贵州高原地区典型风化剖面地球化学特征及其对比研究

选取了贵州高原喀斯特地区的典型硅酸盐风化剖面(毕节邓家湾剖面)和碳酸盐岩风化剖面(安顺平坝剖面)作为研究对象,以贵州地区的铝土矿剖面和中国黄土作为对比,对其元素分布特征及化学风化作用和强度与进行了研究。结果表明:SiO2、Fe2O3、Al2O3均为两个剖面含量最高的组分,但由于成土母质的化学组分不同,元素分布差异比较明显;同时由于经历的化学风化阶段并不相同,两个剖面的化学蚀变指数(CIA)值相差较大,邓家湾剖面经历了中等强度的风化作用,而平坝剖面的风化强度则十分强烈,CIA反映了土壤剖面的化学组成的差别,以及成土母质、风化成土过程和程度上的差异;虽然两个剖面稀土元素总量都较高,但配分模式存在着明显的差异,剖面的形成基本上是由于各自基岩的风化作用形成的,受中国黄土的影响并不明显。      

中国东部玄武岩风化土壤的粘土矿物及碳 汇地球化学研究

     玄武岩风化是大气CO2 的一个主要碳汇过程,气候条件是影响玄武岩风化和固碳速率的重要因素。该文选择中国东 部不同气候带的新生代玄武岩典型风化剖面,进行了粘土矿物和常量元素分析。结果显示,在内蒙古-海南岛的采样区间内, 随着气候条件由干冷向暖湿转化,风化剖面中粘土矿物组合呈现蒙脱石+ 伊利石+ 高岭石→蒙脱石+ 高岭石→高岭石+ 三水 铝石的转变。剖面中土壤元素得失状况也显示出相应的规律,由于存在粉尘输入与风化淋滤作用的综合影响,在干冷的内 蒙古地区,粉尘对于Ca,K,Na,Si 等元素的输入量大于这些元素的淋失量;在山东地区,Ca,K,Na 元素开始快速淋失, 大于粉尘的输入量;在苏皖地区,Si 元素的淋失量开始小于粉尘输入量;而在湿热的海南地区,风化作用强烈,Si显示出 大量淋失的特点,碱性元素几乎全部流失。根据元素的相对得失率和北方粉尘平均组分的校正,初步估算了研究区内玄武 岩风化对大气CO2 的消耗速率,其数值在5.37~181.00 t（km2·a）之间,与Dessert 等（2003）的研究结果大致相当。     

武威盆地石炭系泥页岩元素地球化学特征及意义

对武威盆地及其周缘区石炭系的臭牛沟组和羊虎沟组沉积泥页岩样品进行了主量元素、微量元素以及稀土元素的综合分析,并讨论其结果对物源、风化剥蚀程度及构造背景的指示意义。研究发现武威盆地石炭系泥页岩元素特征如下：(1)主量元素中富含SiO2、Al2O3,亏损MgO、Fe2O3;(2)微量元素上地壳标准化曲线呈规律性的变化,U、Th、Cr等元素富集,Ba、Nb、Zr等亏损;(3)稀土元素(REE)分布模式与上地壳基本一致,整体表现为右倾型,轻稀土(LREE)富集,重稀土(HREE)均一稳定,Eu负异常;上述特征均反映了源岩主要来自上地壳。风化指数(CIA)值为6881~9017,平均值为839,反映了研究区遭受了中等的风化作用;臭牛沟剖面CIA平均值为8481,红水堡剖面CIA平均值为8351,表明研究区西部较东部所遭受的风化作用相对较强。主量元素比值、微量及稀土元素图解等分析反映了研究区源岩为长英质岩石,以中酸性花岗岩、碱性玄武岩为主。根据SiO2-K2O/Na2O、La-Th-Sc和Th-Co-Zr/10判别图解以及Ce异常值分析,认为石炭系源区的构造背景倾向于被动大陆边缘。通过研究区东西对比分析,发现盆地西部臭牛沟剖面石炭系为陇西古陆与阿拉善古陆混合物源,而东部红水堡剖面物源仅来源于陇西古陆。     

