试论碳酸盐岩风化壳与喀斯特成土作用

作者发现,在碳酸盐岩形成的红粘上风化壳中,往往保留着基岩的残留结构和构造,通过野外观察、系统取样分析,本文以一种新的观点探讨了碳酸盐岩风化壳的形成过程,认为地下水的差异溶蚀和选择交代是喀斯特的主要成土作用,同时也讨论了环境因素对成土作用的影响。      

灵台红粘土和黄土-古土壤序列的地球化学演化

沉积物的化学成分无疑取决于来源物质的成分和沉积后的化学作用。对来自于甘肃灵台7MaBP以来风成沉积序列的红粘土、黄土和古土壤样品的化学分析表明,风成沉积物化学成分的演化主要由沉积前所经历的各种地表作用(尤其是风化作用)所决定,当地成壤作用对化学成分的影响叠加在106a演化趋势上5反映风化程度的化学指标Na／Al值和Fe2+／Fe3+值总体均呈逐步增加的趋势,基本一致于上新世以来全球气候变化的趋势,这可能与青藏高原隆升和北半球冰盖发育加速粉尘物质源区侵蚀同时降低化学风化程度有关。     

桂林市红粘土的矿物组成与化学组成特征

讨论了粘土矿物成分与其成因的关系，指出红粘土的工程特性，是以伊利石为主，多数属于中等风化作用程度，具有中弱胀缩性。     

红粘土在岩溶悬托型水库中的防渗作用

岩溶区有不少小型水库是悬托于地下水位之上的,有的甚至建在岩溶洼地上。这些水库之所以能够蓄水或经处理后能够蓄水发挥效益,与天然铺盖——红粘土的存在有着很大的关系。本文从分析红粘土性质入手,讨论红粘土在水库防渗中的意义与作用     

石灰对粘土的固化稳定作用

在粘土中加入少量石灰,可以使它得到巩固,这就是说,它全加强土的许多工程特性。这可作为一种改善过的建筑材料,因而这种技术被广泛应用于许多建筑目的。此方法已广泛地运用于公路、铁路、飞机场建筑中来改善地基和基础。一般说来,用于改善粘性土性质的石灰量一般为2～3％用于胶结作用Whilst一般为2～8％。当石灰加入到粘土中时,钙离子首先与粘土矿物结合或者被吸收,这可使土质的性能得到改善,这也就是说它可使粘土的塑限增加及液限减小,使土的塑限缓慢达到最大值的最优石灰含量,被称之为石灰固定点。当加入的石灰量超过此固定点时,多余部分用于胶结作用,会使土体强度增加,导致其强度增加的原因可能是由于环绕于粘土矿物经复杂反应而涉及的产物的形成。     

塔里木盆地奥陶系碳酸盐岩古岩溶作用与储层分布

在塔里木盆地奥陶系海相碳酸盐岩中识别出同生岩溶、风化壳岩溶、埋藏岩溶三种不同类型的古岩溶作用,综合分析认为它们是控制奥陶系碳酸盐岩储层形成的关键要素。同生期大气淡水选择性溶蚀颗粒碳酸盐岩所形成的粒内溶孔、铸模孔和粒间溶孔等,为储层提供了基质孔隙,储层分布受大气成岩透镜体控制,通常呈透镜体沿台地边缘高能相带断续分布。与风化壳岩溶作用有关的碳酸盐岩储层在区域上主要展布于奥陶系碳酸盐岩裸露的古潜山分布范围内,垂向上则局限于奥陶系碳酸盐岩侵蚀不整合面以下200 m深度范围内。根据风化壳岩溶的垂向与横向发育特征,指出其储层垂向上主要分布于地表岩溶带的覆盖角砾岩、垂直渗流岩溶带和水平潜流岩溶带内,平面上主要发育于岩溶高地边缘、岩溶斜坡区、岩溶谷地上游区、岩溶残丘等古地貌单元。埋藏岩溶作用常与有机质热演化过程中伴生的有机酸溶蚀碳酸盐矿物有关,往往沿原有的孔缝系统进行,具有期次多、规模不等的特点,是碳酸盐岩储层优化改造的关键因素之一。     

黄土高原红粘土成因及上新世北方干旱化问题

本文通过对黄土高原第三纪红粘土的野外观察，以及沉积学和地球化学分析，得到能证明红粘土为风成沉积的新证据。另外，佳县红粘土沉积的土壤学特征表明，上新世时期的东亚夏季风强度总体强于第四纪。     

