Rock warming and drying under simulated intertidal conditions,part I: experimental procedures and comparisons with field data

The wetting–drying and warming–cooling behaviours of rock and stone are known to influence the nature and rate of weathering. The way materials warm‐up and dry‐out also influences their suitability as biological substrata. While rock thermal behaviours have been measured under controlled laboratory conditions, previous experiments have largely been restricted to terrestrial simulations due to practical constraints. Where efforts have been made to simulate intertidal conditions, expansion and contraction of rocks or rates of breakdown (i.e. sediment production and weight loss) have been measured, while detailed observations of thermal and drying behaviours have rarely been made. A simple, semi‐automated procedure is described that enabled measurement of surface temperatures and desorption (evaporative water loss) for different material types (rock and concrete) under simulated semidiurnal tide conditions. Some preliminary results are presented illustrating the types of data that were obtained, and comparisons are made with temperature data collected on a rock platform in the UK to assess the ability of the procedure to adequately represent field conditions. Copyright © 2011 John Wiley & Sons, Ltd.     

长白山天文峰剖面全新世火山喷发物长石风化溶蚀特征及地质意义

利用扫描电镜和能谱分析研究了长白山天池火山天文峰剖面全新世喷发物中长石表面风化溶蚀显微形貌和化学组成,结果显示: 天文峰剖面从顶部黑色浮岩向下到暗灰色浮岩中,长石表面发育风化溶蚀不同的显微形貌结构。其特征有,风化初期的溶蚀作用主要在双晶缝、解理缝等结构薄弱部位,形成规模较小的溶孔和溶缝等,随着风化溶蚀程度的增加,已经形成的溶蚀痕迹进一步扩大、合并、相互贯通而形成矩形溶孔或棱柱状溶孔。长石晶体上溶蚀痕迹的扩大受长石晶体各向异性的控制。天文峰剖面火山喷发物时代越早,长石颗粒表面风化溶蚀程度越强,结构越复杂; 火山喷发物时代越晚,长石颗粒表面风化溶蚀程度越弱,结构越简单。即长石表面风化溶蚀程度与火山喷发的时代具有一定的相关性。根据长石颗粒表面的显微形貌结构,认为漫江林场浮岩与天文峰剖面中灰色浮岩应是火山同一次喷发的产物。长石表面风化溶蚀度可以作为判定火山喷发精细序列的一个代用指标。能谱分析显示,较新鲜的长石表面与风化溶蚀的长石化学组成不同。长石风化溶蚀的显微形貌和化学组成反映了它是天然风化、溶解、淋滤,最后又有物质沉淀的自然成因。Fe元素则可能与微生物作用有关。详细研究长石表面的风化溶蚀特征,它将有可能成为从岩石微观方面探讨火山喷发后环境变化和火山喷发期次的一种新方法。     

黔中白云岩同化剖面的铅同位素组成及物源的指示

碳酸盐岩上覆红土的形成模式是一个争议的问题,尤其是形成该红土的物质来源争议最大.本文对贵州中部平坝剖面进行了铅同位素的综合分析,结果显示全岩样品的Pb同位素组成显示是以长石矿物为主的"普通铅",下伏三叠纪白云岩样品的n(206Pb)/n(204Pb)为19.29,风化剖面全土样品的n(206Pb)/n(204Pb)约为...     

硅酸盐岩斜坡水岩化学作用

综合采用现场调查、结构体物理-水理参数的高精度测试及室内试验等研究方法,对硅酸盐岩斜坡的水岩化学作用问题进行了探讨。结果表明,新鲜硅酸盐岩结构体结构致密、孔隙度低、孔隙细小,多属不透水介质。硅酸盐岩斜坡区的水岩化学作用主要发生于非饱和带和水位变动带,地下水多年最低水位以下的饱和带所占份额很小。饱和带内的水岩化学作用只能发生于结构体表面,是一种结构面开度逐渐增大、结构体逐渐变小的缓慢溶解过程。非饱和带及水位变动带水岩化学作用初期的溶解液主要是水气转化的凝结水,所形成的腐岩保留原岩结构、构造和体积,是一种等容转换过程。旱季时,气态水分子扩散到硅酸盐岩结构体表面内侧一定宽度范围内的微孔隙系统之中凝结为液态水并溶蚀造岩矿物;雨季时,入渗降水在结构体表面形成的薄膜水流接受结构体粒间溶液中的溶出组分并将其携入饱水带。当上述过程循环到一定程度时,结构体就会转变为腐岩结构体。覆盖有一定厚度的残坡积土层和植被盖层的硅酸盐岩斜坡有利于水岩化学作用的发生。     

Mesozoic regolith and palaeolandscape features in southeastern Australia: Significance for interpretations of denudation and highland evolution

