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花岗岩风化碳汇规律及影响因素研究

花岗岩风化碳汇规律及影响因素研究

作者：刘玉西南大学

学位级别：硕士

花岗岩约占全国基岩面积15％，其风化过程是一个净碳汇过程。20世纪80年代中期，随着新生代气候变冷和现代全球CO未知汇问题的提出，含花岗岩在内的硅酸盐岩风化在全球碳循环中的作用得到学术界重视。Velbel(1993)估算硅酸盐岩风化消耗... 详细信息

花岗岩约占全国基岩面积15％，其风化过程是一个净碳汇过程。20世纪80年代中期，随着新生代气候变冷和现代全球CO未知汇问题的提出，含花岗岩在内的硅酸盐岩风化在全球碳循环中的作用得到学术界重视。Velbel(1993)估算硅酸盐岩风化消耗的CO占全球风化消耗的CO 1／2以上，Saint(2001)计算为41％，且约1／6发生在喜马拉雅地区。因此花岗岩风化的碳汇规律以及影响因素的深入研究，对鉴别大气与岩石圈界面上CO交换特征、探索CO未知项、修正全球碳循环模型都有重要意义。为了了解花岗岩碳汇规律以及影响因素，本研究基于矿物风化，以云南维西典型花岗岩小流域为重点研究区域，于2004．5—2005．12观测其水文化学(pH、EC、T)、主要离子(Ca、Mg、K、Na、Cl、HCO、SO)、碳同位素特征，并对比广西新寨、湖南郴州、北京怀柔典型花岗岩地区，探讨碳汇量、矿物碳汇贡献率、碳来源、碳汇的时空分布以及各影响因素的影响程度。在野外调查基础上，将云南维西花岗岩按风化强度分为全风化、强风化、中等风化(分上、下段)、弱风化、新鲜五级，并探讨了各级的物理化学风化特征。运用聚类分析法，结合野外调查情况，将云南典型花岗岩地区地下水分为花岗岩孔隙水、浅部裂隙水、矿带影响的浅部裂隙水、深部构造裂隙水、花岗岩与灰岩接触带水、花岗岩与第四系堆积物接触带水6类。利用主成分分析法，可以提取影响这6类水的3项公因子，并在公因子得分图上初步判断：①全风化带孔隙水长石、黑云母溶滤作用弱，而且几乎没有黄铁矿氧化作用;②浅部裂隙水和花岗岩与第四系堆积物的接触带水两者埋深差不多，但后者因水岩接触面积更大，长石、云母溶滤作用以及黄铁矿氧化作用更强;③矿带作用下，浅部裂隙带地下水体现一定程度的深部构造裂隙水特征，其钠长石、钾长石风化在所有风化带中最强。因钙长石、黑云母矿物活性相对较弱，其增加幅度不如钾长石、钠长石;④深部构造裂隙水循环深度大，水岩作用充分，钙长石风化强于其它矿物，钾长石、钠长石因为影响因素多，特别是风化淋滤时间影响，其风化增强不明显;⑤花岗岩与灰岩接触带水失去花岗岩水特征，更多的表现为灰岩水特征。分析研究期内云南维西矿物和水化学资料，可知：①云南维西花岗岩碳汇模数为***，夏季约是冬季的1.22倍，碳汇率夏季普遍低于冬季，说明降水作用对碳汇模数的影响更甚于气温;②钙长石贡献率＞黑云母、钠长石＞钾长石，其中钙长石贡献率约50％，黑云母、钠长石各自近25％，表明风化淋滤对易溶矿物的淋失作用超过气候等因素;③从整个风化剖面上来说，仅约10％发生在深循环带，90％发生在花岗岩岩体浅部。且夏季全风化带和第四系堆积物碳汇之和约占云南维西夏季总碳汇量的70％，冬季浅风化带和第四系堆积物碳汇分别占云南维西冬季总碳汇量的50％、30％，深循环带夏、冬季碳汇量仅为总碳汇的6％、13％，这可说明浅部裂隙带厚度、全风化带剥蚀情况决定了花岗岩碳汇强度。④即使同一风化带，花岗岩风化能力相差较大，如含矿带的浅裂隙带风化碳汇能力可以加强1.5-2.5倍，故而研究花岗岩碳汇情况必须考虑矿带分布。⑤利用碳同位素可以判断维西深循环地下水中的碳近60％来源于大气，而浅循环地下水仅35％左右为大气成因，说明浅循环水更易受土地利用、植被覆盖影响。⑥浸泡模拟实验研究结果表明风化主要发生浸泡的前5天，因此可以推测花岗岩风化淋滤主要发生在暴露初期，而且在一定程度上风化时间的影响远远超过气候等因素。根据云南维西、广西新寨、湖南郴州、北京怀柔典型花岗岩地区研究，可知：①全国花岗岩风化每年吸收CO 3.99×10g／a(1.09×10万吨C／a)，约占全国风化碳汇的8.45％。②单位面积花岗岩风化碳汇约占我国常绿阔叶林系统和热带林系统碳汇2％。③气候、生物、地形地貌对碳汇的影响程度相差不大，但岩石暴露时间与地质因素所决定的矿物成分、岩石风化强弱等的影响可能远远超过气候等因素。由此推知，因为山体大幅抬升，诸如气温降低、新鲜岩石暴露、地下水的循环深度加深等因素导致的矿物风化淋滤时间缩短，可能引起碳汇显著增加。

