碳酸盐岩风化成土的交代作用机理: Ⅰ.矿物与微结构证据

通过对贵州、广西亚热带岩溶地区碳酸盐岩红色风化壳典型剖面的矿物学与微结构研究,从不同研究尺度和剖面不同部位都观察到大量碳酸盐岩风化成土过程中交代作用发育的最直接和最重要的矿物与微结构证据.首次较为系统讨论了碳酸盐岩风化成土的交代作用机理,提出了碳酸盐岩风化成土过程中的矿物交代演化序列.     

喀斯特流域风化成土作用的控制因素探讨

本文选择不同硅酸盐岩和碳酸盐岩地区剖面以及石灰岩地区不同植被和地貌条件下的表层土,运用矿物学和地球化学手段,探讨乌江流域的成土物质来源、风化成土方式以及风化成土作用的控制因素。     

喀斯特地区碳酸盐岩风化成土相关问题

碳酸盐岩风化成土作用是碳酸盐岩分布区占主导作用的表生地质、地球化学作用,决定着岩溶环境系统中的物质和能量的迁移转化。关于碳酸盐岩风化成土作用中成土物源一直是争论的焦点,成土机制、成土阶段模式也存在不同的认识,这与碳酸盐岩自身的岩性和研究地点有关。深入研究风化成土过程中的特殊现象及环境效应,对解决喀斯特地区一系列资源环境问题具有十分重要的意义。     

广西龙塘蚀变流纹岩风过程中Ti,Nb,Ta,Zr,Hf,Th的活动性研究

对广西龙塘蚀变流纹岩风剖面中六个难溶元素的活动性进行了研究，研究结果表明，Ti,Nb和Ta元素在整个风化成土过程中基本上保持了它的稳定性，Zr,Hf和Th在风化剖面上部有为富集，可能与矿物锆石与钍石在风化壳表层被腐植酸溶解后向下迁移被蒙脱石与非晶质氧化铁吸附有关。     

广西龙塘蚀变流纹岩风化过程中Ti、Nb、Ta、Zr、Hf、Th的活动性研究

对广西龙塘蚀变流纹岩风化剖面中六个难溶元素的活动性进行了研究。研究结果表明 ,Ti、Nb和Ta元素在整个风化成土过程中基本上保持了它们的稳定性。Zr、Hf和Th在风化剖面上部有明显的富集 ,可能与矿物锆石与钍石在风化壳表层被腐植酸溶解后向下迁移被蒙脱石与非晶质氧化铁吸附有关。     

武广高速铁路风化花岗岩微观变化特征研究

结合工程实例,研究了风化过程中花岗岩的微观变化特征,采用光学显微镜、扫描电镜等测试手段,以风化剖面上的钻孔岩心为样本来源,揭示了花岗岩从弱风化演变为强风化过程中,微结构由粒状堆砌微结构演变为粒状架空微结构,粒间联结力由紧密演变为疏松,微裂隙由不发育演变为很发育,蚀变产物增多,粘土矿物大量增加,表明风化作用正是通过在改变了岩石的矿物成分、化学成分的基础上改变了岩石的微观结构特征,才最终改变了岩石的宏观力学性能.     

广西贵港红土风化壳的地球化学特征

广西中南、东南部碳酸盐岩红土风化壳发育完好．鉴于整个剖面中化学组分的渐变关系和剖面底部过渡层的存在，可以确认这是碳酸盐岩的风化产物．本文通过对贵港市覃塘红土风化壳各层化学组分的计算和分析研究，推断红土风化壳形成的地球化学过程，指出剖面各层位是与所处外部环境取得物理化学平衡的产物．这将有助于阐明红土型矿产的形成条件，指出找矿方向．     