苏皖玄武岩土壤中风尘的识别及风化特征

风尘传输与沉降影响生态系统和元素的生物地球化学循环,对其在成壤作用中的识别与贡献进行研究有重要意义。文章选择在非风尘沉降区的苏皖玄武岩台地典型的两个风化剖面（安徽明光梅花村和江苏盱眙宝塔村）和部分表土及水系沉积物样品,系统分析主要矿物、粘土矿物、常量元素、微量元素及Sr、Nd同位素组成。结果显示,玄武岩基岩基本由斜长石和辉石组成,而风化基岩则主要由蒙脱石构成,风化土壤则出现基岩和风化基岩中未出现的石英、伊利石等风尘特征矿物;基岩和风化基岩以高Mg,低Si、K,无Eu异常等特征,风化土壤则以高Si、K,低Mg,负Eu异常等特征;基岩和风化基岩的εNd偏正,⁸⁶Sr/⁸⁷Sr值较低,而风化土壤εNd偏负,⁸⁶Sr/⁸⁷Sr值较高;各种证据都显示风尘对风化土壤有重要贡献,通过Nd同位素混合模式计算,风尘对土壤的贡献达60%以上。玄武岩风化表现为完全的蒙脱石化,为显著的去Ca、Mg作用,在梅花村剖面,表层土壤出现Ce负异常,而在下部层位出现Ce正异常,研究还发现在风尘的加积作用,土壤的Si、K含量得以上升。受相对较大的玄武岩台地高程差影响,玄武岩风化产物和沉降的风尘易被降水侵蚀,造成风化剖面较薄,促使玄武岩风化处于“供应限制”模式。本次工作为玄武岩的风化机制,风尘在元素地球化学循环中的作用等提供了新的地质证据。     

岩石风化成土过程中元素均一化作用及机理:以大兴安岭北部火山岩区为例

对大兴安岭北部区域性中生代火山岩和残积土壤化学成分的研究结果表明,岩石风化成土过程中元素存在明显的均一化作用.元素含量高的岩石风化形成的土壤中元素含量相对降低,反之则相对增高,导致残积土壤中元素含量差异明显小于基岩.不同元素的均一化能力不同,在主元素中,Al2O3和SiO2的均一化能力相对较弱,微量元素的均一化能力普遍较强.元素的均一化能力受元素晶体化学性质、元素存在形式、矿物抗风化能力、气候、水动力条件及生物等因素影响.     

基于结构体的峨眉山玄武岩风化程度评价（Ⅰ）：风化结构体地球化学

峨眉山玄武岩属典型低渗透介质,其岩体风化是通过结构体风化实现的.风化玄武岩结构体具有一层或多层腐岩壳包围核心石形成的壳状结构;从表面向内,越靠近结构体几何中心,玄武岩风化程度越低.玄武岩风化可分为初期和中后期两个阶段,第一阶段仅存在二价铁向三价铁的转变而无明显组分流失与相对富集,第二阶段二价铁氧化与活动性组分(Si、Ca、MgNa、K)淋失和惰性组分(Al、Ti、ΣFe)相对富集同时发生.风化初期,随着风化程度的提高,FeO和Fe2O3相对含量此消彼长,但∑Fe相对含量变化不大;风化中后期,随着风化程度的提高,SiO2、CaO、MgO、Na2O、K2O、FeO相对含量单调降低,Al2O3、TiO2、Fe2O3、LOI单调升高.玄武岩风化过程中,FeO和Fe2O3相对含量对风化程度变化最为敏感.贯穿整个风化过程的含铁矿物氧化引起的铁种相对含量变化应成为峨眉山玄武岩风化程度评价需要考虑的关键因素.     

西安蓝田杨家湾黄土中第一层古土壤(S1)元素含量与环境

研究地区处在关中平原的中南部,蓝田杨家湾剖面距西安市东约50km.在第一层古土壤(S<,1>)剖面中以10cm间隔采样,共采集样品41个.利用X-荧光元素分析仪进行了元素分析,根据野外观测确定了Fe2O<,3>和CaCO<,3>的迁移深度、风化淋滤黄土的分层及厚度.野外观察识别出了S<,1>古土壤粘化层之下发育了深部风...     

岭南东江流域末次间冰期强网纹红土主元素特征

岭南东江流域临江剖面下部含一套总厚约4.35 m的弱网纹红土和强网纹红土,其顶部热释光(TL)年龄为(71.4 ±6.6)ka B.P.;与邻区地层对比推测,该强网纹红土形成时代为末次间冰期.该强网纹红土主元素分析结果显示,其以湿润型元素SiO2、Al2O3和TFe为主,分布范围依次60.32%～67.81%、17.52%一21.32%和4.17%-5.96%;干旱型元素Na2O、CaO和MgO含量均小于0.50%,表现为强烈淋溶.该强网纹红土主元素分布特征、风化特征值、CIA(化学蚀变指数)值都表明其属中等富铝化红土,其风化强度稍低于广西百色网纹红土而接近于江西修水网纹红土.     

