（环境科学专业论文）河成石灰华泥沙含量及其流域土壤侵蚀趋势研究.pdf

贵州师范大学硕士学位论文 为：y = 0 0 3 8 3 x + 5 3 2 9 9 ，斜率0 0 3 8 3 。 3 花溪平桥石灰华沉积厚度约0 4 3 c m a ，沉积速率约 1 0 8 9 a _ 1 c m 。平桥石灰华中泥沙含量变化趋势表征花溪河流域内近 3 0 年来土壤侵蚀变化趋势。花溪河流域内土壤侵蚀变化约从19 7 7 年 到1 9 9 9 年总体呈上升趋势，趋势线为：y = 一0 0 0 4 6 x + 4 6 6 9 4 ，斜 率- 0 0 0 4 6 ，变化相对较平缓；约从1 9 9 9 年到2 0 0 7 年期间，总体又 呈下降趋势，趋势线为：y - - 0 0 4 0 8 x + 2 7 1 6 ，斜率0 0 4 0 8 ，变化 相对较快。 4 天河潭石灰华沉积厚度约0 5 0 c m a ，沉积速率约 1 1 8 9 a - 1 c m 。天河潭石灰华中泥沙含量的变化趋势表征其流域内土 壤侵蚀变化趋势。从总体上来说，距2 0 0 7 年约1 9 年以来，天河潭流 域内土壤侵蚀变化趋势约从1 9 8 8 年到2 0 0 3 年逐渐上升，趋势线为： y = - 0 1 3 2 4 x + 2 4 7 3 8 ，斜率- 0 1 3 2 4 ；约从2 0 0 3 年到2 0 0 7 年期间 逐渐下降，趋势线为：y = 0 1 5 9 x + 1 0 3 0 7 ，斜率0 1 5 9 。这主要 是因为实施退耕还林( 草) 。退耕还林( 草) 政策的实施对减少区域 土壤侵蚀的作用是显著的，是利于流域生态环境改善的。 5 大量降水，特别是暴雨对石灰华中泥沙含量影响较明显，降 水越多，石灰华中的单位质量泥沙含量越大，1 9 9 8 年的洪水就比较 明显。 关键词：石灰华，泥沙含量，流域，土壤侵蚀，趋势 贵州师范大学硕士学位论文 a bs t r a c t i nr e c e n ty e a r s ，w i t ht h ee n v i r o n m e n tg e t t i n gw o r s ea n d w o r s e ， w eh u m a n p a y m o r ea t t e n ti o nt ocli m a tica n d e n v i r o n m e n t a lc h a n g e s ，t h e r e b yr e s e a r c hv a r i e t yo fr e l a t e d p r o bl e m so ft h e m t r a v e r tin eisas e c o n d a r ys u r f a c ec a lciu m c a r b o n a t es e d i m e n t sa n dc o n t a i n saw e a l t ho fi n f o r m a t i o no n c li m a t ea n de n v i r o n m e n t ，s oe n v i r o n m e n t a ls c h o l a r se s p e ci a ll y k a r s ts c h o l a r sg r e a tc o n c e r nt h et u f a h u m a na c t i v i t i e sc a r r yo u ti nc e r t a i nv a l l e y s ，t h ee f f e c t s o fs o i le r o s i o nt h a tr e s u l tf r o mh u m a n a c t i v i t i e sw i l lb es h o w n i nt h er i v e rs i i tc o n t e n ta n dt h es i i tw i l lb ea t t a c h e dt ot h e s e d i m e n ti nt h et r a v e r t i n ew i t ht h ec o n t i n u o u sd e p o s i t i o no f t r a v e r t i n e i fs o i le r o s i o ni ss e r i o u si nv a l l e y ，s i i tc o n t e n t w i l li n c r e a s ei nr i v e r s i i tc o n t e n ti nt r a v e r t i n ew i l l i n c r e a s ew i t ht h ei n c r e a s eo fs ii ti nr i v e r ，o nt h ec o n t r a r y ， s i l tc o n t e n ti nt r a v e r t i n ew i l ld e c r e a s e t h e r e f o r e ，t h ec h a n g e t r e n do ft h esi itc o n t e n ti nt r a v e r ti n es