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成土作用

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牧马人 发表于 2007-8-21 00:28:26 | 显示全部楼层 |阅读模式
前言:这是我在其他主题里发的一篇帖子,由于这个题目比较大,而且我还要继续发一些相关的资料供大家参考和讨论,所以我把他整理后作为一个单独的主题发表出来。

我在工程实践中不断发现很多问题与传统的岩土工程理论不符,有些问题在传统的岩土工程理论中找不到答案,例如同为红粘土但为何具有相去甚远的不同沉降特性?又如我发现同一种土体在不同的地方却具有不同的结构构造,具有不同的工程强度和沉降特性等等.我认为这和土体不同的形成条件有关。我在七十年代末参加了国内最早的沉积岩岩相古地理与成岩作用研究课题,在个别资料中看到关于土体形成的少量信息。八十年代我进入岩土工程领域,就根据沉积岩成岩作用引伸提出了“成土作用”的概念。

各位不仿拿你所熟悉的某种土体或岩体,在不同的工程场地中所具有的特性做一个对比,就会发现他们有很多不一致的地方.这还仅仅是从个人的观察去看,如果你有兴趣,也有条件的话,不仿把不同产地的同一种土体去作电镜扫描、阴极发光、电子探针等微观分析对比,就更容易发现他们之间有着的明显差别。

谁都知道土是由岩石风化变成的,那麽,某处的土体是由甚麽岩石(我们叫原岩)风化变成的(请注意,同一种土并不都是同一种岩石风化而成,而同一名称的岩石还可以细分成多种不同的类型,具有不同的特性),从岩石变成我们所看到的土,他经历了哪些过程和作用,发生了哪些变化,具有哪些工程特性?原岩--成土环境--成土作用--产物(土体),这就是成土作用及其所要研究的内容。

在近年已经有人开始进行了一些有关的研究。当我们还没有进行广泛的成土作用研究,成土作用的系统理论也尚未建立之前,在工程实践中我们又该如何去考虑与成土作用有关的问题呢?我提几点供大家参考:

1、用成土作用的观点去看问题。从以上我们知道了同一种土可以由不同的原岩和不同的成土作用形成,那我们首先就要改变那种“同一种土都具有相同成因和相同的特性”的认识,在工程实践中对每一个场地的土体都做认真细致的观察,去发现他与其它场地土体的不同之处和不同特性。

2、要特别注意那些与其他场地土体有明显差别的特征,分析这些不同特征可能对土体的工程特性产生哪些影响和后果。如果可能,最好去分析一下土体可能经历过的的成土作用,那怕是很粗略,对你也会有帮助.例如碳酸岩系里的泥质岩石,其成土作用是以物理风化为主,所形成的粘土中会有很多土化作用程度不同的原岩残块,而且所形成的土体稠度状态也不均匀,这就造成了土体的工程特性不均匀,变形特性不良。在工程应用时就要采取相应的应对方案。我特别建议大家在观察岩土标本时使用放大镜,因为有很多细微特征用肉眼是无法发现的。

3、在此基础上,根据建筑工程的特点、规模、荷载等选取最不利的部位进行沉降计算、承载力计算。同时还要根据你所掌握的土体特性,考虑这些计算的可信度以及在使用中可能存在的问题,提出建筑设计应该注意的问题或地基处理措施。不要生硬地去对待和使用计算数据,要特别考虑计算数据不可能涵盖的问题。例如计算结果变形虽然不超标,但你要知道勘察工作有其局限性,还受人为因素的影响,你的计算选点、取值就带有更大的局限性,所以对你的计算成果的可靠度要加以评估。而从成土作用的角度去分析土体的均匀性和变形特性,就可以帮你解决评估问题。

4、在研究土体时,要同时查明他的原岩和特性,分析土体特征与原岩特性之间的内在联系。

由于成土作用研究还未系统开展,没有成果也就谈不上应用。我们目前只能树立成土作用的意识,在工程实践中加强观察,用成土作用的观点去看待和分析问题,不断总结积累,你的技术水平和能力就会明显提高,避免一些不该犯的错误。不过要做到上面这些,就要求技术人员首先必需具有一定的理论水平和工作能力。

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 楼主| 牧马人 发表于 2007-8-21 00:38:18 | 显示全部楼层
以下是我在近年发表的一篇学术论文中的一段:

