福建长乐屏山风化坑与河流壶穴的成因及其证据

风化坑和壶穴是一种常见的岩石坑穴地形,其形成原因和形态完全不同,但容易被误解和混淆.结合对福建长乐三溪河地区这两种坑穴地形的实地考察,本文从地貌学,沉积学,岩石化学和矿物学等各个方面对两者的形成过程、影响因素进行了论证和对比.研究表明：风化坑形成于岩石面积水的风化作用,壶穴则是由河流的旋转水流对河床产生的侵蚀作用形成;山顶风化坑的发育与河流流水作用没有关系,河流壶穴的形成与河谷的发育过程有关,河谷中的风化坑只能在河流深切后,流水不再作用到的河床部位发育;只要条件合适,风化坑或壶穴随时可以生成;风化坑与河流壶穴的形态,坑内沉积物的磨圆度、粒度特征等反映出各自不同的形成过程.风化坑内碎屑与周边岩石的化学蚀变指数CIA 值的差异反映了风化坑的化学风化成因;风化坑内碎屑与周边岩石石英长石比例的差异说明风化坑是矿物差异风化的结果;用CIA 值和英长比均无法区分河流壶穴和风化坑中的碎屑颗粒,但两者化学元素迁移特征的差别反映了风化坑的风化作用和河流壶穴的流水搬运作用的成因差别;风化坑的风化程度达不到当地风化壳的风化程度,但不同气候带风化坑碎屑的CIA 值能反映不同气候带风化作用的强度差异.     

浙江缙云县大洋山石鼓尖花岗岩坑穴成因

浙江缙云县大洋山石鼓尖海拔1477m,在其山顶花岗岩表面发现大量直径几十厘米至1m左右、深度10cm至45cm的坑穴。经对60处坑穴的形态量测发现,坑穴主要发育在山坡的NE和SE一侧;坑穴积水后出水口流向亦主要朝向NE和SE。对岩石标本的偏光显微镜和X荧光光谱鉴定分析发现,该处基岩为易风化、泥化明显的中细粒钾长花岗岩。该处年平均气温9.2oC,年降水量在1700mm以上,每年12月至翌年3月会经历4个月日气温在0oC上下波动的冰缘作用期,雨雪水冻融交替对基岩的崩解作用明显。该处位于夏季台风雨迎风坡（NE和SE坡）一侧,暴雨常伴随有10级以上大风。现场常可见风力吹蚀带动坑穴中细岩屑对坑穴内壁产生加速旋转磨蚀作用。上述研究表明,该处花岗岩坑穴形成的主要动力成因首先是冰缘寒冻风化作用,暴雨和山顶大风的风力吹蚀加速了坑穴的形成。观察表明,此种作用目前仍在进行之中,风向的转变是造成坑穴出现多种形态的主要原因。由于此处海拔距雪线尚有1500m高差,即使在第四纪盛冰期也仅是接近雪线高度,且因山顶无积雪屯冰的低洼地形,因此,第四纪“冰臼”成因说难以成立。     

丹霞山陡坡上风化洞穴的基本特征及成因探讨

风化洞穴在全球不同气候区广泛发育,其形成过程和主控因素是地貌学研究的热点问题,但形成机制至今仍存在不少争议,尤其对丹霞地貌区风化洞穴的研究还较少。丹霞山是世界自然遗产地“中国丹霞”的典型代表,陡坡上发育形态和规模各异的风化洞穴,是丹霞地貌的重要景观要素,为认识亚热带湿润气候风化洞穴成因提供了良好的机会。文章以丹霞山砾岩和砂岩陡坡上的5处典型风化洞穴为研究对象,利用野外考察、形态测量、气象监测、样品显微观察及盐化学实验等方法,在已有研究的基础上进一步对湿润气候丹霞地貌区风化洞穴的特征和成因进行探讨。结果表明：1）在砾岩中发育的洞穴一般个体形态较大,洞穴具有较明显的向上和向内生长趋势;砂岩中发育的洞穴大多密集排列,形态较小,常具有蜂巢结构。2）岩石性质是洞穴发育的基本影响因素,在宏观尺度上决定了洞穴的发育位置和排列方式,也决定了不同岩性下发育的风化洞穴的形态特征。在微观尺度上,岩石含有较多长石、钙质胶结物等易溶矿物组分,在酸性雨水渗流过程中发生化学溶解,加上盐结晶作用导致岩石微观结构破坏,诱发洞穴初始形成。3）洞穴尺寸变大后,洞穴内适宜的微气候是洞穴演化的关键因素,为水和盐的聚集及盐风化提...     

