网纹红土稀土元素分馏特征及其粒级效应的物源意义

网纹红土是南方红土中最具标志性的地层之一。本文以中亚热带地区典型网纹红土样品为研究对象,针对网纹红土原样及其分离出的红基质和白网纹3类样品的全样、<2μm、2～4μm、4～10μm、10～32μm、32～63μm和>63μm等不同粒级组分样品的稀土元素(REE)进行分析,研究中国南方网纹红土中红基质、白网纹和分粒级组分的REE分馏特征。结果显示:(1)白网纹的∑REE和各稀土元素含量均明显高于红基质,主要原因是白网纹中含有较多的锆石及高岭石等黏土矿物,也可能是稀土元素在两者之间的迁移导致了相对含量的变化。红基质Ce异常均大于白网纹的现象,指示了网纹的形成可能与氧化还原环境的差异有关;(2)网纹红土中REE含量存在明显的粒级效应,>2μm的粒级组分中,REE含量随着粒级增大而降低。网纹红土中<2μm组分的REE总量较低,可能与该粒级副矿物类型有关,相对酸性的环境对其影响有限;(3)不同样品间球粒陨石标准化稀土元素配分模式基本一致。在<32μm组分中,红基质和白网纹的LREE/HREE、Eu/Eu*等特征参数均十分接近,并与全样一致,而在>32μm组分中...     

岭南东江流域末次间冰期强网纹红土主元素特征

岭南东江流域临江剖面下部含一套总厚约4.35 m的弱网纹红土和强网纹红土,其顶部热释光(TL)年龄为(71.4 ±6.6)ka B.P.;与邻区地层对比推测,该强网纹红土形成时代为末次间冰期.该强网纹红土主元素分析结果显示,其以湿润型元素SiO2、Al2O3和TFe为主,分布范围依次60.32%～67.81%、17.52%一21.32%和4.17%-5.96%;干旱型元素Na2O、CaO和MgO含量均小于0.50%,表现为强烈淋溶.该强网纹红土主元素分布特征、风化特征值、CIA(化学蚀变指数)值都表明其属中等富铝化红土,其风化强度稍低于广西百色网纹红土而接近于江西修水网纹红土.     

庐山北麓JL红土剖面粉砂粒级元素地球化学特征及其物源意义

加积型红土是中国南方第四纪环境变化研究的重要陆相载体,其沉积母质显示风成特性,后期经历较强的化学风化。为了明确加积型红土的物质来源,并减弱风化效应对其物源信息的影响,本文提取了庐山北麓JL红土剖面(厚18.46 m)部分样品的粉砂组分(4~63 μm),分析其元素地球化学特征,并通过元素比值及物源判别指数等方法讨论其蕴含的物源信息。结果显示:1)粉砂粒级化学组成中SiO2、Al2O3和Fe2O3三者的含量可达84.29%,K2O、Na2O、CaO和MgO四者含量仅1.30%,与全岩相比SiO2含量增高,Al2O3和Fe2O3含量明显降低,风化指数CIA值(74.02%)明显低于全岩样品(85.00%);微量元素中,粉砂粒级相对全岩Cu、Zn、Rb、Sr、Cr、La等含量降低,Y、Zr含量则略高。2)Na2O/Al2O3与K2O/Al2O3及Na2O/K2O与CIA的散点图中,粉砂粒级样点间的集聚程度明显降低,暗示风化效应在一定程度上被削弱。此外以洛川黄土和长江河漫滩沉积物为端元的物源指数计算表明,全岩样品消除粒级效应后的物源指数(PIw)与粉砂粒级物源指数(PIfs)吻合度较好,进一步验证了粉砂粒级地球化学特征在削弱风化效应方面的有效性。3)JL剖面上部黄棕色土的PIfs值为0.45,物源上更接近北方黄土,剖面中下部的网纹红土PIfs值为0.57,物源更接近长江沉积物。结合TiO2/Al2O3、Zr/Y、Hf/Ti等元素比值,JL剖面自下而上近源物质的贡献略有减少,远源物质的贡献则趋于增加,这可能意味着晚第四纪以来东亚冬季风不断增强的过程。     

