张晓娟
, 季宏兵, 冯晓静
Zhang Xiaojuan, Ji Hongbing, Feng Xiaojing
中图分类号: P595
文献标识码: A
文章编号: 1000-0690（2017）06-0944-08
通讯作者:
收稿日期: 2016-07-25
修回日期: 2016-12-15
网络出版日期: 2017-06-20
版权声明: 2017 《地理科学》编辑部 本文是开放获取期刊文献，在以下情况下可以自由使用：学术研究、学术交流、科研教学等，但不允许用于商业目的.
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作者简介:
作者简介：张晓娟(1990-),女,山西阳泉人,硕士,研究方向为环境地球化学。E-mail: zhangxiaojuan_cnu@163.com
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摘要
选取云南石林红土剖面作为研究对象,探讨在岩溶盆地这一独特地貌单元中主量、稀土元素的地球化学特征。研究表明：① 云南石林土壤中主量和稀土元素的组成具有较好的一致性;② 通过对化学蚀变指数（CIA）与Na/K比值关系图以及A-CN-K（Al2O3-CaO*+Na2O-K2O）三角图分析发现：石林地区2个剖面均经历了温暖湿润环境下的强烈化学风化作用;石林地区土壤中稀土元素含量较高,其稀土元素球粒陨石标准化分布模式表现出高度相似性,且继承了基岩的特征,两者均表现为Eu处负异常,但剖面CK在Ce处表现为负异常,而剖面KP在Ce处无明显变化;③ 2个剖面元素组成及含量变化基本保持一致,表明此地土壤受外来物质影响程度较小,2个剖面的元素地球化学特征与基岩存在一定相似性。
关键词：
Abstract
Shilin is located in the east of Yunnan Province, where the red soil is widely distributed. The carbonate weathering profiles in Shilin are selected as the main studying objects. The study on the geochemical behaviors of the major elements and rare earth elements（REE）in the unique terrain about the karst basin may provide a reference for elements geochemical behaviors in the weathering crust. The results indicate that the composition of the main elements in the weathering crust in Shilin have good consistency. According to the analysis of the relationship between the chemical index of alteration (CIA) and the Na/K ratio, and the A-CN-K ternary diagram (Al2O3-CaO*+Na2O-K2O), it shows that the two profiles in Shilin have both experienced strong chemical weathering under the warm and humid environment. There is a wide variation range and a higher content about the REE total composition in Shilin. The REE content in the profiles is higher than that in the bedrock. The REE distribution patterns of two profiles show a high similarity and inherit the characteristics from the bedrock. The chondrite-noamalized distribution patterns in two profiles both show slight negative Eu-anomalies. However, the profile CK shows a negative Ce-anormal, where the profile KP has no obvious changes. The change of the composition and content of the two profiles is consistent, which indicates that the soil is less affected by the other material. There are some similarities about the element characteristics between the weathering crust and the bedrock, which have an important meaning in the study of source characteristics and in-situ weathering.
Keywords：
中国南方（20°N~45°N）分布着大片的红土和红色风化壳,面积达2.18×106km2,约占全国面积的1/5,其中30°N以南分布尤为广泛,集中分布于黔、滇等省,这些地区气候温暖湿润,热力风化强烈,各类岩石经过风化作用形成的土壤为陆地生态系统提供了所需的矿质营养元素,土壤风化和成壤2个过程几乎在同时进行着[1];这些地区又是生态环境的脆弱敏感地带,气候环境的不断变化引起该地区土壤演变过程的不同,土壤中的元素信息客观地记录了这些变化特征,成为后人研究这些地区元素地球化学特征的重要载体。许多学者针对不同土壤类型的元素地球化学特征做了大量研究,并取得了一定研究成果,其中一些学者集中研究不同地区黄土（如陕西黄土、巫山黄土、宁夏黄土等）的氧化物地球化学特征和稀土元素特征,对比探讨各地区黄土所经历的化学风化过程的异同[2-8];一些学者着眼于云贵地区,全面探讨该地区元素地球化学特征和迁移转化行为[9-13]。多数研究工作表明广泛分布于南方的黄壤、红壤和砖红壤等是由红土和红色风化壳发育而来的。
西南地区喀斯特地形分布广泛,岩溶盆地作为此地区重要地貌类型之一,研究其上发育的土壤对了解该地区的土壤演化机制有着重要的意义。同时,以往研究为避免外来物质的干扰,多选择垄岗地貌上发育的土壤,本文旨在通过云南石林岩溶盆地坡部和底部2个剖面,探讨岩溶盆地这种独特地貌类型下土壤的元素地球化学行为,并初步分析岩溶盆地上发育的土壤受外来物质影响程度的大小,从而更加深刻地认识岩溶盆地中红土风化剖面的形成和演变机理。
云南石林地区位于103°11′E~103°29′E,24°38′N~24°58′N,海拔范围为1 500~1 950 m,该地区处于亚热带高原干湿季风气候区,冬无严寒,夏无酷暑,四季如春。年降水量为960 mm左右,夏季降雨较多,占全年降水量的85.5%,冬季干暖晴朗。
年平均温度为 16℃,最冷月平均气温为8.4℃,最热月平均气温为20.6℃,年温差约12.2℃。土壤样品采集于昆明市石林县（24°43′N,103°20′E）,海拔1 894 m左右,选取岩溶盆地坡部和底部2个典型的红土风化剖面进行分析,分别命名为剖面KP和CK,剖面形状如图1所示,土壤由石灰岩发育而来,剖面厚度约为40 cm左右,厚度较小,主要集中在风化层,从地表向下连续分层采样,每层厚度为3 cm,剖面CK采集样品15个,分别记为CK1~CK15,剖面KP采集样品14个,分别记为KP1~KP14,共计土样29个;另外采集下部基岩样品各一件,记为CK0和KP0。2个土壤剖面特征大体相似,土壤颜色以红色为主,从上到下颜色逐渐加深,表层有少许根系发育,向下逐渐减少直至消失。