我们以波雷诺夫(1934)所划分的结晶岩石风化过程四个阶段,并以玄武岩的整个风化过程为例来说明岩石的风化成土过程。
1、破碎阶段:以物理风化为主,使岩石或矿物成为碎屑。
2、饱和硅铝阶段:氯化物和硫酸越界全部溶解,分解出的CI-和SO与介质中的CO2及H2O的共同作用使铝硅酸盐和硅酸盐矿物开始分解,游离出碱金属和碱土金属盐基并使溶液呈碱性或中性反应,又使一部分SiO2进入溶液。同时形成一些胶体粘土矿物,而溶解性较差的碳酸钙开始堆积。
   3、酸性硅铝阶段:剩余的盐基几乎全部被溶滤,SiO2进一步游离出来,溶液渐变酸性。由于Mg2+和K+的再次析出,使已形成的胶体粘土矿物又遭破坏而重新形成在酸性条件下稳定的不含K、Na、Ca、Mg盐基的粘土矿物——高岭石。此阶段又称粘土形风化作用。
4、铝铁土阶段:铝硅酸盐彻底分解,可移动元素全被移去,余下的铁、铝氧化物和一部分SiO2呈胶体状态集聚于酸性介质中,在原地形成一种由水铝矿、褐铁矿及蛋白石组成的红色疏松的铁质或铝质土壤——红土。故又称为红土型风化作用。
朱立军、李景阳把碳酸盐岩风化成土作用划分为三个主要地球化学阶段:富硅铝脱钙镁阶段,富铁锰阶段和富铝脱硅阶段。

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lfw1971 发表于 2007-8-21 08:41:01 | 显示全部楼层
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 楼主| 牧马人 发表于 2007-8-21 21:33:52 | 显示全部楼层
两种典型碳酸盐岩红土风化剖面的物理化学特征
              李景阳,梁 风,朱立军,左双英
        (贵州工业大学资源与环境学院,贵州 贵阳 550003)

摘 要:通过对贵州遵义和平坝两种典型碳酸盐岩风化剖面的系统采样,在室内进行了岩土工程上常用的13项物理指标的测试和12项常量化学元素的全分析,在此基础上论述了它们在风化剖面上的分布及变化特征。指出土层孔隙率(孔隙比)由表层土到深处由高到低的变化,导致岩(土)层透水率逐渐降低和含水量的增加,是土层物理性质及相关力学性质变化的主因;表层土以粘土粒组为主,到靠近基岩附近变为以粉土粒组为主,说明后期红土化作用可使土粒变细;靠近岩石界面土层的粒径与组成石灰岩和白云岩矿物颗粒大小相当,这可能是地下水溶蚀—交代矿物颗粒继承发育的结果;通过分析界面各层(基岩—溶滤层—杂色粘土层)化学成分的变化可以看出,由岩石到土层可溶性组分(CaO、MgO)大量的被水溶蚀带走,成土元素(SiO2、Al2O¬3、Fe2O3等)呈突跃式增加,而且两类岩石溶蚀成土的初期阶段(由岩石到溶滤层)可溶元素被溶蚀及成土元素的积累有很大的差别。
关键词:物理性质;化学成分;碳酸盐岩风化剖面
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 楼主| 牧马人 发表于 2007-8-21 22:10:10 | 显示全部楼层
以下是土壤学界对成土作用的观点,与地质学界对成土作用的观点有其同与异.

成土过程
也叫土壤形成过程,是指在各种成土因素的综合作用下,土壤发生发育的过程。它是土壤中各种物理、化学和生物作用的总和,包括岩石的崩解,矿物质和有机质的分解、合成,以及物质的淋失、淀积、迁移和生物循环等。在不同的成土因素作用下,有不同的成土作用和成土过程,从而形成不同类型的土壤。如在热带和亚热带的湿热气候和常绿阔叶林下,土壤进行脱硅和富铁、铝化过程,形成砖红壤、红壤、黄壤等;在寒温带冷湿润气候的针叶林下,土壤发生灰化过程,黏粒和铁、铝淋失并淀积于下层,上层的硅相对富集,形成灰化土;干旱和半干旱地区,因灌溉不当,排水不畅,地下水位上升,盐分随水上升积聚于地表,造成次生盐渍化过程,形成次生盐土。研究成土过程,了解土壤中各种物质的移动转化规律,对合理施肥和耕作,培育肥沃土壤,有重要的理论和实践意义。

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ljmtidilgw  在2011-10-22 12:16  送朵鲜花  并说:我非常同意你的观点,送朵鲜花鼓励一下
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ljmtidilgw 发表于 2007-8-21 22:30:10 | 显示全部楼层
牧马人专家的东西,一定好好学学!