新疆阿克苏温宿大峡谷丹霞地貌特征及成因分析

由于造景岩石普遍为钙质和铁质胶结的砂岩和砾岩,丹霞地貌具有独特的景观特征和成因机制,同时因具有较高的科学和观赏价值而成为备受关注的旅游资源。东南湿润区丹霞地貌的研究程度较高,但是对西北干旱气候区丹霞地貌的研究还比较少见。以新疆阿克苏温宿大峡谷为研究对象,通过野外调查、样品显微镜观察、盐化学和元素地球化学实验以及ArcGIS面积高程积分（Hypsometric integral,HI）方法,探讨该地区丹霞地貌的特征和成因。结果显示：（1）研究区呈现峡谷、山峰及峰林景观,以发育陡崖泥流林和顶盖型石柱为特色,其造景岩石主要为新近纪河流相红色砾岩和砂岩,硬度较高的砾岩层为形成顶盖型石柱提供了有利保障。（2）红层位于温宿盐丘附近,岩石含盐量较高,主要的盐类型为氯化物、硫酸盐和硝酸盐。陡崖洞穴风化碎屑物样品中的大部分主量元素相对于表岩迁出,说明干旱气候下化学风化仍较活跃。（3）面积高程积分显示研究区南部HI值为0.61,处于幼年期,而北部HI值为0.38,处于老年期,整体地貌演化发育阶段差别较大。研究区虽然降水量较低,但河流侵蚀作用明显,同时构造也是影响丹霞地貌演化的主要因素。     

呼伦贝尔沙质草原风蚀坑形态发育模式分析

 野外调查测量呼伦贝尔沙质草原风蚀坑分布和形态参数,根据不同发展阶段的风蚀坑形态特征的差异、形态参数间相关关系和拟合结果分析了风蚀坑的形态演变和发育、成因、规律。发现不同发展阶段风蚀坑形态参数之间的控制关系和扩展模式不同,各形态参数之间具有较好的幂函数关系。对于风蚀坑的侵蚀坑而言,坑长增长速度最快,其后依次是坑宽和坑深,坑后积沙体具有类似规律。风蚀坑坑后积沙的3个形态参数,受侵蚀坑3个参数的联合控制,但受坑深的控制最为显著。风蚀坑出现的起始形态、地形特征、植被、气流场、气候条件、人类活动的扰动等对其形态和发育具有重要影响,并且形态和发育反作用于植被、气流等,形成形态与气流、植被之间的响应与反馈。     

论南极多年冻土区的化学风化作用——以中国长城站、澳大利亚凯西站和戴维斯站地区为例

通过研究寒冻化学风化作用下的元素地球化学性状,包括化学元素的相关性分析,元素的集散特征,稀土元素的分布模式以及粒级对元素迁移的影响,粘土矿物对痕量元素的吸附作用等,得出不同地区风化壳的类型:长城站地区(西南极亚南极地区)形成碳酸盐层状风化壳;戴维斯站所在的维斯特福尔德丘陵区基岩上发育了弱风化碎屑的碳酸盐裂隙型风化壳;在凯西站地区,基岩的寒冻风化过程尚未进入最低风化度形成的碳酸钙壳阶段,而是完全处于风化最初始的碎屑型阶段.     

