洪军[1]2003年在《胶膜的粘土矿物组成及地球化学特点》文中认为胶膜形成于土壤裂隙或孔隙表面，处于土壤中化学和生物作用的特殊微域，是土壤固、液、气叁相与植物根系相互作用和影响的交汇场所，各种物理化学及生物反应的界面，同时它又是土壤中特定成分活动、迁移、沉积的结果。因此，与土壤整体或基质相比，胶膜必定在其物质组成和化学性质上有着明显不同，由此引起的某些营养元素及有毒污染元素在胶膜上的富集、贫化及形态转变可能是影响土壤生产力与土壤环境质量的一个不应忽视的重要因素。为此，本文研究了我国华中地区几种胶膜及基质土壤的元素地球化学特点，粘土矿物组成，氧化铁类型，并分析了针铁矿的铝同晶替代以及胶膜与基质土壤对某些重金属离子吸附和氧化的特点。主要结果有： 1．胶膜的pH值和粘粒含量，K_2O、Na_2O、CaO、MgO，交换性的K、Na、Ca，Fe_2O_3，P_2O_5，Feph，非晶质铁，游离铁，铁的活化度，MnO_2，Co，Pb，Li，Cu，Zn，Ni，Cd等含量均比基质土壤的高，且大部分达到了显着或极显着差异。其中，MnO_2、Co和Pb在胶膜中大量累积，它们的平均含量分别为基质土壤的4.9倍，9.7倍和7.0倍。 2．相关分析表明：1)无论是在基质土壤还是胶膜中，pH值均与全量和交换态的K、Na、Ca、Mg极显着正相关，盐基离子含量高，它们的pH值相应就高。2)胶膜与基质土壤的氧化锰中均有Co、Ni的赋存，且胶膜中的氧化锰比基质土壤富集更多其它的重金属。3)基质土壤中Co与Ni共生，均存在于氧化锰和硅酸盐矿物的Feph中。胶膜中的Co与Ni不相关；Ni在胶膜中的赋存状态未发生大的改变，而Co在胶膜中与Ni发生了分异，部分存在于氧化锰中，另有部分与粘粒和游离铁结合。4)Cu、Zn和Cd在基质土壤中是共生的，且主要赋存在粘粒层状硅酸盐中。胶膜中则主要存在于MnO_2矿物中，且它们发生了分异。5)基质土壤中的Co、Pb并不相关。胶膜中的Co、Pb共生，相关系数达到了0.95~(**)，其中大部分与氧化锰结合，另有部分存在于粘粒与游离铁中。 3．因子分析表明：1)对于基质土壤，公因子1代表风化成土作用，公因子2代表铁的活化度的作用，公因子3代表粘粒、游离铁的富集作用，公因子4代表层状硅酸盐与镉的同晶替代或吸附作用。2)对于胶膜，公因子1代表风化成土作用，公因子2和公因子3代表粘粒和氧化锰富集某些重金属的作用，公因子4代表铁的活化度与锌的关系。 4．供试黄棕壤和黄褐土的基质土壤与胶膜的粘土矿物均为水云母、1.4nm矿物和高岭石，其含量的大小顺序均为水云母＞1.4nm矿物＞高岭石。基质土壤中1.4nm矿物为1.4nm过渡矿物和蛭石的混合相，胶膜中1.4nm矿物全部为蛭石，无1.4nm过渡矿物。在胶膜微环境条件下，有机质的鳌合作用、pH升高、复盐基等使胶膜中1.4nm过渡矿物向蛭石发生了转化。 5．供试样品的氧化铁矿物中无赤铁矿，仅含有针铁矿。胶膜中针铁矿的铝同晶华中农业大学硕士论文2003年5月替代量为9.4molAI阶17.gmo1AI%，基质土壤中针铁矿的铝同晶替代量为12.Omo认1%一19.gmolAI%。大部分胶膜中针铁矿的铝同晶替代量小于基质土壤，这可能与胶膜中复盐基以及有机质对铝的鳌合作用使铝的活性受到抑制有关。 6.供试样品对重金属离子的等温吸附特点表明，胶膜经脱锰处理以后对重金属离子的饱和吸附量比胶膜降低了50%一100%，表明这叁种胶膜中氧化锰是吸附重金属离子的主体。叁种胶膜分别对Pb、cu、cd、Zn离子的最大吸附量顺序均为黄褐土>黄棕壤>红壤，与它们的Mn仇含量大小顺序黄褐土(16.4mg/g)>黄棕壤(10.omg/g)>红壤(5.smg/g)一致。 7.红壤、黄棕壤、黄褐土的胶膜经去除氧化锰后，氧化cr(m)生成Cr(VI)的量均比它们胶膜所产生的氧化量有极大程度的降低(降低百分率为88.6%一100%)，说明红壤、黄棕壤、黄褐土胶膜中氧化锰是氧化Cr(m)的主体;不同的胶膜氧化生成Cr(班)的量大小顺序为黄褐土>红壤>黄棕壤。
黄丽[2]2004年在《亚热带典型土壤铁锰胶膜的微形态与化学特性》文中认为土壤微域的化学特征、物质转化和环境状况，是土壤学研究中最活跃的领域之一。作为土壤形成过程中的产物和结构特征，处于土壤裂隙或孔隙壁表面的胶膜是土壤特定阶段和特定成分活动、迁移、沉积的化学微环境的记录、土壤中元素淋溶迁移的信息载体，又是土壤固相、液相、气相与植物根系相互接触、影响和作用的交汇场所。研究胶膜的物质组成与形态变化、营养和有毒污染元素的含量及生物有效性，对了解土壤性质和评价环境质量，以及认识土壤的发生与演变规律有重要的理论意义和实用价值。 本文用化学分析和X-射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、电子探针(EPMA)、偏光显微观察等技术，研究我国亚热带的黄褐土、黄棕壤和红壤铁锰胶膜及其基质的微形态特征、物质组成、表面化学性质以及元素迁移的地球化学特点。