贵阳乌当石炭系底部古风化壳地球化学特征及古环境意义

在贵阳乌当小关口剖面石炭纪祥摆组底部发现了一套保存较好的碳酸盐岩古风化壳。野外地质调查与室内综合研究表明: 该套古风化壳岩性主要为灰绿色、砖红色铁质高岭石黏土岩和粉砂质黏土岩夹褐铁矿层; 古风化壳主量元素氧化物Al₂O₃、TiO₂和Fe₂O₃富集,SiO₂轻微淋滤, CaO、MgO、Na₂O和K₂O强烈淋滤; 微量元素Sc、V、Cr、Cu、Zn、Ga、Ba、Th和Pb等均相对富集,Sr、Mn等易溶元素淋失; Sr/Cu、A/NK、A/CNK、OI、CIA等多项指数均指示该套古风化壳形成于风化强烈、炎热潮湿的热带-亚热带古气候条件之下。根据古风化壳的稳定性及原岩岩性特征,推断该套古风化壳形成时,研究区内广泛发育溶丘、溶洼等古岩溶地貌。     

基于结构体的峨眉山玄武岩风化程度评价（Ⅲ）——既有风化指数评价

提要：以峨眉山玄武岩核心区7个区域的13个具有壳核结构的玄武岩结构体为基础,对主要风化指数的适宜性进行了研究。18个风化指数均不适合于风化初期的峨眉山玄武岩风化程度评价。能够指示风化中后期峨眉山玄武岩风化程度的指数包括Parker指数、BA1、BA、BA3、BA2、碱/铝指数、碱/倍半氧化物指数、WPI、SA、SF、Kr、硅/倍半氧化物、CIW、CIA及LOI,其中更为合理的是碱/铝指数、碱/倍半氧化物指数和硅/倍半氧化物。17个风化指数中,指示性最差的是A、B和B1。Fe2O3控制着风化初期峨眉山玄武岩碱/倍半氧化物指数、SF、Kr及硅/倍半氧化物的变化,应成为风化程度评价需要考虑的重要因素。     

承德杏仁产区关键带基岩-土壤-作物果实BRSPC系统元素迁聚特征

特色经济作物品质与生态地球化学条件密切相关,查明山区地球关键带基岩-风化壳-土壤-作物BRSPC系统元素迁移富集规律,对农业种植布局优化具有重要意义.选取承德冀北山区仁用杏产区为研究区,结合多元统计分析采用多种化学风化指数、元素化学损耗分数CDF、质量迁移系数法、生物富集系数BCF法分碎屑岩建造区和火山岩建造区定量评价BRSPC体系中元素迁聚特征.结果表明:研究区土壤TK和TFe₂O₃含量丰富,Se元素含量适量,Cu和Ge含量中等-较丰富,TP、S和B元素含量较缺乏.区内基岩-土壤总体处于初等化学风化阶段,火山岩建造区土壤风化程度总体高于碎屑岩区.土壤S、B、Se、Ti、MgO和Fe₂O₃含量在基岩风化过程相对富集,基岩风化过程中Se、S、B、Ni和V为质量迁移强活动元素.全区85.71%的杏果肉样品Se含量达到富硒标准,25%杏仁达到含硒-富硒标准;碎屑岩区杏果实Se含量高于火山岩区.基岩风化过程中的元素富集亏损特征与土壤-作物吸收过程中的元素迁聚密切相关,BRSPC系统元素传导具有较好的继承性.土壤Cu、Zn、TP、Se、B、CaO和TFe₂O₃含量是制约研究区杏果实品质的主要地化因素,火山岩基岩风化过程中Cu和Zn元素淋滤流失程度大于碎屑岩区,碎屑岩区土壤TP、Se、B、CaO和TFe₂O₃含量高于火山岩建造区,相对更适宜于仁用杏种植.      

