首页 > 分享 > 花岗岩风化碳汇规律及影响因素的研究.pdf

花岗岩风化碳汇规律及影响因素的研究.pdf

花匠小妙招
2024-10-08 03:45

花岗岩风化碳汇规律以及影响因素研究花岗岩风化碳汇规律及影响因素研究第四纪地质专业硕士研究生刘玉(2003660) 指导教师袁道先院士摘要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C02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C02占全球风化消耗的C021／2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C02交换特征、探索COs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．卜2005．12观测其水文化学(pH、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花岗岩风化碳汇规律以及影响因素研究强。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14．33mg．S一．km-2，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愣长石贡献率黑云母、钠长石钾长石，其中钙长石贡献率约5096，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696、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6096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,3．99X 10姻g／a(1．09×103万吨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