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。     

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。     

临川市网纹红土的工程地质特征

在大量岩土工程勘察实际资料的基础上,对临川市区网纹红土的工程地质特征进行了系统研究,结果表明,临川市网纹红土具有良好的工程地质性质,可以作为当地多层建筑的持力层。     

网纹红土中的植硅石组合及其环境意义的初步研究

长江中下游地区网纹红土中的古气候记录，在第四纪全球变化研究中具有十分重要的意义，阐述了江西修水网纹红土的岩性特征和形成时代，重点讨论了网纹红土中的植硅石及其古气候信息，根据植硅石形态的环境意义，结合因子分析，将修水剖面网纹红土所含的植硅石划分为１２个组合带。并将其与黄土－古土壤气候旋回和深海氧同位素气候旋回进行了对比，提出网纹红土也是第四纪全球变化的良好信息载体。     

第四纪网纹红土的类型与网纹化作用

第四纪网纹红土在中国南方红土发育区内广泛分布,具有特殊的结构,是第四纪红粘土的重要组成部分,按照质地网纹红土可分为均质类网纹红土和非均质类网纹红土。测试结果显示:（1）均质类网纹红土的粒度组成以粉砂（5～50 μm）和粘粒（<5 μm）为优势粒级,砂（>50 μm）含量很小,不足3%;粒度频率曲线多数呈单峰正偏形态,众数峰值位于5.5～6.5之间,部分呈双峰形态,两个峰值分别位于6和8附近;CIA值较高（84.31%～89.26%）,ba值较低（0.19～0.30）;稀土元素平均含量和分布模式与风尘沉积相似,87Sr/86Sr值与佳县上新世红粘土接近;εNd（0）介于-10.54～-12.66之间,表明物质源区基本稳定;均质类网纹红土的理化特征体现了风成沉积的特性和风化成土作用的显著影响,可称之为加积型网纹红土。（2）非均质类网纹红土发育自冲洪积相、坡积相沉积物或基岩风化壳红土,土体粉砂含量明显减少,多小于50%,砂含量大大增加,>50 μm和>250 μm粒级的离散系数较高,指示了显著的非均质特征;CIA值多数大于84%,化学元素和风化指标的离散系数多小于10%,显示其经历了较为强烈和稳定的风化作用。第四纪网纹红土的形成先后经历了风化成土过程和网纹化过程,南方红土区在网纹红土发育期内具有整体湿润的气候条件。     

网纹红土红色基质与白色条纹铁迁移模型

中国南方网纹红土是记录古环境变化的重要信息载体。网纹层内分布有红色基质和白色条纹,目前对网纹红土风化成土过程中铁的迁移情况尚存争议。根据质量平衡思想,本研究构建了网纹红土的铁迁移质量平衡模型。利用该迁移模型,以均质红土为参照物,采用我国中亚热带网纹红土、汤溪网纹红土剖面白色条纹和红色基质中Al、Ti、Fe含量的平均值、庐山WJ网纹红土剖面白色条纹和红色基质中Al、Ti、Fe含量,对网纹红土形成过程中铁迁移情况进行了分析。由我国中亚热带网纹红土白色条纹和红色基质中Al、Ti、Fe含量均值得到的铁迁移比为0.87%;由汤溪网纹红土白色条纹和红色基质中Al、Ti、Fe含量均值得到的铁迁移比为0.65%;庐山WJ剖面网纹层1至5的铁迁移比分别为0.10%、0.32%、0.86%、0.98%和0.55%。铁的迁移比大于零,揭示了可能存在着铁从白色条纹迁出但未淋溶出网纹层。我国中亚热带网纹红土的铁迁淋比为55%,汤溪网纹红土的铁迁淋比为60%,庐山WJ剖面网纹层1至5的铁迁淋比分别为10%、26%、50%、70%和51%等。在白色条纹形成过程中,铁在网纹层内的迁移和向网纹层外淋出情况很可能并存。

     

