风化淋滤带地质新理论-CaCO3淀积深度理论

根据黄土高原第四纪古土壤和风化带的广泛调查 ,发现了CaCO3 等化学成分的不连续淀积、厚层及多层淀积等特殊地质现象 ,结合CaCO3 含量分析与入渗实验资料 ,建立了风化淋滤带CaCO3 淀积深度新理论。该理论表明 ,CaCO3 迁移到淀积深度所需时间很短 ,可以忽略时间因素对它的影响 ,能够作为研究风化淋滤带的许多地质问题的较可靠依据。当CaCO3 淀积深度小于古土壤发育带厚度时 ,可确定土壤已向风化壳转变 ;当Ca CO3 淀积深度大于古土壤层厚度时 ,可确定土壤为淋溶型、中酸性土壤 ;当同一风化剖面中或同一层古土壤下部出现两层、三层或厚度异常大的CaCO3 淀积层时 ,指示当时出现了两个或两个以上成壤期和相应的气候变化     

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S₁古土壤之下发育的风化淋滤黄土层,探讨了S₁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)S₁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L₂黄土中,造成L₂上部地球化学记录与磁化率的差异;(3)从S₁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CaCO₃淀积层构成;(4)S₁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。     

洪积扇上全新世古土壤的特点及环境意义--以临汾盆地东坡沟剖面为例

通过对山西襄汾东坡沟全新世黄土剖面地层学和土壤学的研究,以及碳酸钙、铁和粒度的测定,发现全新世古土壤中碳酸钙经历了明显的淋溶与淀积,古土壤上部CaCO₃平均含量10.58%,下部为18.47%,CaCO₃结核的淀积深度约为1.1m,铁在古土壤顶部有微弱的淋移和富集,粘化作用不明显。成壤作用始于全新世大暖期之初,较为强烈的成壤作用发生于大暖期的晚期(4100aB.P～3100aB.P),这一阶段土壤湿度大,气候波动小,CaCO₃淋溶较强。大暖期结束后,冬季风在黄土高原占主导地位,土壤的淋溶作用和粘土作用均有一定程度减弱,显示气候干旱的趋势。该剖面位于古山前洪积扇前端,地形较高,降水易分散,淋溶作用总的说来不强烈,土壤上部CaCO₃残留较多,CaCO₃淀积深度较浅,土壤类型接近黑垆土。     

黄土地层中的CaCO3与环境

本文根据大量观察分析,对黄土地层中的CaCO₃含量、存在形式、淀积深度进行了研究,并进行了分类。结果表明,不仅CaCO₃含量能够反映气候变化,而且其存在形式和淀积深度同样能反映气候变化;其淀积深度很少受时间影响,比含量更能可靠地用于气候研究。     

西安地区S4古土壤剖面中古水分指标与水环境研究

通过野外调查和实验分析,在西安蓝田安村黄土剖面S_4古土壤剖面中发现了具有指示当时土壤水分含量、地下水富集和水分循环的铁锰结核、针铁矿[α-FeO(OH)],在西安地区确定了风化淋滤黄土层和显著迁出了土壤黏化层的CaCO_3结核淀积层。针铁矿呈褐黄色薄膜分布于土体表面,含量可达3.3%。铁锰结核呈黑褐色球形,电镜下多呈结晶粒状,铁锰成分含量很高。针铁矿和铁锰结核富集层厚0.6m,形成于紧靠地下水的位置。通过研究提出了铁锰结核和风化淋滤黄土层及CaCO_3结核淀积层可作为恢复土壤古水分含量的重要指标。针铁矿、铁锰结核和风化淋滤黄土层的形成以及CaCO_3结核与红色铁质胶膜的迁移深度指示,在S_4古土壤发育时期,西安地区为亚热带气候,当时年平均气温为15~16℃,年平均降水量在900~1000mm之间。那时秦岭失去了亚热带与温带气候分界线的作用。在S_4古土壤发育时期,西安地区土壤重力水分布深度达到了3.3m,当时土壤水在经过蒸发与蒸腾消耗之后,3.3m深度范围内剩余的土壤平均含水量一般为25%左右,在针铁矿和与铁锰结核发育层位含水量接近饱和(50%左右)。当时土壤水分非常充足,水分循环正常,水分平衡为正,有较多水分补给地下水,适于茂盛森林植被发育。本文所确定的古含水量指标为国内外第四纪土壤含水量、水分存在形式与水循环研究提供了标准和方法。     