加积型网纹红土网纹化机制及形成环境

选取九江地区JL剖面网纹层段典型样品,针对红基质与白网纹的物质组成及理化性质展开异同分析,在此基础上探讨网纹红土形成环境。初步得到以下结论:1)红基质与白网纹的粒度组成、元素组成、风化特征基本一致,但铁元素有显著差异,"网纹"并非原生构造,不是岩性差异及差异风化的产物,而是同源物质经历化学风化过程中元素分馏的结果。2)地球化学分析、磁学分析和粘粒级矿物组成分析一致表明,白网纹与红基质在铁含量、铁氧化物形态、铁矿物类型方面存在明显差异。白网纹与红基质相比,全铁含量(4.30%)低于红基质(8.63%);Fe^3+/Fe^2+比值(40.66)低于红基质(90.95);游离铁量及游离度(7.01 g/kg,32.96%)低于红基质(76.21 g/kg,77.52%);铁活化度和晶胶率(25.31%,37.77%)高于红基质(8.77%,9.69%);赤铁矿和针铁矿含量极少,这充分表明白网纹局部存在明显的铁淋失。3)白网纹局部脱色机制主要受控于赤铁矿及其转化,红基质主导矿物为赤铁矿,并含有一定的磁赤铁矿和针铁矿,而白网纹则不含磁赤铁矿,赤铁矿含量也极少。此外高岭石含量也是影响色浅的因素之一,白网纹蛭石、高岭石含量(20.24%和45.08%)均略高于红基质(11.45%和41.82%)。4)赤铁矿的富集、局部铁迁移的特点,整体上指示高温、中强程度化学风化和季节性多水的环境。这在一定程度上暗示网纹红土形成时期气候高温多雨,且季节性反差增强。     

九江加积型红土网纹形态特征及其环境意义

【目的】第四纪加积型网纹红土发育具有独特的网纹结构,在长江中下游地区分布较为广泛,是对第四纪环境变化的记录和响应。以往对网纹理化性质关注较多,但对网纹形态特征研究较少,结合理化性质去全面分析网纹特征有利于更为深刻地认识其环境意义。【方法】根据对江西九江网纹红土剖面的网纹形态和理化性质的分析,在理解理化性质可能对形态的影响和网纹化机制的基础上着重讨论了网纹形态特征的环境意义。【结果与结论】（1）该剖面的网纹形态具有较为系统的变化特征,剖面上部的网纹相对较细小,而下部的网纹则相对较粗大;（2）从风化指标ba等和网纹形态指标的对应程度来看,总体上网纹形态与气候由暖湿到冷干的变化趋势具有一定对应性,但网纹形态对气候指示意义具有一定的局限性。     

华南沿海第四纪类网纹红土的赋存层位及其年代问题

根据地质学、地貌学、沉积学、地球化学和年代学的研究,将华南沿海(南岭以南)不同时代的杂色粘土(暂称"类网纹红土")划分为基岩风化壳型和松散沉积风化壳型两种类型;将第四纪松散沉积系列中的杂色粘土划分为第四纪早期(年代为1.8～1.6 Ma BP)、中期(年代为1.0～0.8Ma BP)和晚期(年代为0.07～0.01 Ma BP)3个发育期;主要讨论了发育好、厚度大、分布广的第四纪中期杂色粘土与长江流域和西南丘陵区典型网纹红土之间在赋存层位、剖面结构和发育年代等方面的差别和存在问题,提出了需进一步研究杂色粘土-网纹红土的年代和发育规律及其反映的中国南方地质-气候环境演化规律等重要科学问题.     

云南抚仙湖近现代环境变化的沉积物粒度记录

通过对云南抚仙湖沉积物柱芯样品的放射性核素210Pb和137Cs的测试,确定了过去129年的湖泊连续沉积序列。利用210PbCRS计年模式,计算出每个样品深度所对应的年代,与137Cs时标计年法比较存在一定的偏差,分析了两种计年方法存在差异性的原因。根据抚仙湖的湖区特点,对沉积物的粒度特征进行了分析。抚仙湖柱芯的粘土（<4 μm）、细粉砂（4～16 μm）和粗粉砂（16～63 μm）含量分别占约36%,44%和18%。粒度参数根据矩值法求得,平均粒径（值）为6.48～7.92,分选系数So为1.27～1.42,偏度SKD分布范围在-0.18～0.04之间。将整个柱芯的计年结果与粒度特征相结合,自1878年以来,抚仙湖的环境演化大致可以划分为4个阶段:自然演化阶段,人为扰动阶段,人为改造阶段,后期治理阶段。人类活动在特定的历史时期会对湖泊环境变化产生较大的影响。     