大学“学岩石、学土和地下水”,等大学毕业后,才发现我们接触土的机会更多一些,搞城市工民建勘察,基本是在第四系松散堆积上做文章。东部经济发达地区,基本都是冲积平原,象重庆那样的山城全国有几坐?因此,研究土的性状的确有很深远的工程意义。后来觉得“第四系地貌学”和“土力学、土质学”在实践中应用更广泛。

当然,研究岩石,很多注意力也是放在了覆盖层、软岩、断裂与破碎带、岩溶、风化层等软弱地质带或层。包括水文地质,也是如此。大家对完整坚硬的岩石并不是很感兴趣,也没有必要,主要是没有太多担心的。

希望大家积极参与这个讨论,把您对成土作用有关的信息和体会发表出来,一起研究、学习和进步!

[ 本帖最后由 ljmtidilgw 于 2007-8-21 10:31 PM 编辑 ]
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 楼主| 牧马人 发表于 2007-8-22 23:59:05 | 显示全部楼层
我和李景阳教授私交甚好,常有合作,知道他从九十年代就开始红粘土的成土作用研究,并与他就有关问题做过交流。他和朱立军博士的专著《碳酸盐岩风化成土作用及其环境效应》于04年底面世,他即签送了我一本。据我所知,这是国内第一本从地质学角度研究成土作用的专著,对于岩土工作者、学生,以及相关专业人员,无疑是一本很好的教材,也是一份难得的参考资料,其中有不少值得我们学习和吸取的东西,例如研究思路、研究方法及手段、成果等等。在这里特向大家推荐。

碳酸盐岩风化成土作用及其环境效应(精)

•[作者]:朱立军、李景阳
•[出版社]:地质出版社
•[出版日期]:2004-11-1
•[ISBN]:7116042822
•[字数]:202千字
  [售价]:25元