采集的土壤样品保留部分原样,其余样品经自然风干后,去除其中的植物根系和砾石,然后装入密封袋以备进一步实验,以上关于样品的采集、保存与分析见参考文献[14]。
先取部分土样测定土壤基本理化性质（主要包括pH、密度、TOC）。土壤pH的测定以“中华人民共和国农业行业标准——土壤pH的测定”（NY-T 1377-2007）为参考依据[15];土壤总密度的测定参考“NF X31-510-1993 土质.土块密度的测定.石蜡涂层法”[16];土壤中总有机碳含量（TOC）用TOC分析仪测定,具体方法为：取风干土样研磨成小于0.074 mm（200目）粒级的粉末样,用电子天平称1.000 0 g左右,然后用1 mol/L的盐酸溶液（HCl）浸泡1 d左右,目的在于去除土壤中的无机碳酸盐,接着用去离子水洗涤至溶液呈中性,烘干后将其研碎在TOC分析仪上进行测定。另一部分委托中国科学院地球化学研究所测定主、微量元素,主量元素使用 X射线荧光光谱仪方法进行测定;微量元素的测定使用ELEMENT XR（等离子体质谱仪）,测定方法参考《硅酸盐岩石化学分析方法 第30部分：44个元素量测定》（GB/T 14506.30-2010）[17]。以上分析均用标样进行控制,主量元素测定结果的相对误差为±5%,微量元素为±10%。
研究剖面样品集中分布在上部风化壳（0~40 cm左右）,反映的是土壤风化成壤阶段的变化特征。图2展示了剖面CK和KP一些基本理化参数的变化,可知2个剖面的土壤均呈酸性,且剖面KP的酸性较剖面CK强,2个剖面随土壤深度的逐渐增加pH值逐渐减小,酸性逐渐增强;密度在整个剖面中变化规律不太明显,呈现波动性;TOC在2个剖面中总体呈逐渐减小的趋势,但剖面KP在5 cm处TOC突然变大,之后又恢复逐渐减小的趋势。2个剖面的pH和TOC整体变化趋势基本保持一致,表明2个剖面的土壤为典型的酸性红土,同时2个剖面的性质存在着一定的相似性。
云南石林地区土壤剖面碳酸盐岩基岩中CaO所占比例最高,达55%左右,具有明显的含量优势;其他元素氧化物的含量急剧减少,2个剖面基岩中含量变化趋势大致相同,从高到低依次为：CaO>MgO>SiO2>TFe2O3>Al2O3>TiO2>Na2O>K2O>P2O5>MnO,其中2个剖面中SiO2的含量略有差异,其余各元素含量变化略有波动,但相差不太大,说明该地区土壤中基岩具有较高的相似性,同时也存在着一定的差异性。
由于篇幅限制,表1仅列出了2个剖面土壤样品的统计量值。从中可知,剖面CK和KP土壤中主量元素氧化物含量较多的是SiO2、Al2O3和TFe2O3,综合2个剖面来看,三者的含量总和达到75.60%~83.95%,其算术平均值为79.73%;其中SiO2含量最多,占34.30%~51.84%,平均值为42.90%;其次Al2O3含量分布在19.07%~28.36%之间,平均为23.25%;三者中TFe2O3的含量最少,占11.47%~15.39%,平均值为13.58%;其它氧化物（K2O、CaO、Na2O、MgO等易溶组分）的含量相对偏低,依次为TiO2（1.63%~1.86%）>K2O（0.543%~0.89%）>MgO（0.403%~0.645%）>CaO（0.247%~0.631%）>P2O5（0.102%~0.16%）>MnO（0.039%~0.086%）>Na2O（0.027%~0.077%）,这说明该研究区在土壤风化过程中存在K、Ca、Na、Mg等元素的迁移淋溶现象。2个剖面内部各元素含量的变化比较微弱,从垂向来看,这些元素的分布具有一定的规律性,表明研究剖面未有外来物质侵入,该研究区的红土风化剖面可能是由下伏基岩风化而来,一定程度上表现出原位风化的特征,同时剖面的元素组成对基岩有一定的继承性[18]。另外,Al2O3和Fe2O3在下层土壤中的含量略高于表层,其原因可能为在强淋溶作用下Al、Fe元素部分向下迁移。表1显示2个剖面的CIA值非常接近,说明2个剖面所处的化学风化阶段较为相近。
表1 主量元素氧化物质量分数（%）
Table 1 The mass fraction of major element oxides (%)
| 剖面号 | 统计量 | SiO2 | Al2O3 | TFe2O3 | K2O | Na2O | CaO | MgO | MnO | TiO2 | P2O5 | CIA |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| CK | 最大值 | 40.59 | 28.36 | 15.39 | 0.890 | 0.077 | 0.522 | 0.645 | 0.086 | 1.860 | 0.160 | 96.460 |
| 最小值 | 34.30 | 23.95 | 14.32 | 0.737 | 0.032 | 0.412 | 0.506 | 0.056 | 1.630 | 0.129 | 95.370 | |
| 平均值 | 37.41 | 26.03 | 14.78 | 0.814 | 0.044 | 0.449 | 0.563 | 0.065 | 1.748 | 0.147 | 96.192 | |
| 标准偏差 | 1.757 | 1.197 | 0.293 | 0.046 | 0.010 | 0.028 | 0.040 | 0.008 | 0.054 | 0.009 | 0.256 | |
| 变异系数 | 0.047 | 0.046 | 0.020 | 0.056 | 0.236 | 0.063 | 0.071 | 0.116 | 0.031 | 0.060 | 0.003 | |
| KP | 最大值 | 51.84 | 21.44 | 13.5 | 0.628 | 0.044 | 0.631 | 0.464 | 0.076 | 1.820 | 0.145 | 96.650 |
| 最小值 | 46.16 | 19.07 | 11.47 | 0.543 | 0.027 | 0.247 | 0.403 | 0.039 | 1.660 | 0.102 | 96.210 | |
| 平均值 | 48.78 | 20.27 | 12.30 | 0.579 | 0.036 | 0.363 | 0.426 | 0.057 | 1.744 | 0.117 | 96.454 | |
| 标准偏差 | 1.958 | 0.704 | 0.558 | 0.029 | 0.004 | 0.133 | 0.019 | 0.013 | 0.044 | 0.012 | 0.128 | |
| 变异系数 | 0.040 | 0.035 | 0.045 | 0.050 | 0.121 | 0.366 | 0.046 | 0.229 | 0.025 | 0.106 | 0.001 | |
| 上陆壳（UCC） | 66.00 | 15.20 | 5.00 | 3.400 | 3.900 | 4.200 | 2.200 | 0.080 | 0.650 | 0.150 | — | |
对2个剖面不同深度处土壤样品与基岩的稀土元素（Rare Earth Element, REE）含量进行统计分析可知,29个风化层土壤样品的∑REE平均值为410.2 μg/g,剖面CK、KP土壤样品中∑REE的变化范围分别为439.2~584.7 μg/g、259.1~356.7 μg/g,算术平均值分别为514.81 μg/g、298.03 μg/g,2个剖面平均值远远高于中国土壤平均值163.86 μg/g[21],也高于中国南方红壤中稀土元素平均值175.6 μg/g[22]。由此可看出,2个剖面的∑REE变化范围都比较大,同一剖面中不同深度的稀土元素含量存在较大差异,但2个剖面∑REE的相对较高值基本处于同一深度处。基岩中∑REE的含量分别为3.026 μg/g、1.421 μg/g,相较于土壤样品中稀土元素含量,基岩中稀土元素含量要低得多。剖面CK和剖面KP各深度处土壤样品的∑REE均较基岩产生富集。这可能与母岩中稀土元素的含量有关,表明风化成土过程中土壤的发育对母岩有一定的继承性,使土壤中稀土元素含量较高;另外,剖面CK的稀土元素含量明显大于剖面KP,联系2个采样点所处位置可知：剖面CK位于岩溶盆地底部,剖面KP位于坡部,风化过程中,坡部的稀土元素由于雨水冲刷沉积于底部,从而导致底部稀土元素含量高于坡部。另外,剖面CK的轻稀土元素（LREE）与重稀土元素（HREE）比值为6.95~8.26,剖面KP为8.23~10.50,剖面CK的∑LREE/∑HREE值分布较为均一,而剖面KP随着土壤深度的增加有增高的趋势。