全新世以来毛乌素沙地东南缘成壤环境演变研究——以榆林镇北台为例

古土壤是重建古环境重要的信息源。毛乌素沙地东南缘的古土壤在发育程度上尚未有明确解释。陕西省榆林市的镇北台地区位于毛乌素沙地东南边缘,对气候响应敏感。本文选取厚度为524 cm的镇北台(ZBT)剖面,按照古土壤2 cm、风成砂5 cm的间隔共采集古土壤样品156个,风成砂样品58个。基于6个AMS14C和3个OSL年代样品,推测剖面古土壤底部年龄为10 cal.ka B.P.,顶部年龄为3.2 cal.ka B.P.;并结合土壤微形态特征,对镇北台剖面沉积物中常量元素特征与成壤强度进行分析探讨。结果表明,镇北台(ZBT)剖面常量元素组成以SiO2、Al2O3和Na2O为主。CIA指数指示剖面处于脱Ca、Na为主的初级风化阶段,反映了毛乌素沙地东南缘全新世以来可能以相对干旱的气候环境为主,风化成壤作用较弱,但其中也不乏幅度较小的冷暖气候旋回。土壤微形态特征也表明ZBT剖面风化程度较弱,主要矿物由石英、长石、云母和岩屑矿物构成,可见胶结物和泥岩岩屑等土壤形成物。其成壤强度变化与化学元素特征表现一致:10.0~8.1 cal.ka B.P.左右,成壤较弱,气候向暖湿转变;6.9 cal.ka B.P.左右,成壤作用稍有加强;5.5~3.7 cal.ka B.P.左右,成壤作用最强,气候相对暖湿,化学、生物风化加强,但此阶段具有明显的不稳定性.     

昆明石林碳酸盐岩红色风化壳元素地球化学特征

以昆明石林两个典型红土剖面为研究对象,探讨了主量元素及稀土元素在化学风化作用下的迁移特征及分布规律,为进一步认识碳酸盐岩风化剖面的演化过程以及红土剖面的物质来源提供地球化学依据。两个红土剖面的研究结果显示:(1)SiO_2、Al_2O_3和Fe_2O_3~T是两个剖面红土样品的主要成分,三者占到总量的80%以上,其中又以SiO_2的含量最高;(2)化学蚀变指数CIA(90以上)较高,硅铝系数和硅铁铝系数较低,显示出两个红土剖面经历了较强的风化淋溶作用,体现出研究区亚热带高原气候,温暖湿润的化学风化环境;(3)两个剖面稀土元素含量较高,范围分别在211.51×10~(-6)~416.40×10~(-6)和290.67×10~(-6)~626.89×10~(-6)之间,其稀土配分曲线均具有Eu亏损的轻稀土显著富集型特征,两个剖面都表现出轻稀土元素间分异较大而重稀土元素间分异较小的特征,这主要与剖面风化成土过程中的三价氧化物的强烈固定作用有关,且KP剖面的轻稀土元素分异更明显;(4)两个剖面经历了相似的风化迁移过程,结合元素对Al_2O_3-TiO_2、Al_2O_3-Fe_2O_3~T、Y-Yb相关性分析以及SiO_2/Al_2O_3-Na_2O/Al_2O_3相关图解可以得出,KP和CH剖面是由于下伏基岩风化而来。     

湘西下寒武统黑色页岩风化元素活动规律

为探讨黑色页岩风化过程中的元素活动规律,采集了湘西东坪、柑子坪下寒武统黑色页岩风化-成土剖面的样品进行了主、微量元素地球化学分析。结果表明,两剖面风化层有不同的主量元素组成,但其土壤层的主量元素组成相对均一。主量元素Si、K、Na、P等在风化过程中活泼而被淋滤释出;而Al、Fe、Mg等元素既可被淋滤释出,又可产生次生富集。而成土过程中,所有主量元素都表现被淋出的特征。元素Mn的次生富集明显;重金属V、Ni、Cu、Cr、Co、Zn、Pb等在风化-成土过程中的化学活性与Al、Fe等主量元素相似;亲石元素Sc、Rb、Sr、Cs、Ba、Th、U、Ga、Ge等在风化-成土过程中的活性较强,趋于被淋出,且其淋滤释出率随风化程度增强而升高;高强场元素Zr、Hf、Nb、Ta等的化学活性相对稳定。     

基于结构体的峨眉山玄武岩风化程度评价（Ⅱ）：玄武岩斜坡地下水及浸泡液水文地球化学

岩石风化过程中的元素活动性评价除应考虑该元素在风化产物中残留与淋失状况及在淋滤液(地下水及室内浸泡液等)中的浓度外,还应考虑其在母岩中的相对含量.峨眉山玄武岩斜坡地下水及室内浸泡液中各元素原子个数比值与母岩中对应比值之间均存在显著差异,其造岩矿物的非全等溶解特征显著.综合考虑风化过程中的岩石成分变化、斜坡地下水及室内浸泡液化学成分确定的峨眉山玄武岩风化过程中的元素活动性顺序为Ca＞Na＞Mg≥Si＞K＞Fe.活动性强或惰性程度高、对风化程度变化响应敏感应成为岩石风化程度指示性元素的选择标准,Ca和Fe应成为峨眉山玄武岩风化程度评价的首选元素.     