九江地区网纹红土的时代

长江中下游地区广泛发育网纹红土。本文对九江长虹大道剖面进行了初步研究。该剖面地层自下而上可分为河流相冲积砂砾石、以发育水平状网纹为特征的铁质网纹红土、以垂向网纹为特征的网纹红土、红色粘土和风成下蜀黄土,分别厚3.3、4.5、5.9、3.6和4.1m。磁性地层研究结果,布容正向极性带/松山反向极性带的界限出现于网纹红土层中部,距顶深部12.9m处;贾拉米洛正向极性亚带出现在铁质网纹红土层中,距顶深度15.1-16.1m处。根据CandeandKent古地磁极性年表的模式年龄和热释光年龄,计算出沉积速率,进而计算出各层的界限年龄。结果表明,铁质网纹红土沉积于1232-869kaBP;网纹红土大约沉积于869-392kaBP;红色粘土沉积于392-101kaBP。九江长虹大道剖面代表了该地区从河流沉积、铁质网纹红土、网纹红土、红色粘土到风成黄土沉积的演变过程,并显示出准0.4 Ma的周期变化。这与黄土高原、青藏高原构造层和地球公转轨道偏心率变化所反映的准0.4 Ma构造气候旋回基本一致。      

川西平原中更新世网纹红土主量元素地球化学特征

川西平原中更新世网纹红土地球化学分析结果表明,网纹红土的主量元素组成具有较好的一致性,以SiO2,Fe2O3 和
Al2O3 为主,三者含量之和平均值为90.92%;K2O,Na2O,CaO 和MgO 等易溶组分含量低,除K2O 含量略高于1% 外,其余氧化物均不足1%。相对于上陆壳（UCC）平均组成,主量元素富集TiO2,TFe2O3,贫Na2O,MgO,P2O5,K2O,MnO。样品中的Fe2O3,Al2O3,R2O3（Fe2O3+Al2O3）与SiO2 含量呈明显的负相关关系,表明该地区网纹红土符合亚热带地区脱硅富铝或脱硅富铝铁的成土过程,总体形成于湿热环境。通过化学蚀变指数（CIA）、风化淋溶系数（BA）和A-CN-K 图解等对比分析,该区中更新世网纹红土的化学风化强度与九江红土、宣城红土相近,认为该区网纹红土在湿热环境下遭受了强烈的化学风
化作用,同时也表明中更新世川西平原与长江中下游地区具有相似的古气候环境。     

宣城第四纪红色粘土剖面的发育特征

宣城第四纪红色粘土14层土体硅铝率、风化淋溶系数,以及阳离子交换量、盐基饱和 度和粘粒含量等风化、成土作用指标表明,该剖面各层次之间仅显示出一定程度沉积作用和成土作用的差别。它们是边沉积边成土作用的产物。上覆lm左右厚下蜀黄土,且由均质红土层、铁锰焦斑层和网纹层构成的宣城第四纪红色粘土应归属于埋藏类型古土壤。     

皖南网纹红土的粒度分布特征及古环境意义

安徽宣城向阳剖面高分辨率粒度分析结果表明:1)网纹红土含有较高的胶结性很强的次生氧化铁,样品前处理时单颗粒的分散效果将会显著地影响粒度测试结果。向阳剖面不含>2mm的砾石,砂粒(>63μm)的含量也很低,粘粒(<2μm)和粗粉砂(10～50μm)明显富集;2)除底部外,向阳剖面粒度组成特征反映了明显的风成特性,但不能因此忽视其强风化特征的存在,尤其是剖面中、下部的网纹红土。应肯定向阳网纹红土的风成特性,但不能简单地称其为风积成因;3)向阳剖面磁化率值与粘粒和细颗粒含量无显著正相关性,说明磁化率值不能指示网纹红土的风化强度;4)向阳剖面粒度分布特征无法提供该剖面存在多个“沉积—成土”过程旋回的证据。向阳网纹红土更多地体现了其具有原始风成沉积和后期强烈风化的双重特性。     

