岩溶作用过程试验方法研究

方雨, 蒋忠诚, 张卫, 章程. 岩溶作用过程试验方法研究——以岩溶作用仪研制为例[J]. 中国岩溶, 2023, 42(1): 40-51. doi: 10.11932/karst20230103
引用本文: 方雨, 蒋忠诚, 张卫, 章程. 岩溶作用过程试验方法研究——以岩溶作用仪研制为例[J]. 中国岩溶, 2023, 42(1): 40-51. doi: 10.11932/karst20230103
FANG Yu, JIANG Zhongcheng, ZHANG Wei, ZHANG Cheng. Study on test method of karstification process: Take the development of karstification instrument as an example[J]. Carsologica Sinica, 2023, 42(1): 40-51. doi: 10.11932/karst20230103
Citation: FANG Yu, JIANG Zhongcheng, ZHANG Wei, ZHANG Cheng. Study on test method of karstification process: Take the development of karstification instrument as an example[J]. Carsologica Sinica, 2023, 42(1): 40-51. doi: 10.11932/karst20230103

岩溶作用过程试验方法研究

详细信息
    作者简介: 方雨(1997-),女,硕士研究生,主要从事岩溶地质研究。E-mail:824874595@qq.com
    通讯作者: 蒋忠诚(1962-),男,博士,研究员,主要从事岩溶地质研究。E-mail:jzhongcheng@mail.cgs.gov.cn
  • 中图分类号: P642.25

Study on test method of karstification process: Take the development of karstification instrument as an example

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  • 通过对前人试验装置的分析,以岩溶作用原理及其影响因素为基础,结合仪器使用单位的试验需求,研制岩溶作用仪。通过分析不同的CO2起源、岩溶发育深度、不同pH条件以及地下水循环深度的地质环境条件,提出了仪器的基本功能和适用条件,进行岩溶作用仪功能模块的论证设计和研制,并进行了验证性试验,且达到预期目标。得到如下成果:提出了四种岩溶作用模式,研制了五个岩溶作用功能模块,总结分析了功能模块与岩溶作用内在关系以及功能模块组合原则,提供不同地质环境条件下的岩溶作用试验。仪器可以实现:模拟地下水循环深度0~200 m,环境温度0~70 ℃,CO2起源:表生、内生起源Pco2=0.0~2.0 MPa,不同酸度背景条件:pH可控,不同水流速度条件下的沉积作用可控,岩溶裂隙张开度的沉积作用(可组合)。

  • 加载中
  • 图 1  岩溶作用过程

    Figure 1. 

    图 2  岩溶发育深度分区图

    Figure 2. 

    图 3  pH与溶解无机碳组分的关系[33]

    Figure 3. 

    图 4  CO2溶解量、溶液pH与温度变化关系[34]

    Figure 4. 

    图 5  CO2溶解量、溶液pH与Pco2变化关系图[34]

    Figure 5. 

    图 6  裂隙表面,实际(左)、假设(右)

    Figure 6. 

    图 7  岩溶作用仪示意图

    Figure 7. 

    图 8  仪器运行流程图

    Figure 8. 

    图 9  岩溶作用仪实物图

    Figure 9. 

    图 10  水溶液制备系统原理图

    Figure 10. 

    图 11  溶液\溶蚀反应釜、传感器示意图

    Figure 11. 

    图 12  溶蚀作用系统原理图

    Figure 12. 

    图 13  岩溶沉积器剖面示意图、平面示意图

    Figure 13. 

    图 14  岩溶沉积装置原理示意图

    Figure 14. 

    图 15  控制流程图

    Figure 15. 

    图 16  岩溶作用仪控制柜实物图

    Figure 16. 

    图 17  岩溶作用仪控制面板

    Figure 17. 

    图 18  溶蚀速率随压力变化关系图

    Figure 18. 

    表 1  仪器模块组成分析

    Table 1.  Apparatus development theory and process analysis

    参与反应的物质反应场所/实现方法
    碳酸盐岩溶蚀场所不同地质环境背景岩溶溶蚀作用模拟系统溶蚀反应釜
    沉积场所不同地质环境背景岩溶沉积模拟系统岩溶沉积器
    CO2饱和CO2溶液制备场所不同成因CO2或pH水溶液制备系统溶液反应釜
    酸(H+不同pH值溶液制备场所
    压力加压装置
    温度温度控制装置
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    表 2  传感器设置

    Table 2.  Sensor settings

    监测目标监测设备
    温度温度传感器
    压力压力传感器
    水位水位传感器(最高水位W1、
    最低水位W2、水位监测W3)
    下载: 导出CSV
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出版历程
收稿日期:  2022-04-21
刊出日期:  2023-02-25

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