粘土矿物的提取、鉴定及其古气候意义——以柴达木盆地怀头他拉剖面为例

沉积物中粘土矿物类型主要有自生粘土矿物和碎屑粘土矿物。其中,自生粘土矿物含量较少,是在沉积环境中形成,可能是沉积再循环或成岩作用的产物,可作为沉积环境某方面的指示标志;而碎屑粘土矿物是母岩风化的产物,受沉积环境影响较小,能够有效示踪物源区化学风化过程,进而反映古气候变化。近年来利用碎屑粘土矿物特征来重建物源区古气候的方法得到了广泛的应用。然而,由于粘土矿物主要存在于<2 μm硅酸盐粘粒中,粘土矿物的提取、鉴定比较困难,且自生粘土矿物易受沉积环境等的影响。因此,在利用粘土矿物重建古气候变化时,需慎重选择粘土矿物的提取方法,并考虑物源和沉积环境变化以及成岩作用等对粘土矿物解释的影响。本文以柴达木盆地东北缘怀头他拉剖面硅酸盐粘土矿物的提取、鉴定及其古环境指示意义为例,介绍粘土矿物的提取及应用,为后期粘土矿物研究提供参考。     

科尔沁沙地奈曼旗普通风砂土中的粘土矿物

通过对科尔沁沙地奈曼旗普通风砂土中粘土矿物的研究,结果表明这类土壤中的粘土矿物主要是伊利石,其次为高岭石、绿泥石、伊利石-蒙脱石混层矿物;它们主要来源于母质,其次来自成土过程,降尘输入量极有限。随成土过程不断进行,粘土矿物主要遵循铝硅酸盐矿物→绿泥石→绿泥石-蒙脱石→蒙脱石顺序演变。由于母质本身贫乏、成土过程较弱以及比重差异使蒙脱石有独特的搬运与沉降行为,共同造成土壤中缺乏蒙脱石。     

科尔沁沙地夺奈曼旗普通风砂土中的粘土矿物

通过对科尔沁沙地奈曼旗普通风砂土中粘土矿物的研究,结果表明这类土壤中的粘土矿物主要是伊利石,其次为高岭石,绿泥石,伊利石－蒙脱石混层矿物;它们主要来源于母质,其次来自在土过程,降尘输入量极有限。随成土过程不断进行,粘土矿物主要遵循铝硅盐矿物－绿泥石－蒙脱石－蒙脱石顺序演变。由于母质本身贫乏,成土过程较弱以及比重差异使蒙脱石有独特的搬运与沉降行为,共同造成土壤中缺乏蒙脱石。     

粘土矿物在过去环境变化研究中的应用

粘土矿物是一种广泛分布于地表的沉积物,其组合及含量的变化记录了源区过去气候环境变化的信息。因此,可以根据粘土矿物的含量和组合变化等信息推知其形成时期的气候环境,重建古环境,揭示气候环境演变的规律。粘土矿物是一种研究古环境演化重要的代用指标,在过去气候环境变化研究中有广阔的应用前景。     

粘土矿物在古环境研究中的指示作用

粘土矿物普遍存在于各种类型的沉积物和沉积岩中。作为次生矿物,粘土对环境的变化极为敏感,因而粘土矿物的沉积分异、组合特征、矿物成分及其含量和矿物结晶度都从不同的角度记录了粘土矿物形成过程中各种环境因素的变化。这些对恢复古环境,研究全球变化具有重要的指示意义。     

我国盐湖粘土矿物研究进展

本文介绍了我国盐湖粘土矿物研究的主要成果,包括粘土的含量、分布;粘土的化学特征及粘土矿物的类型、含量、分布、成因及其地质意义等;提出了今后对盐湖粘土矿物应加强研究的几个方面,把“盐湖粘土化学成份与某些成矿元素迁移富集之间的关系”,作为盐湖粘土矿物研究的一个重要“生长点”。     