对稀土元素进行球粒陨石标准化计算[19]并绘图（如图3）。由图3可知,2个剖面基岩和土壤的稀土元素球粒陨石标准化模式图非常相似,均呈现向右倾斜的趋势,曲线聚集成簇,相对于基岩而言,土壤剖面中风化层稀土元素含量比基岩中含量高很多,出现显著富集,剖面CK基岩中稀土元素含量高于剖面KP,同样土壤中稀土元素含量整体上也要比剖面KP高,说明石林地区土壤发育过程中,土壤剖面各层次具有显著的继承性。剖面CK在Ce和Eu处曲线呈现轻微向下凸的趋势,其中δEu=0.69~0.83,δCe=0.67~0.87,两者都表现为轻微负异常。剖面KP则略有不同,其在Ce处无明显变化趋势,而在Eu处则为谷值,δEu=0.64~0.84。综上,2个剖面均呈现Eu负异常,但Ce则表现不同,剖面CK为Ce负异常,剖面KP在Ce处无明显变化。
图3 剖面CK和剖面KP稀土元素（REE）球粒陨石标准化分布模式
Fig.3 The chondrite-normalized distribution patterns of REE in the profiles CK and KP
化学风化是土壤圈与其他各圈层相互作用的主要表现形式,也是表生元素地球化学循环的重要环节,化学蚀变指数（CIA）作为用来衡量沉积物化学风化强度的重要指标,已被广泛应用于研究中。CIA值越大,表明风化强度越大。2003年,冯连君在文章中指出：通常情况下,当50<CIA<65时,体现为寒冷干燥的气候条件下初等的化学风化程度;65<CIA<85,体现为温暖湿润条件下中等的化学风化程度;CIA>85,体现为炎热气候条件下强烈的化学风化强度[23] 。在前人研究基础上,选取与云南相邻的贵州省境内2个碳酸盐岩风化剖面进行对比,分别为平坝剖面[24]和清镇剖面[25];由图4可知,本文所研究的石林红土剖面CK和KP以及所选的2个对比剖面的CIA指数都比较高,基本上都达到90以上,均明显高于上陆壳（UCC）的平均值47.92,其中清镇剖面的CIA值最高,剖面CK和KP次之,平坝剖面CIA值最小;从各自剖面内部来看,平坝剖面CIA呈现逐渐变大的趋势,而剖面CK和剖面KP的CIA值非常接近,基本集中在96左右,清镇剖面CIA值分布也较为集中,基本都达到98以上,明显高于剖面CK、剖面KP和平坝剖面,总结以上不同地区土壤经历的化学风化强度,其顺序依次为：上陆壳（UCC）<平坝剖面<石林红土剖面<清镇剖面。上陆壳（UCC）表示未受化学风化时的状态,平坝剖面、石林剖面和清镇剖面则基本进入强烈风化阶段,剖面在风化程度上表现出的共性也反映出南方温暖湿润的气候环境,表明3个地区的土壤可能基本经历了较为强烈的化学风化作用。
图4 石林红土剖面及其他沉积物CIA与Na/K关系散点图
Fig.4 Scatter diagram of CIA vs. Na/K molar ratio of the profiles in Shilin and other sediments
Na/K比值作为衡量样品中斜长石风化强度的参照指标,也可以用来表示沉积物的风化强度[26]。因为K主要赋存于钾长石中,Na主要存在于斜长石中,钾长石风化淋溶的速率远远低于斜长石,所以Na/K比值与土壤剖面的风化强度呈现反比例关系[27]。从图4中同样可以看出,3个地区土壤剖面的Na/K比值基本处于同一水平,其比值均低于0.08,反映出3个地区土壤风化程度均较高,其可能经历了相同的风化过程,这与CIA值显示的化学风化强度基本一致。综上,3个不同地区的土壤在风化强度上所体现出的相似程度可能表明其经历的化学风化过程存在一定的一致性。
A-CN-K三角图（Al2O3-CaO*+Na2O-K2O）可以清楚地展示出化学风化的不同阶段,以及各阶段部分主量元素的变化情况。根据元素之间活动性的差异,可以将化学风化过程大致分为3个阶段：初期去Na和Ca阶段、中期去K阶段和晚期去Si阶段[28]。从图5可知,清镇剖面、平坝剖面以及石林剖面（CK和KP）的变化趋势基本与A-K平行,远离K端,靠近A端,距离UCC较远,表明这3个地区土壤剖面已经经历了前2个阶段,现在基本步入晚期脱Si富Fe阶段。所采剖面中的斜长石基本上风化殆尽,风化趋势转向平行于A-K连线,并且逐渐向A靠近,表现出明显的脱K富Al化特征,综上表明3个地区土壤经历了较为强烈的风化作用。本次研究所采取的2个石林剖面基本重合为一点,说明2个剖面经历了相似的风化过程,且2个剖面几乎靠近A端,说明该剖面中含K矿物基本完全分解。
图5 石林红土剖面及其它地区沉积物化学风化趋势的A-CN-K三角图
注：A,CN,K分别代表Al2O3,CaO*+Na2O,K2O的分子比,箭头表示化学风化的不同阶段。
Fig.5 A-CN-K ternary diagram at the profiles in Shilin and other sediments
稀土元素相较于其他活动性较强的元素,在环境中的地球化学行为相对比较稳定。Zr常作为研究元素迁移时的参比元素,其化学性质最为稳定,∑REE/Zr比值可以用来作为衡量土壤风化过程中稀土元素绝对含量的变化情况。从图6可以看出,石林剖面CK和KP各自的LREE/HREE和∑REE/Zr比值变化范围相对比较集中,2个剖面分区明显,剖面KP的∑REE/Zr比值比剖面CK低,而LREE/HREE比值整体比剖面CK要高,即随着∑REE/Zr比值逐渐减少,LREE/HREE比值逐渐增加。这表明碳酸盐岩风化过程中,重稀土元素优先发生淋滤迁移,轻稀土元素迁移速率比重稀土元素迁移速率相对要慢,其原因是土壤风化过程中,重稀土元素更容易在溶液中形成重碳酸盐及有机络合物,从而随溶液优先发生迁移;相反轻稀土元素易被粘土吸附,从而使两者发生明显分异,即轻稀土元素相对富集,重稀土元素相对亏损。剖面CK和KP因其所处位置有所差异,LREE/HREE和∑REE/Zr比值也表现出明显的不同,剖面CK位于岩溶盆地底部,而剖面KP位于坡部,坡部中淋滤出的重稀土元素容易在底部聚集,因此底部剖面CK较坡部剖面KP的LREE/HREE比值要低。
稀土元素Y和Ho具有相同的离子半径和配位数,在环境地球化学过程中其行为表现出很多相似之处[29]。但是,在风化过程中,Y和Ho之间会发生显著分异,其原因在于Ho与有机质或HCO3-的结合能力比Y强,而Y在水—岩界面反应中容易吸附在固体颗粒上[30],造成Ho更容易被淋滤,风化过程中Y/Ho比值出现增加趋势。图7中,石林两个红土剖面土壤样品的Y/Ho和Er/Ho比值分布相对集中,且所有样品的Y/Ho和Er/Ho比值均低于UCC。从基岩到土样这一过程中,Y/Ho和Er/Ho比值不断增加,2个剖面各自样品之间呈现一定正相关性,如图7b、7c所示。图中箭头一定程度上可以反映出该地区土壤的化学风化趋势,即从基岩到土壤的化学风化过程。
1） 云南石林地区2个土壤剖面的主量元素氧化物含量变化具有极大的相似性,表现在：碳酸盐岩基岩中CaO所占比例最高,相比其他元素具有明显的含量优势;而在土壤中含量则以SiO2、Al2O3和TFe2O3（包括FeO和Fe2O3）为主。2个剖面各自内部从土壤上层到下层各元素含量变化较不明显,只有Al2O3和Fe2O3在下层土壤中的含量略高于表层。
2） 通过对化学蚀变指数（CIA）与Na/K比值关系图以及A-CN-K三角图分析发现：石林地区2个剖面均经历了温暖湿润环境下的强烈化学风化作用,与贵州清镇剖面和平坝剖面的化学风化程度基本处于同一水平。
3） 云南石林地区土壤中稀土元素总量变化范围较广,其分布受母岩的影响较为明显, 土壤中稀土元素的分布模式继承了母岩的特征,土壤中稀土元素的含量远远大于母岩中稀土元素的含量。但2个剖面轻重稀土分异存在着一定差别,石林剖面CK和KP各自的LREE/HREE和∑REE/Zr比值变化范围相对较集中,2个剖面分区明显,轻重稀土元素分异程度存在一定差别。2个剖面的Ce和Eu异常情况也存在着一定差异,剖面CK在Ce和Eu处都表现为负异常,但剖面KP在Ce处无明显变化,在Eu处表现为负异常。
4） 2个剖面元素组成及含量变化基本保持一致,表明此地土壤在演化过程中受外来物质影响程度较小。
The authors have declared that no competing interests exist.