南方红土形成过程及其稀土元素地球化学

南方不同红土的化学蚀变指数(CIA),硅铝系数 、铝铁系数 硅铁铝系数 反映红土的形成经历了脱钙、脱碱基和初级脱硅富铝富铁3个主要的 风化阶段;稀土在前两个阶段中主要发生淋失,而在后一阶段中富集,其配分曲线具Eu亏损的轻稀土显著富集型特征。红土中稀土元素的赋存状态以晶格相为主,主要与基岩密切有关,而其它赋存状态则与红土化过程紧密相连。红土中可溶态稀土含量的高低是风化作用强度的有效指标。     

中国南方网纹红土元素地球化学特征及其对网纹化过程的指示意义*

中国南方网纹红土是在季风气候条件下形成的一种特殊地层,对重建南方第四纪气候环境具有特殊重要的意义,但长期以来对网纹化过程的物化特点缺乏足够的认识。对江西九江、彭泽与湖南岳阳3个剖面的黏土质网纹红土中白色网纹和红色基质分离后进行了地球化学元素、游离铁含量等测试,结果表明:(1)白色网纹中,发生了Fe、Mn、Th、Ga、Cu、Zn、Co、Ni、Cr、 V等元素的显著亏损,SiO₂、Zr、Hf及轻稀土元素的显著富集,游离铁含量较低;红色基质中则完全相反;(2)网纹中Fe²⁺含量较高,基质中含量较低,揭示了网纹倾向于还原环境,基质倾向于氧化环境。研究认为网纹和基质这种氧化还原差异,是Fe、Mn、Co、Ni、Cr、V、Zn、Th、Ga、Cu等元素在网纹中游离淋失,并在基质中的沉淀富集,造成Zr、SiO₂及轻稀土等在网纹中的相对富集、在基质中“稀释”而呈现亏损的主要原因。     

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。      

江西修水第四系网纹红土的地层学研究

根据大量野外观察和室内分析结果，较详细论述了江西修水地区第四系网纹红土的地貌地层、岩石地层、磁性地层和年代地层等方面的特征，并在此基础上，就有关网纹红土的形成时代、成因以及与黄土的对比等问题进行了讨论，提出１）网纹红土可分为强网纹化红土和弱网纹化红土两个岩性段，每个岩性段又由若干个密集网纹层与稀疏网纹层构成；网纹红土与下伏红色砾石层属同期产物；２）网纹红土中的密集网纹层的地质意义相当于北方黄土中的古土壤；３）网纹红土形成于早更新世末（约０．９ＭａＢ．Ｐ．）至晚更新世初（约０．１ＭａＢ．Ｐ．）；４）网纹红土发育于湿热气候条件下，地下水埋深浅，地表低洼、排水不畅的环境。     

不同粒级组分碳酸盐与碳同位素分布特征及其对风尘物源的指示意义

在科尔沁沙地采集沙地表土样品16组,松嫩平原杜蒙沙地样品15组,同期还收集了城市道路表土样品10组,对各组样品进行粒度分级（全样、>63 μm、63~30 μm、30~11 μm和<11 μm）,分别测定碳酸盐含量和碳同位素组成。结果显示,不同区域不同性质样品各粒级组分碳酸盐含量的变化幅度不同,科尔沁沙地最小（0.8%）,其次为杜蒙沙地（1.9%）,道路表土最大（2.7%）。大部分杜蒙沙地样品（66.7%）和小部分科尔沁沙地样品（37.5%）以及全部道路表土样品的碳酸盐含量随粒度变细而增大,且变化模式各不相同。碳酸盐含量随粒度变细而增高是非匀速的,先是增幅较大（>63 μm→63~30 μm→30~11 μm）,后增幅较小（30~11 μm→<11 μm）。沙地样品碳酸盐含量与粒度的关系并不限于随粒度变细而增大这一种,风成砂和经历过强烈成壤作用改造的沙地样品中的碳酸盐含量与粒度的关系皆表现为随粒度变细而减小,沉积物中碳酸盐含量随粒径变细而增高是否是一种普遍规律还需要更多区域的更多样品来检验。大部分沙地样品和道路表土样品不同粒级组分的碳酸盐δ13C值变化范围较小（<1.8‰）,并表现出随粒度变细而趋于偏正的特征,但变化幅度很小。杜蒙沙地和科尔沁沙地碳酸盐含量的地区差异性极不明显,且各粒级组分碳酸盐含量的变化幅度大大超过了杜蒙沙地与科尔沁沙地的碳酸盐差异值,不能作为区分杜蒙沙地和科尔沁沙地风尘源区的示踪指标;而科尔沁沙地和杜蒙沙地碳酸盐δ13C组成存在明显差异（在63~30 μm粒级组分表现最为明显）,且不同粒级组分碳酸盐δ13C值差别较小,说明它是一个比碳酸盐含量更好的风尘源区示踪指标,但是不同粒级组分碳酸盐δ13C组成的差异会随离中国西部沙漠沙地风尘源区距离的加大或者风尘物质成壤作用的增强而变大,增加其风尘源区示踪的复杂性。     