黄土的本质与形成模式

根据显微结构鉴定,有机质分析,颗粒分析,CaCO₃测定和野外观察、统计等资料,研究了黄土的本质和形成模式。资料表明,黄土具有土壤的各种结构,具有指示草原和森林草原土壤发生特征的CaCO₃和CaSO₄淀积成分,含有土壤的有机质;黄土的本质是土壤,是在相对冷干气候条件下发育的多种灰黄色狭义土壤,而且是在当时当地气候条件下处于稳定状态的发育成熟的古土壤;黄土形成模式是风尘经草原、森林草原和荒漠草原区的成壤作用形成土壤的模式。黄土高原是世界上土壤资源最深厚、最富集的地区,黄土的工程地质性质和水文地质性质在很大程度上取决于成壤作用的强弱。     

广东省典型花岗岩成土剖面元素垂向分布特征

对广东省南部花岗岩广泛发育地区的两个花岗岩风化剖面进行部分主量元素和重金属元素含量变化的研究表明:研究区成土过程是Na、Mg、K、Ca持续风化淋失的过程,且风化程度较高,土壤剖面中重金属元素与主量元素含量的变化趋势一致.研究区两土壤剖面的淋溶作用较强,淋溶层深达200 cm,淀积层深度为100～300 cm.在淀积层内,随着Ca、K、Na、Mg等主量元素的新生矿物沉淀,As、Cd、Pb、Zn、Ni等元素也相对富集,是广东地区深层土壤As、Pb等元素含量高于表层土壤的可能成因之一.     

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。     

丰宁黄土-古土壤剖面常量元素地球化学特征

丰宁滦河上游的河谷地带有多处黄土堆积,由于该地区黄土分布零星、厚度较小,在以往的研究中却很少引起人们的关注,然而该地区黄土堆积是河北坝上地区环境演化和气候变化的重要地质记录.为了探讨该地区黄土的成因、物源以及化学风化强度,选取代表性的黄土-古土壤剖面77个样品进行了常量元素分析,并与已知典型风成堆积物的地球化学元素特征进行对比.结果表明:(1) 丰宁剖面的主要常量元素(SiO₂、Al₂O₃和Fe₂O₃)之和以及UCC(Upper Continental Crust)标准化曲线均与典型风成堆积物具有较好的相似性, 表明丰宁黄土和古土壤为风成成因;(2) 丰宁黄土处于初等化学风化阶段,古土壤则进入了中等化学风化阶段.与典型风成堆积物相比,化学风化强度序列为:宣城风成红土＞＞西峰红黏土、镇江下蜀土＞丰宁古土壤、洛川古土壤＞洛川黄土＞丰宁黄土;(3) 常量元素迁移特征表明丰宁黄土和古土壤的化学风化已完成了早期去Na、Ca阶段,并进入到了中期去K阶段;(4) 丰宁黄土、古土壤的K₂O/Al₂O₃和Fe₂O₃/Al₂O₃比值与洛川黄土、洛川古土壤、镇江下蜀土、西峰红黏土较为接近,表明这些风成堆积物可能具有相似的源区.而TiO₂/Al₂O₃比值小于其他风成堆积物, 指示丰宁剖面具有其他物源.      

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...     

中国黄土中的风化壳研究

据野外调查和室内鉴定,在布容期 0.78～ 0MaBP形成的黄土剖面中确定了三个时期的风化壳,它们主要发育在黄土高原东南部。黄土中的风化壳是红褐色古土壤在特定的气候条件下转变而成的,厚度在 3～ 6m之间,风化壳剖面常由 3个层次构成,发育时间为 5～ 10万年不等。风化壳上部是发育好的红色古土壤,中部是褐黄色强风化破碎黄土,下部是棕黄色弱风化黄土。粘土矿物分析表明,黄土中的风化壳为伊利石-蒙脱石型。黄土中风化壳发育时的年均降水量在 90 0～ 10 0 0mm之间,是黄土高原降水丰富的气候事件的显示。黄土高原东南部和中部风化壳的发育证明黄土中有些古土壤确属淋溶型森林土壤,当时亚热带气候至少迁移到了黄土高原中部.     

