岩溶地区缺失原岩残余结构红色风化壳的粒度分布特征及成因指示——以贵州平坝为例

选择和使用合适的示踪指标，是揭示岩溶地区红色风化壳物质来源的关键。粒度参数在古环境研究中被大家广泛采用，但是在风化壳物源示踪方面还是新的尝试，尤其在我国。本文选择贵州中部平坝县3个下伏基岩为白云岩的缺失原岩结构的红色风化壳剖面，通过基岩酸不溶物和 剖面的粒度分析，表明红色风化壳物质对下伏基岩有很好的继承性。粒度参数随剖面深度呈规律变化，揭示了标准残积风化壳的发育特征。     

云南省澜沧县离子吸附型稀土矿床地质特征分析与成矿过程探讨

云南省澜沧县地处临沧花岗岩的中南段，在其境内发现多地与花岗岩风化壳有关的离子吸附型稀土矿床。文章通过对该区晚三叠世黑云母二长花岗岩风化壳全风化层的剖面及钻孔样品分析，对赋存于花岗岩风化壳离子吸附型稀土矿床的成矿地质地球化学特征进行研究，探讨其关键成矿过程并总结地形地貌与风化壳和矿体露头的关系。研究表明，黑云母二长花岗岩风化壳分层特征明显，离子吸附型稀土矿体规模及形态严格受风化壳发育程度及微地貌控制；花岗岩风化壳全风化层稀土元素配分曲线呈右倾平滑的浅“W”型，轻稀土元素的分异程度强于重稀土元素；除Ce元素外，轻稀土元素的浸出率略高于重稀土元素；矿石类型为以轻稀土元素为主、中重稀土元素配分齐全的混合型稀土矿。通过厘定离子吸附型稀土矿床的关键成矿过程，文章发现内应力、渗透能力、风化程度、黏土矿物含量在风化壳剖面中由上至下变化特征综合决定了稀土矿体主要定位于风化壳全风化层。     

四川盆地加里东古隆起风化壳地震地层学研究

根据多参数地震反射波特征分析的原理，利用地震波的振幅、连续性、波形和速度等变化特征，在常规地震叠偏剖面和Ｇ－Ｌｏｇ剖面上加里东期古隆起风化壳划分七种微地震相。表明，风化壳上为古岩溶发育和含油气有利的微地震相，风化壳外古隆起储层为有利于孔隙裂缝发育的微地震相。     

碳酸盐岩酸不溶物作为贵州岩溶区红色风化壳主要物质来源的证据

贵州岩溶区红色风化壳是中国南方红色负化壳的重要组成部分，本文根据部分红色风化壳剖面野外特征、矿物学、地球化学及土壤物理学等的研究结果，对其物源及成因进行了探讨。各剖面，尤其邻近剖面显著的矿物学、地球化学差异排除了远程风成沉积物、火山灰、上覆或者高处碎屑岩层作为统一且重要物源的可能。极低的石英含量表明贵州常见的长石石英砂岩不是其主要物源，具有中稀土（MREE）富集的特征也排除了粘土岩、页岩作为主要物源的可能。风化壳剖面间的差异性均可从基岩酸不溶物的差异性得到很好解释，表明它们是下伏碳酸盐岩风化、酸不溶物（准）原地堆积的结果。部分剖面甚至显示了典型风化壳剖面的一些特征，具有正常风化序列的剖面结构特征。     

