西自然科学基金