中国西部冰川冰尘的粒度及矿物组成

利用Mastersizer 2000型激光粒度分析仪和X-射线衍射仪分析了新疆木扎尔特冰川、唐古拉山小冬克玛底冰川、东昆仑山玉珠峰冰川和祁连山七一冰川冰尘的粒度组成和矿物特征。结果表明,这4条冰川冰尘的粒度组成以粉砂(2~63μm)为主,占62.32%~86.46%;粘土(2μm)含量最低,占2.77%~7.40%。平均粒径的顺序依次是:木扎尔特冰川(84.96±45.14μm)玉珠峰冰川(38.96±13.94μm)小冬克玛底冰川(34.76±11.41μm)七一冰川(20.21±15.81μm)。矿物成份分析表明,冰尘中的碎屑矿物含量高于粘土矿物,主要以石英和长石为主。除木扎尔特冰川之外,其他3条冰川冰尘中的伊利石含量在粘土中最高。七一冰川的伊利石和高岭石含量都高于玉珠峰冰川和小冬克玛底冰川。伊利石和高岭石等均为铝硅酸盐的风化分解产物,来源于陆源物质。伊利石和高岭石含量自东向西减少,说明木扎尔特冰川冰尘主要来自寒冷环境下岩石经过的物理风化而非化学风化形成的局地粉尘。其他3条冰川冰尘除局地来源外,还有一部分是陆源物质经一定距离搬运后物理风化分解而成。     

泥河湾盆地马圈沟剖面早更新世矿物变化特征及其古环境意义

在野外考察采样的基础上,对泥河湾盆地马圈沟剖面更新世河湖相沉积序列进行了XRD矿物组分和磁性矿物分析。研究发现,剖面沉积矿物主要由碎屑矿物和碳酸盐矿物组成,碎屑矿物主要为石英、钠长石、白云母和斜绿泥石,其平均含量分别为38.77%、17.16%、29.63%和4.11%,是剖面沉积矿物组成主体,且各矿物之间基本没有相关性;相对于碎屑矿物,碳酸盐矿物在整个剖面中含量较低,主要为方解石和白云石,其平均含量分别为4.72%、3.59%,文石在剖面中零星出现。对剖面典型样品进行热磁分析,确定了沉积物中磁性矿物的种类以及加热过程中的变化和产物,并对其来源进行了探讨。同时发现,含绿泥石较高的灰绿色粉砂样品加热后磁化率的升幅比灰黄色样品高,而绿泥石的相对含量与该地区化学风化密切相关,进一步说明κ-T曲线的变化特征可以用来反应盆地化学风化作用强度的变化,具有重要的古环境意义。     

南极乔治王岛菲尔德斯半岛土壤矿物化学风化特征分析

本文在考察菲尔德斯半岛成土环境、土壤理化性状的基础上，分析了本区代表性土壤的粘土矿物组成，粘粒、粉粒和全土中土壤大量元素的含量。认为亚南极海洋性气候区（无冰区）土壤次生粘土矿物主要是蒙脱石、伊利石和绿泥石；土壤矿物风化过程包括脱盐基、周期性滞水氧化－还原脱铁锰和微弱的脱硅过程     

天山高山冰缘环境中岩石漆的形貌、成分和成因分析

在乌鲁木齐河源海拔3800m以上的空冰斗内发育有黑色富Mn型岩石漆。运用特征元素浓度线扫描对岩石漆表面成分进行了分析,并探寻了岩石漆与下伏基岩在成因上的关系;电镜扫描实验发现典型的葡萄状-半葡萄状一片状的表面微形态序列。实验结果显示,岩石漆的物质成分不可能来源于下伏基岩,而是外部米源;粘土矿物在岩石漆形成过程中起到非常重要的作用;岩石漆表面出现蜂窝状的溶蚀孔洞,可能是近年来乌鲁木齐市及河谷后峡地区工业生产造成的酸性污染物传递到河源区对岩石漆化学腐蚀的结果。     

呼伦贝尔沙地末次冰盛期晚期至全新世风成沙表面矿物特征及环境意义

运用扫描电镜与能谱分析,研究呼伦贝尔沙地末次冰盛期晚期以来全样风成沙的微区形态和粘土矿物成分。呼伦贝尔沙地的沙粒磨圆度较好,在扫描电镜观察下保存了水成沙粒的特征,意味着沙地物源曾经流水作用到达该区域。颗粒表面同时留有风力搬运的碟型坑等撞击痕迹,为干枯河床沙丘活化、风力搬运流动扩张的过程提供证据。末次冰盛期晚期风成沙颗粒大且表面光滑洁净,未见次生粘土矿物,反映出冰期地表无植被发育,区域沙漠活化、流动性加强。而全新世适宜期的褐色沙质土壤砂粒表面同时发育鳞片状自生粘土矿物和同沉积粘土颗粒及团块。能谱分析表明：全新世适宜期,风化自生粘土矿物有蒙脱石和伊利石,在相对温湿气候条件下,发育干旱碱性土壤,反映出冰后期植被发育、土壤化作用增强。     