结果表明： 1．铁锰胶膜的微形态特征为黑色和红褐色相间、厚度约为1mm的膜状物，它的物质结构致密，与基质的界限较清晰。SEM／EPMA分析表明，MnO_2和Fe_2O_3在胶膜线剖面上呈波形曲线分布；黄褐土和黄棕壤的铁锰胶膜由外向内，出现富锰区、富铁锰区和富铁区，并在胶膜表面呈锰-铁锰-铁胶膜相间的条带状构造；红壤胶膜条带由外向内为富铁锰区和富铁区，富锰区不明显：叁种土壤由南到北，土壤铁锰胶膜的富锰区逐渐明显。胶膜的生长起源于渍水的环境，它的发育是在氧化-还原周期性变化过程中进行的。供试黄褐土、黄棕壤和红壤的铁锰胶膜条带的形成经历了多次较大的环境变化。 2．供试红壤、黄棕壤和黄褐土铁锰胶膜的pH值、铁的活化度，以及粘粒、盐基、Fe_2O_3、P_2O_5、非晶形铁、游离铁、MnO_2、Co、Pb、Li、Cu、Zn、Ni、Cd等含量均比基质土壤明显的高。重金属元素尤其是Co、Pb等在胶膜中大量累积，说明这些元素在胶膜形成中发生了分异，并随铁、锰氧化物在胶膜上的淀积而富集。Ba、Co、Cu、Li、Ni、Pb等元素主要富集于铁锰胶膜的氧化锰矿物中，而Zn、Cd、Cr、Mo主要富集在氧化铁矿物中。 3．成土的气候环境和物质组成的差异，使叁类土壤铁锰胶膜的形成各有特点。黄褐土的成土作用相对较弱，在胶膜的物质迁移过程中，MnO_2对Co、Pb、Cu、Cd、Ni等大部分重金属离子的富集起主导作用；随着成土作用的增强，黄棕壤中除MnO_2外，铁氧化物在胶膜形成过程中的作用加强，并且胶膜中对重金属元素地球化学行为影响的作用较集中；红壤胶膜湿润、酸性强，MnO_2在铁锰胶膜形成过程中富集重金属元素的作用下降，粘粒和铁氧化物的影响加强。即从黄褐土到黄棕壤，胶膜中影响重金属行为的作用逐渐聚集，在黄棕壤中表现得最集中，相互影响较强烈；在红壤胶膜中，这些成土作用又变得较分散，相互之间的影响减弱。 4．供试的铁锰胶膜与基质土壤的粘土矿物均由水云母、高岭石和1.4nm矿物组成。黄褐土和黄棕壤基质中的1.4nm矿物为1.4nm过渡矿物和蛭石的混合相，但胶膜中的1.4nm矿物全部为蛭石；红壤胶膜和基质中的1.4nm矿物均为1.4nm过渡矿物和蛭石的混合相。由此认为，黄褐土和黄棕壤胶膜中的蛭亚热带几种土壤铁锰胶膜的微形态特征、物质组成、性质及地球化学特点石主要来源于表层粘粒中蛙石的淀积和裂隙周围基质土壤中1.4nm过渡矿物的转化;在胶膜微环境条件下，其有机质含量、交换性盐基总量等性质明显不同于基质土壤，其微环境抑制了土壤中的蛙石向1.4nm过渡矿物转化，并导致1.4nm过渡矿物向蛙石的转化。 5.有机酸盐溶液对黄棕壤和黄褐土基质粘粒的矿物培养试验结果表明，经柠檬酸钠和乙酸钠溶液培养4至7个月后，基质土样中的部分1.4nln过渡矿物已逐渐向蛙石转化:与其它处理相比，用0.5m。比的柠檬酸钠和盐溶液培养基质土壤7个月后，其1.4lun过渡矿物向蛙石转化最为明显。说明土壤经有机酸盐溶液培养后，部分1.4 nm过渡矿物的层间轻基铝被络合出层间，随后钾、钙、镁等的水合阳离子进入，使之转化为蛙石;有机酸盐的种类、浓度和培养时间的长短均对转化的进程起重要作用。这证实了胶膜中有机质和盐基含量更高的微域条件，是导致1.4nm过渡矿物的演化逆转为蛙石的主要原因。 6.供试铁锰胶膜和基质土壤的氧化铁矿物主要为针铁矿，大部分胶膜中针铁矿的铝同晶替代量小于相应的基质土壤，这主要是胶膜的复盐基以及有机质对铝的鳌合作用使铝的活性受到抑制所致。黄褐土和红壤铁锰胶膜的锰矿物为铿硬锰矿和水钠锰矿的组合，黄棕壤铁锰胶膜的主要为水钠锰矿。 7.与基质土壤比较，铁锰胶膜的比表面积大，PZC低。铁锰胶膜经脱锰处理后，比表面积明显降低。由STPT法测得黄褐土、黄棕壤、红壤基质的PZC分别为3.13、3.65、3.90;黄棕壤和红壤铁锰胶膜的PZC分别为3.26和3.42，黄褐土的铁锰胶膜测不出PZCo 8.铁锰胶膜对Pb2+、cu2+、c子+、zn2+的吸附曲线符合l朋gmuir方程。与基质土壤相比，铁锰胶膜对重金属离子的吸附和氧化能力强。铁锰胶膜经脱锰处理后，对P价+、cu2+、cd2+、zn2+的最大吸附量比未处理的降低了53%一100%;其氧化cr(In)生成cr拟)的量比铁锰胶膜的降低了87%一100%。说明红壤、黄棕壤、黄褐土的铁锰胶膜中，氧化锰是吸附重金属离子和