前言
第一章 碳酸盐岩红色风化壳剖面特征
第一节 研究区概况
第二节 红色风化壳剖面特征
第三节 红色风化壳物理特征
一、物理性质特征
二、粒度成分特征
第四节 红色风化壳地球化学特征
一、主量元素地球化学特征
二、微量元素地球化学特征
三、稀土元素地球化学特征
四、岩一土界面地球化学特征
第二章 碳酸盐岩红色风化壳结构和构造
第一节 概述
第二节 红色风化壳结构、构造的概念
第三节 红色风化壳剖面的宏观结构、构造特征
一、红色风化壳结构和构造的剖面特征
二、红色风化壳结构和构造的宏观表现
第四节 红色风化壳的微结构特征
一、母岩碳酸盐岩微结构
二、溶滤层的微结构特征
三、红色风化壳微结构特征
第五节 讨论
第六节 小结
第三章 碳酸盐岩红色风化壳矿物特征及其环境意义
第一节 粘土矿物
一、样品和方法
二、高岭石和埃洛石
三、伊利石
四、水铝英石
五、1.4nm粘土矿物
第二节 三水铝石
第三节 石英
第四节 氧化铁矿物
一、样品制备和分析方法
二、产出特征与化学成分
三、x射线(xRD)分析
四、穆斯堡尔(M6ssbauer)谱学
五、透射电镜(rrEM)研究
六、环境意义
第四章 碳酸盐岩红色风化壳磁学性质及其发生机理
第一节 样品与方法
第二节 红色风化壳磁学性质特征
第三节 磁性矿物
第四节 碳酸盐岩红色风化壳磁学性质发生机理及其环境意义
第五章 碳酸盐岩风化成土地球化学过程
第一节 主量元素的演化特征
第二节 微量元素的地球化学行为
第三节 稀土元素的分异及演化
一、碳酸盐岩风化成土过程中稀土元素的活动性和分异
二、粘土矿物和氧化铁矿物对稀土元素地球化学行为的影响
第四节 碳酸盐岩红色风化壳淋滤试验
一、实验样品
二、实验方法
三、淋滤实验结果分析
四、小结
第五节 碳酸盐岩风化成土地球化学过程及其演化
一、主量元素因子分析
二、微量元素因子分析
三、几点认识
第六章 碳酸盐岩风化成土作用及机理
第一节 碳酸盐岩现代风化壳和古风化壳
一、碳酸盐岩现代风化壳
二、碳酸盐岩古风化壳
三、碳酸盐岩红色风化壳系统、结构、功能和作用
第二节 碳酸盐岩风化成土作用
一、岩溶水作用
二、风化溶蚀作用
三、交代成土作用
四、淀积成土作用
第三节 碳酸盐岩风化成土机理
一、岩溶环境中岩一土界面方解石的表面化学特征及其反应机理
二、粘土矿物成因及演化
三、氧化铁矿物形成的机理
第七章 碳酸盐岩风化成土作用的环境效应
第一节 红色风化壳中重金属元素的化学形态
一、重金属元素化学形态区分及其含义
二、红色风化壳中重金属元素的化学形态
三、风化成土作用对重金属元素化学形态的影响
四、氧化铁矿物对重金属元素的富集作用
五、小结
第二节 红色风化壳中矿物表面化学特征及其选择性吸附机理
一、样品与实验方法
二、实验结果与讨论
三、矿物表面化学特征及氟、砷污染的矿物学机制
第三节 黔中岩溶地区岩土水系统中氟的环境地球化学
一、样品与实验方法
二、氟在岩一土一水系统中的分布
三、岩溶地区岩土水系统中氟的迁移和富集
四、红色风化壳中针铁矿对氟的选择性吸附
第四节 红色风化壳中砷的迁移及污染机理
一、样品与实验方法
二、结果与讨论
三、小结
第八章 主要研究进展与展望
第一节 主要研究进展及科学意义
一、碳酸盐岩红色风化壳中粘土矿物成因及演化
二、碳酸盐岩红色风化壳中的氧化铁矿物及其环境意义
三、碳酸盐岩红色风化壳的磁学性质及其发生机理
四、碳酸盐岩风化成土作用、地球化学过程及机理
五、碳酸盐岩风化成土作用的环境效应
第二节 展望
参考文献
附录:本书作者在国内外发表的相关论著目录
图版及图版说明

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Jimmy 发表于 2007-8-23 23:22:25 | 显示全部楼层
是篇好文章,希望各位高手参与这个主题的讨论,发表自己的见解。
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 楼主| 牧马人 发表于 2007-8-27 23:42:42 | 显示全部楼层
岩土风化

地质学家把风化作用看得十分重要,认为风化作用是岩石在地表新的物理、化学条件下所产生的一切物理状态与化学成分变化的总称,它是一种在大气及生物的影响下使岩石在原地发生的破坏作用。风化作用是在各种营力的作用下进行的。主要的风化营力有:太阳热能、大气降水、地下水、水蒸气、冰,以及二氧化碳、氧和动植物有机体等。按作用性质把风化作用分为物理风化作用、化学风化作用和生物风化作用三种类型。

  物理风化作用以温度变化为主要影响因素,是一种不改变或很少改变岩石化学成分的破坏作用。这种破坏只是使岩石由大块变成小块,由小块变成砂和细粉,最终成为岩土。化学风化作用是以水为主要影响因素,是一种通过化学反应来改变岩石化学成分的破坏作用。生物风化作用是在生物参与下的机械、化学破坏作用。

  风化作用总的结果主要是削弱破坏岩石颗粒间的联接,形成、扩大岩体裂隙,降低断面的粗糙程度,产生次生粘土矿物等,从而降低了岩体的强度和稳定性。

  1. 风化作用破坏岩石中矿物颗粒之间的联接

  我们知道,岩石是由矿物组成的,而组成岩石的各矿物颗粒的膨胀率往往不同,因此,在冬夏或昼夜气温变化时,岩石中的各种颗粒便会发生不均匀的膨胀和收缩,久而久之便会使岩石发生破碎;或者由于水的作用,溶蚀、水解岩石中的某些可溶物质,也将削弱或破坏矿物颗粒间的联结,使岩石破碎,大大降低岩石的力学强度,对建筑物十分不利。

