几种亚热带淋溶土基质和胶膜中1.4 nm过渡矿物组成的差异及其意义

以我国亚热带的黄褐土和黄棕壤的铁锰－粘粒混合胶膜为材料，分析了胶膜及其相应的淋溶土在粘土矿物类型和含量上的差别。研究结果表明：土壤和胶膜的粘土矿物均由1.4nm矿物、水云母、高岭石组成，土壤的1.4nm矿物为1.4nm过渡矿物和蛭石的混合相，而胶膜的1.4nm矿物全部由蛭石组成。由此认为，胶膜中的1.4nm过渡矿物主要来源于表层粘粒的淀积和裂隙周围基质土壤中粘土矿物的转化，胶膜的有机质含量、交换性盐基总量等性质明显不同于基质土壤，其微环境抑制了土壤中的蛭石向1.4nm过渡矿物的转化，并导致1.4nm过渡矿物向蛭石的转化。     

全谱拟合定量研究气候对土壤成壤机制的约束:以鲁粤土壤剖面为例

以山东棕壤剖面和广东红壤剖面为研究对象,通过X射线衍射(XRD)和基于Rietveld技术的全谱拟合定量分析土壤中的矿物组成、在剖面上的含量变化并研究粘土矿物之间的相互转化关系,揭示气候对土壤成壤机制的约束。结果表明,2个剖面中的矿物组成不同:山东棕壤中非粘土矿物有长石、石英、方解石及少量的铁铝氧化物和闪石类矿物,粘土矿物有伊利石、绿泥石、高岭石和蒙脱石,且粘土矿物含量伊利石>绿泥石≈蒙脱石>高岭石;广东红壤的矿物组成为石英、赤铁矿、针铁矿、三水铝石、高岭石、伊利石和蛭石,其中高岭石>伊利石>蛭石。此外,两地的土壤中均含有少量的非晶质物质。山东气候干冷,以物理风化为主,化学风化较弱,原生闪石类原生硅酸盐矿物和易被溶蚀的方解石等仍有存留;广东气候湿热,化学风化强烈,存在明显的脱硅富铝作用,铁铝氧化物富集。3)利用定量结果计算的化学风化指数与矿物的变化是一致的。     

矿物风化对黄土区土壤有效硅含量的控制作用--以陕西省关中-陕北地区为例

利用XRD、粒度分析、土壤风化模拟试验等方法,对黄土区土壤有效硅含量分布、土壤机械组成、粘粒矿物种类及含量分布、土壤溶液pH值和土壤矿物风化过程中硅的析出规律进行研究。从陕北干旱区到关中半湿润区,土壤中蛭石含量从0.18%升高到1.60%;高岭石从0.45%升高到1.84%,相应的土壤有效硅含量从122.62×10-6升高到463.95×10-6。土壤有效硅含量与粘粒矿物总量呈正比,与土壤溶液pH值成反比,这与南方水田水稻土情况完全不同。模拟实验证实土壤中存在的游离硅是硅酸盐矿物异成分溶解的结果。研究区土壤风化作用强度规律性变化是造成区内土壤有效硅含量变化的主要原因。     

湿地生态系统土壤粘粒矿物组成特征研究

以吉林省7种不同类型土壤(沼泽土、草甸土、潜育黑土、潜育白浆土、水稻土、泥炭土、暗棕壤)为研究对象,在野外采样和室内分析的基础上,对湿地土壤质地及化学组成进行分析,研究土壤粘粒矿物组成特征,探讨其形成机理及演化规律。结果表明：1)土壤质地类型均为壤质土;2)土壤化学组成以SiO₂、Al₂O₃和Fe₂O₃为主,且w(SiO₂+Al₂O₃+Fe₂O₃)>80%;3)土壤硅铝率、硅铝铁率呈现出相同的趋势,潜育黑土>草甸土>泥炭土>暗棕壤>沼泽土>潜育白浆土>水稻土;4)草甸土、潜育白浆土的粘粒矿物组成以伊利石为主,其他土壤均以伊蒙混层为主;5)利用同步辐射装置对暗棕壤进行对比分析,鉴定出了常规光谱中未被识别的矿物(斜长石、伊/蛭混层)。同步辐射衍射光谱具有扫描辨识度强等多种优势,可以成为土壤粘粒矿物特性分析的有效技术。     

