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四川黄龙沟景区钙华的起源和形成机理研究 被引量：69
1
作者 刘再华 袁道先 +6 位作者 何师意 曹建华 游省易 W.Dreybrodt U.Svensson K.Yoshimura R.Drysdale 《地球化学》 CAS CSCD 北大核心 2003年第1期1-10,共10页
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HCO-3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‰... 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HCO-3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HCO-3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。 展开更多
关键词 四川 黄龙沟钙华景区 水化学 起源 形成机理 大气 土壤生物 热成因 碳同位素
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方解石沉积速率控制的物理化学机制及其古环境重建意义 被引量：21
2
作者 刘再华 W. Dreybrodt 《中国岩溶》 CAS CSCD 2002年第4期252-257,共6页
本文总结了作者有关方解石沉积动力学研究的结果,发现方解石沉积速率受环境温度、CO2分压、水动力条件、水层厚度和溶液中钙浓度等多因素的控制。总的规律是温度愈高、CO2分压愈低、流速愈快、水层厚度愈大、溶液中钙浓度愈高,方解石沉... 本文总结了作者有关方解石沉积动力学研究的结果,发现方解石沉积速率受环境温度、CO2分压、水动力条件、水层厚度和溶液中钙浓度等多因素的控制。总的规律是温度愈高、CO2分压愈低、流速愈快、水层厚度愈大、溶液中钙浓度愈高,方解石沉积速率愈大。而且,方解石沉积速率随水中钙浓度的增加呈近似线性增加。文中对自然界类似环境条件下的速率系数和我国南北气候环境条件下的方解石沉积速率进行了总结和分析。文章最后对利用钙华和石笋的沉积速率进行古环境重建的复杂性进行了简要的讨论。 展开更多
关键词 沉积速率 物理化学机制 方解石 钙华 石笋 古环境 水动力条件
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碳酸盐风化碳汇与森林碳汇的对比--碳汇研究思路和方法变革的必要性 被引量：9
3
作者 刘再华 Wolfgang Dreybrodt 《中国岩溶》 CAS CSCD 2012年第4期345-348,共4页
目前,全球碳循环研究主要集中在海洋碳汇以及陆地土壤和植被碳汇,而对岩石风化碳汇仅考虑地质长时间尺度的硅酸盐风化作用,而认为碳酸盐风化在长时间尺度上对碳汇无贡献。然而,碳酸盐相对于硅酸盐有快得多的溶解速度,且对全球变化(特别... 目前,全球碳循环研究主要集中在海洋碳汇以及陆地土壤和植被碳汇,而对岩石风化碳汇仅考虑地质长时间尺度的硅酸盐风化作用,而认为碳酸盐风化在长时间尺度上对碳汇无贡献。然而,碳酸盐相对于硅酸盐有快得多的溶解速度,且对全球变化(特别是气候和CO2变化)的响应迅速,同时由于生物作用和人为活动的影响,使得碳酸盐风化碳汇的能力需要重新评价。最新的研究发现,由碳酸盐溶解、全球水循环及水生生物光合利用溶解无机碳共同作用,即水-岩-气-生相互作用形成的大气碳汇,远远大于之前只估计了河流输运的无机碳汇,其量级与森林碳汇量相当,因此有必要对传统的碳汇研究思路和方法进行某些变革,这有可能为解决所谓的全球"碳失汇"问题找到一条出路。 展开更多
关键词 碳酸盐风化 森林 水-岩-土-气-生 相互作用 碳汇评价
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CaCO_3-CO_2-H_2O岩溶系统的平衡化学及其分析 被引量：72
4
作者 刘再华 W.Dreybrodt +1 位作者 韩军 李华举 《中国岩溶》 CAS CSCD 北大核心 2005年第1期1-14,共14页
在介绍了CaCO3-CO2-H2O岩溶系统平衡化学的原理后,对平衡化学的控制因素,包括温度、CO2分压、体系的开放程度、离子强度效应、同离子效应、酸效应、碱效应、离子对效应进行了分析,并与CaMg(CO3)2-CO2-H2O岩溶系统平衡化学作了对比。结... 在介绍了CaCO3-CO2-H2O岩溶系统平衡化学的原理后,对平衡化学的控制因素,包括温度、CO2分压、体系的开放程度、离子强度效应、同离子效应、酸效应、碱效应、离子对效应进行了分析,并与CaMg(CO3)2-CO2-H2O岩溶系统平衡化学作了对比。结果显示,天然开放的岩溶系统的平衡pH值范围为6.80～8.40,在此pH值范围内,水中的碳组分主要以HCO-3形式存在;与开放系统相比,在其它条件相同情况下,封闭系统的平衡pH值较高,而平衡[Ca2+]和平衡[HCO-3]较低,特别是在低CO2分压时,两者的差异更明显;在封闭系统条件下,两种不同的纯CaCO3-CO2-H2O饱和溶液相混合,将导致溶液对CaCO3重新具有侵蚀性;离子强度效应、酸效应和离子对效应使方解石的溶解度增加,而同离子效应和碱效应使方解石的溶解度降低;与方解石溶解平衡相比,其它条件相同时,白云石溶解平衡pH较高,在温度<70℃时溶解度较大,但在温度>70℃时溶解度较小。 展开更多
