网纹红土铁形态特征与网纹红土形成环境

论文摘要

网纹红土是在中国南方地区开展第四纪研究的重要载体。网纹红土有其特殊形成环境,开展网纹红土理化特征研究对探讨网纹红土形成环境具有重要意义。本文在皖南、赣北、浙北、浙中等地区地野外调查中发现,网纹可以发育在多种不同母质上,从而具有多种类型。一类以基岩风化为基础,发育成厚薄不一的残积型网纹红土,网纹化甚至直接出现在基岩中,或基岩裂隙中。另一类则以各类沉积物为基础,发育成沉积型网纹红土。洪积、冲积、坡积相沉积母质上的网纹红土质地不均一,为非均质沉积型网纹红土；风尘母质上的网纹红土质地均一,称均质沉积型网纹红土。本文在皖南宣城（XC）、赣北九江（JL）、浙北安吉（AJ）、杭州北湖桥（BHQ）、浙中汤溪（TX）、浦江上山（SSW）、浦江开发区（PF）、金华罗店（LD）、金华第七监狱（QJ）、金华下俞村（XYC）等10个地点采集多种类型网纹红土样品50块,在实验室内进一步分离为红网纹、白网纹样品共计100个样品。在此基础上利用沉积学、土壤学、环境地球化学等研究方法,针对网纹红土以及红、白网纹的理化性质和铁形态特征展开研究,探讨网纹红土形成环境,初步得到以下主要结论：（1）均质类网纹红土与非均质类网纹红土的粒度组成存在差异。非均质类网纹红土（LD、PF等地样品）含>2mm砾石,且砂组分（>63μm）含量多。均质类网纹红土（XC、AJ、JL、TX、SSW等地样品）不含砾石,砂含量也很低。如果不考虑>2mm砾石组分,不同类型网纹红土红、白网纹均以粉砂（4-63μm）含量最多,粘土（<4μmm）次之,砂（>63μm）最少。通常白网纹粘土含量（27%-35%）小于红网纹（30%-45%）,砂含量大于红网纹。粒度频率分布曲线上看,红网纹细尾部分比白网纹突出,白网纹粗尾部分比红网纹明显。从粒度参数上看,红、白网纹平均粒径（Mψ/ψ）大于7,颗粒较细,峰态（Kg）变化范围为2-3,对应中等峰态和宽峰态,不同粒级的混合度较好；分选系数（6）在1.7-2.5之间,非均质沉积型分选系数较大。红、白网纹相比,红网纹的平均粒径、分选系数大于白网纹,而偏度、峰态则小于白网纹。（2）XRF测定结果表明红、白网纹除铁含量有较大差异,其它化学组成整体相似。K2O、Na2O、CaO、MgO大量淋失,四者含量的范围分别为1%-3%,0.1%-0.2%,0.1%-0.3%,0.3%-0.7%；SiO2、Fe2O3、Al2O3含量较高,三者总量达84%-96.5%,其中红网纹样品在84%-94%之间,白网纹样品在91%-97%之间,红网纹略低,白网纹略高。红、白网纹样品中全铁含量有较大差异,红网纹全铁含量7%-10%,白网纹仅1.5%-4%,SiO2和Al2O3略有差异,但差别不大。Ti为稳定组分,随其它元素淋失而富集,红、白网纹间Ti2O差异不大。可见TFe2O3含量差异是网纹化的重要结果。（3）红、白网纹铁形态特征及组合存在差异。游离铁均值红网纹（50-100g/kg）明显高于白网纹（20g/kg以下）,红网纹铁游离度达70%-80%,高于白网纹的40%-60%；无定形铁含量,红网纹（小于10g/kg）高于白网纹（小于5g/kg）,红网纹铁活化度在0.05-0.15之间,普遍低于白网纹（0.14-0.42）；红、白网纹络合铁的含量都不足1g/kg,且差值较小。红网纹全铁中晶质铁所占的比例最大,大部分超过60%,硅酸盐铁的比重仅次于晶质铁,大部分在15%-30%之间。大部分白网纹硅酸盐铁所占的比重最大,在50%-80%之间,少数地点晶质铁仍为主要成分,在50%-60%之间。红、白网纹相比,红网纹晶质铁的比重大于白网纹,差值在16%-50%之间。硅酸盐铁的比重小于白网纹,差值在15%-50%之间。