  2. 风化作用能形成或加剧岩石的裂隙

  气温升降和岩石干湿变化,都会使岩石沿着已有的联结软弱部位(如未开裂的层理、片理、劈理,矿物颗粒的集合面,以及矿物解理面等),形成新的裂隙,即风化裂隙。或者对原有裂隙进一步增宽、加深、延展和扩大。这种岩石裂隙的生成或加剧主要是水的楔入和冻胀作用的结果。

  3. 风化作用降低岩石裂隙面的粗糙度

  岩石裂隙面上存在着许多大小、高低不同的“石齿”。通常,“石齿”愈大、愈高、愈多,其抗剪强度愈高;反之,其抗剪强度则较低。风化降低了“石齿”高度,或使其变小,变少,从而降低了岩石结构面的抗剪强度和其他工程地质性能。

  4. 风化作用分解岩石原有矿物而产生次生粘土矿物

  化学风化作用能使成分复杂的矿物(主要使原生的硅铝酸盐矿物)分解破坏,并产生次生粘土矿物。粘土矿物与水作用后,产生一系列复杂的物理化学变化,降低岩石的力学强度,改变岩石的物理性质和水理性质。

  风化作用对岩石的破坏,首先是从地表开始,逐渐向地壳内部深入。在正常情况下,愈接近地表的岩石,风化得愈剧烈,向深处便逐渐减弱,直至过渡到不受风化,这些岩石才是所谓的新鲜岩石。这样在地壳表层便形成了一个由风化岩石构成的层,一般称为风化壳。在整个风化壳的剖面上,岩石的风化程度是不同的,因而岩石的外部特征及其物理力学性质也不相同,适于建筑的性能也不一样。为了说明风化壳内部岩石风化程度的差异,特别是为了正确评价风化岩石是否适于作为建筑物地基,必需对风化壳进行分带。

  分带的标志有以下各项:
  1.风化岩石的颜色,不同风化程度的岩石其颜色是不同的;
  2.风化岩石矿物成分改变的程度,各种矿物抵抗风化的稳定性各不相同,含有不稳定矿物(如黑云母、黄铁矿、岩盐、碳酸盐和钠钾氯化盐等)的岩石较易风化;
  3.岩石结构构造的变化情况;
  4.风化裂隙的多少,开张程度,充填情况;
  5.岩石的碎裂程度;
  6.风化岩石的透水性;
  7.风化岩石的物理力学性质等。

  根据以上分带标志科学家们把风化壳由浅至深在纵向上划分为若干带:即剧风化带、强风化带、弱风化带和微风化带。值得注意的是,由于风化壳的形成过程受气候、地形、岩性和构造等各种因素的影响,有些地区的风化壳发育过程不一定完全,即垂直剖面上的四个带不一定齐全,可能缺少一个带或两个带。

  在工程地质学中对岩石风化进行研究,是为了解决下列实际问题:
  1. 根据岩石风化的深度及其分布情况,选择适于修建建筑物的地点;
  2. 确定重大建筑物的地基中需要挖除的岩土风化层的厚度;
  3. 根据岩石风化速度确定合理的边坡坡度,以及确定基坑、路堑保持开敞状态的安全期限;
  4. 确定防止岩石风化的措施。

  总之,风化作用会使原有坚硬而稳定的岩石变得软弱而易变,对建筑物十分不利,所以在工程地质学中,对岩土风化的研究确实是一个重要的课题。


来源:中国地学网

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fox3021 发表于 2007-8-29 09:31:04 | 显示全部楼层

回复 #9 牧马人 的帖子

这个资料真不错,关注专家研究....
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ljmtidilgw 发表于 2007-8-29 10:03:54 | 显示全部楼层

回复 #9 牧马人 的帖子

专家的资料就是不一样,看了讲的那么详细和清楚。工程基础开挖线的确定,很多都是按风化带确定开挖深度的,现在很多工程也是如此。当然,也有人提出按岩体质量分类来确定开挖界限。

觉得野外判断是破碎还是风化,不同的人判断还有很多出入。

比如岩石很破碎,按岩体质量分类IV类,但风化特征并不明显,有的人划分风化带时就把它划入强风化。从工程意思上讲,很好的选择,引起大家的注意。但从机理、特征和深层次的分析看,又不合理