碳酸盐岩风化壳母岩的不均一性:来自粒度分析的证据

碳酸盐岩由于酸不溶物含量极低,在形成风化壳的过程中伴随巨大的体积缩小,形成1m厚的风化壳往往需要消耗原岩十几米至几十米。所以对于岩溶地区风化壳,尤其是厚层红色风化壳的机理研究中,母岩的均一性判别是必要的,是风化壳研究的基础。通过对贵州岩溶地区贵阳花溪、湖潮削面和黔北遵义市新蒲剖面三个典型的残积风化壳的粒度分析表明,碳酸盐岩风化壳成土母岩的不均一性是客观存在的,从粒度分布特征给予了良好的指示。而不均一母岩上发育的风化壳的地球化学行为,也必然偏离建立在均一母岩前提下的风化壳的正常演化方向。此外,常作为表生环境下物源示踪的惰性元素比值如Ti／Zr,Ti／Sl,Sm／Nd,Zr／Hf,Nb／Ta,Th／Sc,Zr／Nb等可能不适合于碳酸盐岩风化壳成土母岩的指示,从基岩到风化壳变化大,抑或在不同母岩的风化壳样品间没有明显的差异,也许与碳酸盐岩特殊的风化过程有关。     

碳酸盐岩的物性特征对岩溶石漠化成因的影响

以贵州省潜在、轻-中度以及中-强度石漠化地区为研究区域,从宏微观角度分析了碳酸盐岩物理、化学特性对石漠化成因的影响,得出以下结论:碳酸盐岩的CaO和MgO含量、表面粗糙程度、晶粒大小及内部孔隙结构等都与其溶蚀量和风化成土速度密切相关,岩石的抗压强度也与石漠化发育程度成正比。石灰岩易形成差异性溶蚀,发育的孔隙裂隙使得土壤快速流失而易于形成差异性石漠化现象;白云岩溶蚀和成土速度慢于石灰岩,易于发生崩解而形成白云岩碎块最后风化成土,表现为土壤浅薄的潜在石漠化现象。     

埋藏风化壳结构的矿物学与地球化学特征及其控藏作用

通过岩心观察、矿物及元素分析等手段,分析了济阳坳陷义和庄凸起前第三系埋藏风化壳结构的矿物学与元素地球化学特征.结果表明:义和庄凸起前第三系坶藏风化壳具有风化黏土层和半风化岩石的二层结构;由半风化岩石到风化黏土层,抗风化能力弱的长石等原生矿物逐渐减少,次生黏土矿物逐渐富集,半风化岩石上部与风化黏土层为Fe,Al元素的富集带,Ca,Na元素大量流失,K,Mg元素由于交代作用变化较复杂;义和庄凸起埋藏风化壳结构在油气成藏过程中起主要作用的是半风化岩层中部的孔缝连通体,它既为油气运移的良好通道,也可成为有效储层;风化黏土层与上覆岩层一起形成了复合型盖层.     

黑色页岩化学风化过程的微观机制及演化

针对黑色页岩化学风化系统的复杂系统演化问题,通过X射线衍射(XRD)试验、扫描电子显微镜和X射线能谱(SEM-EDS)试验,从风化过程的微观结构变化和非平衡热力学过程出发,对黑色页岩化学风化剖面中不同风化层的矿物成分和微观结构变化进行对比分析,探讨黑色页岩化学风化的微观机制,同时利用非平衡态热力学理论和耗散结构原理分析黑色页岩化学风化系统的耗散结构的形成过程及化学风化演化规律。研究表明:在黑色页岩化学风化过程中酸性水的侵蚀作用下,易溶性矿物溶解、次生矿物生成及离子交换吸附作用,促使矿物成分发生转变;同时矿物颗粒间的连接方式发生了改变,也促使岩石内部产生大量微孔隙。黏土矿物和含水硫酸盐矿物的吸水膨胀及失水收缩过程,使岩石内部产生不均匀应力,进一步改变岩石内部的微孔隙,促进化学风化进程。黑色页岩化学风化系统是一个开放的复杂系统,利用非平衡热力学计算认为该系统是不可逆过程,且经历了近平衡阶段和远离平衡阶段,最终可形成具有一定稳定性的耗散结构。     