关键词：花岗岩风化矿物风化碳汇规律影响因素

青岛市区花岗岩风化带的划分及其容许承载力的确定

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工程勘察 1989年第6期17卷 8-13页

作者：周志濂贾信远俞萍青岛市勘察测绘处

本文运用岩石力学、岩石矿物学、地质构造学的理论和方法,以静力载荷试验、沉降观测为主要手段、初步总结出青岛市区花岗岩强风化带的容许承载力一般为600～2800kPa。此外,本文还初步总结了采用"定量法"对花岗岩风化带进行划分的一些尝... 详细信息

本文运用岩石力学、岩石矿物学、地质构造学的理论和方法,以静力载荷试验、沉降观测为主要手段、初步总结出青岛市区花岗岩强风化带的容许承载力一般为600～2800kPa。此外,本文还初步总结了采用"定量法"对花岗岩风化带进行划分的一些尝试,并提出以强风化带作地基的建筑预估沉降量计算的借用公式。上述成果在岩土工程中得到广泛的运用,并取得了显著的经济效果。

关键词：容许承载力花岗岩风化静力载荷青岛市区强风化带沉降观测岩石力学岩土工程风化系数亚带

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风化花岗岩边坡护坡方案分析

建筑技术开发 2020年第20期47卷 95-97页

作者：张光辉中铁十四局集团有限公司市政工程分公司山东青岛266000

近年来,基础配套设施工程建设项目规模发展不断扩大,使用花岗岩硬质风化壳的项目建设工程质量问题也日益突出。目前,花岗岩建筑工程灾害性质的适用条款及其对工程地质的灾害仍然缺乏深入研究,工程灾害应用技术理论上仍然存在诸多不足。... 详细信息

近年来,基础配套设施工程建设项目规模发展不断扩大,使用花岗岩硬质风化壳的项目建设工程质量问题也日益突出。目前,花岗岩建筑工程灾害性质的适用条款及其对工程地质的灾害仍然缺乏深入研究,工程灾害应用技术理论上仍然存在诸多不足。通过对水蚀发生机理进行深入研究,对影响因素及护坡处理技术、施工管理方法等进行综合分析,为风化花岗岩的应用提供借鉴。

关键词：水蚀机理植被护坡花岗岩风化坡面径流

中国南方离子吸附型稀土矿床成矿类型及其母岩控矿因素探讨

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地质学报 2022年第11期96卷 3901-3923页

作者：付伟赵芹罗鹏李佩强陆济璞周辉易泽邦许成桂林理工大学地球科学学院广西桂林541004 有色金属矿产勘查与资源高效利用省部共建协同创新中心桂林理工大学广西桂林541004 广西地质矿产勘查开发局广西南宁530023

传统认为中国南方的离子吸附型稀土矿床可划分为以“足洞式”为代表的重稀土型和以“河岭式”(或“花山式”)为代表的轻稀土型两种矿化类型。然而,近年来发现的许多矿床(如清溪、寨背和馒头山等)的赋矿风化壳中出现了轻稀土矿与重稀土... 详细信息

