资源描述：
《发育完整的灰岩风化壳及其矿物学与地球化学特征》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第22卷第1期矿物学报Vol.22.No.12002年3月ACTAMINERALOGICASINICAMar.,2002文章编号:1000-4734(2002)01-0019-11发育完整的灰岩风化壳及其矿物学与地球化学特征王世杰孙承兴冯志刚刘秀明(中国科学院地球化学研究所环境地球化学国家重点实验室,贵州贵阳550002)摘要:对于碳酸盐岩上覆土壤成因,尽管碳酸盐岩风化残积成土说被多数学者认同,但由于碳酸盐岩中酸不溶物含量极低,在风化成土过程中会伴随巨大的体积缩小变化,原岩结构和半风化带无法保留,从而缺失了探索上覆土壤物质来源的重要中间环节,使得这种观点缺乏野外
2、宏观证据的支持。最近,我们在贵州、湖南等地发现了数个以泥质灰岩和泥质白云岩为基岩的碳酸盐岩风化壳剖面,尚保留有较好的原岩结构,具有明显的风化壳分带和过渡现象。这些风化壳剖面的发现为深入研究碳酸盐岩风化成土过程提供了良好的研究场所。本文选取了较为典型的吉首泥灰岩风化壳剖面,从矿物学及地球化学的角度来探讨碳酸盐岩风化壳的形成过程和发育特征,结果表明该风化壳既遵循非碳酸盐岩(主要是结晶岩类)风化壳的发育特征,也具有自己独特的地球化学演化规律。风化壳总体特点受碳酸盐岩中的酸不溶物矿物组合及化学成分的影响甚至控制,风化作用早期半风化带基本保留了酸不溶物的各种矿物学及地球化
3、学特征;风化作用后期,风化壳发育显示了和非碳酸盐岩风化壳相似的发育特征。吉首泥灰岩风化壳剖面的发育特征和作者早先提出的碳酸盐岩风化成土的两阶段模式是一致的,即以碳酸盐矿物大量淋失、酸不溶物逐渐堆积或残积为特征的早期阶段和残积物进一步风化成土的阶段,后一阶段的演化类似非碳酸盐岩类的风化过程。关键词:碳酸盐岩;风化壳;矿物学;地球化学;残积土;吉首++中图分类号:P588.245;P594.2文献标识码:A作者简介:王世杰,男,1966年生,研究员,从事环境地球化学研究.带,也是了解风化壳形成过程的重要中间环节。1引言半风化带的缺乏是认识碳酸盐岩风化壳形成过程碳酸盐
4、岩一旦遭受化学侵蚀,非碳酸盐物质的最大障碍。也正因为如此,有关碳酸盐岩风化(酸不溶物)就会残留下来形成土粒。在有利的地[8,9]壳形成及其风化成土过程长期存在争议,并质演化背景下,土粒聚集可形成一定厚度的土层。且阻碍了该类风化壳的深入研究。笔者在对碳酸如果土粒未进行长距离的搬运,仅在微地域内产盐岩风化壳剖面考察的过程中发现,以泥质灰岩生小距离的搬运或未产生位移,就可聚集形成目和白云岩为基岩的风化壳剖面结构发育较好,如前国内文献中讨论得较多的碳酸盐岩风化在湖南吉首、贵阳湖潮、安顺普定和镇宁丁旗等[1~6]壳。据笔者长期的野外观察和文献报道,与地,在野外清晰可见分带
5、现象,包括基岩带、半风结晶岩类风化壳相比,大多数碳酸盐岩风化壳因化带和全分化带。本文以湖南省吉首市一个发育[7]风化过程中存在着巨大的体积缩小变化,再加完整的泥灰岩风化壳剖面为例,从剖面矿物学与上碳酸盐矿物的快速溶蚀,故在该类风化壳剖面地球化学的演化特点,探讨碳酸盐岩风化壳剖面中一般不存在明显的半风化带,岩-土界面分界线的形成过程及其发育特征。清晰。半风化带是基岩向残积土逐渐转变的过渡2取样及分析方法收稿日期:2001-12-29基金项目:(批准号:49833002);国家攀登计划项目(95-预-39);中研究剖面位于湘西吉首市市郊,基岩为下奥国科学院/西部之光
6、0项目陶统大湾组(O1d)深灰色薄层-中厚层瘤状泥质灰20矿物学报2002年岩。取样点为一建筑场地人工剖面,岩层产状陡底地溶失,风化残余物结构和质地变得不再致密,立,倾角近80b。从地表到岩-土界面,剖面厚呈现土状物特点,为叙述方便,下文中有时将基岩5~7m,局部未见新鲜基岩,半风化带及全风化带面以上的残余物均称作/土0,新鲜岩石-半风化带总厚度大于7m。根据野外观察和样品分析结果,界面简称/岩-土界面0。新鲜基岩和半风化带呈风化壳剖面从下到上可以分为三层,即新鲜基岩、突变过渡,半风化带和全风化带为渐变过渡,但过半风化带和全风化带(图1)。由于方解石较为彻渡带较
7、薄;原岩结构在距地表约1.5m处(约图1吉首泥质灰岩风化壳剖面Fig.1.ThelimestoneweatheringprofileinJishou1.风化壳的三层结构2.新鲜基岩、半风化带以及取样刻槽3.全风化带及其与半风化带的过渡4.取样点附近被揭露的岩土界面特征5.保留原岩结构和具有瘤状溶蚀孔的半风化带特征t.全风化带s.半风化带r.新鲜基岩第1期王世杰等:发育完整的灰岩风化壳及其矿物学与地球化学特征2120~30cm范围内)的土层中逐渐消失。由于酸不因此,为确保原岩物质成分的均匀性,我们根据岩溶物含量较高(35.12%),加上方解石多集中于岩层较为直立的
8、特点,从下往上沿着层理方