非络合无定形铁的比重没有明显的高低之分,都在10%以下。红网纹络合铁的比重（不到1%）普遍小于白网纹（不到1.5%）,差异不到1%。XRD粉末衍射分析还可看出,红网纹中赤铁矿的含量较高,衍射强度最强,其次还有较多的针铁矿；白网纹中赤铁矿、针铁矿的含量很少。红、白网纹中纤铁矿和四方纤铁矿的含量都很少。白网纹中水铁矿的含量高于红网纹。（4）网纹发育不受母质制约,但却有特殊的气候环境。红、白网纹Ti/Zr比值基本稳定,差异不大,均小于1.5,说明网纹并非原生构造或由物质差异造成,而是特殊环境下的次生结构,可见铁含量差异是网纹形成的主因。红、白网纹ba值均小于0.5,经历了很强的化学淋滤作用。然而就硅铝系数和铁铝系数看,红网纹硅铝系数（4.5-9.5）略小于白网纹（5.5-11）,两者差值在0.5-2.6之间；红网纹铝铁系数（2-4.5之间）,小于白网纹（4-18之间）,且差值较大,在1.5-15之间。进一步表明红、白网纹经历风化的过程中,两者铁及铁形态的差异最显著。借用对水热条件有指示意义的Rb/Sr比值,我们发现大多数样点的红网纹Rb/Sr比值小于白网纹,差值在0.1-0.5之间。可能表明白网纹是成土过程中局部水流动性较大环境的产物,淋滤作用更强,同时可能解释白网纹铁流失的多水环境。结合红、白网纹铁形态含量、结构和铁矿物组成推测,网纹红土形成于多水环境,气候干湿交替,终止于气候转干,降水减少。土壤中局部环境差异是网纹形成的关键。土壤局部在多水还原且流动性强的环境中,铁流失和脱色,形成白网纹,网纹形成之后白网纹仍然处于水分较多的局部环境之中,造成晶质化程度不高；红网纹是土壤中相对较干燥的局部环境,即便在网纹红土形成时期湿热气候条件下,铁也没有流失反而可能接受来自白网纹中流失出的铁,在气候干季时产生大量赤铁矿积累下来并占主导地位,使土体呈现红色。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 1 绪论
• 1.1 选题背景
• 1.2 网纹红土研究进展
• 1.2.1 网纹红土的理化特征
• 1.2.2 网纹红土的形成年代
• 1.2.3 网纹红土成因研究
• 1.2.4 网纹红土中关于铁的研究
• 1.3 研究目的与意义
• 2 研究区概况
• 2.1 地质地貌
• 2.2 气候水文
• 2.3 土壤植被
• 3 研究内容和方法
• 3.1 研究内容
• 3.2 研究方法
• 3.2.1 野外考察
• 3.2.2 实验分析
• 4 网纹红土的类型及理化特征
• 4.1 网纹红土类型
• 4.1.1 基岩残积型网纹红土
• 4.1.2 沉积物型网纹红土
• 4.2 红、白网纹的粒度组成
• 4.2.1 粒度组成
• 4.2.2 粒度频率曲线
• 4.2.3 粒度参数特征
• 4.3 红、白网纹的主量元素特征
• 4.3.1 主量元素含量
• 4.3.2 主量元素UCC标准化值
• 5 红、白网纹中铁形态特征
• 5.1 全铁
• 5.2 游离铁
• 5.2.1 游离铁含量
• 5.2.2 游离度特征
• 5.3 无定形铁
• 5.3.1 无定形铁含量
• 5.3.2 铁活化度
• 5.4 络合铁
• 5.5 铁形态结构
• 5.5.1 基岩残积型网纹红土铁结构
• 5.5.2 非均质型网纹红土铁结构
• 5.5.3 均质型网纹红土铁结构
• 5.6 铁矿物
• 6 网纹红土形成环境探讨
• 6.1 红、白网纹物质组成与网纹化
• 6.2 红、白网纹风化淋溶程度与网纹化
• 6.2.1 ba值
• 6.2.2 硅铝系数和铝铁系数
• 6.2.3 Rb/Sr
• 6.3 铁形态与网纹红土形成
• 7 结论与展望
• 7.1 结论
• 7.2 展望
• 参考文献
• 攻读学位期间取得的研究成果
• 致谢