黔北新蒲红色风化壳剖面的粒度分布特征--兼论岩溶区上覆土层的物质来源

粒度分析在风化壳物源示踪方面是一种新的尝试,具有指示直接的特点。尤其当常规的地球化学、矿物学等方法难以直观反映母岩的不均一性对风化壳的影响时,粒度分布特征却可以建立两者的对应关系,从而更为合理地指示风化壳和下伏基岩的关系。黔北新蒲剖面的下伏基岩为局部夹碎屑岩薄层的连续型碳酸盐岩,本文通过对其酸不溶物及上覆红色风化壳粒度分布特征的研究,表明基岩的垂向不均一,导致上覆风化壳粒度分布特征的差异性,同时存在与下伏不同基岩酸不溶物粒度分布特征相对应的风化壳,指示了碳酸盐岩为其上覆风化壳的成土母岩。化学风化指标在剖面的变化也支持了粒度分析结果,即风化壳母岩的不均一性。从碎屑岩夹层和碳酸盐岩对风化壳提供物源的相对份额中指出碳酸盐岩的酸不溶物对上覆风化壳的优势贡献。从粒度参数角度进一步诠释了连续型碳酸盐岩风化残积成土的现实性,为正确理解中国西南岩溶区红色风化壳的成因提供了新的探索手段。综合资料显示,碳酸盐岩特别是连续型碳酸盐岩酸不溶物构成中国西南岩溶区上覆红色风化壳的主要物质来源也是可能的。     

岩溶地区土状堆积物物质来源判别的实用指标———粒度分布特征

选择湘西吉首完整的灰岩风化壳, 首次利用粒度参数并结合已有的矿物学、地球化学的研究成果,为湘西和贵州地区的碳酸盐岩上覆土状堆积物的残积成因提供了有力的佐证。粒度分析研究结果表明, 湘西吉首灰岩风化壳基岩酸不溶物及其上覆半风化带粒度频率分布曲线形态的一致性和渐变性,指示了风化壳对基岩的继承和演化;砂-粉砂-粘粒含量、中值粒径和平均粒径在剖面上的演化趋势,反映了一个标准残积风化壳的发育规律;频率曲线众数峰含量随深度的变化,不但指示了化学风化趋势,而且反映了风化程度的变化梯度。      

碳酸盐岩风化过程中高场强元素的地球化学行为研究——来自碳酸盐岩淋溶实验的证据

选择黔中地区的一条白云岩原位风化剖面（平坝剖面）作为研究对象,通过对岩-土界面之下的岩粉层（砂状碳酸盐岩）动态淋溶过程中高场强元素（HFSE）地球化学行为的研究,并结合其在风化壳剖面的分布特征,获得了以下主要认识:（1）碳酸盐岩风化过程中,HFSE间存在明显的分馏,而且元素分馏主要出现在岩-土界面作用过程中,即碳酸盐岩溶蚀形成残积土阶段;元素的地球化学惰性由强到弱的顺序依次为Zr>Hf>Nb>Sc>Th>Ta>Ti>Y,其中,Zr是最稳定的元素,Hf仅次于Zr,Nb和Sc也相对较为惰性,而Th、Ta、Ti、Y呈现出明显的活性;（2）对于碳酸盐岩风化剖面的质量平衡计算,Zr是理想的参比元素（即惰性元素）;（3）由基岩酸不溶物至风化壳剖面,元素对Nb-Ta、Zr-Hf显示出较好的协变性,没有明显分馏,因此,在利用这类元素对岩溶区风化壳的物源进行示踪时,碳酸盐岩作为潜在母岩,宜采用其酸不溶物作为参比对象;（4）碳酸盐岩风化过程中,虽然Sc也是一个较为稳定的HFSE,但在风化母岩中分布不均匀,不宜用于岩溶区风化壳的物源示踪。      

贵州岩溶区镶嵌景观上覆土层的粒度分布特征及其指示意义

通过对贵州岩溶区喀斯特镶嵌景观中碳酸盐岩与碎屑岩相互接触部位剖面的粒度分布特征综合对比、分析研究,结果表明:不同岩石上覆土层之间的粒度频率曲线和粒度参数存在明显的差异,仅在两种岩石类型的接触过渡带显示出一定混合特征,且与区域其它岩类上覆土层没有关联性;各土层粒度分布特征与下伏基岩有着密切的联系,显示出继承性。同时,进一步肯定了粒度分布特征在贵州岩溶区上覆土层的物源指示意义。      