川西平原中更新世网纹红土主量元素地球化学特征

川西平原中更新世网纹红土地球化学分析结果表明,网纹红土的主量元素组成具有较好的一致性,以SiO2,Fe2O3 和
Al2O3 为主,三者含量之和平均值为90.92%;K2O,Na2O,CaO 和MgO 等易溶组分含量低,除K2O 含量略高于1% 外,其余氧化物均不足1%。相对于上陆壳（UCC）平均组成,主量元素富集TiO2,TFe2O3,贫Na2O,MgO,P2O5,K2O,MnO。样品中的Fe2O3,Al2O3,R2O3（Fe2O3+Al2O3）与SiO2 含量呈明显的负相关关系,表明该地区网纹红土符合亚热带地区脱硅富铝或脱硅富铝铁的成土过程,总体形成于湿热环境。通过化学蚀变指数（CIA）、风化淋溶系数（BA）和A-CN-K 图解等对比分析,该区中更新世网纹红土的化学风化强度与九江红土、宣城红土相近,认为该区网纹红土在湿热环境下遭受了强烈的化学风
化作用,同时也表明中更新世川西平原与长江中下游地区具有相似的古气候环境。     

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。     

河北坝上丰宁黄土剖面记录的230 ka BP以来的环境演化

河北坝上地区位于东亚季风气候边缘区,对气候变化响应敏感。丰宁黄土剖面为研究该区域长时间尺度的环境演化提供了理想材料。通过丰宁黄土剖面地球化学元素和磁化率分析,结合光释光测年结果,恢复了该地区230 ka BP以来的环境演化历史;通过野外观察,识别出了S_1古土壤之下发育的风化淋滤黄土层,探讨了S_1古土壤发育时期的风化淋滤特征及其所揭示的气候变化问题。结果表明:(1)230 ka BP以来的磁化率记录可与深海氧同位素3—8阶段进行细节上的对比,表明丰宁黄土堆积区对全球气候变化有着积极的响应;(2)S_1古土壤发育时期,由于受到强降水的影响,土壤中元素受到强烈淋溶从而向下迁移到L_2黄土中,造成L_2上部地球化学记录与磁化率的差异;(3)从S_1古土壤顶部到钙结核层之间土壤属于酸性淋溶土,可能相当于现今中国北亚热带的黄棕壤,其剖面由土壤层、风化淋滤黄土层和CaCO_3淀积层构成;(4)S_1古土壤发育时期的温度和降水量与现今江苏泗洪和六合地区相当,表明当时研究区为亚热带气候。     

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.     

云南潞西上芒岗金矿区白云岩风化的地球化学基因

地球化学基因是近年来提出的地球化学成分分类与物质来源示踪的新技术。目前研究主要集中在基因稳定性检验和地质样品溯源等方面,大多涉及岩浆岩的风化过程,尚未运用到碳酸盐岩的风化过程。本文选取云南潞西上芒岗金矿区白云岩风化剖面为研究对象,调查白云岩在风化过程中地球化学基因的变化特征。结果发现,白云岩风化在成土阶段主要表现为白云石的淋失,在土壤演化阶段CaO、Na₂O含量已淋失殆尽,其他元素因性质不同而呈现出不同的风化行为。化学风化指标CIA和WIG均可定量表征剖面中样品的风化程度,但CIA有可能反映的是白云岩源沉积物的风化程度,WIG则可以较好地表征白云岩的风化程度。基于稀土元素基因、岩性基因和矿化基因分析认为上芒岗金矿区风化剖面的母岩白云岩成分是相对均匀的,属于类中性成分且具金矿化异常特征,其稀土元素基因与上陆壳类似。依据矿化基因划分的矿化异常样品本身并不一定含矿,但具有成矿潜力。金矿化基因的矿化相似度R_矿可以作为母岩是否可形成风化壳型金矿床的判据,这为成矿物质来源研究提供了新的思路和手段。