“硬、碎,比较新鲜”的岩石,比如在200米埋深以下,还能叫风化带吗?比如上部200米还有新鲜岩石,其下面可以见到“风化岩石吗”?我发现有的钻孔柱状图中,有人在新鲜岩石里夹入了薄层“风化带”,觉得很别扭,叫破碎带更好一些,如果没有特殊原因。

牧马人资料里说的是逐渐向下风化的,这个是大规律!如果你“强风化在下、弱风化在上”,需要十分慎重这个反规律的分布,可能有其它原因。大规律是这个,局部反常也可能有。囊状风化就是一个,工程中意义十分重大。

希望大家一起切磋自己实践中的困惑、疑问........
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 楼主| 牧马人 发表于 2007-8-30 02:03:04 | 显示全部楼层
ljmtidilgw说的是非碳酸盐岩的风化规律,而碳酸盐岩的风化带恰恰就是你说的那些怪现象,我来介绍一下:

碳酸盐岩除了物理风化而外,由于其为可溶岩,化学风化--溶蚀风化表现则更为突出.碳酸盐岩中的石灰岩与白云岩的风化特征由于其沉积相的不同,又有明显的差别.这又是我另一个观点的核心---用沉积相与成岩作用去研究岩体工程.这个问题和成土作用研究是土体工程是岩土工程的两大核心问题,在适当时间我会发表意见并提供例证.成土作用是对土质地基而言;沉积相与成岩作用则是对岩质地基而言.但他们之间也存在着内在的联系,因为在前面我已说了,母岩的性质与所形成的土体性质密切相关.这两个问题的解决,将是岩土工程的革命性进步,所以我建议大家予以高度关注,如果你采纳了我的观点,我相信你会获益菲浅.我的说法是否有老王卖瓜之嫌?实践会给你最好的回答!我也诚挚地希望大家积极参加讨论.
由于我没有经济支持,在成土作用研究方面,虽然我有一整套研究思路,但最终我没有能力去系统地开展,只能在力所能及的范围内,做一些局部研究.而用沉积相与成岩作用去研究工程岩体,则得益于七八十年代我参予了相关的研究课题,并且在工程实践中进行了初步的应用,取得了可喜的初步成果,解决了一些工程疑难问题.如果有人或单位愿意给予经济支持与合作,我深信其成果的社会与学术意义远远大于投入.但现实是扭曲的,我的愿望只能留待后人去实现!

回到正题,还是来谈碳酸盐岩的风化带.
石灰岩由于是海相化学沉积物,其结晶颗粒往往很细,晶间胶结较好,孔隙度低,所以物理风化作用相对较慢,但又由于其溶解度低,所以其溶蚀风化作用也很明显,有时是很强烈.很多人认为石灰岩没有强风化带,这是一种误解.
白云岩是石灰岩白云化的成岩产物,也就是没有原生的白云岩.白云岩都是由石灰岩演化而成的.石灰岩在白云化作用中产生的孔隙度常大于15%.所以其强风化带表现明显.
以上两种岩石由于岩性差异,在风化作用的表现上也有不同.但由于他们都是可溶岩,溶蚀风化作用成为岩石风化的主要作用,又由于溶蚀风化作用与岩石里的层、节理裂隙密切相关,在他们的强风化带里,溶蚀风化表现突出,溶蚀孔裂隙发育,其中往往充填有粘土,在我们这里钻工一般叫土夹石.但如果用规范里的风化带划分标准去衡量则行不通,因为在强风化带里没有溶蚀风化的岩石仍然很坚硬.
在岩体的中微风化带甚至是未风化岩体中,由于有溶蚀洞隙的存在,仍然有强风化产物.按我的话说:在强风化带里有中微风化岩石,而在中微风化带甚至是未风化岩体中,也会有强风化岩体.也就是各种不同风化程度的岩体往往是互相包容,互相穿插的.由于从上而下不能按从强到弱的规律来划分岩体,于是有人提出了用岩体单元来划分岩体的意见,当初几乎成了地方性规范,在贵州省风行了一段时间.目前仍然采用这一办法的人已经很少,原因在于要合理准确的划分,仅靠以工程钻探为主的勘察手段几乎是无法实现的,何况勘察周期很短,根本没有时间去做这方面的详细工作.