发育完整的灰岩风化壳及其矿物学和地球化学特征

对于碳酸盐岩土覆土壤成因、尽管碳酸盐岩风化残积成土说被多数学者认同,但由于碳酸盐岩中酸不溶物含量极低,在风化成土过程中会伴随着巨大的体积缩小变化,原岩结构和半风化带无法保留,从而缺失了探索上覆土壤物质来源的重要中间环节,使得这种观点缺乏野外宏观证据的支持。最近,我们在贵州、湖南等地发现了数个以泥质灰岩和泥质白云岩为基岩的碳酸盐岩风化壳剖面,尚保留有较好的原岩结构,具有明显的风化壳分带和过渡现象。这些风化壳剖面的发现为深入研究碳酸盐岩风化成土过程提供了良好的研究场所。本文选取了较为典型的吉首泥灰岩风化壳剖面,从矿物学地球化学的角度来探讨碳酸盐岩风化壳的形成过程和发育特征,结果表明该风化壳既遵循非碳酸盐岩（主要是结晶岩类）风化壳的发育特征,也具有自己独特的地球化学演化规律。风化壳总体特点受碳酸盐中的酸不溶物矿物组合及化学成分的影响甚至控制,风化非碳酸盐风壳相似的发育特征。吉首泥灰岩风化壳剖面的发育特征和作者早先提出 的碳酸盐岩风化成土的两阶段模式是一致的,即以碳酸盐矿物大量淋失、酸不溶物逐渐堆积或残积为特征的早期阶段和残积物进一步风化成土的阶段,后一阶段的演化类似非碳酸盐岩类的风化过程。     

涠洲岛和斜阳岛红色风化壳粘土矿物和化学特征及成土环境研究

选择涠洲岛和斜阳岛的两个玄武岩风化壳和一个凝灰岩风化壳,用X射线粉晶衍射法(XRD)和X射线荧光光谱法(XRF)分别测定了风化剖面各层粘土矿物和主量元素.结果表明:各风化剖面粘土矿物以7×10-10m埃洛石为主,且普遍含有针铁矿和赤铁矿,表明风化程度较高.风化剖面表层化学特征指标出现异常变化,其中一个剖面表层含有次生方解石支持了存在海岛复盐基作用对风化壳的影响.风化剖面底层的化学特征指标和粘土矿物亦表明地下水对风化壳的发育有着重要影响.热带季风气候仍然是控制该地区风化壳发育的主要因素,但海岛环境特有的复盐基作用和地下水也对风化壳的发育产生了一定影响.     

广东小良水土保持观察站花岗岩风化壳磁化率特征及其与生态环境演替的关系

广东小良水土保持科学研究观测站位于北回归线上，是联合国“人与生物圈”定点观察站。本文在野外考察和系统采样的基础上，分别分析了同一花岗岩风化壳上光板地（生态破坏）剖面和生态恢复剖面样品的矿物学、磁化率特征，探讨它们与生态环境演替的关系。结果表明，在不同生态环境下的两剖面，其磁性矿物类型与粒度均不同，磁化率变化规律差异显著。其中，光板地剖面主要载磁矿物为赤铁矿、针铁矿等矿物，磁化率值很低，与含水量之间相关性较差，基本无超顺磁矿物的存在；生态恢复剖面主要载磁矿物为磁铁矿和磁赤铁矿，低频磁化率值较高且与含水量之间具有良好的相关性，频率磁化率随剖面深度增加而递减，表明超顺磁矿物浓度的变化趋势，反映了生物因素对风化壳剖面的影响和改造。通过两剖面的对比研究说明生态系统的参与对风化壳结构的改变非常显著，磁化率特征可以作为表征这种改变的良好的替代指标。     

微地域搬运——碳酸盐岩红色风化壳形成过程的一种方式

由于差异溶蚀作用,由碳酸盐岩强烈风化形成的红色风化壳通常表现出独特的剖面构型:风化壳发育深厚、下伏基岩面强烈起伏波动、溶沟和石牙相间展布。以黔中岩溶台地之上发育的红色风化壳——平坝剖面为例,通过宏观地质、地球化学、粒度分析以及矿物学等方法,并以邻近的两个石灰土剖面(罗吏剖面和龙洞堡剖面)作对比,对碳酸盐岩红色风化壳的形成过程进行了讨论,论证了微地域搬运是碳酸盐岩红色风化壳尤其是厚层红色风化壳形成过程的一种方式。溶沟部位的风化壳,从风化前锋向上的一定深度范围内,为原位残积风化的产物(残积层);在此深度以上的部分,为地势较高的相邻石牙部位不同风化程度的残积物的搬运堆积(堆积层),也是导致风化指标随深度呈锯齿状波动的直接原因。后者一般组成剖面的主体。风化壳的年代地层学表现为,在残积层,从风化前锋向上,风化年龄由新到老;在堆积层,从下到上,风化年龄由老到新。风化前锋是一个重要的地球化学作用场所,在这一狭窄的界面上,伴随碳酸盐矿物的快速淋失,残余酸不溶物开始了明显分解。而风化壳的后期演化是一个缓慢而长期的过程。达到重力平衡的剖面(即风化壳表面平缓、不发生微地域搬运的剖面),在由表及里的风化作用下,从地表向下的一定深度范...     