黄传琴[3]2011年在《黄土剖面粘粒矿物的组成特征及其环境意义》文中研究说明黄土高原完整的黄土-古土壤序列作为第四纪古环境叁大支柱记录之一,储存了2.5Ma B.P.以来丰厚的地学-生物学信息，它记录了黄土高原乃至整个欧亚大陆第四纪多旋回的生物气候环境变迁，为研究古气候和古环境变化提供了很好的研究材料。粘粒矿物作为土壤的重要组成成分，它的形成与转化受温度、湿度等环境条件的影响。因此，矿物组成特征可指示土壤演化过程与成壤环境。本研究以武功、洛川、安塞全新世黄土-古土壤以及武功第五层古土壤为研究对象，采用X-射线衍射（X-raydiffraction）、X-射线荧光光谱法（X-ray fluorescence）、选择性溶提等技术研究了不同土壤层次的矿物学特征，结合14C加速器质谱法测年、粒度组成、CaCO_3以及磁化率分析，探讨全新世黄土-古土壤和第五层古土壤中的矿物风化与成壤过程，揭示地质时期古气候与成壤环境的时空特征，取得的主要结果有：1.武功全新世黄土剖面的土层（上覆黄土层/L0，0-50cm；均一古土壤层/S0，50-150cm；古土壤与马兰黄土层之间的过渡黄土层/LT，，150-200cm）明显可辨。根据~(14)C测年结果进行插值计算，L0、S0、LT土层的更迭说明了黄土高原南缘全新世0-3,100yrB.P.、3,100-8,500yr B.P.、8,500-11,500yr B.P.期间气候干冷-暖湿-干冷变化的“叁阶段”模式。武功全新世黄土-古土壤剖面的CaCO3含量、粒度组成、磁化率均与成壤作用呈相应的周期变化。相对下伏马兰黄土层（L_1，200cm以下）及上覆黄土层（L0），全新世古土壤（S0）CaCO_3的强烈淋溶、粘粒的富集、磁化率的增强，说明该层土壤的成壤发育作用增强。根据武功全新世古土壤层CaCO_3的淋溶量、迁移深度及磁化率推算，全新世中期S0发育时的年均降水量高达800mm以上。该区全新世中期气候类型相当于现今亚热带北缘（秦岭南坡）土壤发育的气候条件。2.黄土高原南缘武功全新世黄土粘土矿物的组成特征分析结果表明，全剖面粘土矿物组成相似，以伊利石为主，绿泥石、蛭石次之，含有少量高岭石与蒙脱石等。古土壤S0中存在少量的层间羟基物矿物（hydroxy-interlayered minerals，HIM），这意味着全新世中期黄土高原南缘以森林为主的古土壤环境。柠檬酸钠溶液80oC连续处理结果HIM主要由层间羟基物蒙脱石（hydroxy-interlayered smectite，HIS）和层间羟基物蛭石（hydroxy-interlayered vermiculite，HIV）组成，并提出了古土壤中硅酸盐矿物的形成与转化过程及HIM形成的可能途径。3.黄土高原南缘武功全新世古土壤层（S0）中的伊利石结构特征指数相对较高，但全剖面（L_0、S_0、L_1）伊利石的半高宽(half height width，HHW)、积分宽度(integralbreadth，IB)、化学指数(illite chemistry index，ICI)分别在0.25-0.30o2θ、0.4-0.6o2θ、0.25-0.40之间变化，表明土壤形成于物理风化较强的环境中，矿物化学风化较弱。富含CaCO_3的风尘物质的连续沉积抑制了矿物的风化演化，减弱了古土壤的成壤发育强度，主要的矿物风化过程是伊利石的脱钾作用和绿泥石的风化。因此，黄土高原地质时期的古气候及成壤环境条件，比黄土-古土壤层中的矿物风化及成壤特征所反映的气候更为暖湿。4.黄土高原自北向南的安塞、洛川和武功全新世黄土-古土壤（~(14)C测年：23860±90-0yr B.P./晚更新世晚期至今）剖面中的层状硅酸盐矿物以伊利石为主，绿泥石、蛭石次之，含有少量高岭石与蒙脱石等，其矿物及元素组成相似，并且各剖面之间的矿物与元素组成也相似。沿气候梯度，自北（安塞剖面）向南（武功剖面），古土壤层中蛭石含量逐渐增加、高岭石和蒙脱石略有减少，同时伴有粘粒的富集、碳酸盐强烈的淋溶以及磁化率的增强。安塞全新世剖面的层状硅酸盐粘土矿物组成一致且含量稳定，与剖面中高砂粒含量、稳定的CaCO_3含量以及极低的磁化率一致，风尘沉积后经历的矿物风化、成壤作用弱，这说明黄土高原北部11,500yr B.P.以来气候及成壤环境稳定，全新世中期并没有受到东南亚暖湿季风气候的影响。黄土高原黄土-古土壤中的矿物学组成特征确切地记录了地质时期成壤环境的时空变化。黄土高原全新世期间的气候变化存在地区差异，典型的全新世气候变化的“叁阶段”模式在区域上并不具有普适性。5.黄土高原南缘武功第五层复合古土壤（S_5）每一层古土壤层（S_(5-1)、S_(5-2)、S_(5-3)）的CaCO3在成壤前期完全淋失，在古土壤底部形成了30-50cm厚的CaCO3结核层。S5-1土层中的粘粒含量和磁化率均明显高于S_(5-2)和S_(5-3)土层，说明S5-1土层经历了更为强烈的物理、生物化学风化，其成土作用较S_(5-2)和S5-3土层的强烈。S5的粘粒/粉粒比值较高，小于0.002mm的粘粒含量高出下伏黄土层（L_6）约60-100%。粒度结果表明，S5的粘化作用较全新世古土壤（S0）的强。各古土壤层中部磁化率在120-310SI（10-8m~3kg~(-1)）范围内波动，远比S0的磁化率（190-220SI/10~(-8)m3kg~(-1)）高。可以推断S5古土壤代表了比全新世中期更为暖湿的气候条件。武功S5复合古土壤成壤过程中CaCO_3完全淋失、粘化作用强烈、磁化率增强，都说明S5在暖湿的气候条件下经历了强烈的成壤作用。但是，粘土矿物的分析表明，S5的粘粒矿物组成相似，S_(5-1)、S_(5-2)和S_(5-3)的粘土矿物均以伊利石为主，并含有不同数量的绿泥石、蛭石、高岭石与蒙脱石等。S5并没有表现出比其上覆黄土层（L_5）和下伏黄土层（L_6）更为强烈的矿物风化，这与粒度组成、CaCO_3及磁化率的分析结果矛盾。这可能是因为每层复合古土壤层底部坚硬、致密的CaCO_3淀积层和粘化层对下渗水的滞留作用，阻碍了上伏土层中碱土金属元素和硅的淋移，抑制了矿物的风化转化。