苏南地区碳酸盐岩的溶蚀性分析

为了解江苏南部地区碳酸盐岩地层的岩溶发育潜力,采集代表性岩石样品,并制作成统一规格的试片,开展一个水文年的溶蚀试验。结果表明,本地区碳酸盐岩的平均溶蚀速度约为1.42 mm?ka-1,与国内其它地区相比处于较低的水平,大致相当于西南地区的1/30,略高于北方岩溶区。实验证明了苏南地区二叠系、三叠系碳酸盐岩具有最强的溶蚀性,这为解释上述地层区的岩溶现象提供了地质依据。研究还表明,岩石的溶蚀性与Ca含量关系密切,同时也受岩石矿物成分、微构造影响,一般高Ca碳酸盐岩具有较高的溶蚀性。苏南地区的岩溶发育性以岩石溶蚀性为基础,但水动力条件也十分关键,宜兴地区二者兼备,岩溶最为发育。     

碳酸盐岩风化壳及喀斯特成土作用研究

作者通过大量的野外剖面调查和室内系统分析测试工作，发现碳酸盐岩风化壳具有独特的剖面结构特征；在风化壳剖面中，发现宏观上保留着其下母岩残留结构和构造。     

黄土高原黄土．和红粘土10Be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¹⁰Be与⁹Be和～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…Be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。     

碳酸盐岩在全球碳循环过程中的作用

碳酸盐岩是地球上最主要的碳库，开展全球变化研究应重视碳酸盐岩在岩溶作用过程中的地球化学动力学研究。这方面的科学问题有二个。第一是关于全球碳酸盐岩的碳库容量问题，尚须利用全球沉积岩和碳酸盐岩数据库，根据全球地质历史时期碳酸盐岩的分布面积、厚度和岩石成分等进行重新计算。其次是关于碳酸盐岩在岩溶作用过程中对全球碳循环的动力学贡献问题。一方面碳酸盐岩的溶蚀作用不仅关系到海洋ＣａＣＯ＿３的供给量而影响海洋中碳通量的平衡，而且还可直接回收大气圈中的ＣＯ＿２；另一方面由于钙华的沉积又可向大气圈释放ＣＯ＿２，而影响温空气体的变化。它们构成了大气温室气体源汇关系中不可忽视的一项。     

碳酸盐岩残积红粘土微观结构的扫描电镜研究

根据大量的扫描电镜照片和辅助的X射线能谱分析资料,对残积红粘土微观结构进行了分类研究,指出前人研究不足之处是没有充分考虑土的形成条件、形成环境、土的成因以及组成矿物成分和形态.经研究认为,残积红粘土具有叠片状、絮凝状、粒斑状、斑状、斑块状、球粒状等结构,这些结构与组成红粘土的矿物形态及其成因密切相关.     

碳酸盐岩红色风化壳中的氧化铁矿物

氧化铁矿物是碳酸盐岩红色风化壳的主要矿物成分和重要结构单元。运用X射线衍射、透射电镜、扫描电镜、穆斯堡尔谱和电子探针等方法对碳酸盐岩红色风化壳中的氧化铁矿物进行了系统研究。碳酸盐岩红色风化壳中的氧化铁矿物主要有针铁矿、赤铁矿和磁赤铁矿。氧化铁矿物组合、含量和化学成分随成土环境和风化强度在剖面中呈明显的规律性变化,这为碳酸盐岩风化成土作用、红色风化壳成因与环境问题的深入研究提供了重要的矿物学依据。     

岩溶作用对任丘古潜山碳酸盐岩油藏赋存的控制作用

根据大量钻井及开发动态资料,研究了任丘古潜山雾迷山组白云岩岩溶发育牲特征对油藏赋存的控制作用。溶蚀孔洞是最重要的储集空间,岩溶不发育的泥质白云岩段的分隔作用,导致在全油田统一油水界面以下有残余油区赋存,古潜山面上的溶蚀残丘等局部高点是残余油赋存的有利地段。     

烃源岩中可溶有机质与粘土矿物结合关系——以东营凹陷沙四段低熟烃源岩为例

 采用超临界抽提(SFE)新技术和氯仿抽提(CE)以及粘土分离等手段对东营凹陷沙四段低熟油烃源岩进行不同处理,得到3种粘土样品:(1)含有机质的粘土原样;(2)氯仿抽提去有机质的样品;(3)不同实验条件下超临界抽提后的样品。然后,分别对这3种粘土样品进行X射线衍射分析(XRD)和傅利叶转换红外光谱分析(FT-IR).研究发现烃源岩中可溶有机质除了吸附于矿物表面外,还吸附于粘土矿物尤其是蒙皂石层的层间,后者主要为碳数相对较低的饱和烃类。这一发现对认识沉积岩中可溶有机质对粘土矿物结构和特性的影响有着重要意义,对烃源岩评价和探讨泥质烃源岩烃类的初次运移提供了新思路。     

