硫酸和硝酸对桂林毛村碳酸盐岩溶蚀的室内模拟

作者：莫春梦; 黄芬; 胡晓农; 曹建华; 辛胜林; 张连凯

来源：中国岩溶, 2020, 1-15.

• 白云岩
• 泥晶灰岩
• 混合酸
• 溶蚀速率
• 室内模拟

硫酸和硝酸对碳酸盐岩的溶蚀会减少岩溶碳汇量，但其定量关系有待进一步研究。本文根据野外水体中SO_(4)~(2-)、NO_(3)~(-)浓度，在室内封闭条件下分别设计了碳酸(0.033mol/L)、硫酸和硝酸(0.1～1.7mmol/L)（三元酸）及硫酸、硝酸(0.1～1.7mmol/L)（二元酸）对碳酸盐岩的溶蚀实验，实验历时144小时。结果表明：三元酸中泥晶灰岩和白云岩的溶蚀速率均大于二元酸的。三元酸中，泥晶灰岩溶蚀速率总体均高于白云岩，平均值分别为1.34和1.21 mg/cm~(2) d。而在二元酸中，二者溶蚀速率差别不大，平均值分别为0.92和0.93 mg/cm~(2) d；HCO_(3)~(-)浓度与溶蚀速率结果对应，泥晶灰岩和白云岩在三元酸溶蚀液中HCO_(3)~(-)平均值分别为1.43和1.33 mmol/L，而在二元酸中泥晶灰岩的HCO_(3)~(-)低于白云岩，平均值分别为0.33和0.39 mmol/L。三元酸中HCO_(3)~(-)浓度随酸浓度的增大而减小，而二元酸中其浓度随酸浓度的增大而增大?当SO_(4)~(2-)、NO_(3)~(-)浓度为0.1～0.3mmol/L时，碳酸对白云岩的溶蚀作用占75.89%～58.64%，对泥晶灰岩的溶蚀作用占80.21%～59.06%，当SO_(4)~(2-)、NO_(3)~(-)浓度大于0.44mmol/L时，其溶蚀作用小于50%。当SO_(4)~(2-)、NO_(3)~(-)浓度为0.0～0.2mmol/L时，野外实测数据与模拟数据基本吻合；当浓度>0.2mmol/L时，碳酸对碳酸盐岩的溶蚀均比模拟数据高。研究结果进一步说明了硝酸和硫酸对碳酸盐岩溶蚀作用的显著影响，可为其他酸对岩溶碳汇影响提供参考?

• 单位
  中国地质大学（北京）; 南宁市勘察测绘地理信息院; 中国地质科学院岩溶地质研究所; 广西壮族自治区水利科学研究院