安芷生, 魏兰英[4]1979年在《淀积铁质粘粒胶膜及其成因意义》文中指出胶膜(Cutans)是与土壤的孔隙、裂隙、孔道、土胚(Ped)和骨髂碎屑颗粒的自然表面相结合或相适应的一种可识别的土壤形成物。若将土壤物质分为骨骼颗粒(Skeleton Grains)和细土物质(Plasma),粘粒胶膜则是细土物质中粘粒组分的扩散、移动或淀积形成的聚集物,或是粘粒组分原地变化形成的分离物。粘粒胶膜的研究,对于介决如何区别土壤中听发生的就地粘化与粘粒的机械移动和淀积这一尚在争论的问题,乃至鉴别土壤发生程度和土壤发生类型有重要意义。
王守玉[5]2017年在《陕北地区N_2红土岩石学特征及其工程地质意义》文中提出以沉积学、岩石学、工程地质学等学科的理论和方法为指导,通过对柳林高家沟等4条剖面、SK2等5口钻井的野外观察与室内样品实验分析,对研究区新近系红土岩石学特征、沉积环境、岩石学特征对红土工程地质性质影响等方面进行研究。基于前人对典型红土剖面的研究成果,结合孢粉组合带划分与对比,对研究区中新统保德组及上新统静乐组进行了区域对比,二者界限5.2Ma B.P.。红土碎屑以石英为主,次为长石及含少量岩屑和重矿物,填隙物主要为粘土矿物,胶结物以粘土矿物为主,兼有次生碳酸盐胶结物及铁锰胶膜;粒度以小于0.1mm的粉粒为主;红土岩石学类型主要为泥岩、泥质细粉砂岩、泥质粗粉砂岩,保德组夹中粗粒岩屑石英砂岩及石灰质中砾岩,总结了不同岩石类型的特征。研究区红土经历了压实作用、胶结作用、交代-蚀变作用等成岩作用改造,处于早成岩作用B期;基于沉积环境标志研究,在研究区红土中识别出冲积扇、温湿森林-冷干草原两种沉积环境类型。沉积环境经历了由冲积扇-温湿森林-冷干草原转变的沉积演化序列,建立了迎山展布型、背山展布型及构造稳定型叁类沉积模式;粘土矿物含量高、粒度级配整体良好、钙质胶结强对土体强度起建设性作用,降低了其渗透性;微裂隙发育、粘土矿物吸水性对土体强度起破坏性作用,加大了其渗透性。
李艳花[6]2006年在《关中平原全新世土壤和土壤水环境研究》文中研究指明目前黄土高原地区正在大规模地进行以植树种草为主的生态环境建设，而且在延安以南地区主要是恢复森林植被。如果该区不是森林发育的地带，那么不仅会出现造林不成林的现象，造成经济上的巨大损失，而且会导致植被退化和土壤干燥化。现代气候是全新世气候的延续和发展，因此，研究全新世黄土高原中南部塬区有无较广泛的森林发育，对现代的植树造林工作有重要的参考价值。 在黄土高原地区，由于地下水埋深大，该区植被的发育主要依靠来自大气降水入渗形成的土壤水分，所以土壤水分的多少是决定不同类型植被发育的最关键因素。人们对黄土高原土壤水分进行了很多研究，已经认识到较严重的土壤干层是造成延安及以北地区人工林生长不良的主要原因。已有的研究表明，土壤中重力水的入渗深度能够指示土壤干层的有无和发育强弱，是决定植被类型的最主要和最关键的因素。现代黄土高原地区的重力水入渗深度一般不能到达2m，2m以下是入渗、运移很缓慢、含量低的薄膜水，所以容易形成长期性土壤干层和严重的水分不足。 为此，我们选择和现代气候联系紧密的全新世作为研究时段，采取野外考察，室内实验相结合的方法，通过CaCO_3含量与微量元素测定、颗粒成分分析、土壤微结构鉴定等多项指标，对关中平原全新世黄土、土壤和全新世土壤水环境进行了研究，获得的主要认识有： (1)应用CaCO_3淀积深度模型，结合土壤水分的运移规律和水分在土体分布中的格局及其有效性，对关中平原全新世土壤水进行了研究，并利用现代降水量进行验证。研究得出，全新世土壤S_0发育时期，秦岭山前地带王庄剖面的重力水入渗深度达到3m；关中平原中部安村剖面和西杨万村剖面的重力水入渗深度达到2.12m；关中平原西部岐山雍川镇剖面的重力水入渗深度达到2.3m，重力水入渗深度指示当时的年降水量为800mm左右。根据重力水入渗深度和重力水带之下厚约1m的毛管水带的分布可知，S_0发育时关中平原基本没有土壤干层发育，土层中的有效水分布深度可以满足森林植被生长的需要，表明关中平原全新世中期古土壤发育时的植被类型应为森林。 (2)通过对迷鹿村全新世古土壤下部木本植物根孔充填物的颜色、粒度成分和矿物组成的研究，发现根孔充填物与全新世古土壤粘化层基本相同，应该是发育在全新世古土壤形成的中、后期，当时古土壤的发育已经成熟。植物根孔的分布深度和充填物的迁移深度指示全新世中期重力水的入渗深度有时可以达到4m，全新世中期古土壤发育时深部土层含水量高，能够满足森林植被发育的需要。植