梧州市巨厚层花岗岩风化壳垂直分带标准及工程地质特征研究

本文选择华南地区巨厚层花岗岩风化壳分布区的梧州市为研究区,旨在建立系统的、科学的、可操作性强的花岗岩风化壳垂直分带划分标准。在野外区域调查、钻探、原位试验、室内试验、综合研究的基础之上,建立了定性与定量复合判定的指标体系,对梧州市花岗岩风化壳进行了垂直分带以及工程地质特征研究。研究结果表明:(1)粒度分析法可以作为花岗岩风化壳垂直分带划分的方法之一,划分结果与原位试验划分结果具有很好的一致性;(2)残积土带、全风化带、强风化带中含量占比最大的土体分别是黏粒土、粉粒土、砂粒土。随着钻孔深度的增加,粒径相对较大的砾粒和砂粒含量占比逐渐增大,粒径相对较小的粉粒和黏粒含量占比逐渐减小。粒径0.05 mm为残积土带、全风化带、强风化带曲线交叉的分界处,该处土体含量百分比近似相等,揭示粒径0.05 mm值是花岗岩风化壳垂直分带划分的重要指标之一;(3)随着钻进深度的增加,圆锥动力触探试验击数与标准贯入试验击数同时增加,修正后的标准贯入击数N和圆锥动力触探击数N_63.5呈多项式相关性。本文建立了花岗岩风化壳垂直分带划分标准,给出了花岗岩风化壳土体地基承载力建议值,对花岗岩分布区的重大工程建设与工程地质特征参数的选取具有一定的指导与参照意义。     

基于生物诱导碳酸钙沉淀的土体固化研究进展

基于微生物或脲酶诱导碳酸钙沉淀（MICP/EICP）的土体固化技术是近年来岩土和地质工程领域的研究热点之一。在系统回顾基于生物诱导碳酸钙沉淀的土体固化技术发展历程的基础上,重点阐述了MICP/EICP固化机制、土体孔隙结构、菌液和脲酶性质、胶凝液性质和固化方式等方面对碳酸钙特性影响的研究进展。研究结果表明：土体孔隙越小,越不利于微生物或脲酶入渗,固化均匀性越差;土颗粒接触点越多,可为碳酸钙提供的沉积点位越多,碳酸钙与土颗粒间的黏结和桥接作用越强,固化效果越好;一定菌液或脲酶浓度或脲酶活性范围内,碳酸钙的生成速率和生成总量随浓度及活性的增大而增大,但过高的浓度或活性易导致碳酸钙生成速率过快,从而在土体注入端发生堵塞;低浓度胶凝液得到的碳酸钙晶体更小,在土体中的分布更均匀;采用合适的注浆饱和度可提高具有黏结作用的碳酸钙的占比;采用多层交替注入或单相低pH值注入可提高碳酸钙在试样中分布的均匀性。基于碳酸钙沉淀特性的影响因素,提高固化土体的均匀性,验证其耐久性,室内试验结果在现场尺度的适应性和改进方案应该成为以后研究的重点。     

黑龙江省拜泉地区典型黑土剖面元素地球化学特征及其环境指示意义

地表中元素的地球化学行为与自然环境密切相关,土壤中元素分布的变化记录了其形成时的环境特征.以拜泉地区典型黑土剖面为对象,对其常量、微量元素的分布规律及其蕴含的环境信息进行研究,探讨了研究区土壤剖面风化程度及剖面形成过程中气候演化特征.结果表明,拜泉土壤剖面常量元素含量除SiO₂和Na₂O外,总体上高于东北平原平均值;化学蚀变指数（CIA）平均值为58,硅铝铁率（Saf）值较高,属于弱风化强度.植物生长所必需的微量元素N、P、S、Mn、B、I、Ge、Se和Mo等在温暖气候条件下,在表层和淀积层积累,含量较高,在淋溶层和母质层含量较低;寒冷干燥条件下,在表层积累.金属微量元素与Fe元素具有较强的相关性,说明其垂向组分不仅受气候条件控制,同时受常量元素控制.常量元素迁移规律表明,剖面腐殖层土壤成熟度高,成土过程中以温暖湿润气候为主;淀积层可能处于脱Na、Ca阶段,成土过程中气候相对寒冷干燥.     