The long‐term survival of regolith and landscape features of Mesozoic origins in southeastern Australia is supported by the sedimentary record, pre‐volcanic remnants, oxygen‐isotope signatures of secondary minerals, and the associated geomorphological context. The recognition of these ancient landscape remnants reflects the establishment of a major paradigm in Australian landscape studies after early interpretations emphasised a predominantly Late Cenozoic landscape history. The Mesozoic regolith and landscape remnants constrain interpretations of the evolution of the highlands in this region, indicating that Late Mesozoic and Cenozoic denudation did not extend beyond the complete removal of Mesozoic landscape features. Apatite fission track thermochronology interpretations invoke kilometre‐scale denudation levels across the southeastern highlands during the mid‐Cretaceous, which at first may appear contradictory to the geomorphological evidence of restricted denudation. Rather than necessarily being mutually exclusive interpretations, possible scenarios allowing for the preservation of Mesozoic palaeosurfaces along with kilometre‐scale denudation in the mid‐Cretaceous include: (i) exhumation of palaeosurfaces from beneath a thick sedimentary cover; (ii) truncation of formerly more extensive weathering profiles; and (iii) local‐scale variations in denudation. Local‐scale variations in denudation may not have been detected in previous studies due to dangers associated with overextending regional extrapolations and interpretations, as well as a tendency for the field basis of the different denudation models to emphasise different parts of the landscape. Field studies from areas where there has been localised deep incision into Mesozoic landscape remnants highlight the problem. Geomorphological studies have tended to emphasise areas of relative stability, featuring the preservation of regolith materials and the associated long‐term landscape record. In contrast, apatite fission track thermochronology interpretations may tend to emphasise a regional thermal history related to maximum denudation. Local variations in denudation leading to the preservation of Mesozoic palaeosurfaces have mainly been facilitated by localised lithological and structural controls on stream base‐levels and knickpoints, tectonic setting, and sedimentary and volcanic burial. When palaeolandscape interpretations are considered at the local scale, arguments proposing long‐term stability based on palaeolandscape remnants and apatite fission track thermochronology interpretations of large‐scale denudation may therefore not necessarily be contradictory.     

Eclogite from serpentinite near Attunga,New South Wales

Eclogite of high‐pressure low‐temperature origin occurs within the Great Serpentine belt of New South Wales. The presence of glaucophane‐bearing rocks and other medium to high‐pressure assemblages associated with the belt is similar in many respects to the Californian and Oregon occurrences. The chemical composition of the eclogite is characterized by low K₂O values comparable to many oceanic tholeiites, although one analysis is nepheline‐normative. Ti‐Zr‐Y ratios also show affinities to ocean‐floor basalts.

The garnet contains approximately 30% grossular and is strongly zoned from almandine (Alm 56%, Py 9%) at the core towards pyrope (Alm 44%, Py 27%) at the margin. Sodic augite contains 30–33% Jd, 4–7% Ac, and 72–74% Di+He.

Distribution of Fe and Mg between co‐existing garnet and pyroxene would suggest an increasing temperature during eclogite crystallization with a possible range from 290°C to 600°C and a minimum pressure of 7–12 kb.     

Le réseau de fracturation,facteur initial de la karstification des craies dans les collines du Perche : l’exemple du site de la Mansonnière (Bellou-sur-Huisne,Orne, France)

Résumé

Le facteur tectonique est reconnu depuis longtemps comme initiateur de la première phase de karstification, mais sans que ceci n’ait jamais été démontré car les témoignages des premières phases sont détruits par le développement de la karstification. Les qualités hydrologiques mixtes de la craie permettent de conserver une grande variété de formes spécifiques, illustrant différents stades d’évolution, depuis l’originel « primokarst » jusqu’au classique drain polyphasé.

Dans les collines du Perche, de très récentes recherches ont mis en évidence des galeries endokarstiques particulières, comblées de sables et d’argiles. Les analyses physiques, chimiques et rayons X ont démontré que ces remplissages résultent non pas d’un processus classique de dépôt fluviatile, mais au contraire d’un processus d’altération soulignant la progression d’un front d’altération dans la craie, jusqu’à la surface piézo- métrique. Les remplissages ne sont pas des dépôts sédimentaires, mais représentent une sorte de « fantôme de roche », résultant d’une transformation in situ de la craie, sans aucun transport de matière solide.