X射线衍射在盐湖研究中的应用

对X射线衍射仪的工作原理、物相定性、定量分析方法进行了扼要介绍,同时详细论述了X射线衍射仪在盐湖地质(盐类矿物、盐湖粘土矿物、盐湖沉积矿物与古气候古环境关系)、盐湖化工(镁水泥、锂离子电池和晶须材料)和水盐体系相图研究中的应用。     

西南极纳尔逊岛Stansbury半岛火山岩地质和岩石学基本特征

西南极纳尔逊岛Stansbury半岛基本被玄武质、玄武安山质熔岩以及火山角砾岩和含植物化石的火山-碎屑沉积岩所覆盖。地层接触关系和火山岩岩石组合显示,该半岛的熔岩和火山角砾岩主要形成于第一阶段的火山活动,可与菲尔德斯半岛的碧玉山段以及玛瑙滩段地层对比;含化石的火山-碎屑沉积岩和角砾熔岩、火山角砾岩分别相当于长城站地区的化石山段和岩块山段的岩层,它们是晚期火山作用的产物。stansbury半岛和菲尔德斯半岛发育有基本相同的火山岩地层,并且都在化石山段地层中发现了植物化石,这表明两个半岛上的火山岩可能是早第三纪区域火山作用的共同产物。 半岛所出露的断裂大致平行菲尔德斯海峡并且控制了次火山岩的分布。 岩石学特征说明,Stansbury半岛的熔岩和次火山岩主要为玄武质和玄武安山质,岩石中的斑晶矿物包括偏基性的斜长石、单斜辉石。岩石化学成分中,随着SiO_2含量增高,Al_2O_3、CaO、MgO和铁含量下降,碱质则升高。和菲尔德斯半岛的火山岩一样,这个半岛的火山岩也基本沿着钙碱趋势演化。微量元素和稀土元素的丰度以及配分模式证明,这套岩石具有同源岩浆的亲缘关系并且可能经历了分离结晶作用过程。     

粘土矿物的提取、鉴定及其古气候意义——以柴达木盆地怀头他拉剖面为例

沉积物中粘土矿物类型主要有自生粘土矿物和碎屑粘土矿物。其中,自生粘土矿物含量较少,是在沉积环境中形成,可能是沉积再循环或成岩作用的产物,可作为沉积环境某方面的指示标志;而碎屑粘土矿物是母岩风化的产物,受沉积环境影响较小,能够有效示踪物源区化学风化过程,进而反映古气候变化。近年来利用碎屑粘土矿物特征来重建物源区古气候的方法得到了广泛的应用。然而,由于粘土矿物主要存在于<2 μm硅酸盐粘粒中,粘土矿物的提取、鉴定比较困难,且自生粘土矿物易受沉积环境等的影响。因此,在利用粘土矿物重建古气候变化时,需慎重选择粘土矿物的提取方法,并考虑物源和沉积环境变化以及成岩作用等对粘土矿物解释的影响。本文以柴达木盆地东北缘怀头他拉剖面硅酸盐粘土矿物的提取、鉴定及其古环境指示意义为例,介绍粘土矿物的提取及应用,为后期粘土矿物研究提供参考。     

辽东半岛红色风化壳粒度分布特征浅析

运用贝克曼激光衍射粒度分析仪对辽东半岛大连市棋盘子村和龙王村的红色风化壳作粒度特征分析,粒度频率分布曲线的差异指示出两地风化壳风化程度较弱,风化不完全.结合X射线荧光光谱仪进行化学分析进一步探讨两地的风化特征,发现两地各自发育的母岩都具有不均一性,棋盘子村风化壳的发育与母岩具有同源关系,龙王村风化壳发育与母岩非同源.与南方红色风化壳比较,南方红色风化壳风化程度高于棋盘子村,且母岩具有均一性.     