湘西岩溶区风化壳的物源:石英粒度分布特征的指示

对湘西岩溶区呈镶嵌景观展布的4条风化剖面中石英粒度分布特征的进行对比研究,发现区域上碳酸盐岩风化成土作用具有极大可能性.基岩为灰岩的两条风化剖面(WC1和WC2)的频率分布曲线呈单峰窄峰态,众数值分别为4.9(φ)和4(φ);两条碎屑岩风化剖面(WC3和DBK)的频率分布曲线呈单峰宽峰态,众数值分别约为5.1(φ)和6(φ).而且各剖面基岩与上覆风化壳的石英粒度频率分布曲线呈现良好的对应关系.石英粒度的标准差、偏度、尖度等参数也显示,各剖面样品基本上分布于不同的区域.研究结果还表明:(1)母岩风化过程中,石英粒度分布特征是完全可以继承的;(2)剖面WC1和WC2为碳酸盐岩风化壳.说明在湘西岩溶区,在有利的地貌单元,碳酸盐岩是完全可以风化成土的;(3)不同风化剖面的石英粒度分布特征不同,说明在区域上,风化壳不具有共同的物源,下伏基岩是其上覆风化壳的成土母岩;(4)石英粒度分布特征是用于岩溶区风化壳物源示踪的良好指标.     

赣南花岗岩风化壳型稀土矿床中纳米级稀土矿物的研究

为揭示次生风化成因稀土矿物的赋存形态和分布特征,对赣南安远岗下稀土矿区花岗岩风化壳剖面进行了研究。采集风化壳不同层位的样品进行分选、提纯,场发射扫描电镜和透射电镜研究结果表明,与稀土矿物紧密相关的粘土矿物是高岭石和埃洛石等,风化壳中发现的纳米级稀土矿物既有附着于其他矿物表面的微细颗粒,也有呈集合体存在的稀土矿物(可能为方铈石),这一现象有助于进一步认识风化壳稀土矿床的形成过程。     

超基性岩红土风化壳中REE地球化学:不同气候风化剖面的对比

选择印度尼西亚苏拉威西岛Kolonodale地区和中国云南省元江地区的2个超基性岩红土风化壳为研究对象,对比研究不同气候环境下超基性岩在红土风化过程中REE的地球化学特征及其演化机制.研究发现,印尼Kolonodale和中国元江剖面的REE分布型式具有一定的共性规律,都表现出显著的REE表生富集效应(相对于基岩的最大富集系数分别达44.21和236.19)、不均一的轻重稀土分异(分异程度随剖面深度加大而降低)以及剧烈的Ce异常正负转换现象(风化壳上部是正Ce异常,风化壳下部是负Ce异常).2个剖面中REE最大富集段的产出位置明显错位,表现在Kolonodale剖面中REE最大富集段出现在腐岩层,而在元江剖面中REE最大富集段出现在红土层.质量平衡计算指示,REE在超基性岩红土化过程中发生了显著的迁移和分异现象,其地球化学行为受红土剖面pH值环境与有机质(O.M.)含量的制约.案例对比分析表明,气候环境对超基性岩红土化过程中REE的地球化学演化具有重要影响.在热带雨林环境的印尼Kolonodale剖面中,风化壳中REE主要继承于基岩,在高强度的红土化作用下,REE经历了强烈的重新分配和垂向分异.而在亚热带季风气候环境的中国元江剖面中,风化壳中的REE具有更复杂的物源背景,除继承基岩外还可能叠加了风尘沉积物的影响.元江剖面的红土化程度偏弱,导致REE在表生演化中未发生强烈的淋滤和次生富集作用.      