兰州九洲台黄土剖面重矿物研究

本文着重研究了兰州九洲台黄土剖面重矿物组成的基本特征。不同时代黄土地层重矿物组成具有复杂性、一致性和差异性，反映出九洲台黄土是风成的，沉积物主要来源于我国西部广泛分布古老岩石山岭和其有联系的大戈壁沙模的风化产物；由于搬运营力的变化，使重矿物组分具有不均匀的特征。放物Ｒ值表明，九洲台黄土沉积环境比东部西峰剖面和洛川剖面更邻近于来源区；黄土和古土壤层沉积时，主要反映相当干冷为主的气候条件，二者气候环境     

贵州岩溶地区红土的地球化学特征及其意义

选择贵州岩溶地区具有典型亚热带岩溶地貌和生态环境特征，发育完整的白云岩和灰岩红土剖面，依据１２个剖面７２件样品的常量和微量元素化学分析资料，研究了岩溶地区经土的地球化学特征，提出了碳酸盐岩红土成土地球化学的三个主要过程：富硅铝脱钙镁过程，富铁锰过程和富铝脱硅过程，在碳到盐红的形成和演化过程中，Ｃｕ，Ｐｂ，Ｚｎ，Ｎｉ，Ｃｏ，Ｃｒ，Ｒｂ，Ｆ，Ｃｌ和Ａｓ等微量元素也发生了明显的富集和分异。     

湘西岩溶区土壤剖面Cd的超常富集行为及其环境影响评价

选择湘西永顺县王村镇一条白云岩发育的土壤剖面(WC),通过对剖面中Cd的地球化学特征研究,结合质量平衡计算、基岩动态淋溶实验以及土壤层活性态Cd的提取,获得了以下主要认识。1)贫Cd碳酸盐岩(0.095 mg/kg)的酸不溶相中,Cd显著富集(2.12 mg/kg),质量分数是其在基岩中的22倍;另一方面,基岩中80%以上的Cd赋存在碳酸盐相。因此,碳酸盐岩风化成土过程中,Cd呈现出低背景、强亏损、高富集的特征。2)Cd在WC剖面紧挨岩-土界面土层的超常富集(13.24 mg/kg),可能主要源于岩-土界面作用中残余的富Cd酸不溶物基础上,叠加了从土壤层长期演化中进一步淋滤下渗的Cd。3)土壤层中Cd的质量分数不仅高于或显著高于农用地土壤Cd污染风险筛选值,而且在土壤层底部还明显超过Cd污染风险管制值,甚至活性态Cd的质量分数都高于Cd污染风险管制值。     

论内蒙老石旦软质粘土矿床的成因

老石旦饮质粘土矿床,曾有过沉积成因和煤层风化残积成因二种现点。本文根据煤层分叉、相变和软质粘土、煤、硬质粘土交互成层的现象,分析了沉积成岩过程的特点。根据岩石颜色、结构、构造、矿物和化学成分在剖面上由浅到深规律变化现象,肯定了风化淋滤作用对矿床最后成矿的作用和意义。指出此矿床经历了二次成矿作用,为一以风化淋滤作用为主的多成因矿床。     

面向材料老化的遗址土特性研究——以销阳城遗址为例

暴露在自然环境中的土遗址在降雨、风沙和温度变化的长期影响下，材料功能不断退化。以锁阳城遗址土为研究对象，测试遗址土物理、化学、热学和力学特性，为开展土遗址建筑材料老化机理研究提供基本参数。结果表明，不同方位城墙遗址土均为低液限黏土，矿物成分主要为石英、长石、云母、绿泥石、方解石和白云石，易溶盐主要为NaCl和CaSO₄。不同方位城墙土体颗粒及矿物组成造成物理力学性质差异。东城墙的可溶盐总量较大，矿物风化程度最大。西城墙土体的导热系数和热扩散系数最小，热劣化损伤程度最小。原生夯土比重塑试样的结构性更好，具有较高的抗压强度和抗剪强度。在土遗址夯筑砌补加固施工过程中，分层夯筑有利于提高结构稳定性。     