h o w st h ec h a n g et r e n d o f s o i le r o s i o ni nv a l l e y i nt h i sp a p e r ，p e n m a ns c r a t c h e dr e c e n tt r a v e r t i n ed e p o s i t s o fd i s h u ir o c k ，y ar i v e r ，h u a x ip i n gr i d g ea n dt i a n h ep o n di n g u i y a n g ，r e s e a r c h e ds i l tc o n t e n ta n da g eo fs c r a t c h e ds a m p l e b yt h ep h y s i c a la n dc h e m i c a lm e a n s ，a tt h es a m et i m e ，s t u d i e d t h ec h a n g et r e n do fs ii tc o n t e n ti ns a m p l ea n ds o i1e r o s i o ni n v a l l e y s o m ep r e l i m i n a r yc o n c l u s i o n s a r ed i s c u s s e di nt h e t h e s i s ： i i i 贵州师范大学硕士学位论文 1 t r a v e r t i n ed e p o s i t i o nt h i c k n e s si sa b o u t0 2 0 c m a ，a n d t h ed e p o s i t i o nr a t ei sa b o u t0 5 1g a - 1 c m i nd i s h u ir o c k t h e c h a n g et r e n do fs ii tc o n t e n ti nt r a v e r t i n es h o w e dt h ec h a n g e t r e n do fs o l le r o s i o ni nv a l l e yn e a r7 0y e a r s s o i le r o s i o n d e g r e ew a sd o w n w a r dt r e n df r o ma b o u t1 9 3 7t o1 9 9 1 ，t h et r e n d l i n e ：y = 0 0 6 2 1 x + 0 7 11 2 ，a n dt h es l o p ew a s0 0 6 2 1 f r o m 1 9 9 1 ，s o i le r o s i o nd e g r e ew a si n c r e a s i n 9 1 ys e r i o u s ，t h et r e n d l i n ei s y = 一0 0 6 9 3 x + 1 1 5 7 8 ，a n dt h es l o p ei sm i n u s0 0 6 9 3 t h i sr e s u l t e df r o m i n c r e a s e dh u m a na c t i v i t i e s ，w h i c hw a sc a u s e d b yp o p u l a t i o nr a p i di n c r e a s eu r b a n i z e dd e v e l o p m e n t ，a sw e l la s c h a n g eo fr a i n f a l le r o s i o np o w e ri ng u i y a n gi n1 9 9 1 2 t r a v e r t i n ed e p o s i ti o nt h i c k n e s si sa b o u t0 2 4 c m a ，a n d t h ed e p o s i t i o nr a t ei sa b o u t0 5 0 9 a 1 a m i ny ar i v e r t h ec h a n g e t r e n do fs i i tc o n t e n ti nt r a v e r t i n es h o w sc h a n g et r e n do fs o i l e r o s i o ni ny ar i v e rv a l l e y s i n c e1 9 7 8 ，t h es o i le r o s i o n i n t e n s i t yi ny ar i v e rv a l l e yh a sb e e ng e n e r a l l yd o w n w a r dt r e n d ， t h et r e n dl i n ei sy = 0 0 3 8 3 x + 5 3 2 9 9 ，a n dt h es l o p ei s0 0 3 8 3 3 t r a v e r t i n ed e p o s i t i o nt h i c k n