鄂尔多斯盆地北部大营铀矿床直罗组下段粘土矿物变化特征探讨

本研究对鄂尔多斯盆地北部大营铀矿床4种地球化学环境的砂岩进行了岩心观察、扫描电子显微电镜以及X-射线衍射等分析,讨论了不同环境砂岩中粘土含量的变化及其变化机制,最后总结了大营铀矿床的粘土特征及其与铀矿化的关系。研究表明:1大营铀矿床直罗组下段不同带砂岩中粘土矿物特征具有明显的差异性;2蒙皂石的形成消耗了更多的高岭石;3粘土矿物的差异变化可以从侧面反映出直罗组下段各带岩石地球化学环境改变;4大营铀矿床粘土矿物吸附铀矿物方面主要为蒙皂石。铀矿物多分布在有机质周围,与粘土矿物共生。     

欧亚黄土沉积环境对比研究

本文对采自中国、法国、比利时等国43块黄土样品进行实验室处理后,分析对比了它们在碳酸盐含量、粒度组成、重矿物组成及粘土矿物成分方面的共同特性及差异性。结果表明,中国黄土碳酸盐含量稳定,西欧不同类型的黄土碳酸盐含量差别很大。在粒度组成上,欧亚黄土并没有本质的差别,但西欧不同层位的黄土粒度组成呈有规律变化。对西欧重矿物的分析可以追溯黄土的物质来源,粘土矿物含量在欧亚不同黄土中也有差别。比较结果说明,欧洲的黄土堆积受第四纪冰期、间冰期的气候波动影响较大,中国黄土在堆积期间始终处在干旱、半干旱的气候条件下。     

南极布兰斯菲尔德海峡的硅质沉积物特征

根据粒度、微体生物组合、矿物组分和微量元素丰度,探讨了南极布兰斯菲尔德海峡中央海槽和南部下陆坡区冰－海沉积环境形成的硅质沉积物特征。硅质沉积物主要为硅藻软泥或粉砂质硅藻软泥,由微体生物遗体、粘土矿物、火山物质和陆源碎屑矿物所组成。硅质生物壳体主要为硅藻,含量＞３０％,含少量放射虫和硅质壳有孔虫。粘土矿物中蒙脱石的含量高达５２．５％,其次为陆源伊利石,高岭石和绿泥石含量相对较低。碎屑重矿物以橄榄石、辉石、角闪石等非稳定组合为特征,轻矿物主要包括石英、长石和火山玻璃。微量元素丰度特征与大洋现代表层沉积物有所区别。研究区硅质沉积作用具有多种物源、生物沉积作用居重要地位、陆源（包括火山）物质以粉砂和粘土级细质点为主、相对较高的沉积速率和受地质构造背景影响等特征。     

老挝龙湖矿区ZK309孔泥岩层矿物学与地球化学特征

老挝龙湖钾盐矿区是呵叻高原钾盐矿在老挝境内最主要的钾盐矿区之一,ZK309钻孔是龙湖矿区打穿最好、取样最完整和最典型的钻孔之一,通过对该钻孔盐岩上覆碎屑层的地层、矿物、元素的分析,得出泥岩层作为成盐沉积旋回中的一部分,其矿物元素变化和与其接触的下伏盐层的类型、特征等密切相关。同一旋回中自下而上泥岩颜色由青灰色变为红色,明显表现出沉积环境由还原性转变为氧化性。盐类矿物在垂向上表现出自下而上的淡化序列。矿物和元素在103～107 m处的突变显示盐岩沉积后期曾明显有水流体的淋滤作用,通过微量元素含量等的分析,该水流体表现为偏向淡水的淡水、海水混合水。碳酸盐矿物组合及含量显示当时可能有高Mg流体的活动。将粘土矿物组合与中国其它海相和陆相盆地粘土矿物组合相比较,得出粘土矿物组合与海相更相似,加上绿泥石含量较高,初步推测粘土矿物可能来源于海相沉积环境。     

渝东平行岭谷区土壤的蠕移灾害及防治措施

渝东平行岭谷区土壤的蠕移,主要发生在侏罗系中自统自流井组（Ｊ１－２ｚ）地层中,在水体和重力作用下,风化岩层和上覆土层沿斜坡缓慢向下蠕移,对农地,民房及水利设备等产生严重破坏。分析测定表明研究区的粘性岩土被为低膨胀性粘性土,粘接矿物以高岭石为主,蒙脱石为次,化学成分以ＳｉＯ２胶粒含量最高,最后提出建筑物的地基处理和湿度指标控制,农田基本建设采用区域环境绿化增强土壤排水能力等方面的防治措施。     