[ 本帖最后由 牧马人 于 2007-8-30 02:16 编辑 ]

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Fle_Flo 发表于 2007-8-30 08:26:49 | 显示全部楼层
专家功底深厚、经验丰富。
在这里只有学习的份了。
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 楼主| 牧马人 发表于 2007-8-31 00:13:27 | 显示全部楼层
Fle_Flo 朋友太过奖了,我只不过是工作时间长点,有一些积累,但也仅限于某些方面,而在另一些没有或很少接触的领域,就谈不上水平了.其实来这里的每一个朋友,都有其特长,应该无保留的介绍出来,大家一起通过交流,共同提高.

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o_my_love 发表于 2007-9-3 13:55:44 | 显示全部楼层

受益匪浅

感谢您的帖,
很多问题都是在工作的点点滴滴中出现,发现并解决的!
您作为前辈,把问题提出
给我们晚辈做了很好的借鉴
谢谢!!
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wei3248684 发表于 2007-9-14 23:24:34 | 显示全部楼层
受益非浅,顶一下
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wei3248684 发表于 2007-9-23 13:03:42 | 显示全部楼层
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tmjyj 发表于 2007-11-18 13:17:54 | 显示全部楼层
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龙兴关外 发表于 2007-11-18 17:59:27 | 显示全部楼层
自然界中的土极为复杂,种类繁多,其原因就是其母岩不同、成土过程不同、成土作用因素亦不同等一系列因素综合作用的结果。人们为了工作方便,给它分门别类,求其大同,存其小异。现在的年轻人往往只知其同,而忘其异。甲地粘土当然不同于乙地粘土,东海的细砂也不等于南海的细砂。
这一课题很有研究性,但难度也很大。过去的工作做得也不少,后期要进一步开展工作还需要认真考虑一下社会价值何在,毕竟现在的人都是讲经济效益的。科研成果要能够迅速转化为生产力吗。

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lzw112123 发表于 2007-11-19 10:18:29 | 显示全部楼层
长知识了,,,,谢谢分享
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ye_yue 发表于 2007-12-8 20:44:59 | 显示全部楼层
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xiest421 发表于 2007-12-11 19:02:44 | 显示全部楼层
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caowenqing 发表于 2007-12-26 12:30:24 | 显示全部楼层
-“硬、碎,比较新鲜”的岩石,比如在200米埋深以下,还能叫风化带吗?比如上部200米还有新鲜岩石,其下面可以见到“风化岩石吗”?我发现有的钻孔柱状图中,有人在新鲜岩石里夹入了薄层“风化带”,觉得很别扭,叫破碎带更好一些,如果没有特殊原因。--
破碎也属于一种物理风化,一般破碎岩体都会或多或少存在其他风化作用,说不定聚集裂隙水,表层地下水渗入,也说不定存在其他化学风化作用。
是否也可以叫做薄层风化? 刚刚看了这段,一点疑问,想了解更多点,不对之处请指教。
希望专家继续分享自己的成果。
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 楼主| 牧马人 发表于 2008-8-29 00:58:54 | 显示全部楼层
下面回答网友的两个问题:

1、“碳酸岩系”为何物,碳酸盐岩呢还是碳酸岩?

碳酸盐岩(有人简称碳酸岩),指的是其化学成份为Rco3的岩石,主要有石灰岩(Caco3)和白云岩(Mgco3)。在沉积岩的沉积过程中由于沉积环境或沉积物源的变化,在碳酸盐岩层中也会夹有泥岩和碎屑岩等非碳酸盐岩石,即以碳酸盐岩层为主夹有泥岩或碎屑岩的地层就叫碳酸岩系。

2、碳酸盐岩夹泥质岩(或者二者互层)作为风化原岩,如何判断覆盖其上的土壤形成是以物理风化为主,而不是差异风化,或者“化学风化+物理风化”,其风化强度如何判断呢?