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喀斯特地区风化与成土过程特征:黄壤和石灰土剖面Sr同位素地球化学研究 [J].The weathering and soil formation process in karstic area,southwest China:A study on Strontium isotope geochemistry of yellow and limestone soil profiles . |
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“巫山黄土”氧化物地球化学特征与古气候记录 [J].https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3657.2013.01.025 URL [本文引用: 1] 摘要
根据73个“巫山黄土”样品的氧化物测试结果,对“巫山黄土”氧 化物地球化学特征和记录的古气候特征进行了分析和讨论,结果表明:(1)“巫山黄土”主要的化学成分为SiO2、Al2O3、Fe2O3, (SiO2+Al2O3+Fe2O3)的平均含量大于洛川黄土和甘孜黄土,与洛川古土壤接近,小于安徽宣城风积红土和镇江下蜀土；(2)“巫山黄 土”SiO2、Al2O3、Fe2O3、TiO2含量具有随深度逐渐减少,而FeO、CaO、Na2O、P2O5含量则呈现逐渐增多的特点；(3)巫山剖 面Fe3+/Fe2+比值变化曲线与全铁含量曲线显示明显的正相关,而与SiO2/(Al2O3+Fe2O3)曲线呈反相关；(4)“巫山黄土”的残积系 数和风化指数由老到新其量值逐渐变小,而退碱系数的量值却是逐渐变大的；(5)“巫山黄土”堆积时该区古气候总体上较北方黄土堆积时要偏暖湿,沉积物遭受 的淋溶及氧化作用强度与洛川古土壤相当,明显强于北方洛川黄土和川西的甘孜黄土,但较安徽的宣称风尘红土和镇江下蜀土要弱.剖面中沉积介质的酸度由下向上 逐渐减弱,碱度加强,表生带所遭受的风化作用强度愈来愈弱,风尘堆积的沉积环境则由开始的较为偏湿润逐渐向偏干凉方向发展.(6)“巫山黄土”堆积时期古 气候演变还具有阶段性特点,以剖面6～6.5 m为界可分为上下两段,下段古气候总体较上段偏温湿,气候冷(干)暖(湿)波动频繁、波动幅度较大,而上段古气候相对较为干冷,气候比较稳定,波动幅度也 较小.
Oxide geochemical characteristics and paleoclimate records of "Wushan loess" .https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3657.2013.01.025 URL [本文引用: 1] 摘要
根据73个“巫山黄土”样品的氧化物测试结果,对“巫山黄土”氧 化物地球化学特征和记录的古气候特征进行了分析和讨论,结果表明:(1)“巫山黄土”主要的化学成分为SiO2、Al2O3、Fe2O3, (SiO2+Al2O3+Fe2O3)的平均含量大于洛川黄土和甘孜黄土,与洛川古土壤接近,小于安徽宣城风积红土和镇江下蜀土；(2)“巫山黄 土”SiO2、Al2O3、Fe2O3、TiO2含量具有随深度逐渐减少,而FeO、CaO、Na2O、P2O5含量则呈现逐渐增多的特点；(3)巫山剖 面Fe3+/Fe2+比值变化曲线与全铁含量曲线显示明显的正相关,而与SiO2/(Al2O3+Fe2O3)曲线呈反相关；(4)“巫山黄土”的残积系 数和风化指数由老到新其量值逐渐变小,而退碱系数的量值却是逐渐变大的；(5)“巫山黄土”堆积时该区古气候总体上较北方黄土堆积时要偏暖湿,沉积物遭受 的淋溶及氧化作用强度与洛川古土壤相当,明显强于北方洛川黄土和川西的甘孜黄土,但较安徽的宣称风尘红土和镇江下蜀土要弱.剖面中沉积介质的酸度由下向上 逐渐减弱,碱度加强,表生带所遭受的风化作用强度愈来愈弱,风尘堆积的沉积环境则由开始的较为偏湿润逐渐向偏干凉方向发展.(6)“巫山黄土”堆积时期古 气候演变还具有阶段性特点,以剖面6～6.5 m为界可分为上下两段,下段古气候总体较上段偏温湿,气候冷(干)暖(湿)波动频繁、波动幅度较大,而上段古气候相对较为干冷,气候比较稳定,波动幅度也 较小.
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“巫山黄土”的稀土元素特征与成因 [J].https://doi.org/10.3799/dqkx.2013.018 URL 摘要
为了探讨"巫山黄土"的成因,对剖面样品进行了稀土元素含量、稀土分布模式和稀土特征值计算分析.结果表明:"巫山黄土"稀土元素特征与现代河流沉积物差别明显,而与北方黄土及长江中下游的下蜀土却基本一致.稀土分布模式与典型风尘沉积物相似,物源判别函数得到的物源指数(PI)均与风积黄土的最为接近,显示其风积成因的特点."巫山黄土"稀土元素平均含量216.39×10-6高于地壳平均值178.0×10-6和两块中国黄土标样平均值178.22×10-6,但与长江中下游镇江下蜀土样品的平均值207.7×10-6比较接近.样品的轻稀土较富集,重稀土略有淋失,轻重稀土比值为8.62,Eu呈较明显的负异常,Ce异常不明显.表明"巫山黄土"风尘沉积后经历了较北方黄土更为强烈的风化作用,其形成环境与下蜀土比较接近.
REE compositions of the "wushan loess" and its origin. Earth Science - Journal of China University of https://doi.org/10.3799/dqkx.2013.018 URL 摘要
为了探讨"巫山黄土"的成因,对剖面样品进行了稀土元素含量、稀土分布模式和稀土特征值计算分析.结果表明:"巫山黄土"稀土元素特征与现代河流沉积物差别明显,而与北方黄土及长江中下游的下蜀土却基本一致.稀土分布模式与典型风尘沉积物相似,物源判别函数得到的物源指数(PI)均与风积黄土的最为接近,显示其风积成因的特点."巫山黄土"稀土元素平均含量216.39×10-6高于地壳平均值178.0×10-6和两块中国黄土标样平均值178.22×10-6,但与长江中下游镇江下蜀土样品的平均值207.7×10-6比较接近.样品的轻稀土较富集,重稀土略有淋失,轻重稀土比值为8.62,Eu呈较明显的负异常,Ce异常不明显.表明"巫山黄土"风尘沉积后经历了较北方黄土更为强烈的风化作用,其形成环境与下蜀土比较接近.
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泾河中游地区全新世成壤环境演变研究 [J].https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-0690.2005.04.015 URL 摘要
根据长武ETC全新世土壤剖面的测定分析,探讨了该地区全新世成壤环境演变过程,阐明了先周时代土壤特征及人类耕作对成壤过程的影响.研究结果表明,全新世早期气候温和干燥,沙尘暴明显减弱,风尘堆积速率降低,具有轻微生物风化成壤作用;对应于全新世最适宜期,该地气候温暖湿润,生物风化成壤作用大于风尘堆积作用,为典型的黑垆土成壤期.从3 100 a B.P.开始,季风气候格局发生转变,气候干旱化,沙尘暴加剧,风尘堆积速率大于生物风化成壤速率,土壤资源自然退化,形成弱成壤层和黄土层,两层均属于全新世黄土L0.先周时期耕作层对应古土壤层的顶部,土壤具有典型的团粒结构.3 100 a B.P.时的季风转变导致的气候干旱化与土壤退化促使了游牧民族南迁和"古公迁岐"事件的发生.
Holocene environmental change of pedogenensis in the middle reaches of the Jinghe River Basin .https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-0690.2005.04.015 URL 摘要
根据长武ETC全新世土壤剖面的测定分析,探讨了该地区全新世成壤环境演变过程,阐明了先周时代土壤特征及人类耕作对成壤过程的影响.研究结果表明,全新世早期气候温和干燥,沙尘暴明显减弱,风尘堆积速率降低,具有轻微生物风化成壤作用;对应于全新世最适宜期,该地气候温暖湿润,生物风化成壤作用大于风尘堆积作用,为典型的黑垆土成壤期.从3 100 a B.P.开始,季风气候格局发生转变,气候干旱化,沙尘暴加剧,风尘堆积速率大于生物风化成壤速率,土壤资源自然退化,形成弱成壤层和黄土层,两层均属于全新世黄土L0.先周时期耕作层对应古土壤层的顶部,土壤具有典型的团粒结构.3 100 a B.P.时的季风转变导致的气候干旱化与土壤退化促使了游牧民族南迁和"古公迁岐"事件的发生.