紫色土坡面水流跌坑形态特征及其成因

跌坑的形成是坡面侵蚀过程中的重要一环,是细沟开始出现的临界形态,跌坑的贯穿标志着细沟的形成。本研究采用模拟降雨与微地形测量相结合的方法,调查了不同雨强下紫色土坡面跌坑的发育过程及其形态分布。试验结果表明,降雨初期紫色土坡面水流跌坑边界模糊,横断面上跌坑基本在相同水平线上,与紫色土颗粒组成较粗有关;1.83～2.33 mm/min的雨强下,顺坡跌坑平均间距变化于8.2～9.4 mm之间,跌坑深度顺坡分布呈现较大的波动性,平均深度介于1.4～1.8 cm,总体上随雨强呈增大趋势;横断面上跌坑宽度变化相对较大,平均宽度介于9.4～16.3 cm,随雨强变化趋势不明显;跌坑水平间距除边界外相对稳定,地势低洼处优先形成跌坑,但也并非尽然;基于运动波理论分析认为,紫色土坡面跌坑的连续分布是坡面流运动波的能量周期性波动作用形成。     

广东丹霞山砂岩蜂窝状洞穴及白斑成因

为研究广东韶关市丹霞山砂岩蜂窝状洞穴及白斑成因,对世界自然遗产地丹霞山景区内玉女拦江洞中采集的6个砂岩蜂窝状洞穴样品,以及在鸭麻岩地区采集的4个白斑样品,进行XRF和ICP-MS元素地球化学分析及岩石薄片偏光显微镜鉴定。结果表明,发育蜂窝状洞穴的砂岩体与其基岩砂岩体的成分含量相近,岩体内部成分差异不是蜂窝状洞穴的成因。综合分析认为,丹霞山砂岩蜂窝状洞穴的产生是岩石的矿物组成及结构、洞穴所在的地形条件、气候因素和蜂窝状洞穴所形成的微气候共同作用的结果。对白斑的元素分析结果显示,发育白斑的砂岩在成岩过程中,红色基岩形成于氧化环境,而白斑形成于还原环境中,赤铁矿被还原形成白斑。     

大兴安岭东麓龙江县白土山组地层特征:化学风化、沉积循环、源-汇体系和沉积环境

白土山组地层是大兴安岭东麓地区第四纪下限,早期仅对地层的岩性特征进行了调查,缺乏对地层全面属性的认识,并且对其成因和沉积环境仍存在较大争议.本文选择大兴安岭东麓龙江县白土山组标准剖面为研究对象,选取200块砾石进行沉积学观察,实验进行重矿物鉴定和地球化学分析(常量、微量和稀土元素),确定白土山组沉积物的化学风化特征、物...     

长江上游山地土壤的粘土矿物组成特征

以X射线衍射分析,研究了长江上游山地土壤的粘土矿物组成。根据土壤粘土矿物组成分类,划分了粘土矿物地带。采用土壤结构恢复试验,比较了不同粘土矿物组成土壤的结构形成特征。     

河南渑池仰韶大峡谷“假岩溶”地貌特色景观及成因

针对仰韶大峡谷砂岩峰林地貌与砂岩溶孔等特色景观,通过野外地质调查,室内岩石测试与遥感影像分析,探讨了景区地貌景观的成因机理与演化。研究结果表明:仰韶大峡谷汝阳群石英砂岩岩层产状平缓,岩石坚硬刚性强,但垂直节理极其发育。第三纪地壳整体上升,地下水沿垂直节理侵蚀及重力崩塌作用造就了石英砂岩峰林地貌的基本形态,主要由石柱、峰丛、峰林、石门、天生桥及峡谷、嶂谷等构成。另外,怪洞形成的物质基础是特定的岩性,汝阳群上部北大尖组与白草坪组均夹白云质石英砂岩及砾屑白云岩透镜体,抗蚀能力弱,在强烈的物理风化与化学风化的联合作用下,水土流失形成空洞。