e s si sa b o u t0 4 3 c m a ，a n d t h ed e p o s i t i o nr a t ei sa b o u t1 0 8 9 a 1 c m - 2i np i n gb r i d g e t h e c h a n g et r e n do fs i i tc o n t e n ti nt r a v e r t i n es h o w st h ec h a n g e t e n d e n c yo fs o i le r o s i o ni nv a l l e yn e a r3 0 一y e a r s o i le r o s i o n d e g r e ew a su p w a r dt r e n df r o ma b o u t1 9 7 7t o1 9 9 9 ，t h et r e n dli n e ： w a s y = 一0 0 0 4 6 x + 4 6 6 9 4 ，t h es l o p ew a sm i n u s0 0 0 4 6 ：s o i l e r o si o nd e g r e ew a sd o w n w a r dt r e n df r o ma b o u t1 9 9 9t o2 0 0 7 ， t h et r e n dl i n ew a sy = 0 0 4 0 8 x + 2 7 1 6 ，t h es l o p ew a s0 0 4 0 8 4 t r a v e r t i n ed e p o s i t i o n t h ed e p o s i t i o nr a t ei sa b o u t t h ic k n e s sisa b o u t0 5 0 c m a ，a n d 1 1 8 9 a l - c m i nt i a n h ep o n d t h e i v 贵州师范大学硕士学位论文 c h a n g et r e n do f s i l tc o n t e n ti nt r a v e r t i n es h o w st h ec h a n g e t r e n do fs o i le r o s i o ni nt i a n h ep o n dv a l l e y o nt h ew h o l e ，s o i l e r o sio nd e g r e ew a sg r a d u a llyu p w a r dt r e n df r o ma b o u t19 8 8t o 2 0 0 3 ，t h et r e n dl i n ew a sy = 一0 1 3 2 4 x + 2 4 7 3 8 ，a n dt h es l o p e w a sm i n u s0 1 3 2 4 ：s o ile r o s i o nd e g r e ew a sg r a d u a l l yd o w n t r e n d f r o m2 0 0 3t o2 0 0 7i nh u a x iv a l l e y ，t h et r e n dli n ew a sy = 0 1 5 9 x + 1 0 3 0 7 ，a n dt h es l o p ew a s0 1 5 9 t h i sw a sm a i n l yc a u s e db y r e t u r n i n gf a r m l a n dt of o r e s t s ，w h i c hc o u l de f f e c t i v e l yc o n t r o l s o l1e r o s i o n ，r e d u c en a t u r a ld i s a s t e ra n dw a sc o n d u c i v et o i m p r o v i n gt h ee c o l o g i c a le n v i r o n m e n to ft h eb a s i n 5 al a r g ea m o u n to fp r e c i p i t a t i o n ，e s p e c i a l l yh e a v yr a i n i n f l u e n c e so b v i o u s l ys i l tc o n t e n ti nt r a v e r t i n e t h eu n i t q u a l i t ys i l tc o n t e n ti nt r a v e r t i n ew a sl a r g e rw i t hm o r e p r e c i p i t a t i o n ， a n df l o o dw a sq u i t eo b v i o u se x a m p l ei n1 9 9 8 k e y w o r d s ：t r a v e r t i n e ，s i l tc o n t e n t ，v a l l e y ，s o i le r o d e ，t r e n d v 贵州师范大学硕士学位论文 附录 学位论文原创性声明和关于学位论文使用授权的声明 原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究 所取得的成果。