江汉平原不同利用方式下土壤有机质与粘粒矿物的交互作用

以江汉平原四湖地区果园、旱地、水旱轮作、水田等利用方式下的土壤为研究材料,通过分析有机质质量分数、粘土矿物与铁铝氧化物的组成特点,探讨了该区土壤有机质与粘粒矿物之间的交互作用。结果表明各土地利用方式下表层土壤的粘土矿物均以2∶1型矿物为主,约占70%~80%;不同土地利用方式下表层土壤有机质质量分数、非晶质铁铝氧化物及铁的活化度大小顺序均为:水田水旱轮作旱田果园;土壤非晶质氧化铁(Feo)质量分数和粘土矿物中高岭石的质量分数分别与土壤有机质质量分数呈极显著正相关和显著正相关,且Feo与高岭石质量分数呈显著正相关。江汉平原四湖地区不同土地利用方式下,表层土壤中的Feo与高岭石强烈作用,利于土壤对有机碳的固定。研究结果有助于理解人为干扰下区域土壤的固碳机制。     

吉林省主要土壤胶散复合体粘土矿物XRD物相研究

以吉林省主要耕作土壤(白浆土、黑土和黑钙土)为研究对象,采用X射线衍射(XRD)分析方法,研究土壤胶散复合体(G0、G1、G2)中粘粒矿物组成特征,探讨不同土壤类型下胶散复合体中粘粒矿物的演化规律及形成机理。结果表明:对3种不同土壤类型而言,各组复合体含量均呈G0G1G2的趋势,且G0/G1、G0/G2均大于1。对胶散复合体不同组分而言,除G0组的含量大小顺序为黑土白浆土黑钙土外,G1、G2、(G0+G1+G2)组均为白浆土黑土黑钙土。XRD物相分析表明,主要耕作土壤胶散复合体粘粒中均以2∶1型粘粒矿物为主,且均含有蒙脱石、蛭石、伊利石、高岭石和石英等;黑土和黑钙土复合体中粘粒以蒙脱石、伊利石为主,白浆土则以蛭石、伊利石为主。土壤胶散复合体不同矿物的演变存在差异,3组复合体受风化影响的顺序为G0G1G2。     

苏北闵桥含油玄武岩中粘土矿物的组合特征及其应用

苏北闵桥地区含油玄武岩的主要次生蚀变粘土矿物为:皂石、绿泥石、蒙脱石、伊利石、伊利石/蒙脱石混层、高岭石、方沸石等.不同类型的玄武岩中粘土矿物组合不同,最具特征的组合为:致密玄武岩-皂石(为主)+其它矿物;淬碎玄武岩-蒙脱石(为主)+伊利石+伊利石/蒙脱石混层+高岭石;碎裂玄武岩-皂石(为主)+绿泥石+方沸石.蚀变玄武岩中,随着蚀变作用由弱到强,这些粘土矿物可以分成四个带:皂石带-绿泥石带-蒙脱石带-高岭石带.这种分带性与夏威夷玄武岩中热液成因的粘土矿物的分带性具有可比性.在一个玄武岩岩流单元不同部位,特征粘土矿物为:底部位-蒙脱石;中部位-皂石;顶部位-伊利石+伊利石/蒙脱石混层.风化带特征粘土矿物为蒙脱石,少量高岭石.本文还对利用粘土矿物组合特征在玄武岩含油性、古地理及古环境等方面的应用进行了探讨.     

