论文摘要
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三组,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在三者中的平均含量分别为14.52%、22.99%和3.87%；TFe2O3在三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呈现显著贫乏的特征；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,显著高于粉砂组分（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,三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三个部分。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。
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- [1].太平洋富稀土深海沉积物中稀土元素赋存载体研究[J]. 岩石学报 2016(07)