除文中已经注明引用和致谢的地方外，本论文不包含任何其他个 人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究做出重要贡献的个人或集 体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律责任由本人承担。 论文作者签名： 叩年占月铲日 关于学位论文使用授权的声明 本人完全了解贵州师范大学有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留 或向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅； 本人授权贵州师范大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进 行检索，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文和汇编学位论文。同时 授权中国科学技术信息研究所将本学位论文收录到中国学位论文全文数据库； 并通过网络向社会公众提供信息服务。( 保密论文在解密后适用本授权声明) 论文作者签名：丫蕾确 聊躲徭望 矿，7 年多月甲e l 贵州师范大学硕士学位论文 第一章引言 1 1 研究背景和意义 近年来，随着环境的日益恶化，人们对当今气候环境的变化日益重视，从而 相关问题的研究也越来越多。石灰华作为地表次生碳酸钙沉积物，蕴含着丰富的 气候环境信息，而受到环境学者尤其是岩溶学者的极大关注。 长期以来，因为人类活动的影响，包括开垦、农用化肥、农药、工厂的建设 等，对天然河流造成了明显的污染，主要表现在水土流失造成的泥沙量的增加、 以及河水中各类污染物的增加，导致国家大量的环境治理的投入。因为人类活动 在一定的流域内进行，所产生的土壤侵蚀效应将在河流中的泥沙含量中有所体 现，随着石灰华的连续沉积，泥沙将随之附着在石灰华的沉积物中，因此，在石 灰华的沉积过程中，记录了大量的泥沙等信息，河成石灰华也就保留了流域内土 壤侵蚀的定量信息。通过对石灰华近期沉积物的研究，可揭示人类活动对土壤侵 蚀产生的影响( 速度、程度等) ；研究将揭示河成石灰华沉积物中泥沙含量等与 河水泥沙含量的相关性，为流域环境的治理提供科学依据；同时，通过石灰华中 的泥沙等信息的研究，可了解人类早期活动对环境的影响，以及土壤侵蚀开始加 剧的时期，为环境容量的计算提供科学的依据；在石灰华的研究中，该研究可拓 宽石灰华研究的研究内涵，为气候学、环境学等学科的研究开辟新的有效途径。 1 2 钙华的研究现状 石灰华( 英文：t r a v e r t i n e 或t u f a ) 又称钙华，是在地表由岩溶泉、河、湖水 沉积形成的大孔隙次生碳酸钙，一般具有多孔隙的海绵状结构，以及薄层壳状、 块状构造。目前，对于石灰华的相关研究j 。主要集中在以下几个方面。 1 2 1 成因机理方面的研究 张英俊等( 1 9 9 4 ) 通过实验对河成石灰华的成因提出了较新认识，指出了石 灰华形成中掺气效应、薄水效应、水沫效应等，对河成石灰华成因提出了全新的 观点。田友萍等( 1 9 9 8 ) 提出了石灰华的生物成因观点，提出了旅游资源中瀑华 和坝华等主要石灰华景观的形态建成过程模式( 田友萍等，2 0 0 0 ) 。章典、程星 贵州师范大学硕士学位论文 等( 2 0 0 4 ) 在研究中，从水软化的角度对石灰华形成中自然水软化过程进行了研 究。刘再华等( 李强等，2 0 0 2 ；刘再华等，2 0 0 2 ，2 0 0 3 ) 通过对云南白水台钙华 的研究提出钙华的形成是由于水中的c c h 分压高于周围大气，从而从水中逸出， 结果导致碳酸岩钙过饱和并发生沉积的结果。程星等( 2 0 0 0 ) 人做了大量的室内 外实验，总结出了不同条件下的沉积状况。周绪纶( 2 0 0 6 ) 从气体成分、泉口出 露地质特征、c 0 2 动态变化规律等，对黄龙钙华的热成因论进行了讨论，认为黄 龙钙华是地壳表层地质作用高寒岩溶形成的产物，即冷成因。郭云等( 2 0 0 7 ) 提 出硅藻对地表石灰华沉积的生物作用主要包括同化作用、拦截和粘结作用、结壳 作用、胶结作用。 1 2 2 气候环境方面的研究 国外在利用石灰华进行古环境和古气候研究方面有：2 0 0 2 年意大利人 m s o l i g o 利用2 3 0 t 。l 护3 方法测定了意大利中部m i d d l ev e l i n ov a l l e y 石灰华的年 龄，并探讨了利用钙华碳、氧稳定同位素作为古气候代用指标重建该地区古环境 的可能性。2 0 0 2 年p a z d u r a 利用1 4 c 方法测定了波兰东南部的钙华和印度东部 奥立萨邦的钙华的年龄并在年龄数据的基础上结合碳、氧同位素分析，获得了两 地区1 3 5 0 0 ab p 的古气候变化曲线。