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颖河上游全新世黄土-古土壤物质来源研究 [J].
Material source of the Holocene aeolian loess-paleosol in the upper reaches of the Yinghe River .
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宁夏长城塬全新世黄土----土壤剖面元素地球化学特征研究 [J].URL 摘要
通过测定宁夏长城塬全新世黄土-土壤剖面中的元素含量,获得了一些地球化学参数指标。这些化学参数作为良好的气候代用指标,与磁化率、频率磁化率形成很好的对比,表明:古土壤形成时期气候温暖湿润,降雨丰富,淋溶作用强烈,黄土堆积时期气候相对干冷,成壤作用微弱;黄土风化成壤过程中元素的迁移变化可以间接反映出全新世以来的气候变化及成壤环境的变化。通过研究元素的活动性,发现全新世宁夏长城塬黄土只经历了早期的化学风化,应处在脱Ca、Na阶段,尚未进入去K风化阶段。
Geochemical characteristics of Holocene loess-soil profile on Changchengyuan loess tableland of Ningxia .URL 摘要
通过测定宁夏长城塬全新世黄土-土壤剖面中的元素含量,获得了一些地球化学参数指标。这些化学参数作为良好的气候代用指标,与磁化率、频率磁化率形成很好的对比,表明:古土壤形成时期气候温暖湿润,降雨丰富,淋溶作用强烈,黄土堆积时期气候相对干冷,成壤作用微弱;黄土风化成壤过程中元素的迁移变化可以间接反映出全新世以来的气候变化及成壤环境的变化。通过研究元素的活动性,发现全新世宁夏长城塬黄土只经历了早期的化学风化,应处在脱Ca、Na阶段,尚未进入去K风化阶段。
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陕西周原地区全新世黄土-古土壤序列风化程度研究 [J].
通过对周原LC全新世黄土-古土壤剖面的元素含量分布及其化学风化程度和元素迁移特征的研究。结果发现:古土壤S<sub>0</sub>的CIA和Rb/Sr值高于黄土L<sub>0</sub>,Na/K比低于黄土L<sub>0</sub>,指示其风化程度强于黄土L<sub>0</sub>,形成时期气候比黄土堆积时期温暖湿润;黄土风化成壤过程中,Si,K和Fe相对富集,而Ca,Na,Mg和Ti则迁移淋失,呈现Ca>Na>Mg>Ti>Al>Si>K>Fe的迁移序列;全新世剖面化学风化程度处于脱Na和Ca阶段或早期去K阶段。
Study on weathering degree of holocene loess-paleosol sequence in the zhouyuan region, Shaanxi province .
通过对周原LC全新世黄土-古土壤剖面的元素含量分布及其化学风化程度和元素迁移特征的研究。结果发现:古土壤S<sub>0</sub>的CIA和Rb/Sr值高于黄土L<sub>0</sub>,Na/K比低于黄土L<sub>0</sub>,指示其风化程度强于黄土L<sub>0</sub>,形成时期气候比黄土堆积时期温暖湿润;黄土风化成壤过程中,Si,K和Fe相对富集,而Ca,Na,Mg和Ti则迁移淋失,呈现Ca>Na>Mg>Ti>Al>Si>K>Fe的迁移序列;全新世剖面化学风化程度处于脱Na和Ca阶段或早期去K阶段。
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陕西省丹凤县茶房村黄土-古土壤剖面风化程度及对气候变化的响应 [J].https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-694X.2013.00363 URL Magsci [本文引用: 1] 摘要
对陕西丹凤县茶房村黄土剖面的地层学、沉积学特征以及常量元素、磁化率、粒度等进行了研究。结果表明：茶房村剖面具有表土（MS）→全新世黄土（L<sub>0</sub>）→古土壤（S<sub>0</sub>）→过渡黄土（L<sub>t</sub>）→马兰黄土（L<sub>1</sub>）的地层序列；化学风化过程中元素Ca、Na、Mg、K和Si表现为迁移特征，Fe则相对富集，呈现Na>Si>Mg>K>Ca>Al>Fe的迁移序列；剖面总体风化程度处于初等向中等过渡的阶段，不同地层的风化强弱顺序为S<sub>0</sub>>L<sub>t</sub>>L<sub>1</sub>>L<sub>0</sub>。化学风化强度的变化表明该区自晚更新世以来气候经历了气候干冷→气候回暖→温暖湿润→气候转凉的变化过程。
Weathering intensity of the chafangcun loess-paleosol profile in Shaanxi, China and its response to climate change .https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-694X.2013.00363 URL Magsci [本文引用: 1] 摘要
对陕西丹凤县茶房村黄土剖面的地层学、沉积学特征以及常量元素、磁化率、粒度等进行了研究。结果表明：茶房村剖面具有表土（MS）→全新世黄土（L<sub>0</sub>）→古土壤（S<sub>0</sub>）→过渡黄土（L<sub>t</sub>）→马兰黄土（L<sub>1</sub>）的地层序列；化学风化过程中元素Ca、Na、Mg、K和Si表现为迁移特征，Fe则相对富集，呈现Na>Si>Mg>K>Ca>Al>Fe的迁移序列；剖面总体风化程度处于初等向中等过渡的阶段，不同地层的风化强弱顺序为S<sub>0</sub>>L<sub>t</sub>>L<sub>1</sub>>L<sub>0</sub>。化学风化强度的变化表明该区自晚更新世以来气候经历了气候干冷→气候回暖→温暖湿润→气候转凉的变化过程。
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Geochemistry of red residua underlying dolomites in karst terrains of Yunnan-Guizhou Plateau I. The formation of the Pingba profile [J].https://doi.org/10.1016/j.chemgeo.2003.08.013 URL [本文引用: 1] 摘要
The aim of this study is to characterize the evolution of the rare earth elements (REE) in the Pingba red residua on karst terrain of Yunnan-Guizhou Plateau. The in-situ weathering and the two-stage development of the profile had been inferred from REE criterions. The REE were significantly fractionated, and Ce was less mobilized and separated from the other REEs at the highly enriched top of the profile. This is consistent with the increase of oxidation degree in the regolith. And it is also suggested that the wet/dry climate change during chemical weathering caused Ce alternative change between enrichment and invariance in the upper regolith. Chondrite-normalized REE distribution patterns for samples from dolomites and the lower regolith are characteristic of MREE enrichment and remarkable negative Ce-anomalies patterns (similar to the convex-up REE patterns). The following processes are interpreted for the patterns in this study: (1) the accumulation of MRRE-rich minerals in dolomite dissolution, (2) water–rock interaction in the weathering front, and (3) more leaching MREE from the upper part of the profile. The latter two explanations are considered as the dominant process for the formation of the REE patterns. Samples from the soil horizon exhibit typical REE distribution patterns of the upper crust, i.e., La N/Yb N=10 and Eu/Eu*=0.65. All data indicate that the leaching process is very important for pedogenesis in this region. The experiments demonstrating that abnormal enrichment of REE at the upper regolith–bedrock interface is caused by a combination of volume change, accumulation of REE-bearing minerals, leaching of REE from the upper regolith, and water–rock interaction during rock–soil alteration processes. Our results support the conclusion that the weathering profile represents a large, continental elemental storage reservoir, whereas REE enrichment occurs under favorable conditions in terms of stable tectonics, low erosion and rapid weathering over sufficiently long time.
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Geochemistry of red residua underlying dolomites in karst terrains of Yunnan-Guizhou plateau: The mobility of rare earth elements during weathering [J].