碳酸盐岩红色风化壳Ce异常特征及形成机理

Ce在贵州碳酸盐岩红色风化壳剖面上部表现为正异常,在底部稀土超常富集层显示强烈亏损。通过对Ce的质量迁移系数的计算,结合相态分析和水化学分析结果,对碳酸盐岩红色风化壳中“的异常行为进行系统的分析后发现：在剖面上部,Ce^3＋氧化水解,水解产物主要与铁锰氧化物共沉淀,少量的与粘土矿物结合,使得ce保留而相对显示正异常;在剖面底部,Ce负异常一方面来源于对基岩负异常的继承;更重要的是,Ce较其他轻稀土稳定,发生迁移富集的量远远小于La,Nd等轻稀土元素,导致Ce在底部富集时相对于其他轻稀土元素发生强烈亏损。而Ce与HCO3^-络合迁出并不是导致碳酸盐岩红色风化壳中强烈Ce负异常的主要原因。     

蓟县铁岭组底部硅质褐铁矿屑砂岩的地质意义

华北蓟县系上部洪水庄组和铁岭组之间长期以来一直被认为是整合接触。近期在蓟县小岭子剖面发现洪水庄组顶部发育铁质风化壳，铁岭组底部有硅质褐铁矿屑砂岩，从而证明洪水庄组与铁岭组之间存在一次强烈的风化剥蚀，二者之间是假整合接触关系。     

中国黄土中的风化壳研究

据野外调查和室内鉴定,在布容期 0.78～ 0MaBP形成的黄土剖面中确定了三个时期的风化壳,它们主要发育在黄土高原东南部。黄土中的风化壳是红褐色古土壤在特定的气候条件下转变而成的,厚度在 3～ 6m之间,风化壳剖面常由 3个层次构成,发育时间为 5～ 10万年不等。风化壳上部是发育好的红色古土壤,中部是褐黄色强风化破碎黄土,下部是棕黄色弱风化黄土。粘土矿物分析表明,黄土中的风化壳为伊利石-蒙脱石型。黄土中风化壳发育时的年均降水量在 90 0～ 10 0 0mm之间,是黄土高原降水丰富的气候事件的显示。黄土高原东南部和中部风化壳的发育证明黄土中有些古土壤确属淋溶型森林土壤,当时亚热带气候至少迁移到了黄土高原中部.     

华南花岗岩风化壳稀土元素地球化学研究

花岗岩中的稀土元素在风化淋滤作用下发生富集和分异,形成REE的天然离子色谱层。REE在风化壳中富集分异受风化壳发育程度、花岗岩原岩中REE含量及其分布和分配的影响。酸性淋滤作用是风化壳剖面上REE富集分异的主要控制因素。     

风化壳剖面的定年研究

风化壳时间序列的建立是提取有关信息的根本前提。然而,风化壳的定年一直被认为是一道国际难题。近年来,风化作用及风化壳剖面的研究越来越受到人们的关注,有关风化壳定年的研究也取得了一些重要进展。本对此进行了归纳和总结,并对各种方法进行了评述。     

超基性岩红土风化壳中铂族元素(PGE)的地球化学特征及其表生行为:来自印尼与中国不同气候环境红土剖面的对比研究

选择印度尼西亚苏拉威西岛Kolonodale地区和中国云南省元江地区的两处红土剖面为研究对象,对比研究不同气候环境下PGE在超基性岩红土风化壳中的地球化学特征及其表生行为。测试数据表明,PGE在两例红土剖面中都表现出了不同程度的表生富集效应,相对于基岩的最大富集系数分别达5.42(Kolonodale剖面)和6.52(元江剖面),并且PGE在风化产物中的富集系数与样品的红土化强弱指标(S/SAF值)关系密切。但PGE在两例剖面中的垂向分布特征明显不同,它们的含量曲线分别呈"哑铃状"(Kolonodale剖面)和"倒勺子状"(元江剖面)。地球化学证据指示,风化壳中的PGE主要源自基岩中的铬铁矿,它在超基性岩红土化过程中的表生行为与Fe和Cr等元素高度一致,显示出残余富集的习性。这种机制导致了PGE富集段出现在元江和Kolonodale风化壳剖面的上部(红土层)。此外,气候环境通过制约基岩的红土化程度来对PGE的表生行为产生影响。Kolonodale剖面的红土化程度高于元江剖面,PGE在强烈红土化作用下会在风化壳内部发生迁移再分配,这是导致在Kolonodale剖面的腐岩层中也出现PGE富集现象的可能机制。研究进一步证实,Pd和Os在红土化程度较高的风化壳中活动迁移性较强,它们会与Pt、Ir、Ru和Rh等元素发生相对明显的内部分异。除此之外,在超基性岩红土化过程中IPGE与PPGE之间或PGE内部各单项元素之间的内部分异现象并不显著。     