海南岛东北海岸风沙沉积的光释光年代学意义

选取海南岛东北部JSD2和PQR2两个典型海岸沙质沉积剖面进行研究,共采集10个测年样品和89个指标分析样品,在室内进行了光释光（OSL）测年和粒度分析。结果表明:1）JSD2和PQR2剖面砂样以中细沙为主,粒度众数在225~400 μm之间。风沙沉积后受化学风化作用呈现淡红棕色至红棕色;2）JSD2剖面OSL年龄范围为（2.20±1.09）~（9.89±1.65） ka,属于全新世风沙沉积;PQR2剖面年龄范围为（3.41±0.78）~（22.50±1.07） ka,上部为全新世风沙沉积,下部为末次冰期和晚冰期的老红砂层;3）综合海南岛和华南其他海岸沙丘、海岸风沙年龄数据分析,研究区全新世海岸风沙沉积年代序列可划分为10.5~6.0 ka B.P.和6.0 ka B.P.以来两个阶段,华南热带与亚热带海岸风沙活动趋势基本一致。     

青藏高原典型地区沉积物地球化学特征与矿物组成的粒度效应

地表松散沉积物中不同粒级的颗粒蕴含着不同的信息,这种差异与其物质来源、搬运和沉积过程中的分选作用以及沉积后的风化作用等有关。因此,可根据沉积物中不同粒级颗粒地球化学特征与矿物组成的差异,进行沉积物物源追踪或沉积环境重建。选择青藏高原在气候和地貌方面具有典型意义的柴达木盆地、错那湖、雅鲁藏布江流域作为研究区,分别采集了这几个地区的沙丘沙、黄土、湖积物、冲积物、洪积物、残坡积物等地表松散沉积物样品,用干筛法将沉积物样品分为两个部分,粗颗粒部分粒径范围为≥75~500 μm,细颗粒部分粒径<75 μm。对上述粗、细颗粒分别进行稀土与微量元素、Sr-Nd同位素、轻矿物组成的实验室分析测试,并对沉积物中粗、细颗粒的测试结果采用古典多维尺度方法进行相似性分析。结果表明：青藏高原松散沉积物中粗、细颗粒在轻矿物组成、微量和稀土元素含量、稀土特征、元素参数等方面存在差异;细颗粒部分蕴含了更多的环境信息,富含容易受化学风化影响的黏土矿物以及硬度较小、容易被磨蚀的方解石等矿物。在物源示踪中不同气候区的沉积物细颗粒不宜进行直接比较,应根据样品的粒度分布情况优先选择合适的粗颗粒组分进行物源示踪。     

0.44Ma以来南方风尘加积型红土物源分析:重矿物和碎屑锆石年代学证据

中亚热带地区的风尘加积型红土是中国南方第四纪环境研究的重要陆相沉积载体.许多典型剖面自0.4 Ma以来红化和网纹化程度明显减弱,气候趋于干凉,物源尚有近源、远源、远近混合源等说法.以九江地区JL剖面为研究对象,基于重矿物组成及碎屑锆石U-Pb年代学证据,重点探讨该沉积剖面第⑥～⑧层加积型红土(底界年龄0.44 Ma)物...     

Effects of grain size distribution on mineralogical and chemical compositions: a case study from size‐fractional sediments of the Huanghe (Yellow River) and Changjiang (Yangtze River)