广西岩溶地区红黏土的工程地质特征及成因分析

红黏土的地质成因是其特殊工程性质的根本来源。本文在剖析广西岩溶地貌特征和红黏土形成、分布特点的基础上, 着重选择广西岩溶地区的4种红黏土作为研究对象, 通过现场采样、剖面特征描述、室内土工试验、微观实验等手段, 对广西红黏土的工程地质特征及成因进行了深入分析, 为揭示红黏土特殊的物理化学特性及工程应用提供依据。研究结果表明:(1)广西典型的湿热气候、广泛发育的岩溶环境有利于红黏土的形成, (2)广西红黏土具有一般红黏土的特性, 矿物成分以高亲水性的高岭石、伊利石、蒙脱石为主, 微观上呈现粒团内孔隙和粒团间孔隙并存的二级孔隙结构, (3)广西地区红黏土的地质剖面表现出明显的分层现象, 从地表开始至碳酸盐基岩面, 随着深度的递增, 红黏土的孔隙比、含水率、液限、塑性指数、自由膨胀率和收缩性均呈现出逐渐增大的趋势, 而其密度、干密度等指标却与之相反, 呈现出逐渐变小的趋势, (4)从地质成因来看, 桂林、柳州、武鸣三地均属于残积、残坡积红黏土, 而来宾则属于冲洪积红黏土。     

绵阳地区白垩系岩石风化过程的生态效应

论述了四川绵阳地区白垩系七曲寺组砂岩、泥岩风化过程的信息动态及其对森林植被的生态效应，为长江上游水土保持防护林提供开发信息。     

皖南红粘土的成因和对工程的影响研究

根据国内外的文献资料,通过对安徽皖南地区红粘土的研究,本文分析了红粘土的成因及演化过程,认为红土化过程实质是一个物理化学改变的过程,并对红粘土中特殊的矿物成分,结构连接方式以及其演化过程对其工程地质性质的影响进行了评价.     

碳酸盐岩表层硬度的研究

<正>石灰岩表层硬化现象已引起了许多学者的兴趣。有些人认为石灰岩表层的硬化往往是出现在潮湿热带喀斯特地区。斯维廷指出这种硬化作用可以导致陡峻的热带石灰岩山的山坡,并以此作为热带喀斯特地形比温带地形发育缓慢的标志。爱尔兰特发现波多黎谷裸露的石灰岩残丘顶的硬化层厚于山坡。斯维廷认为裸露石灰岩表层的硬化,与雨水的淋溶作用有关,并且硬化层的SiO2和酸不溶质的含量高于非硬化的石灰岩。而且随着硬化层的不断增厚,岩石的致密度也不断增加。      

石漠化地区碳酸盐岩风化特性的淋溶实验研究

岩溶石漠化威胁着中国岩溶地区生态环境安全、制约着区域经济社会的可持续发展。石漠化的形成和发展不仅与上覆红黏土的流失有关,也受到红黏土形成过程的影响。为了探究碳酸盐岩风化特性及其与石漠化的关系,选取贵州贞丰-关岭花江石漠化治理示范区的石灰岩和白云岩为研究对象,进行淋溶实验。实验结果表明：（1）湿热条件可以提高碳酸盐的淋蚀速率,对白云岩的淋蚀速率提高幅度比石灰岩大;粒径对石灰岩淋蚀速率没有显著的影响,粒径对白云岩的淋蚀速率影响明显,表现为颗粒越小淋蚀速率越快;碳酸盐岩总淋蚀速率与Ca²⁺淋蚀速率有很强的相关性。（2）石灰岩比白云岩更容易发生溶蚀;石灰岩表面和内部发生强烈的差异性溶蚀而形成大量溶孔（隙、洞）,造成水土流失非常严重,更容易发生石漠化且石漠化程度比较严重。石灰岩石漠化地区应注重的差异性溶蚀,以留住现有土壤为主,同时创造保水条件,加速风化。白云岩节理裂隙发育,易于发生物理风化和崩解,形成颗粒均匀的碎石、砾石土,破碎的细颗粒有利于风化,但地表土层稀薄,保水性差,植物难以生长。白云岩石漠化地区要提高土层的保水性,创造湿润的风化环境,促进白云岩风化。