澳大利亚的i h l e n f e l d 等( 2 0 0 3 ) 研究了现 代钙华微量元素( m g 、s r 、b a 、u ) 季节变化受气候控制的重要性，发现利用 钙华中的m g 浓度计算的温度与实际测得的平均水温变化非常接近；同时，认为 钙华中s r 和b a 的低值以及u 的高值与降水较多有关。日本的k a n o 等( 2 0 0 4 ) 发现钙华中粘土微细条带中的s i x 射线强度变化与实际的降雨记录有很好的 对应关系。英国的a n d r e w s ( 2 0 0 6 ) 通过研究再一次证实了钙华中的6 1 3 c 、6 1 8 0 和 有关微量元素含量的变化可反映气候环境的变化。 国内在利用石灰华进行古环境研究方面主要有：1 9 9 6 年谭明等，通过洞穴 石灰华的取样，研究了石灰华的气候纪录。次年，初步探究了北京石花洞全新世 石笋微生长层与稳定同位素气候意义( 谭明等，1 9 9 7 ) 。1 9 9 7 年，李红春等通过 对采自北京石花洞石笋近5 0 0 年来分辨率为3 - - 一5 年的6 1 3 c 记录的研究，发现水 动力条件的改变和近代大气c 0 2 浓度的改变均对石笋的6 1 3 c 值有影响，当气候 湿润，降雨量增加时，洞穴包气带水的下渗速度加快，在石灰岩裂隙中滞留的时 间缩短，c a c 0 3 的溶解量减少，造成渗出6 1 3 c 水的值变轻( 李红春等，1 9 9 7 ) 。 2 贵州师范大学硕士学位论文 秦小光等通过对北京石花洞石笋t s 9 5 0 1 薄片样品的微层灰度显微特征分析，并 利用灰度信息研究古气候变化( 秦小光等，1 9 9 8 ，2 0 0 0 ) 。1 9 9 8 年刘星利用e s r 测年法，对云南路南石林地区钙华进行了定年，并结合钙华的地质产状，对该地 区环境演变进行了讨论。2 0 0 1 年李义连对山西娘子关泉群钙华进行了同位素分 析，并用热释光进行定年，通过碳氧同位素变化曲线得到了距今1 8 6 1 k a - - 3 6 2 k a 以来娘子关气候变化信息。2 0 0 2 年李强等研究了云南白水台钙华沉积成因及主 要沉积类型，同年刘再华利用云南白水台钙华景区的热水钙华，讨论了古环境重 建研究中应注意的问题，同年黄俊华等通过对长江中游和尚洞h s 2 号石笋的沉 积特征及c 、o 同位素m g 、s r 微量元素相结合分析，利用u 系法定年，获取了 长江中游1 9 0 k a - - 6 9 k a 的古气候、古环境信息。2 0 0 3 年，刘再华等研究了贵州 荔波小七孔景区响水河水化学和钙华碳氧稳定同位素在古环境重建中的应用，利 用1 4 c 方法测定了贵州荔波响水河钙华的年龄，并结合钙华碳氧同位素变化曲 线，获得了近4 0 0 0 年来该地区的气候环境变化趋势。2 0 0 3 年林玉石等研究了贵 州荔波第四纪晚近期石笋地质年表与气候事件，以6 8 个t i m s u 系正序平行测 年，建立了第四纪晚近期1 6 2 3k a 以来的地质年表，确定全新世与晚更新世以 9 3 6 3k a 分界，而晚更新世与中更新世以1 2 8 5k a 分界，提出距今3 5 0 年、2 3 0 0 年和新仙女木、类h e i n r i c h 等一系列冷事件的跃变年代，事件的冷暖转( 突) 变时限具区域对比意义。2 0 0 3 年，薛传东等通过对滇中路南石林地区的钙华沉 积层进行大量地质研究，用e s r 法测定其生成年代，结合钙华层的主要矿物( 方 解石) 的生长发育特征，获得了该区距今3 3x1 0 4 纠4 1 0 4 a 的地质活动、古气 候环境的变迁信息。2 0 0 4 年，张美良等对贵州荔波董哥洞d 4 2 石笋进行t i m s u 测年和碳、氧同位素分析，建立末次冰期4 2 0k ab p 6 5 0 k ab p 的古气候变化 时间序列。2 0 0 6 年吴江滢等通过对贵州白骨洞b g l 石笋1 3 个2 3 0 n 年龄的测试 和3 9 0 个氧同位素数据的分析，建立了1 2 耻3 3 k a b p 数十年尺度的亚洲季风降 水序列，其长期演化趋势与北纬3 3 。夏季日辐射能量曲线基本一致。2 0 0 8 年杨 琰等通过对我国西南地区3 个洞穴9 根大型石笋2 7 2 个初始2 3 4 u 2 3 8 u 数据的分 析研究，发现石笋初始2 3 4 u 2 3 8 u 值长尺度变化与海洋沉积s p e c m a p 曲线6 i s o 记录有一定的正相关关系，与北纬2 5 。夏季太阳辐射能量变化曲线呈一定的负 相关关系。 3 贵州师范大学硕士学位论文 1 - 2 3 测年方面的研究 王兆荣等( 2 0 0 0 ) 用高精度热电离质谱技术测定石笋的年龄，初步建立了热 电离质谱铀系年龄的方法。侯居峙等( 2 0 0 1 ) 对本溪水洞全新世石笋t w 9 8 0 1 不同级次微层分别计数，结合该石笋的t i m s - 2 3 0 t h 年龄，指出石笋t w 9 8 0 1 某 一级次的微层是年层，结合其他全新世北方型石笋微层研究结果，总结出中国北 方型石笋年层的镜下影像特征，并由此提出石笋微层计数年代学的研究思路。 1 2 4 微层理方面的研究 b r e c k e r ( 1 9 6 0 ) 发现石笋微层，并研究了洞穴碳酸盐沉积学和年代学。