洞穴次生化学沉积物与地质背景及洞穴环境的耦合关系——以广西巴马水晶宫为例
韦跃龙, 陈伟海, 罗劬侃

Coupling relationship among speleothems, geological background and cave environment
Yuelong WEI, Weihai CHEN, Qukan LUO
表4 广西巴马水晶宫4个不同阶段洞穴次生化学沉积物成景耦合系统简要特征
Tab. 4 The simplified features of coupling systems for the formation and development of speleothems of Shuijing Cave in Bama, Guangxi during four periods
成景要素 成景要素特征 影响权数(10分)
大类 亚类
区域地层 成景地层 下二叠统栖霞组(P1q)和茅口组(P1m)碳酸盐岩地层为主,岩性以浅灰、灰白色中—厚层灰岩为主 2→1→1→2 1→0.5→0.5→1
岩溶地质特征 具有极高的孔隙率、渗透率和富水性,属强可溶性地区。同时各时代地层之间地下水互有水力联系,形成一个统一的含水岩体 1→0.5→0.5→1
区域构造 构造运动 区域构造平稳前期→平稳中期→平稳后期→区域地壳的微小振动和抬升 3→1→1→5 0.5→0.3→0.3→2
变形特征 区域内各褶皱、断裂:不平衡状态→平衡状态→平衡状态→重新活化和活动,但规模相对较小,处于不平衡状态 0.5→0.2→0.2→1
围岩裂隙、节理 处于不平衡状态,宽度大,表面粗糙,间隙中开始有少量充填物,通水性强→平衡状态,宽度大,表面逐渐光滑,间隙中充填物逐渐由少至多,通水性逐渐由强趋弱→平衡状态,宽度大,表面光滑,间隙中充满充填物,通水性趋弱,至无→平衡状态被打破,重新活化,间隙中原先的充填物被破坏,通水性重新恢复强劲 2→0.5→0.5→2
洞穴外部环境 气候 湿润—潮湿亚热带季风气候,炎热潮湿,雨水丰富 3→4→4→2 1→1→1→1
地表水 暂时性(季节性)地表流水十分发育 0.2→0.5→0.5→0.1
地下水:以围岩裂隙水为主 沿洞壁渗出的水量大,季节性变化明显→常年保持较大的径流模数值,季节性变化不明显→沿洞壁渗出的水量逐渐减少,甚至于至无→沿洞壁渗出的水量大,季节性变化明显 1→1→1→0.5
植被 被破坏→植被层形成,植被繁盛→植被繁盛→被破坏 0.2→0.5→0.5→0.1
土壤 被破坏→土壤层形成,发育有不同厚度的土壤→发育有不同厚度的土壤→被破坏 0.2→0.5→0.5→0.1
岩溶水CO2来源和转换 主要来源于大气,通过雨水在下降过程中不断吸收→主要来源于土壤层,通过裂隙式岩溶水进行转化和交换→同上一期→主要来源于大气,通过雨水在下降过程中不断吸收 0.4→0.5→0.5→0.2
洞穴内部环境 渗出方式和渗出量 以滴水、壁流水为主,水量大,季节性变化明显→以滴水、壁流水,及汇聚于洞底的底流水、池水等为主,常年水量大,季节性变化不明显→与上一期相似,但水量逐渐减少至无→以滴水、壁流水为主,水量大,季节性变化明显 2→4→4→1 1.5→2→2→0.5
洞穴空气 交换
频率
与洞外空气基本一致,交换和循环频率较高→与洞外空气有一定的差异,主要表现为CO2浓度及温湿度间的差异,交换和循环频率高→与上一期相似,但交换和循环的频率趋弱→与洞外空气基本一致,交换和循环的频率极高 0.1→0.3→0.3→0.1
温度 恒温,略具季节性周期波动→恒温,与洞外年平均温度基本持平→保持上一期状态→恒温,略具季节性周期波动 0.1→0.2→0.2→0.1
相对
湿度
相对湿度大,略具季节性周期波动→相对湿度大,且常年基本保持恒湿→保持上一期状态→相对湿度大,略具季节性周期波动
CO2
浓度
稍高于洞外→高于洞外,洞内不同部位有一定的变化幅度→保持上一期状态→稍高于洞外 0.3→1.5→1.5→0.3
成景要素
耦合分析
总体尚处于不平衡状态→总体处于平衡状态→总体处于平衡状态→区域地壳微小振动和抬升,总体又处于极不平衡状态
主导性成景要素:区域构造和外部环境→洞穴外部环境和内部环境→洞穴外部环境和内部环境→区域构造
成景过程
和特征
历经:形成发育(类型、形态单一,体量小,数量少,总体处于初始发育阶段,相当于婴儿与少年期)→大规模发育(类型丰富、形态多姿多彩,体量大,数量多,总体处于大规模发育阶段,相当于青壮年期)→缓慢/停止发育(类型丰富、形态多姿多彩,体量大,数量多,总体处于缓慢发育,或停止发育/风化阶段,相当于老年期)→崩塌(局部——产生“传承效应”或全部——产生“断层效应”)等4个成景阶段