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。     

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。     

酸不溶物对碳酸盐岩风化壳发育程度的影响

通过对贵州岩溶区（包括湘西）不同地层系统碳酸盐岩发育的红色风化壳、以及结合本区和处于同一气候带的邻区不同岩类红色风化壳的对比研究,结果表明：（1）碳酸盐岩红色风化壳的发育程度明显受基岩酸不溶物成分的控制,酸不溶物的风化成熟度越高,红色风化壳的发育程度一般也越强。由于不同地层系统碳酸盐岩的酸不溶物组成不同,在此基础上发育的红色风化壳的风化强度自然存在着差异;（2）风化壳相对于母岩的进一步风化潜力或空间,随着基岩酸不溶物风化成熟度的增大而降低,从而更容易达到风化平衡;（3）在碳酸盐岩风化壳突变的岩-土界面,伴随碳酸盐的充分淋失、酸不溶物的地球化学指标发生了突变。因此,碳酸盐的溶解不但未阻滞和延缓了硅酸盐组分的分解,而且促进其快速风化。（4）在达到高岭石化甚至弱红土化阶段的酸不溶物基础上,发育的风化壳比结晶岩类风化壳具有更高的风化起点,也就表现出更高的风化强度。因此,笼统地把碳酸盐岩风化壳看作是弱于玄武岩及花岗岩等结晶岩类风化壳发育程度的弱风化类型是不妥的。     

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...     

贵州高原岩溶台地红色风化壳的物源辨析

贵州高原岩溶台地上广泛分布着相对均一(通常3～5ｍ)的红色风化壳,是中国南方红色风化壳的重要组成部分。但对岩溶台地红色风化壳的成因及其物源长期存在争议。作者最近在黔西、黔中、黔北和黔东等地选取了数十个岩溶台地垄岗之上红色风化壳剖面,运用矿物学、地球化学等方法,首次系统研究了它们的物质来源及成因,认为它们与下伏基岩有明显的继承性,是碳酸盐岩中酸不溶物原地风化残积的产物。碳酸盐岩红色风化壳往往没有明显的半风化过渡带,剖面主体由成分均一的全风化土层构成,仅在土层之下有数厘米到十多厘米厚的碳酸盐岩岩粉层出现,岩-土界面清晰、突变。但一些风化壳中偶尔可见原岩中的风化残余物,如花     

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。     

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...     

贵州普定碳酸盐岩上覆松散堆积物的沉积环境初探

通过对贵州省普定县马官地区不同地貌部位的4个剖面进行详细的粒度分析,把粒度参数以及频率曲线与各种沉积环境的特征进行对比,排除了河流沉积、风成沉积的可能性。研究区域各剖面的粒度分布特征表明其沉积环境属于碳酸盐岩溶蚀残余风化,同时还有坡面流水和地下水作用的参与。     

大港探区中区下第三系砂岩碳酸盐岩胶结物与填隙物的成因机理

对大港探区下第三系砂岩和碳酸盐岩中胶结物和填隙物期次特征、来源、形成机理以及形成时代进行了地球化学研究。结果表明，石英次生加大边的硅质来自粘土矿物的转化、长石的溶解和热对流作用；寒武纪灰岩中的方解石脉来源于沉积时期的原生水的沉积，奥陶纪砂屑灰岩的胶结物来源于大气水成因，从而为有关古流体和古温压特征以及油气运聚规律的研究提供了重要的地球化学资料。     