朱丽东[7]2007年在《中亚热带加积型红土及其所记录的第四纪环境变化探讨》文中研究表明全球环境变化与区域响应研究是当今科学界广为关注的研究课题。论文关注中国南方红土区红土沉积与环境变化研究热点，选择中国南、北方交接地带中亚热带长江中下游气候变化敏感区，以加积型第四纪红土沉积为研究载体，利用沉积学、土壤学、环境地球化学和年代学等研究方法，就其加积性特征、沉积环境、风化特征、理化性质展开系统研究和面上区域对比研究，在此基础上选择典型剖面进行ESR年代学研究，探讨中亚热带该类红土自第四纪以来的环境演化记录，为更大范围内红土与古环境记录的对比研究提供依据。在赣、浙、皖、湘等省境内大量野外工作的基础上，点面结合共获得7个红土剖面的各类分析样品1460余块，在实验室内完成粒度、磁化率、土壤色度、PH、主微量元素、稀土元素、粘土矿物、显微镜观察、ESR年代等测试分析。初步得到以下主要结论：1、各剖面红土粒度组成有较好的一致性，显示风成特性。红土粒度分布范围一般在0～250μm，不含＞2mm的砾石，粉砂(4～63μm)为优势粒级，各剖面平均值变化于48.12％～71.31％之间，10～63μm粒组充当第一众数粒级，各剖面平均含量为26.59％～45.05％，第一众数峰位于5～6Φ(30～15μm)处，对应于风尘“基本粒级”。此外，样品粘粒(＜4μm)含量高，各剖面介于27.57％～50.1％，充当第二众数粒级，第二众数峰位于9Φ附近(2μm)或10Φ～11Φ之间(1～0.5μm)，指示红土区经历的较强风化成土作用。比较发现，该类红土在粒度组成、分布、图解参数特征值方面均与北方黄土相似，却明显不同于湿热气候条件下因粘化造成的风化残积相红土，其沉积母质显示风成特性，同时经历较强的风化成壤作用。空间上，加积型红土粒度分布呈有规律的变化。沿皖南、浙北——赣北、浙中——湖南一线，粉砂含量自北向南减少，粘粒含量则有所增加，中值粒径和平均粒径由粗变细。位于北部的沙河、九江、宣城、安吉剖面按照自西向东的位置关系，还存在粉砂含量向东递减，平均粒径向东变细趋势。该趋势与冬季风向南推进并势力渐弱的风场特征和风化程度向南增强的趋势相吻合。2、各剖面红土元素地球化学特征和粘土矿物组成具有较好的一致性。SiO_2、Al_2O_3和Fe_2O_3合计占85.19％～92.68％，K_2O、Na_2O、CaO、MgO大量淋失，与上陆壳(UCC)平均组成相比，富Ti、Fe、Al，贫K、Na、Ca、Mg。铁氧化物含量明显高于上陆壳平均值；SiO_2与(Fe_2O_3＋Al_2O_3)线性负相关关系明显，显示红土化、强盐基淋失和脱硅富铝化特征。常量元素含量由大到小依次为：Si、Al、Fe、K、Ti、Mg、Ca、Na、Mn、P。＜4μm粒级的矿物组成中含有较多的石英、云母和高岭土，其次为长石、赤铁矿和针铁矿，部分样品含有绿泥石、伊利石和蒙脱石混层矿物。红土REE总量127.7～275.4μg.g~(-1)，平均175.1μg.g~(-1)。铁盘和铁锰结核的REE富集异常，385.46～1641.60μg.g~(-1)，平均823.33μg.g~(-1)，网纹层内“蠕虫状”白色斑纹的REE丰度略高于红色基质。然而所有样品的球粒陨石标准化REE分布模式都非常一致，表现为斜率为负值的，La-Eu曲线较陡、Eu-Lu曲线较缓、轻稀土(LREE)富集Eu亏损型。代表性样品的~(87)Sr／~(86)Sr值介于0.722001～0.727741之间，多数样品该值大于0.725000，~(143)Nd／~(144)Nd比值0.511989～0.512098，εNd(0)介于-10.54～-12.66之间。相比之下，红土REE配分模式、反映物源的Eu／Sm、Sm／Nd、La／Nd、Eu／Eu*(δEu)等特征参数、判别函数DF、物源指数PI值和Sr、Nd同位素值均与北方风尘沉积物相似。该类红土的沉积母质也经过多次搬运和高度混合，后期风化使REE分馏更复杂。3、以九江地区JL红土剖面为典型剖面，开展了ESR年代学研究，利用剖面中上部获得的7个有效ESR年代数据，结合“粒度年龄模型”建立了该剖面2.1～0.23Ma的沉积时间序列和环境演化时间标尺，为进一步探讨更新世红土早、中更新世环境演化特征奠定了年代框架。按照年代标尺，网纹红土形成于2.1～0.44Ma，棕黄色土沉积于0.44～0.23Ma。4、在综合分析各种环境指标的基础上，更新世红土的环境演化特征可以被划分为几个时段：早更新世中期(网纹红土底部1_(-3)层，2.1～1.75Ma)，该时段中国亚热带气候条件较为适宜，总体为暖湿环境。但表现为低幅高频气候振荡和后期暖湿程度减弱特征，气候具有不稳定性。该时期与黄镇国所指的Q_1~2红土期相对应，也可与北方午城黄土中部细粒古土壤组合W_(s-2)形成期的适宜气候事件进行对比，奥尔都维古地磁正极性亚期事件也记录于该时段，之后气候转凉。