La genèse résulte de la progression de fronts d’altération installés sur le réseau de fissures de la zone d’introduction (de la surface jusqu’au toit de la nappe). À la rencontre de la nappe de la craie, le mélange des eaux produit une activité chimique qui ouvre la fissure originelle. Des galeries comblées, semblables à celles du karst classique, se forment, sans jamais avoir connu de drainage fluviatile. Ces galeries illustrent le premier degré d’une évolution karstique classique, juste avant qu’un flux draine la galerie constituant un nouveau degré de karstification : le conduit drainé. La spécificité de la région du Perche est que la karstification s’y est arrêtée au premier stade, illustrant le « primokarst » modélisé mais jamais décrit jusqu’alors. Les conditions de cette genèse sont acquises lorsque le site offre un réseau de fractures bien développé, une absence de formations superficielles, une perméabilité élevée du sol, une absence de drainage superficiel (pas de perte concentrée), et un encaissant relativement poreux. © Elsevier, Paris     

海岸壶穴与风化坑的成因差异及证据——以广东沙扒镇和庙湾岛海岸为例

风化坑和壶穴都是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.广东西部沙扒镇海岸和珠江口外庙湾岛海岸同时发育了风化坑和海岸壶穴.近年来我们对两处地区进行了考察,从地貌学、沉积学、岩石化学和矿物学等各个方面对风化坑和海岸壶穴的形成过程和影响因素进行了论证,并将两者进行了对比.研究表明在不同的岩石(火成岩和变质岩)上均能形成风化坑或海岸壶穴,各种证据显示风化坑形成于岩石表面积水的风化作用,海岸壶穴则是由海浪的侵蚀作用而形成:1)风化坑可以形成于高潮线以上的各个高度平坦的岩石面上,平均高潮线以下不能形成风化坑,而海岸壶穴可形成于平均高潮面之下,其形成高度不超出高潮面;2)海岸壶穴与风化坑在形态上有明显区别,如不同的侧壁形态、底部、口径边缘及宽深比等;3)海岸壶穴中堆积物颗粒磨圆度和分选度好于风化坑中颗粒;4)风化坑内堆积物的化学蚀变指数CIA值均高于附近地面岩石的CIA值,而风化坑内堆积物中矿物的英长比高于地表岩石的英长比,但CIA值和英长比均不能区分海岸壶穴和风化坑中的堆积物;5)风化坑内颗粒含大量的粘土矿物,而海岸壶穴中无粘土矿物;6)风化坑和海岸壶穴的堆积物具有显著不同的化学元素迁移特征.     

基于结构体的峨眉山玄武岩风化程度评价（Ⅰ）：风化结构体地球化学

峨眉山玄武岩属典型低渗透介质,其岩体风化是通过结构体风化实现的.风化玄武岩结构体具有一层或多层腐岩壳包围核心石形成的壳状结构;从表面向内,越靠近结构体几何中心,玄武岩风化程度越低.玄武岩风化可分为初期和中后期两个阶段,第一阶段仅存在二价铁向三价铁的转变而无明显组分流失与相对富集,第二阶段二价铁氧化与活动性组分(Si、Ca、MgNa、K)淋失和惰性组分(Al、Ti、ΣFe)相对富集同时发生.风化初期,随着风化程度的提高,FeO和Fe2O3相对含量此消彼长,但∑Fe相对含量变化不大;风化中后期,随着风化程度的提高,SiO2、CaO、MgO、Na2O、K2O、FeO相对含量单调降低,Al2O3、TiO2、Fe2O3、LOI单调升高.玄武岩风化过程中,FeO和Fe2O3相对含量对风化程度变化最为敏感.贯穿整个风化过程的含铁矿物氧化引起的铁种相对含量变化应成为峨眉山玄武岩风化程度评价需要考虑的关键因素.     

碳酸盐岩风化剖面U和Th的富集特征 及淋溶实验的指示

通过对贵州岩溶区12条风化剖面U、Th的分布情况、岩-土界面岩粉层动态淋溶残余物的元素变化特征以及元素质量平衡的研究,初步揭示了碳酸盐岩风化剖面U、Th的富集特征.①在碳酸盐岩风化体系中,U呈现出明显的活性,而Th既有惰性的一面,又表现出活性的一面.②碳酸盐岩风化过程中,岩-土界面是U、Th产生突变性富集的重要地球化学场所,而剖面进一步发育演化中U、Th的变化是一个长期而缓慢的过程.岩-土界面反应中,由于风化残余物体积的巨大缩小,U呈现出低背景、强亏损、高富集的地球化学特征.当Th呈现活性态时,与U表现出相似的地球化学特征;当Th表现为惰性态时,其在剖面中的富集主要源于易溶组分溶蚀后的绝对残余.③碳酸盐岩风化剖面U、Th的富集系数与基岩酸不溶物含量存在明显的负相关,说明碳酸盐岩酸不溶物含量愈低,碳酸盐溶蚀的体量愈大,风化溶液带出的活性U或Th也愈多,风化残余物的体积缩小变化程度也愈强,因此残余U或Th的相对富集程度也愈高.