呼伦贝尔沙地末次冰盛期晚期至全新世风成沙表面矿物特征及环境意义

运用扫描电镜与能谱分析,研究呼伦贝尔沙地末次冰盛期晚期以来全样风成沙的微区形态和粘土矿物成分。呼伦贝尔沙地的沙粒磨圆度较好,在扫描电镜观察下保存了水成沙粒的特征,意味着沙地物源曾经流水作用到达该区域。颗粒表面同时留有风力搬运的碟型坑等撞击痕迹,为干枯河床沙丘活化、风力搬运流动扩张的过程提供证据。末次冰盛期晚期风成沙颗粒大且表面光滑洁净,未见次生粘土矿物,反映出冰期地表无植被发育,区域沙漠活化、流动性加强。而全新世适宜期的褐色沙质土壤砂粒表面同时发育鳞片状自生粘土矿物和同沉积粘土颗粒及团块。能谱分析表明：全新世适宜期,风化自生粘土矿物有蒙脱石和伊利石,在相对温湿气候条件下,发育干旱碱性土壤,反映出冰后期植被发育、土壤化作用增强。     

Effects of High-Intensity Forest Fires on Soil Clay Mineralogy

High-intensity forest fires can degrade, collapse, or completely destroy clay minerals in soils, with signatures of these changes remaining for years after the burns. To ascertain immediate impacts of high-intensity fire on soil clay minerals and mineral recovery over time, soil from the 2002 Hayman, Colorado, fire was analyzed by X-ray diffraction. Sample locations included burned soil from within the perimeter of the fire, unburned soil near the origin, and soil from adjacent historic burns. The unburned soils contain mixtures of illite, mixed-layer illite/smectite and illite/vermiculite, kaolin, and mixed-layer chlorite. Surface soils (surface-7.7 cm) contain illite, mixed-layer illite/smectite, and kaolin. Sub-surface soils (7.7-13.0 cm) contain mixed-layer illite/vermiculite, in addition to the same minerals found at the surface. Deep soils (13.0-27.0 cm) show disappearance of mixed-layer illite/smectite and illite/vermiculite and show evidence of the presence of mixed-layer chlorite. Comparisons between recently and historically burned soils and unburned soils showed slight trends in alterations of clay mineral structures in the surface soil, including alteration of the 001 illite peak, the 001 kaolin peak, and a decrease in the swelling component of mixed-layer illite/smectite. These trends indicate fire impacts the structure of soil clay minerals.     

海南岛尖峰岭地区山地土壤发生特性

对地处热带的海南岛尖峰岭地区的山地土壤的发生和发育特性进行了研究。因母岩因素以及较弱的成土作用和较强的侵蚀作用 ,土壤质地普遍较粗 ,石砾含量高。由于山地气候的垂直分异 ,不同海拔高度土壤间的发生特性存在较大差异。高海拔地区土壤易风化矿物含量高 ,低海拔地区土壤中抗风化能力强的锆石含量高 ;高海拔区土壤中粘土矿物以三水铝石和埃洛石为主 ,含有一定量的铝蛭石 ,低海拔土壤以高岭石为主 ,有一定量的水云母。伴随海拔高度的增加 ,阳离子交换量 (CEC7)、盐基总量、盐基饱和度、pH下降 ,而代换性酸H 、Al3 却逐渐增多。高海拔区湿润的水分状况和酸性成土环境导致粘粒的硅铝率、硅铁铝率较低海拔土壤小。尖峰岭地区土壤类型以雏形土为主 ,山麓分布有淋溶土。     

南极乔治王岛菲尔德斯半岛湖泊堆积物的物相组成特征及其环境意义

本文根据南极乔治王岛菲尔德斯半岛燕鸥湖、西湖和基太克湖三个堆积剖面物相组成与丰度的资料，讨论其物相组成特征、物质来源及其环境意义。研究结果表明，湖泊堆积物主要来自该岛广泛分布的火山岩。在南极地区干冷环境条件下，源区母岩所经受的风化作用以物理风化为主，化学风化微弱。高岭石、方解石丰度与年龄关系曲线在湖积层与冰碛层之间的陡削变化表明，相应的环境变化是突变式的，可能与这两种堆积物搬运方式的不同和冰碛物的保护作用有关。     