此时的亚热带环境具有中国北方和中国南方之间的过渡特征，既不象中纬度区相对干旱寒冷的严酷性大陆气候，也不如华南气候那样湿热。早更新世晚期(剖面1_(-2)～3层段，1.75～0.78Ma)，记录了1.75～1.58Ma、1.43～1.15Ma、0.93～0.78Ma叁个气候温凉期和1.58～1.43 Ma、1.15～0.93Ma为两个相对湿热期，冬、夏季风呈阶段性强弱交替态势，前期偏干凉后期偏暖湿，气候的低幅高频振荡仍然存在。气候温凉时段母质增粗，风化成壤作用变差。叁个温凉期可分别对应于1.7Ma“青藏运动C幕”隆升及北方1.2Ma、0.8Ma两个干冷孢粉气候事件和L_(15)和L_(9)两个砂质黄土层形成期。贾拉米洛事件则记录于1.15～0.93Ma暖期末，此处环境指标变化明显，可对应“昆仑-黄河运动A幕”隆升。中更新世早期(剖面4～5层段，0.78～0.44Ma)为暖湿环境，夏季风增强，夏季降水增多。环境指标峰谷变化不同于之前的低幅高频颤动，表现为低频高幅特征，可能是中亚热带气候变化主导周期发生转型的信号。对应于Q_2~1红土期、北方S_(5)成壤期、华北平原发生海侵事件和东部海平面上升。然而，该层段环境指标并没有揭示出比早更新世暖期更好的环境条件，也不一定是网纹发育的最盛期。中更新世晚期(剖面6～8层段，0.44～0.23Ma)气候转为干凉，网纹红土发育中断，上覆下蜀类沉积，包括两个黄土层和之间的一个古土壤层。黄土层显示低磁化率、低红化率、低Rb／Sr比、低CIA、低粘土含量；古土壤层则显示相对较高磁化率、Rb／Sr比、红化率、CIA和粘土含量。水热条件以古土壤层更优。可与北方黄土的L_4、S_3、L_3进行对比。
隋玉柱[8]2007年在《从彭阳剖面看黄土成壤模式及气候变化》文中研究表明过去气候变化研究是今后气候动态预测的基础，变化指标和时间标尺的构建又是古气候研究的关键。作为第四纪古环境叁大支柱记录之一的黄土在过去全球变化研究中占据着非常重要的地位。针对黄土研究中出现的问题，本文制定的技术路线是：(1)在确认黄土也是土壤的前提下，通过国内外黄土土壤学系列研究成果的综合，构建黄土成壤模式；(2)通过土壤微形态学研究确定宁夏彭阳剖面各层古土壤的发育强度，并以此作为评价标准；(3)进行粒度、磁化率、化学成分、色度、CaCO_3、烧失量等多项指标的测试，并建立集定性、定量指标于一体的综合指标—土壤发育指数；(4)比较研究土壤发育指数及其它指标能否反映古土壤的发育强度；(5)以黄土成壤模式为依托，探讨各指标在反映成壤强度方面的差异性、矛盾性及其可能的原因，并筛选较优定量指标；(6)利用较优指标建立定年模型；(7)结合年代序列、成壤强度探讨黄土高原西北部重大气候事件及820ka气候变化。取得的主要新认识如下：1．黄土成壤模式主要由母质的特异性(母质分布在上、下两个方向)，成壤、沉积的同步性，成壤的双向性(上、下)、速成性，土壤性状的均一性、迭加性、矛盾性(钙积与粘化同层)，成壤强度的特异性和成壤速率地表最大等要素构成。2．运用本文初次建立的土壤指数定年模式证实，宁夏境内具有松山期的黄土层，B／M界线位于彭阳县城阳乡杨塬103m深的黄土中，其黄土年龄为0—828ka B.P.，这在既往研究中尚未报道。3．与其它剖面相比，彭阳剖面粒度总体上要比东部的洛川、西安，甚至西部的兰州、新疆东湾要粗；CaCO_3平均含量不仅高于黄土高原中部，也高于高原西部，反映出本剖面富含碳酸盐的六盘山近源沉积起到了很重要的作用；易溶元素含量在剖面10m处快速升高，淀积特征明显，反映出黄土受现代淋溶成土作用影响较大，黄土直立、疏松、多孔特性和高温与多雨组合的气候特点，使得元素淋溶、淀积的强度和深度超出了传统的认识和判断；烧失量与其它指标相比，不仅能区分冰期、间冰期；而且能够区分出次一级的冰阶、间冰阶，有较高的分辨率；土壤发育指数、红度能够反映土壤强度差异，是反映气候波动的较好指标；然而，磁化率不能反映古土壤S_8的存在，且S_7的磁化率在全剖面中最高，这与大多剖面S_5磁化率最高的特点不一致。4．在彭阳剖面成壤较弱的黄土层发现了黏粒胶膜，这在以往研究中很少报道，并且用传统土壤学难以解释，因为黄土成壤较弱，在碱性环境中难以形成胶膜。然而，此种“矛盾现象”恰能进一步证实上覆发育较强的土层已经产生了显着的粘粒移动，且迂出了土体，并在黄土中淀积。5．500ka B.P.前后，本剖面出现了研究序列成壤最强的层段—S_5。经综合对比后确认，S_5发育时北亚热带可能波及到黄土高原西北部的六盘山北段，这又把前人研究的此时北亚热带向北推进了200km。土壤发育指数、红度、烧失量、CaCO_3形态和含量整体上反映出本区有逐渐变干的趋势。800ka B.P.以来，六盘山地区发生了796-792，766-756，730-722，510-504，350-336，100-88ka B.P.六次比较强的沙漠扩张。