传统认为中国南方的离子吸附型稀土矿床可划分为以“足洞式”为代表的重稀土型和以“河岭式”(或“花山式”)为代表的轻稀土型两种矿化类型。然而,近年来发现的许多矿床(如清溪、寨背和馒头山等)的赋矿风化壳中出现了轻稀土矿与重稀土矿并存现象,表现出特殊的“上轻下重”双层矿体结构。这指示了除重稀土型和轻稀土型之外,还存在着轻重稀土共生型的过渡类型。本研究通过对三种不同成矿类型的若干典型矿床系统对比,指出成矿类型的多样性与母岩性质密切相关,尤其是母岩的稀土元素地球化学和稀土载体矿物属性是制约成矿类型变化的关键因素。统计数据表明,从重稀土型→轻重稀土共生型→轻稀土型,成矿母岩的全岩稀土总量变化不大(ΣREY:200×10^(-6)~450×10^(-6)→200×10^(-6)~500×10^(-6)→200×10^(-6)~800×10^(-6)),但轻重稀土配分值出现较显著的区间性差异(ΣLREE/ΣHREY:0.2~1→1~5→2~10)。与之同时,母岩中能为离子相稀土提供物源且具有重稀土配分属性的稀土副矿物类型和数量明显减少,这与全岩稀土元素地球化学特征中重稀土分量占比的降低趋势也互相匹配。该结果指示,以往认为重稀土配分母岩形成重稀土矿床、轻稀土配分母岩形成轻稀土矿床的传统观点需要外延,即一部分具有低度轻稀土配分属性(1风化稀土副矿物的母岩还可能形成轻重稀土共生型矿床,该认识可为今后离子吸附型稀土矿床勘查工作提供新的找矿依据。

关键词：离子吸附型稀土矿床 REE地球化学特征稀土副矿物花岗岩风化控矿规律

华南大东山花岗岩地质背景区土壤铊来源及富集特征研究

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地球与环境 2022年第6期50卷 831-841页

作者：李美华陈育晓肖唐付广州大学环境科学与工程学院广州510006

通过对粤湘赣交界处大东山花岗岩体及其上发育的风化土壤进行野外地质调查、主微量元素和铊(Tl)形态含量分析研究,初步揭示华南花岗岩风化成土过程中Tl的迁移富集规律。研究结果表明:(1)大东山花岗岩及其风化土壤的Tl含量明显超出我国... 详细信息

通过对粤湘赣交界处大东山花岗岩体及其上发育的风化土壤进行野外地质调查、主微量元素和铊(Tl)形态含量分析研究,初步揭示华南花岗岩风化成土过程中Tl的迁移富集规律。研究结果表明:(1)大东山花岗岩及其风化土壤的Tl含量明显超出我国和世界自然土壤Tl含量背景值(~1 mg/kg),证实研究区土壤普遍存在Tl富集现象;(2)风化壳样品组分与花岗岩具有很好的地球化学继承性,是大东山花岗岩原位风化的产物,且母岩成分相对均一;(3)Tl主要为残渣态(>75%),且Tl与Rb和K具有良好的正相关性,说明风化壳花岗岩和土壤中Tl分别主要存储在含钾硅酸盐矿物(黑云母和钾长石)和粘土矿物(如伊利石)晶格中;(4)质量迁移系数表明Tl在风化壳剖面上层被淋滤出,向下迁移,随后在淀积层发生沉淀、富集;(5)母质C层土壤中残渣态Tl含量与花岗岩相似,但占比明显低。因此,在花岗岩风化成土过程中,伴随着含钾原生矿物的分解,Tl可被释放到风化壳地表环境中进而富集,形成华南花岗岩地区土壤Tl富集现象,对区域土壤质量安全的影响值得关注。

关键词：铊大东山花岗岩风化土壤富集

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“亚沟石刻像”的科技保护方式

黑龙江农垦师专学报 2003年第3期17卷 7-8页

作者：王春雷阿城市文物管理所黑龙江阿城150301

亚沟石刻像是金代岩刻艺术重要遗存,位于黑龙江省阿城市东郊7公里处的石人山南坡半山腰处的巨型花岗岩壁上,地理坐标为东经126°58′,北纬45°30′,属于北方高寒地区山岩石刻遗址,1986年国务院公布的第三批全国重点文物保护单位。由于... 详细信息