不同前处理方法对红色风化壳粒度测试结果的影响

对红色风化壳粒度分析的前处理方法,目前存在着很大差异,这在一定程度上影响了分析结果的可靠性。采用不同前处理方法对中国西南岩溶区红色风化壳样品进行了粒度测试,结果表明各方法对粒度数据有明显影响。对于富含三水铝石的样品,用盐酸溶液煮沸处理后,可以使游离铝氧化物的胶结作用解体,从而使颗粒充分分散,即方法B效果较好;而对于蒙脱石含量较高的红色风化壳,由于盐酸溶液处理后会破坏蒙脱石晶格及硅胶体的出溶,从而会对矿物产生胶结作用,用方法A较为适宜;其他粘土矿物对不同前处理方法没有明显的敏感性。当利用粘粒含量作为红色风化壳发育程度及红壤类型划分的指标时,不同前处理方法将影响到对成果的正确解释,因此选择合适的前处理方法是必需的。在碳酸盐岩上覆红色风化壳的成因研究方面,以粒度频率分布曲线作为指标时,前处理方法的不同不影响对物源指示的判读,但利用粘粒含量及粉砂/粘粒比等参数时,可能会对研究结果产生影响。     

An overview of the role of weathering in the production of quartz silt

Quartz silt is a widespread detrital sediment with large aeolian (loess) and alluvial silt deposits forming important components of many contemporary landscapes. Despite research findings which indicate that a range of opportunities exist for the comminution of quartz into silt particles within a wide variety of geomorphic environments (e.g. glacial grinding, fluvial comminution, aeolian abrasion, frost weathering, salt weathering, insolation weathering and deep weathering), the ‘glacial-aeolian’ hypothesis has traditionally been favoured as the most likely explanation for loess formation and loess is seen as primarily a Quaternary phenomenon. As a consequence there has been a tendency to underestimate sediment inputs into loess systems by geomorphological processes operating within pre-Quaternary environments. In particular, earth scientists may have considerably underestimated the role of weathering in global silt generation, as there are now many references to the existence of a patchy but widespread distribution of pre-Quaternary weathering profiles across the glacial and periglacial landscapes of the Northern Hemisphere (e.g. North America, British Isles, north and central Europe), landscapes within which many of the classical loess deposits are located. These observations suggest that weathering profiles may have covered large tracts of the Northern Hemisphere land surface prior to the Quaternary glaciations. This, in turn, may have important implications for quartz silt generation as: (1) experimental studies indicate that many weathering processes are capable of generating significant quantities of silt-sized debris, and (2) particle characteristics displayed by saprolitic material that has developed on quartz rich crystalline source rocks often include significant quantities of either silt-sized material, or quartz grains that are weakened by weathering derived microfractures. Thus, weathering profiles may represent ‘mines’ of actual and potential quartz silt, available for release into sedimentary systems when these profiles are subsequently reworked by geomorphological processes such as glacial, fluvial and aeolian erosion.     

图门江下游沙丘粒度分布与石英表面结构研究

图门江下游沙丘粒度频率累积曲线形态全部为双峰,负偏态,粒度变化范围大,平均粒度数值小,标准偏差平均值为0.61;粒度分布特征方法判断沙丘沉积环境以河流成因为主。通过扫描电镜研究其石英颗粒表面结构,机械作用以贝壳状断口、V形坑和次棱角状形态组合为主,化学作用为中等-强烈溶蚀特征;石英颗粒表面结构特征表明沙丘为河口沉积;热释光测年结果表明沙丘受全新世海平面变化的影响,经历海水及风力改造。     

长江与黄河沉积物稀土元素随粒度变化对比研究

依据Stoke定律将长江小于63 μm的沉积物分成4个粒级.将黄河小于63 μm的沉积物分成6个粒级.采用ICP-MS法分别测试了分粒级沉积物的REE含量,结果显示：相同粒级中长江沉积物的∑REE均高于黄河沉积物.长江沉积物REE的丰度遵循元素的“粒度控制律”,即随粒度变细∑REE含量依次增高;黄河沉积物∑REE呈“高-低-高”的不对称马鞍型分布;北美页岩标准化分布曲线均呈右倾状,轻重稀土分馏明显,相对富集LREE,具弱Ce亏损,明显的Eu正异常.长江与黄河沉积物REE组成特征差异与两条河流流域的风化作用及沉积物的矿物组成密切相关,黄河∑REE的马鞍型分布是细粒级中黏土矿物吸附及粗粒级中相对高含量的重矿物富集作用的结果,而长江沉积物随粒级增大∑REE的衰减趋势主要是随粒级增大逐步增加的石英和长石含量的稀释作用所造成.     

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。