张明强[9]2011年在《基于粒度分级的九江红土理化特征及环境意义》文中提出第四纪加积型红土是在中国南方红土分布区开展第四纪环境变化研究的良好载体。九江红土作为典型的第四纪加积型红土其风成特性得到众多研究成果的肯定,然而九江红土沉积后受到较强烈的风化淋溶,目前在区分前期沉积信息和后期风化信息等方面的研究仍存在不足。本文在前人工作的基础上,采用湿筛法和沉降法把全岩样品按照不用粒级分成叁组,分别是砂组分(>63μm),粉砂组分(4-63μm),粘土组分(<4μm)；然后分别对粘土组分、粉砂组分的几种理化指标进行测量和分析(砂含量很低而未做分析),并与全岩进行对比研究,试图区分剖面中记录的原始沉积信息和后期风化信息,主要的研究结果如下：(1)九江JL红土剖面XRF测试结果表明,全岩样品、粘土组分、粉砂组分的常量化学组成以SiO2、Al2O3、TFe2O3为主,并且主量元素含量大小排序一致,但Si、Al、Fe等元素含量在不同粒组样品中有较大差异,其中Si02在全岩、粘粒组分、粉砂组分的平均含量分别为68.75%、50.54%和78.54%；A1203在叁者中的平均含量分别为14.52%、22.99%和3.87%；TFe2O3在叁者中的平均含量分别为6.88%、11.79%、2.48%。全样、粘土组分、粉砂组分的常量元素按含量多少均依次为：SiO2、Al2O3、TFe2O3、K2O、MgO、TiO2、CaO、Na2O、MnO、P2O5。(2)测量了九江红土及不同组分样品的V、Ni、Cu、Zn、Rb、Sr、Y、Zr、Nb、Ba、Pb等九种微量元素含量。与UCC平均含量相比,全岩样品Cu、Zn、Rb、Nb含量略低,Ba相对贫乏,Sr呈现显着贫乏的特征；粘土组分中V、Ni富集,Y、Pb、Rb略微富集,Zn、Zr、Ba相对匮乏,Sr明显贫乏；粉砂组分中Y、Zr、Pb富集,V略高于UCC,其他元素呈现亏损状态。(3)与全岩样品相比,粘土组分的CIA值、ba值、成分变异指数等化学风化参数在数值上存在差别,但是风化参数纵向变化曲线随着深度的变化趋势一致,A-CN-K图解也显示粘土组分和全岩的化学风化趋势基本相同。全剖面粘土组分的CIA值高于全岩样品,其中棕黄色土粘土组分CIA平均值为86.81%(高于全岩样品4.77%),网纹红土粘土组分CIA均值为88.84%(高于全岩样品1.15%),粘土组分在揭示风化信息时可能更接近实际状况。全岩和粘土组分的CIA、ba值等风化参数一致显示网纹红土比剖面上覆棕黄色土经历了更强的风化淋溶作用。(4)九江红土磁化率的粒级分布特征不同,粘土组分对全岩磁化率的贡献较大。粘土组分磁化率变化于13.54×10-8m3·kg-1～202.11×10-8m3·kg-1之间,均值为49.20×10-8m3·kg-1,显着高于粉砂组分(磁化率变化范围3.01×10-8m3·kg-1～35.12×10-8m3·kg-1,均值只有9.27×10-8m3·kg-1),也高于全剖面样品磁化率均值36.34×10-8m3·kg-1,说明粘土组分中的磁性物质较多,磁性物质有随风化程度增大向细粒组分迁移的趋势。从波动来看,叁类样品的磁化率变化趋势基本一致,但是数值和波幅有差异。非磁滞剩磁、等温剩磁等其他磁学参数的研究表明本剖面上部磁性矿物较多以亚铁磁性矿物为主,赤铁矿等不完整反铁磁性矿物在剖面下部的含量相对较大。(5)主成分分析表明,九江JL红土剖面全岩粒度组成和粉砂组分均以15μm～30μm为第一优势粒级,该粒级的剖面纵向变化可以较好地反映原始沉积环境变化,同时该指标还可作为粒度年龄模型的敏感粒级,本文利用ESR年代测试数据,建立了JL剖面的时间标尺。以15μm～30μm粒度百分含量作为气候代用指标进行频谱分析,结果表明,九江红土在734ka～784kaB.P期间发生了气候周期转型,对应剖面位置为7.5m左右,由之前的准41ka和准30ka地轴倾斜率周期转变为之后准100ka地球轨道偏心率周期,响应了全球范围内的中更新世气候转型(MPT)。(6)粘土组分和全岩理化指标在JL剖面上的变化趋势基本一致,但粘土组分的部分理化指标在细节和程度上更能反映后期风化信息。根据粘土组分CIA、磁化率、ICV、Na/K比值、Al/Fe比值、Fe/Mn比值等理化指标特征可把全剖面分成叁个部分。剖面底部(1428cm～1846cm),粘土组分CIA在整个剖面平均值最高且波动幅度较大,磁化率值较低但是SIRM很高,Na/K、ICV、Fe/Mn平均值较高,Al/Fe比值很低,表明本段红土经历了更湿的环境,粘土组分理化指标较明显的波动变化也反映了干湿交替的环境变化特征。剖面中部(526cm～1426cm),粘土组分的CIA值比剖面底部略低,磁化率比底部略有升高,Na/K、ICV、Fe/Mn比底部有所降低,Al/Fe比值有所升高但仍然较低,ICV、Al/Fe比值在本层段有较明显的波动变化,说明网纹红土中Al、Fe的富集状况在不同环境条件下有不同表现,指示网纹红土形成时期的环境波动。