k a n 0 等研究认为，碳酸钙沉积速率的季节性变化是影响钙华微层疏密程度及颜色深浅 的最重要的因素，沉积速率快慢，形成紧密疏松层，即钙华中交替出现的致密和 疏松微层分别是在夏一秋季和冬一春季形成的( k a n oe ta 1 ，2 0 0 4 ；c h r i s i a n i h l e n f e l de ta 1 ，2 0 0 3 ) 。英国( p e n t e c o s te ta 1 ，1 9 9 0 ) ，法国( f r e y t e te ta 1 ，1 9 9 6 ) ， 比利时( j a n s s e ne ta 1 ，1 9 9 9 ) 的研究却发现了相反的规律，即夏一秋季节形成 的为疏松层，冬一春季则形成致密的微层。2 0 0 4 年k a n oa 等研究认为石笋微层 与树木年轮一样存在“伪年层 和“缺失年层。2 0 0 6 年赵志刚研究冰凌山沉积 的钙华，在同一时期，不同的地形上沉积就可以形成致密、疏松两种纹层，比如， 在斜坡上，微型流石坝处沉积的钙华比较致密，而微型池盆处沉积的钙华却比较 疏松，洼地里沉积的钙华也很疏松。 1 2 5 岩石学方面的研究 朱学稳、周绪伦在研究岷山岩溶区的灰华沉积时，把岷山地区的泉钙华沉积 形态分为盆华、滩华、和瀑华三种类型。提出了该地区灰华的沉积模式，把岷山 岩溶系统中的灰华沉积模式分为了黄龙式滩华、盆华共存式、扎嘎式瀑华式和九 寨沟式瀑华、盆华共存式( 朱学稳等，1 9 9 0 ) 。 1 。2 6 其他方面的研究 邓绪荣等( 2 0 0 2 ) 对石灰华的工程特征进行研究。程星，李大勇等( 2 0 0 2 ) 讨论了陆相碳酸钙沉积类型与水能量条件的相关关系，并定量和定性地讨论了各 类型之间的水能量界线，指出陆相碳酸钙沉积包括超高能、高能、低能及超低能 四种沉积类型。林玉石等( 2 0 0 4 ) 以董歌洞4 号石笋为代表，论述石笋沉积特征 与气候演化的对应性，论证了石笋沉积的多旋回性与气候演化的不稳定性，及其 4 贵州师范大学硕士学位论文 彼此协调的宏观、微观综合表现特征。李铁松( 2 0 0 5 ) 研究了白水台钙华区泉华 沉积过程，揭示出泉华沉积过程分为放气和沉淀两个阶段。赵志刚( 2 0 0 6 ) 研究 了钙华的沉积速度，一年可以沉积1 一- 2 0 m m 。 1 3 研究内容、目标和技术路线 1 3 1 研究内容 人类活动在一定的流域内进行，所产生的土壤侵蚀效应将在河流中的泥沙含 量中有所体现，随着石灰华的连续沉积，泥沙将随之附着在石灰华的沉积物中， 因此，在石灰华的沉积过程中，记录了大量的泥沙等信息，河成石灰华也就保留 了流域内土壤侵蚀的定量信息。流域内土壤侵蚀严重，河流中的泥沙含量就增多， 石灰华在沉积过程中所吸附的泥沙就多，因此石灰华中泥沙含量将随着升高，反 之，石灰华中泥沙含量将随着降低。在贵阳滴水岩瀑布，经过多年的观察，发现 河成石灰华的沉积速度并不像人们想象的那么慢，在瀑布效应( 章典等，2 0 0 4 ) 的影响下，可以使石灰华具较快的沉积速度。在实测石灰华的剖面取样中，明显 地观察到了近期石灰华沉积物颜色的改变。对石灰华所记录的人类活动造成的土 壤侵蚀变化趋势的研究是本文的主要研究内容。包括以下几个方面： ( 1 ) 河成石灰华细微层理中泥沙含量从表层向内部的变化研究； 通过对石灰华样品层层剥( 刮) 离物的含泥量分析，研究石灰华内部泥沙含 量由表及里的变化及其所反映的河流中泥沙含量的变化及变化趋势。 ( 2 ) 河成石灰华沉积年龄的研究； 通过野外放置试块沉积石灰华，研究沉积试块上的石灰华沉积的重量、厚度 等，根据石灰华样品剥( 刮) 离具体情况，测定石灰华沉积年龄。 ( 3 ) 河成石灰华中泥沙含量与土壤侵蚀的探索研究； 根据石灰华中泥沙含量的分析，探索石灰华所记录的流域内土壤侵蚀的变化 趋势。 ( 4 ) 河成石灰华细微层理中泥沙含量与人类活动的内在联系研究。 通过对石灰华样品中泥沙含量与人类活动事件的对比分析，研究石灰华中泥 沙含量所反映的土壤侵蚀与人类活动的相关性。 贵州师范大学硕士学位论文 1 3 2 研究目标 通过实地取样、实验、分析，得出河成石灰华中所记录的泥沙含量由表及里 变化规律，与所测的年龄资料相对比，得出分析的泥沙含量所反映的土壤侵蚀随 时间的变化趋势，与实地( 样区流域内) 人类活动的时间相对比，找出石灰华中 泥沙含量及所反映的土壤侵蚀与人类活动的相关性。包括以下几点： ( 1 ) 河成石灰华细微层理中泥沙含量从表层向内部的变化规律； ( 2 ) 河成石灰华沉积的实际年龄； ( 3 ) 河成石灰华中泥沙含量及其所在流域内土壤侵蚀变化趋势两者与人类 活动的相关性。 1 3 3 技术路线 论文的完成主要采用的方法是野外实地采样、调查，实验室化学分析、侧年， 文献资料的查询等。其主要的研究思路及技术路线如下： 河成石灰华与河流泥沙含量及流域土壤侵蚀研究 研究样区的选取、资料收集 + + l 贵阳乌当滴水岩流域 贵阳雅河流域 贵阳花溪河流域天河潭流域 ill i 上 分别采样、拍照、绘制剖面图 上 石灰华微层理样品制样 上 样品泥沙含量分析测试及年龄测定 土 相关性分析及趋势分析 上 结论 图卜1 研究技术路线 f i g1 1t e c h n i q u ew a yo fr e s e a r c h 6 贵州师范大学顽| 上学位论文 1 4 论文的创新点 本研究的特色在于，利用石灰华沉积中泥沙含量的分析，去探讨人类活动产 生的土壤侵蚀的变化趋势，是一种较新的研究方法；在石灰华的研究中，该研究 可拓宽石灰华研究的研究内涵；作为一种新的方法为气候学、环境学等学科的研 究开辟新的有效途径。 