亚沟石刻像是金代岩刻艺术重要遗存,位于黑龙江省阿城市东郊7公里处的石人山南坡半山腰处的巨型花岗岩壁上,地理坐标为东经126°58′,北纬45°30′,属于北方高寒地区山岩石刻遗址,1986年国务院公布的第三批全国重点文物保护单位。由于裸露于自然环境,遭受到物理、化学等多方面自然因素的侵害,岩石表面现已被剥蚀得凸凹不平,使得原本刻划浅淡的石刻像变得模糊难辨。

关键词： “亚沟石刻像” 科技保护花岗岩风化疏水保护 SAE

基于Rocfall模拟的高陡岩质建筑边坡孤石滚落防治方法探讨

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广东土木与建筑 2019年第2期26卷 54-57,63页

作者：张帅罗永健广州市设计院广州510620

珠三角地区花岗岩风化球广泛分布发育,当坡体遇连续降雨时,花岗岩风化球底部残积土遇水软化、崩解,不断受雨水侵蚀,在重力作用下失稳形成危石滚落成为近年来高陡岩质建筑边坡常见的失稳形态。以某工程实例为背景,基于Rocfall软件模拟计... 详细信息

珠三角地区花岗岩风化球广泛分布发育,当坡体遇连续降雨时,花岗岩风化球底部残积土遇水软化、崩解,不断受雨水侵蚀,在重力作用下失稳形成危石滚落成为近年来高陡岩质建筑边坡常见的失稳形态。以某工程实例为背景,基于Rocfall软件模拟计算,模拟还原了孤石滚落路径。在此基础上,利用Rocfall软件对孤石滚落路径、速度、能量的模拟,探讨了孤石滚落的防治方法,分析了分级修坡减小落石危害的作用。根据落石冲击能量,应注意提前清除大块孤石或危岩体。当采用刚性拦石墙时,应设置缓冲层,避免滚石击破。

关键词：花岗岩风化孤石滚落 Rocfall软件分级修坡拦石墙

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“东山人”化石的年代与价值

化石 1989年第2期 1-2页

作者：曾五岳

1987年1月21日上午,福建东山县华福酒店工地民工们在挖开花岗岩风化表土时,发现从10多米高的剖面上滚下20多块化石标本,便招呼拣骨骸工人许财木前来收集,然后由他转交给东山县文化馆文物组陈立群、孙英龙。这里有没有史前人类遗骨,自然... 详细信息

1987年1月21日上午,福建东山县华福酒店工地民工们在挖开花岗岩风化表土时,发现从10多米高的剖面上滚下20多块化石标本,便招呼拣骨骸工人许财木前来收集,然后由他转交给东山县文化馆文物组陈立群、孙英龙。这里有没有史前人类遗骨,自然引起了我们的强烈兴趣。孙英龙和我商定,请应邀来漳州地区考察岩画的盖山林先生,于4月8日到东山西埔与我们,并会同东山县医院、西埔保健院两位医生共同研究分析它的可能性。后由省文管会批准,孙英龙去北京中国科学院古脊椎动物与古人类研究所送交化石标本,经尤玉柱、张振标鉴定,贾兰坡教授审核,确认其中有一块人类肱骨化石,伴生动物有熊、虎等。根据动物化石及人类肱骨的石化程度分析。

关键词：贾兰伴生动物史前人类西埔盖山林文管会陈立群花岗岩风化古人类研究所左镇人

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白石岭隧道坍方冒顶的处理与经验体会

隧道建设 2008年第2期28卷 232-236页

作者：张远荣裴国禄谢惜谦铁科院深圳研究设计院广东深圳518034 长春市政工程建设(集团)有限公司长春130033

重点介绍深圳市白石岭大断面公路隧道,在全-强风化的花岗岩及第四系坡、残积土施工中遇到花岗岩微风化球体的不良地质条件。由于大气降水、围岩渗水致使围岩缺乏自稳性,造成隧道连续大规模坍方冒顶,并列举典型事例,介绍事故处理措施、... 详细信息

重点介绍深圳市白石岭大断面公路隧道,在全-强风化的花岗岩及第四系坡、残积土施工中遇到花岗岩微风化球体的不良地质条件。由于大气降水、围岩渗水致使围岩缺乏自稳性,造成隧道连续大规模坍方冒顶,并列举典型事例,介绍事故处理措施、过程和效果,对施工中的经验教训进行了归纳总结,提出一些看法和建议。

关键词：花岗岩风化围岩渗水坍方冒顶