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云南省中西部红色风化壳中铂族元素分布特征 [J].
近年来，铂族元素以其广泛的地质活动环境受到越来越多的关注，人们对铂族元素的研究也从其在硫化物熔体、硅酸盐熔体和热液流体中的富集成矿行为逐渐延展到其在表生风化过程中的地球化学迁移行为。本文通过对我国云南省中西部潞西菲红、元谋朱布和弥渡金宝山3个具有铂族元素矿化的超基性岩体形成的红色风化壳研究发现，三地风化壳化学风化程度远不及世界上热带、亚热带地区的典型红土风化壳，但是其红土化程度存在依次降低的趋势。分别对三地风化壳铂族元素分析表明，随着风化壳红土化程度的增高，铂族元素富集程度也在增高，并且不同铂族元素在同一风化壳的不同位置也具有不同富集程度，表明伴随着红土化过程，铂族元素在地表风化壳中发生了迁移富集和分异作用。研究发现，低价铁离子对铂族元素络合物的还原作用和高价铁氧化物对铂族元素的吸附作用对铂族元素的重新分配并富集具有重要意义；6个铂族元素不同的地球化学行为导致了其在风化壳中的分异，其中，Rh在红土化过程中的行为和铂族元素整体行为体现高度一致性，因此Rh可以作为表生作用过程中铂族元素的标型元素；Au和铂族元素在红色风化壳中的分布具有一定相似形，根据粘土型Au矿床的存在，推测也有红色粘土型铂族元素矿床的存在。
Geochemical characters of Platinum group elements of the regoliths in the Midwest of Yunnan Province .
近年来，铂族元素以其广泛的地质活动环境受到越来越多的关注，人们对铂族元素的研究也从其在硫化物熔体、硅酸盐熔体和热液流体中的富集成矿行为逐渐延展到其在表生风化过程中的地球化学迁移行为。本文通过对我国云南省中西部潞西菲红、元谋朱布和弥渡金宝山3个具有铂族元素矿化的超基性岩体形成的红色风化壳研究发现，三地风化壳化学风化程度远不及世界上热带、亚热带地区的典型红土风化壳，但是其红土化程度存在依次降低的趋势。分别对三地风化壳铂族元素分析表明，随着风化壳红土化程度的增高，铂族元素富集程度也在增高，并且不同铂族元素在同一风化壳的不同位置也具有不同富集程度，表明伴随着红土化过程，铂族元素在地表风化壳中发生了迁移富集和分异作用。研究发现，低价铁离子对铂族元素络合物的还原作用和高价铁氧化物对铂族元素的吸附作用对铂族元素的重新分配并富集具有重要意义；6个铂族元素不同的地球化学行为导致了其在风化壳中的分异，其中，Rh在红土化过程中的行为和铂族元素整体行为体现高度一致性，因此Rh可以作为表生作用过程中铂族元素的标型元素；Au和铂族元素在红色风化壳中的分布具有一定相似形，根据粘土型Au矿床的存在，推测也有红色粘土型铂族元素矿床的存在。
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南方更新世红土氧化物地球化学特征 [J].https://doi.org/10.3321/j.issn:0379-1726.2007.03.009 URL 摘要
江西、浙江和湖南等地更新世红土化学组成分析结果表明，各地各类红土的化学组成具有较好的一致性。以SiO2、Fe2O3和AhO3为主，K2O、Na2O、CaO和MgO大量淋失，相对于上陆壳（UCC）平均组成富Ti、Fe和Al，贫K、Na、Ca和Mg。符合亚热带地区脱硅富铝或脱硅富铝铁的基本成土过程，总体形成于湿热环境。其烧失量（LOI）对红土脱硅富铝程度具有一定的指示意义，LOI越大，脱硅富铝程度越强。同一剖面从网纹红土至均质红土或从网纹红土至棕色黄色风化程度渐弱。然而，全岩样品的SiO2／Al2O3，、SiO2／R2O3，分子比在直接指示红土风化强度方面不够有效。白网纹与红色基质的物源一致，化学组成却存在一定分异。以UCC为背景的元素盈亏状态和以均质红土为背景的元素绝对迁移量特征一致表明，物质迁移，尤其是Fe迁移与网纹红土网纹化过程之间存在必然的联系。Fe迁出区形成白网纹，Fe加入区继承红土化特征。
Geochemical behavior of major elements of Pleistocene red earth in South China .https://doi.org/10.3321/j.issn:0379-1726.2007.03.009 URL 摘要
江西、浙江和湖南等地更新世红土化学组成分析结果表明，各地各类红土的化学组成具有较好的一致性。以SiO2、Fe2O3和AhO3为主，K2O、Na2O、CaO和MgO大量淋失，相对于上陆壳（UCC）平均组成富Ti、Fe和Al，贫K、Na、Ca和Mg。符合亚热带地区脱硅富铝或脱硅富铝铁的基本成土过程，总体形成于湿热环境。其烧失量（LOI）对红土脱硅富铝程度具有一定的指示意义，LOI越大，脱硅富铝程度越强。同一剖面从网纹红土至均质红土或从网纹红土至棕色黄色风化程度渐弱。然而，全岩样品的SiO2／Al2O3，、SiO2／R2O3，分子比在直接指示红土风化强度方面不够有效。白网纹与红色基质的物源一致，化学组成却存在一定分异。以UCC为背景的元素盈亏状态和以均质红土为背景的元素绝对迁移量特征一致表明，物质迁移，尤其是Fe迁移与网纹红土网纹化过程之间存在必然的联系。Fe迁出区形成白网纹，Fe加入区继承红土化特征。
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Palaeopedogenesis of red palaeosols in Yunnan Plateau, southwestern China: Pedogenical, geochemical and mineralogical evidences and palaeoenvironmental implication [J].https://doi.org/10.1016/j.palaeo.2014.12.004 URL [本文引用: 1] 摘要
61Highly weathered palaeosol is distributed in the planation surface of Yunnan Plateau.61Red palaeosol is featured by red color, strong acid, and high Fed and clay contents.61Palaeosol experienced strong chemical weathering with enrichment of Al2O3 and TiO2.61Clay minerals are dominated by kaolinite, gibbsite, hematite, and vermiculite.61Palaeopedogenesis reflects palaeoclimatic changes and tectonic activity of plateau.
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土块密度的测定.石蜡涂层法 [S].Paraffin coating method . |
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碳酸盐岩风化成土作用的初步研究 [J].https://doi.org/10.3321/j.issn:1006-9267.1999.05.008 URL [本文引用: 1] 摘要
选择黔中、黔西、黔北、湘西岩溶山地丘陵垄岗之上的 5个基岩为白云岩和灰岩的土层剖面 ,通过剖面碳酸盐岩酸不溶物的提取实验、矿物学和微量元素地球化学等手段 ,讨论了碳酸盐岩风化成土作用的野外、矿物学和微量元素地球化学特征 ,初步论证了碳酸盐岩风化成土作用是我国南方岩溶地区土壤资源的一种重要的成土机制 .为进一步研究该地区大面积分布的土状堆积物的来源奠定了初步基础 .
Preliminary study on weathering and pedogenesis of carbonate rock .https://doi.org/10.3321/j.issn:1006-9267.1999.05.008 URL [本文引用: 1] 摘要
选择黔中、黔西、黔北、湘西岩溶山地丘陵垄岗之上的 5个基岩为白云岩和灰岩的土层剖面 ,通过剖面碳酸盐岩酸不溶物的提取实验、矿物学和微量元素地球化学等手段 ,讨论了碳酸盐岩风化成土作用的野外、矿物学和微量元素地球化学特征 ,初步论证了碳酸盐岩风化成土作用是我国南方岩溶地区土壤资源的一种重要的成土机制 .为进一步研究该地区大面积分布的土状堆积物的来源奠定了初步基础 .