7 贵州师范大学硕二e 学位论文 第二章研究区域地理环境背景 贵阳市( 开阳、修文和息烽三县和清镇市除外) 位于贵卅i 省中部，介于东经 1 0 6 0 2 7 - - - - 1 0 7 0 0 3 ，北纬3 6 0 1 1 2 6 0 5 5 之间，约居省之中心偏南，东西宽约5 7 公里，南北长约7 9 公里，总面积2 4 0 5 平方公里。东临龙里县，西临清镇市及平 坝县，北界开阳县及修文县，南连惠水县及长顺县。 2 1 自然地理环境 2 1 1 地质背景 贵阳市( 开阳、修文和息烽三县和清镇市除外) 地层除前震旦系和白垩系缺 失外，从震旦系至第四系皆有出露。共包括十一系二十三统五群三十六组( 表 2 - 1 ) 。 表2 - 1 贵阳市地层自下而上由老至新层序简表 t a b l e2 - is t r a t u mb r i e ft a b l ef r o mo l ds t r a t u mt on e ws t r a t u mi ng u i y a n g 地方性地 系出露地点统层名称主要岩层及厚度 组( 群) 震旦系 羊昌乡马 上统灯影组 浅灰色至灰白色白云岩，厚度出露不全 ( z b ) 场附近 ( z b )( z b d n ) 寒武系 牛蹄塘组黑色灰质页岩，底部为硅质岩夹磷块岩扁豆体。厚度约9 ( )( i l ) 2 9 米 明星寺组 黄绿色页岩、砂岩夹灰岩。厚度2 8 8 5 0 7 米 羊昌乡东 下统 ( i m ) 北部及新 ( 1 )金顶山组 场乡北部 灰色、灰黄色砂岩页岩和灰岩。厚度约5 3 1 6 8 米 ( i j ) 清虚洞组 豹皮状灰岩和白云岩。厚约1 3 3 3 7 3 米 ( l q ) 水田、羊上中中统下部 昌、百宜及统高台组 泥质白云岩及砂页岩。厚9 5 2 米 新场等乡 ( 2 - 3 ) ( 2 - 3 曲 境内，乌当中统下部 下部为厚层白云岩夹角砾状白云岩：上部为薄层泥质白云 大桥附近石冷水组 岩、白云岩夹少量硅质白云岩。厚约2 0 0 4 0 0 米 ( 2 - 3 s ) 8 贵州师范大学硕士学位论文 中统上部 白云岩，夹有燧石团块和硅质白云岩，厚度部全。一般厚 娄山关群 约6 0 0 米 ( 2 3 1 ) 下统桐部组灰色至深灰色中厚层至厚层细晶白云岩，顶部及底部为含 ( o r ) ( o t t ) 燧石结核白云岩。厚8 5 米 红花园组灰色、深灰色厚层状致密灰岩和结核生物灰岩，顶部含燧 奥陶系 乌当黄花 ( o t h ) 石结核。厚2 7 米 冲l 带有 湄潭组灰绿、灰色页岩，间夹砂岩和少许紫红色页岩，顶部为灰 ( o )( o i m l色、深灰色石灰岩和泥灰岩。厚3 1 3 米 所分布 中统黄花冲组 灰色厚层块状灰岩，局部含灰绿色泥岩。厚5 0 米 ( 0 9( o z h ) 上统龙井组 灰色块状结晶灰岩。厚l o 米 ( 0 3 )( 0 3 1 ) 下统后所组灰绿色钙质枯土岩和页岩，上部夹泥灰岩，顶部夹钙质粉 ( s 0( s i h ) 砂岩，厚1 8 1 米 志留系乌当打渔 中统高寨田群灰绿色粘土岩和页岩，下部央灰岩，中部夹生物碎屑灰岩， ( s ) 寨一带 ( s 2 )( s 2 9 z )项部夹少许砂岩。厚约3 4 0 米 上统 缺失 紫红、肉红、浅灰色薄层至中厚层细粒石英砂岩和不等粒 泥盆系乌当高坡乌当区乌石英砂岩，问夹泥质、铁质粉砂岩距底约2 4 米夹一层厚 ( d ) 场等地 当组( d l w ) 2 米的紫红色铁质细粒石英砂岩。局部为鲕状、豆状赤铁 矿。厚1 2 4 米 下统 高坡场区 ( d 0 丹林组灰白色中厚层细粒石英砂岩。厚约l o 米 ( d 1 d ) 高坡场区 舒家坪组灰黄、浅灰色薄层至中厚层泥质粉砂岩。厚8 0 米 ( d i s ) 分两段：第一段为灰黄、肉红、紫红色薄层至中厚层石英 乌当区砂岩，同夹砂质页岩和页岩，夹肉红、紫红色中厚层含铁 中统 马鬃岭组质砂岩，厚8 3 米；第二段为灰、灰黄、暗灰色薄层至厚层 ( d 2 ) ( d 2 m ) 细晶白云岩，下部夹少许白云质页岩，顶部为泥质白云岩。 厚3 8 米 高坡场区 龙洞水组灰色、暗灰色厚层块状细晶白云岩。厚。4 2 。米 ( d 2 l ) 9 贵州师范大学硕士学位论文 由下至上分为四段：第一段为灰黄色、浅灰色中厚层细晶 石英砂岩，夹少许页岩、底部2 米为灰黄、紫红色中厚层 细粒含铁砂岩，厚6 4 米。第二段为灰、灰黑色中层至厚层 高坡场区 块状细晶白云岩，顶部夹灰绿、灰黑色页岩，底部为灰色 独山组 薄层至中厚层细粒钙质粘土岩和泥灰岩。厚1 3 5 米。第三 ( d 2 d ) 段为灰、灰黄色厚层石英砂岩，间夹灰、灰黑色页岩和少 许不等粒砂岩，砾状砂岩。厚l l o 米。第四段为深灰、灰 黑、灰色中厚层至厚层块状细晶云岩，项、底部为泥质白 云岩夹少许白云质灰岩。厚2 6 米 高坡场的 由下至上分为三段：第一段，高坡场为灰色厚层块状细晶 水圹、地 至中晶白云岩夹少许泥质白云岩。