土壤铁锰结核中生命有关元素的化学地理特征

研究了我国亚热带、暖温带几种土壤铁锰结核中锰矿物的类型,探讨了它们形成的地球化学过程与特征。结果表明:不同土壤铁锰结核锰矿物的类型及其含量不尽相同,但锂硬锰矿普遍存在且结晶程度较高;与土壤相比,土壤铁锰结核的化学组成仍以Si、Al、Fe为主,但Fe含量超过了Al,Mn含量远大于Mg、Ca;结核中一些重金属富集顺序为Pb>Co>Ni>Cu>Zn>Cr;揭示了土壤铁锰结核形成过程中存在着成核富集作用、成矿作用、专性吸附作用和轻度积钙作用。     

3种水稻土时间序列黏粒矿物的组合特征与物源指示意义

对南方丘陵区3种不同母质水稻土时间序列黏粒矿物的X-射线衍射（XRD）进行分析发现：① 紫色砂页岩（PS）母质起源土壤的黏粒矿物以高岭石类似矿物为主;第四纪红黏土（RC）母质起源土壤的黏粒矿物以高岭石类似矿物、伊利石类似矿物与三羟铝石为主;红砂岩（RS）母质起源土壤的黏粒矿物以1.4 nm过渡矿物、高岭石类似矿物与三羟铝石为主。② 这3种母质土壤种稻后黏粒矿物的变化大体可分为2种情况。RC与RS母质的起源土壤种稻后,土壤黏粒矿物的变化相对较小,伊利石类似矿物相对含量有所增加,这可能主要与钾肥的持续施用有关。PS母质的起源土壤种稻后,土壤黏粒矿物变化相对较大,表现为高岭石类似矿物相对含量降低,低结晶度的伊利石或次生绿泥石与三羟铝石相对含量上升。PS母质发育的土壤种稻后脱钾明显且主要集中在原生矿物部分。这种原生矿物的脱钾作用对土壤黏粒含量和黏粒矿物的类型都有较大影响。③ 起源土壤的黏粒矿物通常会被水稻土所继承,并在水稻土发育过程中相对稳定,可以用其来指示起源土壤（或母质）的物源组分。     

X射线衍射在盐湖研究中的应用

对X射线衍射仪的工作原理、物相定性、定量分析方法进行了扼要介绍,同时详细论述了X射线衍射仪在盐湖地质(盐类矿物、盐湖粘土矿物、盐湖沉积矿物与古气候古环境关系)、盐湖化工(镁水泥、锂离子电池和晶须材料)和水盐体系相图研究中的应用。     

CHEMICAL WEATHERING PROCESSES ON THE VANTAGE PEAK NUNATAK,JUNEAU ICEFIELD,SOUTHERN ALASKA

On the Vantage Peak nunatak in the Juneau Icefield of southeastern Alaska, grus and soils display evidence of extensive chemical alteration in a self-evidently periglacial environment. Accompanying the alteration of bedrock to grus and soil is a decrease in grain size. Grus is dominated by very coarse sand while the soils are predominantly fine sand. Grain-size reduction is attributed primarily to mineral grain dissolution. Total chemical analyses show that alkali earths (calcium and magnesium) and alkalis (sodium and potassium) are lost as weathering progresses, while silicon and iron increase relative to resistant elements. Secondary clay minerals present in the grus and soils appear to have been derived from clay-size primary minerals. Vermiculite is the principal secondary clay mineral and appears to have formed by the alteration of biotite. Scanning electron microscopy shows that quartz and feldspars are primarily weathered by dissolution with no evidence of feldspar transformation to secondary clays. Superimposed on these weathering transformations is evidence of eolian processes. Chemical weathering processes, notably dissolution and clay mineral transformation, do occur in the periglacial environment of the Vantage Peak nunatak and are clearly an important component of the periglacial geomorphic process suite.