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The continental crust:its composition and evolution [J]. |
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Weathering and global denudation [J]. |
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南方红土形成过程及其稀土元素地球化学 .https://doi.org/10.3321/j.issn:1001-7410.2000.05.008 URL [本文引用: 1] 摘要
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。
Laterite for formation process in southern China and its rare earth element(REE) geochemistry .https://doi.org/10.3321/j.issn:1001-7410.2000.05.008 URL [本文引用: 1] 摘要
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。
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化学蚀变指数(CIA)及其在新元古代碎屑岩中的应用 [J].https://doi.org/10.3321/j.issn:1005-2321.2003.04.019 URL [本文引用: 1] 摘要
化学蚀变指数(CIA)首先是作为一个判断源区化学风化程度的化学指标被广泛应用的,它的表达式通常表示为:CIA={x(Al2O3)/[x(Al2O3)+x(CaO*)+x(Na2O)+x(K2O)]}×100,主成分均指摩尔分数,CaO*仅为硅酸盐中的CaO.利用CIA分析湖南石门杨家坪剖面的新元古代地层,发现冰期沉积物(南沱组、东山峰组)的CIA值(60～70)和间冰期沉积物(湘锰组)CIA值(70～75)分别反映了冰期和间冰期的化学风化特点,并且根据渫水河组CIA值(55～70)可以判断渫水河组可能也是冰期的沉积产物.另一方面,可以利用A-CN-K图解判断沉积岩源岩成分,因为样品点在三角图解中投影点的趋势线与Pl-Ksp连线的交点代表的是源岩斜长石和钾长石的比率.据此初步判断渫水河组源岩成分是南秦岭-扬子地区元古宙TTG岩石.此外,钾交代作用在前寒武纪普遍发育,在A-CN-K图解中表现为样品点的趋势线向右偏离预测的风化趋势线,渫水河组的样品点就表现出这样的特征,可以判断渫水河组钾交代作用发育.样品的选取是进行CIA研究的一个重要的步骤.首先样品的岩性最好是细屑岩,这样可以排除分选作用对源岩成分的改造;其次,需要考虑去除成岩作用过程中加入的K2O;再次,利用ICV这个化学指标来判断沉积再循环作用对沉积物成分的改造,ICV大于1意味着沉积再循环作用的影响很小,所以选取ICV大于1的细屑岩样品作为我们的研究对象.
CIA(Chemical Index of Alteration) and its applications in the neoproterozoic clastic rocks .https://doi.org/10.3321/j.issn:1005-2321.2003.04.019 URL [本文引用: 1] 摘要
化学蚀变指数(CIA)首先是作为一个判断源区化学风化程度的化学指标被广泛应用的,它的表达式通常表示为:CIA={x(Al2O3)/[x(Al2O3)+x(CaO*)+x(Na2O)+x(K2O)]}×100,主成分均指摩尔分数,CaO*仅为硅酸盐中的CaO.利用CIA分析湖南石门杨家坪剖面的新元古代地层,发现冰期沉积物(南沱组、东山峰组)的CIA值(60～70)和间冰期沉积物(湘锰组)CIA值(70～75)分别反映了冰期和间冰期的化学风化特点,并且根据渫水河组CIA值(55～70)可以判断渫水河组可能也是冰期的沉积产物.另一方面,可以利用A-CN-K图解判断沉积岩源岩成分,因为样品点在三角图解中投影点的趋势线与Pl-Ksp连线的交点代表的是源岩斜长石和钾长石的比率.据此初步判断渫水河组源岩成分是南秦岭-扬子地区元古宙TTG岩石.此外,钾交代作用在前寒武纪普遍发育,在A-CN-K图解中表现为样品点的趋势线向右偏离预测的风化趋势线,渫水河组的样品点就表现出这样的特征,可以判断渫水河组钾交代作用发育.样品的选取是进行CIA研究的一个重要的步骤.首先样品的岩性最好是细屑岩,这样可以排除分选作用对源岩成分的改造;其次,需要考虑去除成岩作用过程中加入的K2O;再次,利用ICV这个化学指标来判断沉积再循环作用对沉积物成分的改造,ICV大于1意味着沉积再循环作用的影响很小,所以选取ICV大于1的细屑岩样品作为我们的研究对象.
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贵州高原地区典型风化剖面地球化学特征及其对比研究 [J].Contrast of geochemical features of the typical weathered profiles in Guizhou Plateau . |
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贵州碳酸盐岩风化壳主元素、微量元素及稀土元素的地球化学特征 [J].https://doi.org/10.3969/j.issn.0379-1726.2015.04.002 URL [本文引用: 1] 摘要
选取贵州高原喀斯特地区的典型碳酸盐岩原生风化剖面为研究对象，研究主元素、微量元素及稀土元素在风化壳的迁移转化及其分布规律特征，为解释碳酸盐岩风化壳元素的地球化学变化提供依据。结果显示，从上陆壳标准化蛛网图可知，Pb、Co在剖面富集，而Na、K、Cr、Rb、Sr和Ba则亏损。风化壳EREE的变化范围为167．4～1814．2μg／g，稀土元素从剖面下部往上逐渐减少，剖面中上部LREE比HREE淋滤程度大。稀土元素球粒陨石标准化后Ce正负异常，Eu轻微负异常。以风化前缘为分界，在风化前缘以下的土层，Ce负异常，风化前缘以上的土层，Ce正异常。此外，在风化壳岩土界面附近存在一个明显且突变的碱性障，岩土界面土样的元素含量较岩粉平均增加了21倍。我们的研究显示，风化剖面主元素和微量元素的变化波动特征较为一致，说明主元素和微量元素在风化过程中的地球化学行为较为一致。铁壳层中稀土元素的含量最低，与上陆壳稀土元素十分相近，为研究上陆壳与碳酸盐岩铁壳层之间的相互联系起到了一定的借鉴作用。
Geochemical characteristics of major, trace and rare earth elements in typical carbonate weathered profiles of Guizhou Plateau .https://doi.org/10.3969/j.issn.0379-1726.2015.04.002 URL [本文引用: 1] 摘要
选取贵州高原喀斯特地区的典型碳酸盐岩原生风化剖面为研究对象，研究主元素、微量元素及稀土元素在风化壳的迁移转化及其分布规律特征，为解释碳酸盐岩风化壳元素的地球化学变化提供依据。结果显示，从上陆壳标准化蛛网图可知，Pb、Co在剖面富集，而Na、K、Cr、Rb、Sr和Ba则亏损。风化壳EREE的变化范围为167．4～1814．2μg／g，稀土元素从剖面下部往上逐渐减少，剖面中上部LREE比HREE淋滤程度大。稀土元素球粒陨石标准化后Ce正负异常，Eu轻微负异常。以风化前缘为分界，在风化前缘以下的土层，Ce负异常，风化前缘以上的土层，Ce正异常。此外，在风化壳岩土界面附近存在一个明显且突变的碱性障，岩土界面土样的元素含量较岩粉平均增加了21倍。我们的研究显示，风化剖面主元素和微量元素的变化波动特征较为一致，说明主元素和微量元素在风化过程中的地球化学行为较为一致。铁壳层中稀土元素的含量最低，与上陆壳稀土元素十分相近，为研究上陆壳与碳酸盐岩铁壳层之间的相互联系起到了一定的借鉴作用。
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镇江下蜀土剖面的化学风化强度与元素迁移特征 [J].