全风化花岗岩全岩和粘粒中粘土矿物含量变化对比

工程实践和理论研究中常用全岩和粘粒中粘土矿物绝对和相对含量.对同一样品探求两者关系,便于数据对比,有利于工程应用.以采自香港九龙的2处边坡3个探坑中51个全风化花岗岩样品为例,作者用同一套仪器、测试方法,先后采用了颗分法测粘粒质量百分比、物理化学方法测比表面积、XRD方法测矿物成分,分别得出了全岩和粘粒中粘土矿物的绝对含量和相对含量,以及用粘粒质量百分比乘以相对含量得出的换算含量.另外还将全岩XRD矿物成分同薄片统计结果进行了相关分析.对粘土矿物绝对含量基本为20%～45%的全风化花岗岩,对比分析不同含量结果表明:全岩中的某些粘土矿物,如高岭石、蛭石的绝对含量远大于换算含量;不同样品中高岭石和蛭石的相对含量变化幅度远大于它们在全岩中绝对含量变化,两者变化呈现某种一致性;全岩中粘土矿物含量远大于粘粒(粒径<2μm和<5μm两个界限)的含量.后两者相对而言变化基本一致,差值不大;同全岩中粘土矿物含量相关性较好的是比表面积;同薄片统计结果相比,全岩XRD粘土矿物含量受对风化矿物处理不确定性的影响,结果往往偏大.     

长期施肥对土壤颗粒粘粒矿物组成及其演变特征的影响

在湖北省武穴市长期定位试验的基础上,取不同施肥处理(施氮磷钾处理/NPK,氮磷钾-秸秆配施处理/NPKS)和荒地(HD)的土样,分离其耕层土壤(0～20 cm)不同粒级(2000 nm与450～2000、100～450和25～100 nm三个粒级)的土壤颗粒,并分析各粒级颗粒中粘粒矿物组合和氧化物的差异,揭示不同施肥措施下农田土壤颗粒中粘粒矿物的变化特征。结果表明,不同施肥处理土壤粘粒矿物的组成一致,均以高岭石为主,并都含有蛭石、HIV(1.4 nm过渡矿物)和伊利石,且随颗粒粒径减小矿物从2:1型向1:1型过渡;与荒地土壤相比,施氮磷钾处理中伊利石和蛭石减少,HIV增加,而氮磷钾-秸秆配施处理中则是伊利石减少,蛭石和HIV增加。随粒径减小,3种土壤颗粒中SiO_2和Fe_2O_3含量逐渐降低,Al_2O_3含量逐渐增加,其中各粒级颗粒的硅铝率和硅铁铝率也逐渐降低;与荒地土壤比,施氮磷钾和氮磷钾-秸秆配施处理各粒级颗粒的元素组成无明显变化,而硅铝率和硅铁铝率却有明显提高。3种土壤颗粒中游离态铁、铝含量的顺序为HDNPKSNPK,与铁游离度的变化规律一致,但非晶形铁、铝含量和铁的活化度变化不明显。各形态铁、铝氧化物的含量均随粒径减小而逐渐增大,与铁的游离度和活化度的变化规律一致。     

柱撑粘土矿物材料的晶体结构和晶体化学特征

以铝基柱撑粘土矿物和钛基柱撑粘土矿物为例，讨论了柱撑粘土矿物材料的晶体结构和晶体化学特点，Al多核笼状阳离子基团的结构形式为1：12Keggin型离子，Ti多核笼状阳离子基团的结构形式为2：19Dawson型离子，两类笼状阳离子的直径均在1nm左右，前者的高度约为0．9nm，后者的高度约为1．4nm，经与粘土矿物层间阳离子交换后，择位固定在粘土矿物层间，由于多核笼状阳离子与粘土矿物硅氧四面体之间形成了较强的化学键，其具有不可交换性，铝基柱撑粘土和钛基柱撑粘土的层间孔道分别为1．2nm*1.2nm*1.2nm，和0.52nm*0.52nm*1.60nm。柱粘土矿物材料有很好的化学稳定性和耐热性，且又有一定的层间化学活性，可用于催化剂载体，由于它又具有选择性吸附能力，有望制造成新一代环保材料。     