漳浦沿海新生代玄武岩的风化成矿作用

玄武岩红土壳具帝状结构。本文叙述了红土壳各带的岩石、矿物特征,风化过程中元素的迁移和聚散,硅铝分离、铁铝分离在铝土矿形成上的重要意义;用扫描电镜和能谱仪对各带样品作了系统观测;探讨了矿物的风化和演变;认为三水铝石可通过多种方式形成于风化作用的不同阶段。     

基于压汞实验的粘土微孔隙分布特征研究

为了研究粘土微观结构特征与其力学形成条件的关系,对某粘土进行了重塑和一维再固结。在此基础上,采用切块法获得了微结构观察样品,并采用冷冻干燥方法对微结构样品进行了干燥,进而采用能谱分析方法确定了土样的化学矿物成分,采用压汞实验测试了粘土的孔径分布。对不同方向上的孔径分布特征与其形成过程之间的关系进行了分析,结果表明孔径分布特征与试样的方向性具有密切关系。研究成果有助于进一步揭示土微结构与其力学性质之间的内在联系。     

赣南葛藤嘴稀土矿风化壳剖面元素迁移特征研究

近年来在赣南葛藤嘴地区首次报道了以浅变质岩为母岩的风化壳离子吸附型稀土矿床，这一发现极大地拓宽了离子吸附型稀土矿床的找矿空间。对赣南葛藤嘴浅变质岩离子吸附型稀土矿床的原岩与风化壳进行研究，共采集了3个变质沉凝灰岩原岩样品和12个风化壳剖面全风化层样品，开展元素地球化学特征分析，以探讨风化壳剖面中元素迁移与稀土元素富集特征。研究结果表明，风化壳风化程度已进入到风化中晚期，质量平衡计算显示其主量元素Ca、Na、P等元素基本淋滤殆尽，Si、Al、Mg、K迁出程度依次增强，Fe、Ti等元素保持相对稳定；稀土元素除Ce外，其他稀土元素均表现出明显的迁入特点；风化壳剖面全风化层样品的总稀土元素含量约为其原岩的3.4倍，稀土元素的富集主要由于原岩中富含稀土元素的矿物发生分解，释放的稀土阳离子在随地下水迁移过程中，被黏土矿物吸附导致。     

不整合半风化岩石成岩作用特征

 以准噶尔盆地夏9 井区三叠系顶部不整合半风化岩石为例,通过定性分析与定量评价相结合的方法,对其压实作用、溶蚀作用、胶结作用、交代作用和破裂作用等多种成岩作用特征进行了研究,认为压实、胶结、溶蚀和破裂作用对研究区三叠系顶部不整合半风化岩石的物性影响作用明显,其中压实、胶结作用与孔隙度呈负相关,溶蚀、破裂作用与孔隙度呈正相关,而交代作用对半风化岩石物性的影响效果较小。基于大量岩心观察和分析化验数据,发现不整合半风化岩石各种成岩作用特征在平面上与剖面上均具有较强的非均质性。通过建立多种成岩作用强度参数的判别标准,对不同类型成岩作用的作用强度进行了定量评价,认为三叠系顶部不整合半风化岩石的压实作用对原生孔隙破坏作用较大,强度级别为强;以菱铁矿为主要类型的胶结物堵塞了大量孔隙,其胶结强度级别为弱;视相对溶蚀孔隙度较高,溶蚀强度级别为强;可见少量微裂缝,破裂作用级别弱。按照对半风化岩石孔隙度影响的强弱顺序将成岩作用进行了排序,认为研究区成岩作用对三叠系顶部半风化岩石孔隙度影响程度的先后顺序为压实作用>溶蚀作用>胶结作用>破裂作用。