The chemical weathering intensity and element migration features of the Xiashu loess profile in Zhenjiang are studied in this paper.(1)The Xiashu loess profile underwent moderate chemical weathering.It seems that the precipitation is a more important factor than the temperature in controlling the process of the chemical weathering.(2)The major elements such as Si,K,Na,Ca,Mg,Mn and P were migrated and leached,while the elements Fe and Ti were slightly enriched.The migration features of the major elements reveal that the Xiashu loess finished the primary process of chemical weathering characterized by leaching of Ca and Na,and almost reached the secondary process characterized by leaching of K.Except the elements Sr and Ga,other trace elements such as Th,Ba,Cu,Zn,Co,Ni,Cr and V were enriched.It might be caused by both the biogeochemical process and the adsorption of trace elements by clay mineral and organic materials.(3)The difference of element migration down the Xiashu loess profile reveals that the climate was warm and wet at the early-middle stage of the middle Pleistocene.At the end of the middle Pleistocene,it became dry and cool.At the early stage of the Late Pleistocene,the paleoclimate became warm and wet again.As a whole,the paleoclimate generally became drier and cooler in this region from the beginning of the middle Pleistocene.
Chemical weathering intensity and element migration features of the Xiashu loess profile in Zhenjiang, Jiangsu Province .
The chemical weathering intensity and element migration features of the Xiashu loess profile in Zhenjiang are studied in this paper.(1)The Xiashu loess profile underwent moderate chemical weathering.It seems that the precipitation is a more important factor than the temperature in controlling the process of the chemical weathering.(2)The major elements such as Si,K,Na,Ca,Mg,Mn and P were migrated and leached,while the elements Fe and Ti were slightly enriched.The migration features of the major elements reveal that the Xiashu loess finished the primary process of chemical weathering characterized by leaching of Ca and Na,and almost reached the secondary process characterized by leaching of K.Except the elements Sr and Ga,other trace elements such as Th,Ba,Cu,Zn,Co,Ni,Cr and V were enriched.It might be caused by both the biogeochemical process and the adsorption of trace elements by clay mineral and organic materials.(3)The difference of element migration down the Xiashu loess profile reveals that the climate was warm and wet at the early-middle stage of the middle Pleistocene.At the end of the middle Pleistocene,it became dry and cool.At the early stage of the Late Pleistocene,the paleoclimate became warm and wet again.As a whole,the paleoclimate generally became drier and cooler in this region from the beginning of the middle Pleistocene.
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甘肃西峰晚第三纪红粘土的化学组成及化学风化特征 [J].https://doi.org/10.3969/j.issn.1006-6616.2001.02.012 URL [本文引用: 1] 摘要
通过对甘肃西峰红粘土样品的地球化学研究 ,发现其碳酸盐含量较高 ,而Si、Al、Fe等元素含量相对较低。为消除碳酸盐的影响 ,样品经酸溶处理后其化学组成十分均一 ,反映物质来源的一致性。稀土元素以及微量元素分布形式揭示出红粘土与第四纪黄土 -古土壤风成成因的相似性。研究表明 ,红粘土的化学风化尚处于脱Ca、Na为主的早期阶段 ;CIA值和酸不溶物中的Na K比及Rb Sr比参数一致地指示了红粘土化学风化程度高于第四纪的黄土和古土壤 ,反映出晚第三纪以来黄土高原的气候由相对温暖湿润向第四纪逐渐变干变冷演化的总趋势。
https://doi.org/10.3969/j.issn.1006-6616.2001.02.012 URL [本文引用: 1] 摘要
通过对甘肃西峰红粘土样品的地球化学研究 ,发现其碳酸盐含量较高 ,而Si、Al、Fe等元素含量相对较低。为消除碳酸盐的影响 ,样品经酸溶处理后其化学组成十分均一 ,反映物质来源的一致性。稀土元素以及微量元素分布形式揭示出红粘土与第四纪黄土 -古土壤风成成因的相似性。研究表明 ,红粘土的化学风化尚处于脱Ca、Na为主的早期阶段 ;CIA值和酸不溶物中的Na K比及Rb Sr比参数一致地指示了红粘土化学风化程度高于第四纪的黄土和古土壤 ,反映出晚第三纪以来黄土高原的气候由相对温暖湿润向第四纪逐渐变干变冷演化的总趋势。
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Early proterozoic climates and plate motions inferred from major element chemistry of lutites [J].https://doi.org/10.1038/299715a0 URL [本文引用: 1] 摘要
The early Proterozoic Huronian Supergroup of the north shore of Lake Huron (Fig. 1) is a thick (up to 12,000 m) succession of sedimentary and volcanic rocks deposited between about 2,500 and 2,100 Myr ago. Here we present a palaeoclimatic interpretation of the Huronian based on approximately 200 major elements analyses of lutites. Most of these are new analyses from the Gowganda and Serpent Formations (Fig. 2). The remainder are from published sources cited in Fig. 4. The composition of lutites from the Huronian Supergroup records an early period of intense, probably tropical, weathering followed by climatic deterioration that culminated in widespread deposition of glaciogenic sediments of the Gowganda Formation. Climatic amelioration followed during deposition of the succeeding Huronian formations. The Huronian succession can be interpreted using a uniformitarian approach in that present day seafloor spreading rates and latitude-related climatic variations are compatible with available geochronological and palaeomagnetic data.
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The estuarine geochemistry of rare earth elements and Indium in the Chao Phraya River, Thailand [J].https://doi.org/10.1016/S0016-7037(00)00473-7 URL [本文引用: 1] 摘要
A new filtration method using a 0.04 μm hollow fiber filter was applied to the river, estuarine, and coastal waters in the Chao Phraya estuary for geochemical investigation. The filtered waters were analyzed for all the lanthanides, Y and In by using inductively coupled plasma mass spectrometry (ICPMS). The dissolved concentrations of rare earth elements (REEs) are significantly lower than those reported previously for other rivers, presumably because of effective removal of river colloids by the ultra-filtration. The variation of dissolved REEs in the estuary is dependent on the season. The light REEs vary considerably in the low salinity ( S < 3) zone presumably due to adsorption–desorption interaction with suspended particles. In January when the river discharge is low, the REEs show maxima in the mid salinity ( S = 5–12) zone suggesting that dissolved REEs are supplied to the waters by either desorption from suspended loads or remineralization of underlying sediments. The rapid removal of the REEs is also taking place in the turbid-clear water transition zone ( S = 12–15), presumably due to biological uptake associated with blooming of Noctilca occurred at the time of January sampling. In the medium to high discharge season (July and November), the dissolved REE(III)s at S > 3 show almost conservative trends being consistent with some of the previous works. Europium is strongly enriched in the river and estuarine waters compared to the South China Sea waters. Thus, the REE source of the Chao Phraya River must be fractionated and modified in entering to the South China Sea. Dissolved In and Ce in the high salinity ( S = 20–25) zone of the estuary are lower than those of the offshore waters, and therefore, the dissolved flux of the Chao Phraya River cannot account for the higher concentrations of dissolved In and Ce in the surface waters of the South China Sea. The negative Ce anomaly is progressively developed with increasing salinity, being consistent with continued oxidation of Ce(III) to Ce(IV) in the estuary. Fractionation of the light-to-heavy REEs seems to take place, whereas the Y/Ho fractionation is unclear in the estuarine mixing zone.
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Non-chondritic Yttrium/Holmium ratio and lanthanide tetrad effect observed in pre-Cenozoic limestones [J].https://doi.org/10.2343/geochemj.25.31 URL [本文引用: 1] 摘要
Abstract REE and Y in limestones have been determined by ICP-AES method coupled with pre-concentration chemical procedures. The lanthanide tetrad effect has been clearly observed in the REE patterns of two Permian limestones. It is the W-type tetrad effect seen in seawaters. Y/Ho ratios for the limestones show large positive deviations from the chondritic ratio. Similar non-chondritic Y/Ho ratios are seen in a Precambrian limestone from South Africa, seawaters, and marine phosphorites. Their REE patterns are well characterized by the W-type tetrad effect. These facts and recent results of aquatic geochemistry of REE and Y strongly suggest that the positive Y anomalies are intimately associated with the W-type tetrad effect of REE in natural aquatic solutions including seawaters and in some hydrogenous deposits from the solutions. -from Authors
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