天水樊家城黄土剖面记录的全新世环境及人地关系变化研究

对天水樊家城剖面的地层、磁化率、粒度、CaCO₃等进行分析,探讨了该地区全新世环境演变与人类活动的关系。结果表明:黄土层中磁化率、 < 5 μm黏粒含量和黏粉比值明显偏低, > 50 μm砂粒含量、CaCO₃值明显偏高,而古土壤层中磁化率、黏粒含量则达到峰值, > 50 μm砂粒含量、CaCO₃值明显偏低,其风化成壤强度呈现出马兰黄土L₁→过渡性黄土L_t→古土壤S₀逐渐升高、全新世黄土L₀降低的特征。它反映末次冰期结束后（?~8 500 a B.P.）,气候逐渐转暖转湿,但仍较干冷,动植物资源不足,难以满足人类的生存和发展的需求,研究区内人类活动的强度很弱。全新世中期（8 500~3 100 a B.P.）,气候温暖湿润,人类活动强度增大,原始定居农业得到极大发展,普遍出现以大地湾文化、仰韶文化、马家窑文化、齐家文化为代表的人类文化;其中,6 000~5 000 a B.P.气候出现干凉化趋势,但该时期人类文化依然获得了发展。全新世晚期（3 100 a B.P.以来）,东亚季风格局发生转变,气候转为较干冷,致使区域自然环境发生变化,区内逐渐兴盛游牧文化。近代以来随着人口、生产力水平等因素的影响,人类活动对环境的影响持续增强,土地利用方式以农耕为主。     

Paleosols in upper permian sedimentary rocks, Sukhona river (Severnaya Dvina basin)

Paleosols crop out in the Sukhona River valley as several members, up to 10 m thick, embedded into the Salarevo Formation sediments. Principal characteristics of paleosols include a dense network of root channels, indications of eluvial gley alteration, redistribution and formation of secondary carbonates represented by several generations, and formation of block-prismatic soil structure with specific clayey films at structural jointing faces. The paleosols are divided into a number of genetically interrelated horizons (from top to bottom): presumably organogenic accumulation (AElg), eluvial gley horizon (Elg), illuvial horizons (B₁ and B₂), illuvial gley horizon (Bg), and transitional horizons (ElBg and BElg). Paleosols were formed under conditions of a semiarid climate with sharp seasonal or secular and multisecular oscillations of atmospheric precipitation. Such soils point to specific ecological environments, which were existing in the northern semiarid belt of the Earth before greatest (in the Phanerozoic) biospheric crisis at the Permian-Triassic boundary.     

Geochemistry of a paleosol horizon at the base of the Sausar Group,central India: Implications on atmospheric conditions at the Archeane Paleoproterozoic boundary

A paleosol horizon is described from the contact of the Sausar Group(w2400 Ma) and its basement(Tirodi Gneiss; 2500 Ma) in Central India. Physical evidence of pedogenesis is marked by the development of stress corrosion cracks, soil peds, corestone weathering and nodular rocks. XRD and SEM-EDX data indicate the presence of siderite, ankerite, uraninite, chlorite, alumino-silicate minerals, ilmenite,rutile and magnetite, in addition to quartz, feldspar and mica. The chemical index of alteration, the plagioclase index of alteration, and the chemical index of weathering show an increasing trend from parent rock to the paleosol and indicate a moderate trend of weathering. The A-CN-K plot indicates loss of feldspars, enrichment in Al2O3 and formation of illite. Different major element ratios indicate baseloss through hydrolysis, clay formation, leaching of some elements, and more precipitation with good surface drainage. The paleosol is depleted in HREE in comparison to the parent rock indicating high fluid-rock interaction during weathering. The paleosol samples show flat Ce and Eu anomalies, low SREE, and high(La/Yb)N, indicative of a reducing environment of formation. Reducing condition can also be inferred from the concentration of elements such as V, Co, Cu, Pb, and Zn in the paleosol profile. Although enriched in Fe and Mg, the overall geochemical patterns of the paleosol indicate oxygen deficient conditions in the atmosphere and development by weathering and leaching processes associated with high precipitation and good surface drainage at the time of development of this paleosol during the Archeane Paleoproterozoic transition.