The influence of hydrodynamics on the chemical composition of sediments is based on the uneven distribution of element abundances in different size fractions. In this study, 72 size‐fractional sediments from the Huanghe (Yellow River) and Changjiang (Yangtze River) riverbeds were measured with XRD, SEM, ICP‐AES and ICP‐MS. The analysis results show that the mineral and chemical characteristics change with grain size in the Huanghe and Changjiang sediments. According to the principal components analysis, three independent geochemical factors were found. The first factor elements, Zr, Hf, Th, U, Y, La and TiO₂ are influenced by the existence of heavy minerals. The second factor elements, Al₂O₃, alkalis, alkaline earth (excluding Ca and Sr) and most of the transitional metals are dominated by clay minerals. The third factor group includes Ca and Sr, which were controlled by calcium‐bearing mineral contents and chemical weathering intensities. The various grain size distributions greatly affect the mineralogical and chemical compositions of bulk sediments. Compared to other size fractions, the 5–6PHI size fractions of the Huanghe and Changjiang sediments have special mineralogical and chemical compositions, and intermediate volume percentages. Weight or volume percentage of each size fraction may be more suitable than mean grain‐size of the bulk sediment to elucidate the grain size effects. Chemical Index of Alteration (CIA) values increase steeply with decreasing grain size, while Weathering Index of Parker (WIP) values are relatively stable. Because of the big influence of the abundance of clay minerals on CIA values, it is questionable to use CIA as a proxy of weathering intensity. Considering the clay mineral effects, stability in values and heterogeneous material properties, WIP has the potential to indicate the chemical weathering intensity of sediments. Copyright © 2014 John Wiley & Sons, Ltd.     

The effect of weathering on the grain-size distribution of red soils in south-eastern China and its climatic implications

Particle-size analysis is a useful way to determine the source and deposition of sediments. However, there are inconsistencies when this method is used to constrain the origin of the red soils in south-eastern China. To address this problem, we performed a detailed grain-size analysis of two red soil sequences in Xuancheng and Qiliting located along the lower reaches of the Yangtze River. By comparing their particle-size characteristics with those of the loess on the Loess Plateau in northern China, we found that the aeolian samples plot in a particular zone in the C–M (grain size of the cumulative 1% versus median grain size) plot and cluster nearer the lower left corner of the plot as their degree of weathering increases. The grain-size features suggest that the onset of large-scale aeolian deposition along the lower reaches of the Yangtze River occurred at approximately 0.8 Ma. Although both sedimentary sorting and post-depositional weathering control the grain-size variations in the deposits, the extremely strong weathering due to the humid, warm climate along the lower reaches of the Yangtze River primarily modified the grain-size distributions of the primary red soil deposits. Strong weathering increased the very fine silt (2–5 μm) fraction and decreased the coarse (>63 μm) fraction. We also found that certain grain-size parameters of the red soils varied with the weathering intensity, which can be used as indicators of palaeoclimate variations. The grain size variations in both the Qiliting and Xuancheng sequences suggest that the mid-Pleistocene climate transition (MPT) may have affected the lower reaches of the Yangtze River at 0.9 Ma.     

"巫山黄土"粒度特征及其对成因的指示

为了探讨"巫山黄土"的成因, 对剖面样品进行了粒度分析.结果表明: "巫山黄土"主要由 < 50 μm的颗粒组成, ＞50 μm的砂级以上颗粒平均含量为16.9%;作为风尘"基本粒组"的10~50 μm的粗粉砂平均含量达43.1%, 为众数粒组; 5~10 μm的细粉砂颗粒含量平均为14.5%;＜5 μm的粘土颗粒含量平均为25.5%, 为次众数粒组.粒度参数、频率曲线与典型风尘沉积物相似, 显示为典型的风积成因; 粒度参数的C-M、L-M、A-M图等粒度象分析及结构参数散点图与现代河流沉积物差别明显, 而与长江中下游分布的下蜀土却基本一致.判别分析结果绝大部分为负值, 显示了风积成因为主、个别层位受到水流作用改造的成因特征.      

Aeolian origin of the red earth in southeast China

A clay‐like deposit known as ‘red earth’ is widely distributed over the terraces and high lands of the Yangtze River valley in southeast China. Its typical pedo‐stratigraphical features have attracted the interest of pedologists and geologists for many years, although its origin is still debated. Here we report an analyses of the grain‐size distributions, rare‐earth element (REE) patterns and upper continental crust (UCC)‐normalised major elemental composition of the red earth and compare them with those of the loess and other aeolian deposits in northern China. The results show that the red earth in southeast China has two or three end‐member grain‐size distributions, similar to the sedimentary characteristics and geochemical composition of aeolian deposits found in northern China. Together with other evidence from field observations, these results suggest that the red earth is probably of aeolian origin. On the basis of these data, we suggest that thick aeolian dusts were also deposited in the wet subtropics and that the effect of the winter monsoonal winds upon the dust transport in eastern China was more important than previously believed. Copyright © 2002 John Wiley & Sons, Ltd.