松嫩平原北部典型黑土剖面黏土矿物组成及其环境指示意义

通过野外调查、土壤化学成分分析、土壤黏土矿物X-射线衍射(XRD)图谱分析和土壤风化程度分析,对松嫩平原北部黑土区大豆/玉米轮作农田、林地、草地、退耕还林等多种土地利用方式土壤剖面黏土矿物组成进行研究,探究不同土地利用方式下土壤剖面化学成分、黏土矿物组成以及风化程度变化规律及其对环境的指示意义。结果表明:不同土地利用方式土壤剖面中钾、钠、钙元素含量依次为草地>耕地>林地>荒地;在剖面60 cm以上有机碳含量为耕地>林地>草地>荒地,60~80 cm以下,有机碳含量为荒地>草地>林地>耕地。研究区不同土地利用方式土壤风化程度依次为退耕、荒地>林地>耕地>草地;土壤淋溶程度为荒地>草地、林地>耕地。研究区不同土地利用类型土壤总体上黏土矿物以蒙脱石、高岭石、蛭石、水云母和绿泥石为主,其中耕地、林地以2:1型非膨胀性黏土矿物为主,草地以2:1型膨胀性黏土矿物为主,荒地以1:1型黏土矿物为主。通过研究区不同土地利用类型的黏土矿物组合及其含量对比,结合剖面的风化程度计算,得出随着风化程度和成土作用的加深,土壤中绿泥石等矿物向高岭石、蒙脱石转化,水云母向蛭石转化,而其环境条件也由干冷转为湿热气候。     

Holocene soil chronoassociation in part of the Middle Gangetic Plain: morphological and micromorphological characteristics

Systematic variations in soil characteristics related to degree of soil profile development in part of the Middle Gangetic Plain suggest a soil chronoassociation similar to the soil chronosequences observed on some river terrace formed by tectonic uplift. This chronoassociation has five members QG1 to QG5, the youngest being QG1 (< 500 yr BP). Variations in degree of horizon differentiation, profile thickness, clay accumulation, plasma separation, argillan thickness, weathering stage and day mineralogy have been used to determine the degree of soil development.
Pedogenic processes active in these soils are decalcification, translocation of clay, sesquioxide and organic matter, plasma separation and weathering of minerals. The amount and variability of clay minerals are significantly related to the type and duration of pedogenesis in different parts of the area. The oldest soils with pedogenic calcite (10 000 yr BP) developed during a dry period. Since 8000 yr BP climatic conditions of higher rainfall and better drainage have prevailed in the area.
Neotectonic movements have tilted the Gandak megafan block and have caused shifting of the Gandak river to the east about 105 km from its original course, leaving behind numerous channels, ponds, lakes and other features of impeded drainage.     

微生物影响硅酸盐矿物风化作用的模拟试验

研究了硅酸盐细菌对矿物的风化作用。选用土壤中常见的钾长石、伊利石等矿物作为细菌风化作用的对象,通过在含有矿物颗粒的无氮培养基中培养硅酸盐细菌,使其在培养液中与矿物颗粒发生相互作用,再取样并处理后进行电镜观察和X-射线衍射分析。电镜观察结果表明细菌对矿物试样表面确实发生了溶蚀作用,被细菌作用后的矿粉,颗粒浑圆,边缘模糊不清,表面呈凹凸不平状,矿物颗粒被大量的菌体物质所覆盖。用X-射线衍射分析检测到细菌对具不同晶体结构矿物的“选择性”破坏作用,在有多种矿物同时存在的情况下,细菌对较易分解的矿物破坏作用速度较快。结合矿物学与微生物学相关知识,初步分析了细菌培养液中细菌与矿物界面之间的相互作用以及土壤生态系统中矿物的生物风化作用过程。     

江西泰和第四纪红色粘土的矿物特征

第四纪红色粘土在我国南方分布很广,最典型的分布在华中岗地上,土层较厚,上部土质均匀,下部具有红白网纹并含砾石,大都是中更新世的洪积-冲积或残积-坡积物,笔者认为可能是间冰期比较暖热气候条件下的产物。熊毅早就指出:各地环境殊异,地形复杂,母岩不同,其理化特征将随之而异。第四纪红色粘土来自不同的堆积相,和经受不同的风化和成土过程,这将在矿物组成方面反映出来。土壤普查的结果表明,第四纪红色粘土按其分布的地形部位,成因和物质来源,可分成两类:一类是残积坡积相，为中更新世较早的暗红色沉积物，即Q₂另一类是冲积相，为中更新世较晚的红化程度较轻的淡红色沉积物。它们都经历了中更新世至今的成土过程1)”。为了查明它们的差异，并有助于第四纪沉积物的研究，笔者用部分标本进行矿物分析，并对初步结果进行讨论。     