不同粒级组分碳酸盐与碳同位素分布特征及其对风尘物源的指示意义

在科尔沁沙地采集沙地表土样品16组,松嫩平原杜蒙沙地样品15组,同期还收集了城市道路表土样品10组,对各组样品进行粒度分级(全样、＞ 63 μm、63 ～ 30 μm、30 ～ 11 μm和＜11 μm),分别测定碳酸盐含量和碳同位素组成.结果显示,不同区域不同性质样品各粒级组分碳酸盐含量的变化幅度不同,科尔沁沙地最小(0.8％),其次为杜蒙沙地(1.9％),道路表土最大(2.7％).大部分杜蒙沙地样品(66.7％)和小部分科尔沁沙地样品(37.5％)以及全部道路表土样品的碳酸盐含量随粒度变细而增大,且变化模式各不相同.碳酸盐含量随粒度变细而增高是非匀速的,先是增幅较大(＞ 63 μm-→63 ～ 30μm→30～ 11 μm),后增幅较小(30～11μm→＜11μm).沙地样品碳酸盐含量与粒度的关系并不限于随粒度变细而增大这一种,风成砂和经历过强烈成壤作用改造的沙地样品中的碳酸盐含量与粒度的关系皆表现为随粒度变细而减小,沉积物中碳酸盐含量随粒径变细而增高是否是一种普遍规律还需要更多区域的更多样品来检验.大部分沙地样品和道路表土样品不同粒级组分的碳酸盐δ13C值变化范围较小(＜1.8‰),并表现出随粒度变细而趋于偏正的特征,但变化幅度很小.杜蒙沙地和科尔沁沙地碳酸盐含量的地区差异性极不明显,且各粒级组分碳酸盐含量的变化幅度大大超过了杜蒙沙地与科尔沁沙地的碳酸盐差异值,不能作为区分杜蒙沙地和科尔沁沙地风尘源区的示踪指标;而科尔沁沙地和杜蒙沙地碳酸盐δ13C组成存在明显差异(在63 ～ 30 μm粒级组分表现最为明显),且不同粒级组分碳酸盐δ13C值差别较小,说明它是一个比碳酸盐含量更好的风尘源区示踪指标,但是不同粒级组分碳酸盐δ13C组成的差异会随离中国西部沙漠沙地风尘源区距离的加大或者风尘物质成壤作用的增强而变大,增加其风尘源区示踪的复杂性.     

古红河沉积物稀土元素特征及其物源指示意义

莺歌海盆地内的大量沉积物是验证与青藏高原隆升有关的河流流域变化争论的理想材料.因此,对南海西北部莺歌海盆地6口井沉积物样品进行了稀土元素分析,结果发现,位于盆地中央轴部位的N4、N5及N6井沉积物自晚渐新世到更新世具Eu元素正异常的特征,显示其母岩应为红河流域内大量基性-超基性变质岩和火山岩;位于盆地东侧斜坡带的N1和N2井沉积物则受控于以Eu元素负异常为标志的海南岛;位于盆地东南侧的N3井沉积物晚渐新世明显受到基性物源的影响,使Eu元素呈现正异常的特征,到上新世该井沉积物主要受控于海南岛物源.越南中北部马江断裂带中古生界变质岩区以及红河流域的变质岩区为该地区提供了大量基性沉积物,造成该地区沉积物具Eu元素正异常的特征.可以认为,红河源区从晚渐新世一直到更新世时期流域内母岩类型基本保持稳定,没有大的流域母岩类型突变事件发生.因此,如果红河在其演化历史上发生过流域面积袭夺事件,其时间也只能在晚渐新世之前或更新世之后.     

