碳酸盐岩酸不溶物作为贵州岩溶区红色风化壳主要物质来源的证据

贵州岩溶区红色风化壳是中国南方红色风化壳的重要组成部分 ,本文根据部分红色风化壳剖面野外特征、矿物学、地球化学及土壤物理学等的研究结果 ,对其物源及成因进行了探讨。各剖面 ,尤其邻近剖面显著的矿物学、地球化学差异排除了远程风成沉积物、火山灰、上覆或者高处碎屑岩层作为统一且重要物源的可能。极低的石英含量表明贵州常见的长石石英砂岩不是其主要物源 ,具有中稀土 (MREE)富集的特征也排除了粘土岩、页岩作为主要物源的可能。风化壳剖面间的差异性均可从基岩酸不溶物的差异性得到很好解释 ,表明它们是下伏碳酸盐岩风化、酸不溶物 (准 )原地堆积的结果。部分剖面甚至显示了典型风化壳剖面的一些特征 ,具有正常风化序列的剖面结构特征。

微地域搬运——碳酸盐岩红色风化壳形成过程的一种方式

由于差异溶蚀作用,由碳酸盐岩强烈风化形成的红色风化壳通常表现出独特的剖面构型:风化壳发育深厚、下伏基岩面强烈起伏波动、溶沟和石牙相间展布。以黔中岩溶台地之上发育的红色风化壳——平坝剖面为例,通过宏观地质、地球化学、粒度分析以及矿物学等方法,并以邻近的两个石灰土剖面(罗吏剖面和龙洞堡剖面)作对比,对碳酸盐岩红色风化壳的形成过程进行了讨论,论证了微地域搬运是碳酸盐岩红色风化壳尤其是厚层红色风化壳形成过程的一种方式。溶沟部位的风化壳,从风化前锋向上的一定深度范围内,为原位残积风化的产物(残积层);在此深度以上的部分,为地势较高的相邻石牙部位不同风化程度的残积物的搬运堆积(堆积层),也是导致风化指标随深度呈锯齿状波动的直接原因。后者一般组成剖面的主体。风化壳的年代地层学表现为,在残积层,从风化前锋向上,风化年龄由新到老;在堆积层,从下到上,风化年龄由老到新。风化前锋是一个重要的地球化学作用场所,在这一狭窄的界面上,伴随碳酸盐矿物的快速淋失,残余酸不溶物开始了明显分解。而风化壳的后期演化是一个缓慢而长期的过程。达到重力平衡的剖面(即风化壳表面平缓、不发生微地域搬运的剖面),在由表及里的风化作用下,从地表向下的一定深度范围内,逐渐改造为常态风化壳的发育特征。

贵州碳酸盐岩红色风化壳次生石英的裂变径迹测年研究

贵州位于青藏高原东南缘,由于缺乏沉积记录其新生代的地质演化历史还不很明晰,而广泛分布于云贵高原的碳酸盐岩红色风化壳可能蕴涵着重要的地质演化信息。本文对贵州多个原位碳酸盐岩红色风化壳中产出的晶体形态较好的石英进行了裂变径迹方法测年。结果显示,石英的裂变径迹年龄数据呈现出较大的变化范围,从1Ma到25Ma,且远远地小于其三叠纪和寒武纪的母岩年龄;结合贵州25Ma到1Ma的区域地质演化历史,裂变径迹年龄值可以排除石英来源于母岩碎屑、成岩过程的次生形成以及火山活动产生的热水沉淀或交代形成的可能性,而只能推断为该晶体形态较好的石英于碳酸盐岩风化作用产生的富硅流体中沉淀形成;各剖面石英的年龄值与新生代的青藏高原夷平期、华南红土期、贵州构造稳定期乃至世界范围内的风化-气候期有着良好的对应关系,说明次生石英裂变径迹测年具有很好的可行性和可靠性。

碳酸盐岩红色风化壳中的氧化铁矿物

氧化铁矿物是碳酸盐岩红色风化壳的主要矿物成分和重要结构单元。运用X射线衍射、透射电镜、扫描电镜、穆斯堡尔谱和电子探针等方法对碳酸盐岩红色风化壳中的氧化铁矿物进行了系统研究。碳酸盐岩红色风化壳中的氧化铁矿物主要有针铁矿、赤铁矿和磁赤铁矿。氧化铁矿物组合、含量和化学成分随成土环境和风化强度在剖面中呈明显的规律性变化 ,这为碳酸盐岩风化成土作用、红色风化壳成因与环境问题的深入研究提供了重要的矿物学依据。

热带地区碳酸盐岩上覆红色风化壳的成因机理及元素演化

开展热带岩溶地区红色风化壳元素地球化学演化规律研究,有助于丰富碳酸盐岩风化成土理论的认识。在越南北部选取典型的碳酸盐岩风化剖面,分析热带气候条件下碳酸盐岩上覆红色风化壳中主量元素的物质来源和演化特征。结果表明:无论Ti/Zr的元素比值分析,Hf-Zr、Nb-Ta及Sm-Nd的元素对协变分析,还是上地壳元素平均值(UCC)标准化分析,两个剖面的上覆风化壳均显示原地残积的特征,即两个剖面是碳酸盐岩的原位风化产物。碳酸盐岩风化成土过程中,CaO、MgO淋失明显,Al_2O_3和Fe_2O_3发生富集,显示两个剖面均经历较强的风化过程,但是白云岩和灰岩剖面有一定的分异特征。越南北部白云岩风化剖面从基岩到上部土层显示出稳定的Ti-Fe元素共富集特征,而灰岩剖面中Fe的增长速率明显超过Ti。白云岩上覆风化壳经历了强烈的风化作用,其脱硅作用弱于灰岩风化剖面,而富集铝的作用强于灰岩。迁移系数的演化规律说明两个剖面中长石成分(钾长石、钠长石等)或次生矿物(伊利石等)在风化成土过程中逐渐分解,同时Al、Fe、Si等稳定元素的在风化剖面中不断富集。

碳酸盐岩风化成土的交代作用机理:Ⅰ.矿物与微结构证据

通过对贵州、广西亚热带岩溶地区碳酸盐岩红色风化壳典型剖面的矿物学与微结构研究 ,从不同研究尺度和剖面不同部位都观察到大量碳酸盐岩风化成土过程中交代作用发育的最直接和最重要的矿物与微结构证据。首次较为系统讨论了碳酸盐岩风化成土的交代作用机理 。

昆明碳酸盐岩红色风化壳磁化率高于玄武岩风化壳的现象及原因探析

一般认为强磁性母岩风化壳的磁化率要高于弱磁性母岩的风化壳.然而,在昆明及周边地区强磁性的玄武岩,尽管其红色风化壳的磁化率平均值在1 687.86×10^(-8)m^3/kg左右,但却系统地比弱磁性的碳酸盐岩的红色风化壳低了近1/2.XRF(X-rag fluorescence)元素分析结果显示,玄武岩风化壳的平均全铁质量分数为18.91%,碳酸盐岩风化壳为18.57%,二者几乎相当,铁含量的差异不是导致产生这种现象的主要原因.磁化率随温度变化曲线和磁滞回线分析结果显示,碳酸盐岩风化壳和玄武岩风化壳的主要载磁矿物基本相同,均为矫顽力低的伪单畴磁铁矿和磁赤铁矿.但在频率磁化率方面碳酸盐岩红色风化壳却比玄武岩风化壳高出很多,结合碳酸盐岩红色风化壳有比玄武岩风化壳更低的SiO_2/Al_2O_3值,认为风化程度的差异是导致碳酸盐岩红色风化壳磁化率高于玄武岩风化壳的重要原因.