剖面上部(Ocm～524cm),与剖面底部和中部相比本段粘土组分的风化指标特征有明显的变化,总体来看粘土组分CIA值较小,粘土组分磁化率值和全岩SIRM较高且波动剧烈,Na/K比值随深度的增大而明显降低,ICV随深度的增大而有下降的趋势,Fe/Mn比值相对剖面底部和中部明显降低,说明本层段的形成环境相对网纹层有明显的变化,整体偏干冷,CIA、磁化率还是能揭示本段内的波动。九江JL剖面的各种理化指标,尤其是粘土组分的理化指标特征在更新世前后均发生了较为明显的变化,反映气候由湿热向干冷的发展的总体趋势并且在网纹红土层和上覆棕黄色土层都反映出气候的干湿冷暖波动,响应了全球气候变化过程。
顾沛[10]2012年在《砂柱和土柱中铁锰的酸性淋溶与胶膜的模拟形成》文中研究说明本研究以石英砂和无铁锰胶膜发育的黄棕壤为供试材料,在pH3.5的干湿交替条件下,分别用不同摩尔浓度比(4：1、2：1、1：1)的FeSO4(0-0.08mol/L)和MnCl2(0-0.08mol/L)混合溶液淋溶石英砂柱和土柱40次,其中石英砂和黄棕壤分别淋溶十次和二十次为一个取样阶段,分析不同阶段样品中各形态铁锰含量和淋出液的pH等,并用电镜观察石英砂表面胶膜的形貌特征,研究铁锰元素淋溶迁移特征以及石英砂和黄棕壤表面铁锰胶膜的形成特点,以探讨铁锰胶膜的形成过程。其研究结果如下：1.随着淋溶次数的增加,在石英砂柱中,各处理淋出液的pH呈波动状变化,除淋溶31次B3(FeSO4/MnCl2:0.08/0.08mol/L)淋出液pH最低为2.83外,整体上各处理的pH在3-3.8之间；在土柱中,各处理淋出液pH则逐渐降低,且在第一个淋溶阶段pH高于淋溶液的(3.5),然后随着淋溶次数的增加整体低于3.5,大部分在2.5-3.5之间。当淋溶液中铁浓度相同时,随着锰含量的增加,其淋出液的pH呈逐渐降低的趋势。2.石英砂淋出液中铁锰含量与淋溶液整体差异不大,但是淋出液中铁含量稍低于淋溶液的,而淋出液中锰含量则相反,如淋溶液中铁锰含量为0.04mol/L时,各阶段淋出液中铁含量均在O.038mol/L左右,锰含量为0.042mol/L左右。黄棕壤淋出液中铁锰含量在不同阶段差异较大,特别是第一个阶段整体含量较低,但是随着淋溶次数的增加,淋出液中铁含量整体低于淋溶液的,而锰含量则高于淋溶液的,如淋溶液中铁锰浓度均为为0.04mol/L时,第二个阶段淋出液中铁含量为0.037mol/L,锰含量为0.046mol/L。这说明铁较锰易在石英砂表面和黄棕壤中淀积。3.随着淋溶次数的增加,石英砂中游离铁锰、非晶形铁锰含量逐渐增加；黄棕壤中不同形态铁含量逐渐增加,全锰含量也有相同的变化趋势,而游离锰和非晶形锰则相反。从不同层次铁锰氧化物含量知,石英砂中游离铁和非晶形铁变化趋势为下层>上层>中层,而游离锰和非晶形锰为下层>中层>上层。对同一层次不同处理的石英砂表面铁锰含量进行统计分析知,各处理间有差异,但变化趋势不一致。黄棕壤中不同形态铁含量变化趋势为上层>下层,而各形态锰含量的变化不一致。对同一层次不同处理黄棕壤铁锰含量进行统计分析知,各处理间有显着性差异,且不同形态锰含量显着性变化趋势一致。4.随着淋溶次数的增加,淋溶黄棕壤中全量钙、镁含量呈逐渐降低的趋势,且整体低于未淋溶的,分别在0.11-4.55和4.41-9.75g/kg之间变化。从不同层次钙、镁含量来看,下层全量钙、镁的含量高于上层的。5.通过对石英砂表面铁锰胶膜微形态观察得知,随着淋溶液中铁锰含量增多,表面胶膜的淀积量逐渐增多,且呈小球状堆积或簇状。当淋溶液中铁浓度相同时,随着锰含量的增加,表面胶膜由小球状向块状或板状堆积。通过EDS探针测定表面元素分布,发现其铁锰含量变化规律与化学方法测定一致。
参考文献：
[1]. 胶膜的粘土矿物组成及地球化学特点[D]. 洪军. 华中农业大学. 2003
[2]. 亚热带典型土壤铁锰胶膜的微形态与化学特性[D]. 黄丽. 华中农业大学. 2004
[3]. 黄土剖面粘粒矿物的组成特征及其环境意义[D]. 黄传琴. 中国科学院研究生院(教育部水土保持与生态环境研究中心). 2011
[4]. 淀积铁质粘粒胶膜及其成因意义[J]. 安芷生, 魏兰英. 科学通报. 1979
[5]. 陕北地区N_2红土岩石学特征及其工程地质意义[D]. 王守玉. 中国矿业大学. 2017
[6]. 关中平原全新世土壤和土壤水环境研究[D]. 李艳花. 陕西师范大学. 2006
[7]. 中亚热带加积型红土及其所记录的第四纪环境变化探讨[D]. 朱丽东. 兰州大学. 2007
[8]. 从彭阳剖面看黄土成壤模式及气候变化[D]. 隋玉柱. 兰州大学. 2007
[9]. 基于粒度分级的九江红土理化特征及环境意义[D]. 张明强. 浙江师范大学. 2011
[10]. 砂柱和土柱中铁锰的酸性淋溶与胶膜的模拟形成[D]. 顾沛. 华中农业大学. 2012