云贵高原碳酸盐岩风化壳的古地磁定年探讨

云贵高原乃至中国残积型红土及红土性风化壳的形成年代是一个长期以来悬而未决的问题。本文以云贵高原厚度分别为9. 47m 和5. 4m的两个碳酸盐岩风化剖面为例,探讨了古地磁方法在碳酸盐岩风化剖面定年中的应用。古地磁定年结果初步表明,其发育时间在布容正极性世内,即两个风化壳剖面的发育年龄不会大于0. 78Ma B. P. 。此外,对古地磁方法应用于碳酸盐岩风化剖面定年中可能存在的问题进行了讨论,其中包括风化壳的成因、风化过程中的体积变化、母岩的岩石磁性、磁性载体矿物及其记录磁信号的稳定性等问题。      

陆地生态系统演替过程中的磁性矿物响应——以粤西小良水土保持观测站为例

位于广东茂名的小良水土观测站因同时保持了人类活动破坏生态后的光板地区域和在光板地上人工恢复生态的区域,而成为联合国"人与生物圈"考察点和"中国科学院水土保持实验推广站".文章通过对源于同一花岗岩的风化壳生态恢复剖面MX-1和光板地剖面MX-2进行系统的环境磁学研究,揭示出两个剖面磁性矿物类型有显著差别.MX-1剖面亚铁磁性矿物,如磁赤铁矿、磁铁矿控制了剖面的磁性特征,它们浓度与粒度的变化很好的指示了风化壳的结构;MX-1剖面磁性矿物粒度的变化反映了成土作用强度对磁性矿物形成的控制作用;MX-1剖面的磁组构特征也反映了风化壳发育过程中不同层位体积变化与矿物形成的情况.MX-2剖面的磁性矿物则以反铁磁性矿物,如赤铁矿、针铁矿为主.两剖面磁性矿物类型的差别,显示在湿热气候条件下,生物风化作用与化学风化作用的共同参与,对磁性矿物的转变具有明显的促进作用.     

热带地区碳酸盐岩上覆红色风化壳的成因机理及元素演化

开展热带岩溶地区红色风化壳元素地球化学演化规律研究,有助于丰富碳酸盐岩风化成土理论的认识。在越南北部选取典型的碳酸盐岩风化剖面,分析热带气候条件下碳酸盐岩上覆红色风化壳中主量元素的物质来源和演化特征。结果表明:无论Ti/Zr的元素比值分析,Hf-Zr、Nb-Ta及Sm-Nd的元素对协变分析,还是上地壳元素平均值(UCC)标准化分析,两个剖面的上覆风化壳均显示原地残积的特征,即两个剖面是碳酸盐岩的原位风化产物。碳酸盐岩风化成土过程中,CaO、MgO淋失明显,Al_2O_3和Fe_2O_3发生富集,显示两个剖面均经历较强的风化过程,但是白云岩和灰岩剖面有一定的分异特征。越南北部白云岩风化剖面从基岩到上部土层显示出稳定的Ti-Fe元素共富集特征,而灰岩剖面中Fe的增长速率明显超过Ti。白云岩上覆风化壳经历了强烈的风化作用,其脱硅作用弱于灰岩风化剖面,而富集铝的作用强于灰岩。迁移系数的演化规律说明两个剖面中长石成分(钾长石、钠长石等)或次生矿物(伊利石等)在风化成土过程中逐渐分解,同时Al、Fe、Si等稳定元素的在风化剖面中不断富集。