黄土高原黄土和红粘土~(10)Be地球化学特征

充分认识元素和同位素在不同环境条件下的地球化学行为,是运用元素和同位素示踪环境变化的前提。对来自于黄土高原的黄土、古土壤和红粘土样品的宇宙成因核素10Be测量和化学成分分析,以及各种化学淋溶实验表明：10Be主要以吸附状态赋存于粉尘沉积物粘粒矿物的表面,部分已结合进自生的粘土矿物中;在粉尘沉积物风化过程中10BC与9Be和Al的活动性相似,基本没有发生迁移,其原因是连续沉积的粉尘含有大量的碱性物质,阻止了10Be的解吸附和淋滤;沉积和风化作用导致了10Be浓度与化学指标在黄土－古土壤和红粘土剖面中的协同变化。     

江西龙南花岗岩稀土风化壳中粘土矿物的研究

本区燕山早期花岗岩发育的风化壳中的粘土矿物以高岭石和埃洛石(7Å)为主;蒙脱石、三水铝石及其它为新查明矿物。据粘土矿物组合特征,自风化剖面深部到地表分为三个带:含蒙脱石带,高岭石和埃洛石(7Å)带,含三水铝石带。本文探讨了矿物在风化过程中的生成演化顺序,并进行了热力学的解释。据各带粘土物质的阳离子交换量与稀土含量变化的不一致关系认为,稀土在C带中的富集是化学风化的结果,与粘土矿物组合无关。     

干旱绿洲区运积物发育土壤的地球化学特征—以新疆焉耆盆地为例

土壤的矿物及其地球化学特征是指示其风化特征的重要依据.为理解干旱绿洲区土壤发育特征,本文选取新疆焉耆盆地两个土壤剖面对其粒度、矿物、元素地球化学特征进行分析,结果表明:两剖面沉积物的粒度主要以黏粒、粉粒为主,矿物主要为石英、长石和黏土矿物,石英/长石多数小于1,长石以斜长石类为主,化学风化作用极弱.两剖面的化学蚀变指数...     

Lateritization processes of ultramafic rocks in Cretaceous times: The fossil weathering crusts of mainland Greece

The lateritic weathering crusts exposed in mainland Greece were developed on ophiolitic ultramafic lithologies during lower Cretaceous times. The lateritic profile consists of four zones: bedrock, saprolite clay (nontronite) and goethitic. The profiles show large variations in thickness, continuity, mineralogy and chemical characteristics. They are broadly similar to clay nickel laterite deposits. The uppermost gravelly ferruginous sector was eroded and the material reworked and redeposited partly on the lateritic crust. Silcrete layers, characteristic of groundwater silcretes, were formed into the clay and goethitic zones. Significant supergene nickel enrichments occur in the clay and saprolite zones, indicating that water moved downward to a very low water table. The structure and mineralogy of the weathering crusts indicates that environmental conditions were likely to have been dominated by alternating wet and dry periods.     

Quantitative analysis of clay minerals and their admixtures

Clay minerals are of non uniform composition and particle size. Also their identification and nomenclature have given much confusion. Examples are given. Quantitative analysis of clay minerals from deposits and soils, by X-ray, thermo- and infrared analysis is treated. Examples are given of the large variability in the results; even for X-ray and electron microscope pure- and 85 to 90% chemical pure samples of kaolinite a well defined clay mineral. They are caused mainly by varying conditions of crystal growth from which result differences in isomorphous replacements, structure, ordering and strain. An amorphous weathering substance coating the mineral particles (Beilby layer) upsets in particular quantitative analyses of the finer kinds of clay minerals. Clay minerals from soils have, as compared to those from pure deposits, in particular formed by hydrothermal action, only poor characteristics of small intensity. Examples are given. Quantitative analyses are further hindered by specific characteristics for a certain mineral being masked by those of other minerals which usually occur in the same sample. Examples are given.     

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。