中國南方第四紀紅土中結(jié)核的理化特征及形成環(huán)境.pdf

1、隨著全球變化研究的深入，有關(guān)紅土成因、發(fā)育期次、年代學(xué)、磁性地層學(xué)、古氣候?qū)W以及紅土與全球變化關(guān)聯(lián)等一系列重大問題得到了深入探討和研究，這對于認識我國第四紀氣候變化過程和全球變化的緯度效應(yīng)均具有重要意義。 中亞熱帶第四紀紅土沉積剖面中含有多層結(jié)核淀積層，結(jié)核作為土壤發(fā)育過程中與溫度、水分、氧化還原條件息息相關(guān)的新生體，包含有第四紀紅土發(fā)育過程中多次淋溶-淀積信息。本文圍繞南方紅土中結(jié)核的理化特性展開研究，揭示其發(fā)育過程中記錄的環(huán)

2、境信息。論文對紅土結(jié)核的形態(tài)學(xué)研究、物質(zhì)組成研究和形成環(huán)境研究，初步得到以下結(jié)論。 (1)在野外工作的基礎(chǔ)上，選擇宣城、九江、金華、安吉、長沙等地的典型第四紀紅土沉積剖面采集紅土結(jié)核樣品，并通過對紅土結(jié)核粒徑、形狀、顏色、表面光滑度、內(nèi)部構(gòu)造等形態(tài)指標的統(tǒng)計分析，將南方第四紀紅土中結(jié)核分為規(guī)則結(jié)核和不規(guī)則結(jié)核兩類。規(guī)則結(jié)核呈球狀或橢球狀，黑色或黑褐色，表面光滑，內(nèi)部具同心圓狀環(huán)帶構(gòu)造，且環(huán)帶數(shù)目與結(jié)核粒徑的大小無關(guān)；不規(guī)則結(jié)核呈

3、棒狀、片狀或板狀，多黃褐色或灰黃色，內(nèi)部無環(huán)帶構(gòu)造，表面粗糙。 (2)紅土結(jié)核為鐵錳結(jié)核。其化學(xué)組成以SiO2、Al2O3、Fe2O3、MnO為主，平均含量分別為48.24﹪、11.78﹪、14.27﹪、5.97﹪，與母質(zhì)化學(xué)組成相比，錳、鐵氧化物明顯富集，兩者的富集倍數(shù)分別是2.2倍和30.3倍；Si、Al含量較母質(zhì)低；K、Mg、Na、Ca等元素含量與母質(zhì)差別不大。結(jié)核主量元素含量由高到低的排序為SiO2＞Fe2O3＞Al2O

4、3＞MnO＞TiO2＞K2O＞MgO＞CaO；母質(zhì)主量元素的排序為SiO2＞Al2O3＞Fe2O3＞K2O＞TiO2＞MgO＞MnO＞CaO；黑色結(jié)核MnO含量高，規(guī)則結(jié)核的Fe/Mn比值較同一剖面的不規(guī)則結(jié)核低。結(jié)核中微量元素相對于母質(zhì)有較明顯的富集。微量元素富集倍數(shù)由大到小的排序是：Pb(22.1)＞Co(19.4)＞Ba(7.0)＞As(4.6)＞Ni(3.0)＞P(2.2)＞Cu(2.2)＞W(wǎng)(2.2)＞Sc(2.0)＞Zn(1

5、.8)＞V(1.6)；元素間的相關(guān)分析表明，Mn與許多微量元素Sc、Co、Cu、Zr、Mo、Ba、Pb呈顯著正相關(guān)。鐵錳結(jié)核稀土元素總量平均值為843.3mg/kg，明顯高于紅土母質(zhì)稀土總量平均值173.1mg/kg。結(jié)核的稀土分布模式顯示，結(jié)核中輕稀土富集，Eu負異常的斜率為負值的分布模式，尤以Ce的富集最明顯，這與Mn對Ce4+的專性吸附有關(guān)。 (3)結(jié)核中Fe、Mn、Ce等變價元素的明顯富集，揭示了紅土結(jié)核形成于氧化還原交

6、替的環(huán)境。酸性紅土母質(zhì)在漬水條件下，存在大量可溶態(tài)Fe2+和Mn2+離子或溶膠，為鐵錳結(jié)核的形成發(fā)育提供了豐富的成核物質(zhì)；在脫水條件下，F(xiàn)e2+和Mn2+被氧化成Fe3+和Mn4+，使Fe3+和Mn4+處于過飽和而結(jié)晶沉淀。根據(jù)結(jié)晶動力學(xué)理論，紅土中Fe2+和Mn2+被快速氧化時，F(xiàn)e3+和Mn4+結(jié)晶速度快，多形成不規(guī)則狀結(jié)核，內(nèi)部無環(huán)帶狀物質(zhì)分異；相反，紅土中Fe2+和Mn2+被緩慢氧化時，F(xiàn)e3+和Mn4+結(jié)晶速度慢，易形成規(guī)則狀

7、結(jié)核，結(jié)核內(nèi)部的環(huán)帶狀構(gòu)造明顯。可見，規(guī)則形態(tài)的結(jié)核形成于相對穩(wěn)定的環(huán)境；不規(guī)則結(jié)核的形成于環(huán)境劇烈變化的時期。 此次研究通過野外調(diào)查和室內(nèi)分析相結(jié)核的方法，對第四紀紅土中發(fā)育的鐵錳結(jié)核做了較詳細的研究，掌握了大量的第一手資料。將第四紀紅土中鐵錳結(jié)核作為提取環(huán)境變化信息的載體研究。研究結(jié)果證明這是正確的可行，為第四紀紅土研究提供一個新的研究方法；將結(jié)核的外部形態(tài)做了系統(tǒng)的統(tǒng)計描述，找出了一搬的規(guī)律；通過結(jié)晶動力學(xué)理論，將鐵錳結(jié)核