厚1 0 9 米。乌当一带为 坝，黔陶的 灰色晶洞白云岩夹少许泥质白云岩。厚1 0 9 米。第二段， 干坝，翁鸦上统高坡场组 高坡场为灰色厚层块状结晶白云岩，间夹薄层泥质白云岩， 偶含燧石结核白云岩，底部为泥质白云岩。厚3 1 8 米。乌 及乌当的( d 3 ) ( d 3 9 ) 当一带为灰绿色薄层至中厚层泥质白云岩夹少许白云质页 雷公坡，下 坝的鸡岭 岩和白云岩。厚3 1 8 米。第三段，高坡场为深灰色块状结 晶灰岩，局部含白云岩块团和稀少的黄铁矿晶体。厚2 6 米。 一带 乌当一带缺失 下部为灰黑至浅灰色中厚层、厚层细至中粒砂岩、石英岩 大塘组 状砂岩，夹少量深灰、灰黑色页岩，薄层泥质砂岩及无烟 ( c i d ) 煤层，上部以深灰、灰黑色中层致密灰岩与页岩为主，夹 贵阳市南旧司段较多的泥灰岩、燧石灰岩及硅质岩。全段厚度自南向北减 部薄，南部厚1 5 0 米，北部厚2 0 米 大塘组一般上部为白云岩，下部为灰岩，个别地区下部相变为白 下统 ( c l d ) 上司 云岩。厚度自南向北减薄，南部8 0 米左右，北部2 0 米左 ( c 0 段右 南部：下部以浅灰、灰白色厚层块状粗粒白云岩为主夹灰 石炭系岩，中上部以浅灰色灰岩为主，夹白云岩。局部相变较大。 ( c ) 贵阳市南摆佐组厚度子牙一带2 0 0 米，苗天一带5 0 米 部和北部 ( c l b ) 北部：分两段，九架炉段上部为灰、浅灰及暗灰色铝土岩， 铝土质页岩，夹铝土矿。厚1 0 3 0 米。新添寨段浅灰色厚 层灰岩为主，夹薄层灰岩，透镜状白云岩及页岩。厚2 5 米 贵阳市南 中统黄龙群 南部以灰岩为主夹少量白云岩，厚5 0 1 0 0 米贵阳附近一 部及贵阳带以白云岩为主夹灰岩。厚度由南向北减薄，由1 0 0 余米 附近 ( c 2 )( c 2 h ) 减至1 0 余米。 贵阳市南 上统 马平群 部高坡场、灰岩、白云岩及白云质灰岩，厚o 4 0 米 马林一带 ( c 3 )( c 3 m ) 第一段，主要由砂岩、页岩及泥灰岩组成，厚3 0 - - 一5 米。 二迭系下统栖霞组 第二段，主要由泥岩、燧石灰岩及灰岩组成，厚1 5 0 3 0 0 米。第三段，主要为灰色、浅灰色或深灰色厚层块状白云 ( p ) ( p 0( p l q ) 质斑块灰岩，夹白云岩及灰岩，偶含少许燧石结核，厚3 0 2 0 0 米 l o 贵州师范大学硕士学位论文 第一段，一般由浅灰色厚层灰岩及浅灰色厚层白云质斑块 灰岩组成，厚度在5 0 1 5 0 米之间 茅口组第二段，下部主要为深灰色、灰色中厚层，厚层灰岩、白 c p t m ) 云质斑块厌岩及燧石灰岩。厚1 0 0 3 0 0 米 第三段，下部主要为浅灰色厚层块状灰岩与白云质斑块灰 岩、上部为浅灰、灰百色中厚层块状灰岩，厚l o 1 0 0 米 吴家坪组第一段，下部为滨海碎屑岩，上部为浅海灰岩。 上统 ( p 2 w ) 第二段，下部为滨海含煤页岩层，上部为浅海燧石灰岩层 太慈桥、花( p 2 ) 长兴组 以滨海含煤页岩及硅质岩为主，灰岩、燧石灰岩为次，一 果园 ( p 2 c ) 般厚2 0 0 3 0 0 米 大冶组 浅海至半深海的灰岩、泥灰岩和页岩组成。厚l ll 5 8 2 米 ( t i d ) 黔中区 安顺组远岸浅滩相、泻湖相石灰岩、白云岩、溶塌角砾岩组成， 下统 ( t l a ) 厚4 1 1 9 7 1 2 米 ( t 0 大冶组浅海至半深海的灰岩、泥灰岩和页岩组成，厚度较黔中区 ( t l d ) 大冶组薄 青岩相带 谷脚组 由浅海相石灰岩、白云岩、角砾状灰岩组成 【t l g ) 花溪组由泻湖浅海相白云岩、泥质白云岩夹石灰岩、页岩，偶含 三迭系 ( ，r 2 h ) 溶塌角砾岩和石膏组成。厚4 3 6 9 0 0 米 黔中区 贵阳组 由泻湖浅海相白云岩、石灰岩、含藻灰岩及页岩组成。 中统 ( t 2 9 y ) ( t 2 )青岩组由生物礁相石灰岩、你会演出、角砾状灰岩和泥页岩组成， ( t 2 q ) 共厚8 0 0 余米 青岩相带 贵阳组 由石灰岩组成，厚2 7 7 3 米 ( t 2 9 y ) 三桥组 由滨海相海陆交替相的钙质砂岩、泥页岩夹石灰岩组 上统 ( t 3 s ) 成。厚0 9 3 米 贵阳附近 ( t 3 ) 二桥组 由陆相微咸水相石英长石砂岩、炭质页岩组成。厚3 0 ( t s 0 9 9 2 米 贵阳南至 青岩镇北 侏罗系 狭长的丘中下 自流井群 主要由内陆河湖相紫红色砂岩、页岩偶夹石灰岩组成。厚 陵盆地里，统 ( 丁)( j j 2 z i ) 约9 7 0 米 小关水库 ( jj - 2 ) 也有小块 出露 乌当、罗湾分上下两段：上段主要以角砾岩、砾石灰岩、泥灰岩为主， 第三系 及三江农燧石灰岩次之，厚0 1 0 8 米。下段为紫红色厚层含粉砂质 ( e ) 场等地泥岩，含砾砂质砾岩夹透镜状角砾岩。全段厚4 5 米 第四系全市各地 更新 残积红土及洪积冲积砾石、砂、亚粘土等。厚约o 统 ( q )均有分布 2 0 米 ( q h ) 贵州师范大学硕士学位论文 全新 统 松散沉积物主要为残积坡积层、洪积冲积层积泥 炭层等。厚约o 7 米 ( q p ) 资料来源：贵阳市志编纂委员会贵阳市地理志1 9 9 0 贵阳市在大地构造上位于黔中隆起与黔南凹陷的过