洞庭湖地区典型网纹红土的单轴固结实验研究

为研究洞庭湖地区典型网纹红土的单向固结特性和规律,分别取原状土样和扰动土样在不同的荷载下进行单轴固结实验。分析实验结果表明：原状网纹红土的压缩性比扰动土低很多;在次固结阶段,原状土样的蠕变曲线不平滑,且没有明显的稳定蠕变阶段,而扰动土样的蠕变曲线平滑,有明显的稳定蠕变阶段;原状土样达到变形稳定所需时间比扰动土样短的多。研究还发现非饱和网纹红土的单向固结存在线性规律,并推导出其单向固结经验方程,方程中的一个参数可用于准确预测网纹红土单向固结的最终沉降量。     

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.     

湖南洞庭湖地区红土的元素地球化学特征及其指示意义

红土作为一种热带、亚热带地区广泛分布的松散岩类,其蕴含的气候环境变化信息和养分状况使得对其研究具有重要的理论和实际意义。在对洞庭湖区红土地层年代学研究的基础上,详细讨论了红土中元素的分布特征及控制因素,认为第四纪红土的地球化学特征反映了区域气候环境、流域物源特征和红土化作用强度的变化,对生态地球化学环境恢复有重要意义。     

湛江湾海域表层沉积物稀土元素特征及其物源指示意义

通过对湛江湾近海海域表层沉积物样品粒度和稀土元素(RE E)测试分析,系统地研究海域沉积物稀土元素地球化学特征并探讨其物质来源.结果表明,研究区沉积物的稀土元素含量变化较大,平均值为163.23μg/g,湾外的REE含量(168.61μg/g)高于湾内的REE含量(142.17μg/g);不同类型沉积物的稀土元素含量存...     

网纹红土土水特征曲线试验研究及其在边坡稳定性评价中的应用

网纹红土在中国南方地区有着广泛的分布,常见于各类岩土工程中。目前对网纹红土的研究主要集中在成因和粒度特性等方面,对于其非饱和特性方面的研究相对有限。本文采用滤纸法测量不同饱和度条件下网纹红土的基质吸力,利用Van Genuchten模型得到网纹红土的干燥-浸湿过程的土水特征曲线。研究发现,由于网纹红土孔隙较小且均匀,使得网纹红土存在进气值（约为100 kPa）相对于一般黏土较大、其土水特征曲线没有明显的残余段。利用干燥-浸湿过程的土水特征曲线对一维无限边坡的干燥和浸湿过程稳定性进行研究,发现在饱和度相同的情况下,边坡处于脱湿过程的稳定性要高于吸湿过程。随着深度的增加,脱湿与吸湿过程稳定性系数相差值减小;随着饱和度的提高,两者差值也出现减小的趋势。同时,网纹红土中基质吸力对抗滑力的贡献度较大,使得网纹红土质边坡较为稳定。     

泉州、晋江地区新生代红土地层划分的初步探讨

南方红土是我国秦岭-淮河以南广泛分布的新生代土状堆积,其重要性与北方风尘沉积可相提并论。自20世纪30年代开始,经历几代科学家不断地调查和研究,除一致认为它们是新生代红色风化壳以外,对其岩性特征、形成时代、地层划分、环境信息等各种问题都存在复杂的争论与不同意见,使其至今未能在我国新生代地质与环境研究中发挥其应有的重要作用。本研究通过在福建泉州、晋江地区新生代红土的调查和分析,根据其岩性特征及推测年代,将该区的红土划分为新近纪砖红壤红土、早更新世铁锰膜红土、中更新世中期网纹红土、中更新世晚期厚层红化土、晚更新世薄层红化土等5种类型,它们蕴涵了形成时的气候带及相应环境信息,为后续研究确定东亚气候环境的空间变化过程提供了依据。