关键词 化学 溶解平衡 饱和溶液 系统平衡 条件 分压 效应 增加 开放程度 范围
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灰岩和白云岩溶解速率控制机理的比较 被引量：37
5
作者 刘再华 W.Dreybrodt 李华举 《地球科学（中国地质大学学报）》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第3期411-416,共6页
碳酸盐岩溶解的速率控制过程包括:(1)岩石表面上的非均相化学反应;(2)离子从岩石表面通过扩散向溶液中的传输;(3)CO2向H+和HCO-3的转换.通常是这3个过程中的最慢过程决定着碳酸盐岩的溶解速率.然而,实验和理论分析发现,在条件相似的情况... 碳酸盐岩溶解的速率控制过程包括:(1)岩石表面上的非均相化学反应;(2)离子从岩石表面通过扩散向溶液中的传输;(3)CO2向H+和HCO-3的转换.通常是这3个过程中的最慢过程决定着碳酸盐岩的溶解速率.然而,实验和理论分析发现,在条件相似的情况下,白云岩的初始溶解速率不仅只有灰岩的1/3～1/60,而且灰岩和白云岩的溶解呈现出不同的速率控制机理.如对灰岩而言,在实验中加入能催化CO2转换反应的生物碳酸酐酶(CA)后,其溶解速率增加出现在CO2分压>100Pa的区域,最高可达10倍;而对白云岩,其溶解速率增加出现在CO2分压<10000Pa的区域,且增加仅3倍左右.此外,虽然2类岩石的溶解也均受水动力条件(旋速或流速)的控制,且主要出现在CO2分压<1000Pa的区域,但灰岩的溶解对水动力条件的变化比白云岩溶解更敏感.这些发现在解释和揭示自然界白云岩和灰岩岩溶发育及其相关资源环境问题的差异方面具有重要意义. 展开更多
关键词 速率控制机理 非均相表面反应 溶质传输 CO2转换反应 碳酸酐酶 水动力条件 灰岩溶解 白云岩溶解.
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大气CO_2汇:硅酸盐风化还是碳酸盐风化的贡献? 被引量：52
6
作者 刘再华 W.Dreybrodt 刘洹 《第四纪研究》 CAS CSCD 北大核心 2011年第3期426-430,共5页
至今人们仍普遍认为:是硅酸盐的化学风化碳汇作用在控制着长时间尺度的气候变化,而碳酸盐的化学风化作用不具有这一功能,因为碳酸盐溶解过程中消耗的所有CO_2又通过海洋中相对快速的碳酸盐沉积而返回大气。本研究发现,碳酸盐溶解的快速... 至今人们仍普遍认为:是硅酸盐的化学风化碳汇作用在控制着长时间尺度的气候变化,而碳酸盐的化学风化作用不具有这一功能,因为碳酸盐溶解过程中消耗的所有CO_2又通过海洋中相对快速的碳酸盐沉积而返回大气。本研究发现,碳酸盐溶解的快速动力学特性(比硅酸盐快100倍以上)以及硅酸盐流域中少量碳酸盐矿物在控制流域溶解无机碳(DIC)上的重要作用,再加上水生生物光合作用对DIC的利用,使得由碳酸盐风化形成的大气CO_2汇以往被严重地低估至实际值的1/3左右,达到4.77亿吨C/a,从而使得碳酸盐风化碳汇占整个岩石风化碳汇达到94%,而硅酸盐风化碳汇仅6%左右。因此,我们认为碳酸盐风化碳汇不仅控制了人类社会目前关注的短时间尺度的气候变化,而且在自水生光合生物出现以来的地质长时间尺度气候变化的控制上可能也是主要的。这无疑对传统的观点,即"只有钙硅酸盐风化才能形成长久的碳汇并控制地质长时间尺度的气候变化"提出了质疑。 展开更多
关键词 大气CO2汇 碳酸盐风化 硅酸盐风化 长时间长度气候变化 短时间尺度气候变化
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DBL理论模型及方解石溶解、沉积速率预报 被引量：29
7
作者 刘再华 W.Dreybrodt 《中国岩溶》 CAS CSCD 1998年第1期1-7,共7页
本文对ＤＢＬ理论模型作了简要介绍，并利用该模型对桂林尧山外源水中方解石的溶解速率和四川黄龙沟溪水中方解石的沉积速率进行了预报。结果表明，ＤＢＬ模型预报值与实测值具有良好的一致性。
关键词 DBL模型 方解石 溶解 沉积速率 海洋沉积 预报
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