加积型红土粘土矿物及风化特征研究

作     者：何俊杰 

作者单位：浙江师范大学 

学位级别：硕士

导师姓名：朱丽东

授予年度：2019年

学科分类：070902[理学-地球化学] 070903[理学-古生物学与地层学(含：古人类学)] 0709[理学-地质学] 070901[理学-矿物学、岩石学、矿床学] 07[理学] 

主      题：中亚热带 加积型红土 粘土矿物 伊利石结晶度 风化特征 

摘      要：本文在大量野外工作的基础上,选择中亚热带地区源东(YD)、汪家垄(WJL)、陈家堰(CJY)等三个加积型红土剖面作为研究对象,利用矿物学和地球化学等方法,就加积型红土粘土矿物组成和风化特征进行探讨。三个剖面共采集分析样品149个,选择其中的80个样品进行沉降实验,提取样品中2μm的粘粒组分进行XRD衍射分析,基于XRD图谱鉴定其粘土矿物类型及组成,计算伊利石结晶度,并结合全岩样品的XRF元素分析结果,探究加积型红土剖面的风化特征,为进一步认识加积型红土的形成环境和网纹化机制奠定基础。本文初步得到以下结论:(1)将YD、WJL、CJY三个加积型红土剖面80个样品2μm组分的悬浊液分别制成MgCl、甘油、乙二醇、KCl饱和定向样片,并对部分KCl饱和样片进行400℃和550℃高温处理,采用荷兰帕纳科公司PANalytical XPert Pro MPD型X射线衍射仪进行测量,综合分析所得到的XRD衍射图谱信息表明中亚热带加积型红土粘土矿物的主要类别为高岭石、伊利石、蛭石、蒙脱石、伊利石-蒙脱石混层和高岭石-蒙脱石混层矿物,反映了加积型红土的湿热的气候特征。(2)WJL、CJY两个加积型红土剖面自上而下均划分为三个地层单元,分别是黄棕色土层、网纹黄棕色土层和网纹红土层,而YD加积型红土剖面自上而下均划分为均质红土层、弱网纹红土层和强网纹红土层,粘土矿物类型及组合沿剖面存在一定差异。剖面上部的黄棕色土和均质红土样品以蛭石、高岭石和伊利石为主,此外还有伊利石-蒙脱石混层矿物。剖面中部网纹黄棕色土样品以高岭石、伊利石、伊利石-蒙脱石混层矿物为主,部分样品含有蛭石、蒙脱石和少量高岭石-蒙脱石混层矿物,蛭石主要出现在该层上部样品中,而高岭石-蒙脱石混层矿物则出现在该层下部样品中。剖面下部网纹红土样品以高岭石、蒙脱石、伊利石-蒙脱石混层矿物、高岭石-蒙脱石混层矿物为主,而蛭石甚微。网纹层内高岭石随深度增加而增加,伊利石则相对减少。鉴于网纹层内高岭石-蒙脱石混层矿物的存在和高岭石的增加,网纹红土形成环境暖湿且具一定的干湿季节变化。三个剖面粘土矿物的类型及组合特征一致显示,网纹红土形成环境较剖面中上部的均质红土、网纹黄棕色土及黄棕色土更加暖湿,沿剖面自下而上,加积型红土形成环境由暖湿渐渐转为干凉。(3)利用伊利石(001)衍射峰的半高宽计算伊利石结晶度,YD、WJL、CJY三个剖面的伊利石结晶度IC值大致介于0.39.80之间,其中YD剖面变化于0.42.68之间,WJL剖面变化于0.39.80之间,CJY剖面介于0.42.66之间,三个剖面伊利石结晶度的变化范围较为一致,按照Diekmann对伊利石结晶程度的划分方案,均属结晶程度好与中等范畴。相比之下,网纹红土IC值(0.59.72)略高于网纹黄棕色土(0.51.66)、均质红土(0.42.56)和黄棕色土(0.44.54),表明中更新世至晚更新世加积型红土的风化程度渐趋减弱,同样揭示了红土剖面自下而上气候由暖湿转向干凉的变化过程。(4)综合分析研究剖面粘土矿物组成、伊利石结晶度和CIA、ba、SA、SAF等化学风化参数沿剖面的变化,加积型红土记录了中亚热带地区第四纪环境的阶段性变化。三个剖面一致表明:网纹红土中下部环境比较稳定,IC、CIA、ba、SA、SAF、粘粒含量(2μm)等参数的数值波动不大,但IC值有一定趋势,表现为随深度增加数值增大(结晶程度变差)的特征。黄棕色土至网纹红土层上部,IC、CIA、ba、SA、SAF、粘粒含量(2μm)等参数的数值波动增大,预示着环境不稳定性增强,尤以网纹红土上段及网纹黄棕色土层环境波动最大,IC、CIA值呈自下而上波动减小趋势。伊利石结晶度及粘土矿物组合特征的纵向变化能够有效指示加积型红土化学风化自中更新世以来逐渐减弱的趋势。