风化作用只是为成土作用提供物源。所有的风化作用都是化学风化+物理风化。差异风化只是岩石抗风化能力不同的结果,不能与物理风化、化学风化的风化作用混为一谈,后者是因,前者是果。

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 楼主| 牧马人 发表于 2008-8-29 00:59:48 | 显示全部楼层
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喀斯特流域风化成土作用及其矿质元素行为与环境质量

关键字: 喀斯特流域 风化成土 矿质元素 地球化学行为 环境质量

中文摘要: 岩石风化成土作用是生态系统矿质元素的重要来源,也是全球矿质元素生物地球化学循环的重要环节。因此,岩石风化成土过程中矿质元素的行为与环境质量研究有助于我们深入了解矿质元素的生物地球化学循环及其生态环境效应,同时对农业生产和环境保护也具有重要意义。选择乌江流域沉积岩-土壤-植被-河流系统作为研究对象,采集了多个小流域盆地岩石、土壤、植物及溪水样品。通过测试样品的矿物、元素组成以及元素存在形态等,分析了喀斯特流域的矿物学与地球化学特征,研究了喀斯特流域的成土物源、风化成土方式及风化成土作用的控制因素,探讨了风化成土过程中矿质元素的行为与环境质量,为进一步进行喀斯特地区土壤-植被系统矿质元素的生物地球化学循环研究奠定基础,为喀斯特地区生态环境保护和修复以及稀土等矿质元素的农业利用提供科学依据,同时为核废料的地质处置提供参考。通过研究,取得了如下一些成果和认识: (1) 提出了弱淀积元素的概念,改进了侵蚀前后风化剖面中元素的演化模型。 (2) 硅酸盐岩地区土壤来源于下伏基岩的风化成土作用,其风化成土过程中存在脱硅富铝作用。 (3) 连续碳酸盐岩地区土壤最终来源于碳酸盐岩的...
英文摘要: Weathering and pedogenesis of rocks are important sources of mineral elements for ecological systems, and key processes of global biogeochemical cycling of mineral elements. Therefore, it is helpful for our learning biogeochemical cycling of mineral elements and its ecological and environmental effects, and of great importance for agricultural production and environmental protection to study behavior of mineral elements during weathering and pedogenesis of rocks and environmental quality. We took sedimentar...
目录:摘要 3-4
Abstract 4-5
前言 8-9
第一章 绪论 9-25
    第一节 化学风化作用地球化学研究现状概述 9-15
    第二节 土壤中矿质元素形态研究方法概述 15-21
    第三节 选题依据及研究工作概况 21-25
第二章 区域背景 25-29
    第一节 乌江流域概况 25-27
    第二节 研究区概况 27-29
第三章 材料与方法 29-36
    第一节 样品采集 29
    第二节 主要实验方法 29-32
    第三节 数据处理 32-36
第四章 喀斯特流域风化成土作用初步研究 36-55
    第一节 矿物学与地球化学特征 36-45
    第二节 成土物源与风化成土方式 45-51
    第三节 风化成土作用的控制因素探讨 51-53
    第四节 小结 53-55
第五章 风化成土过程中矿质营养元素的行为与环境质量 55-94
    第一节 镁、钙、钠、钾和锶的行为与环境质量 55-66
    第二节 铁、锰、钒、钴、镍和锌的行为与环境质量 66-76
    第三节 铜和钼的行为与环境质量 76-84
    第四节 磷的行为与环境质量 84-92
    第五节 小结 92-94
第六章 风化成土过程中稀土元素的行为与环境质量 94-108
    第一节 稀土元素的分布 94-100
    第二节 稀土元素的赋存状态 100-102
    第三节 风化成土过程中稀土元素的迁移与转化——REE分布的控制机制探讨 102-105
    第四节 稀土元素富集与释放的环境效应 105-106
    第五节 小结 106-108
第七章 风化成土过程中其它矿质元素的行为与环境质量 108-140
    第一节 铅、镉、铬和铊的行为与环境质量 108-118
    第二节 铀和钍的行为与环境质量 118-129
    第三节 铝的行为与环境质量 129-138
    第四节 小结 138-140
第八章 总结 140-143
    第一节 主要结论及创新点 140-142
    第二节 论文的创新性、不足与展望 142-143
参考文献 143-155
发表文章目录 155-156
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 楼主| 牧马人 发表于 2008-8-29 01:00:28 | 显示全部楼层
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贵州碳酸盐岩红色风化壳稀土富集与分异的机理研究  

近期对贵州碳酸盐岩红色风化壳研究发现,碳酸盐岩基岩中稀土含量一般为几十个μg/g,而在岩-土界面附近REE显示超常富集,REE总量最高可达31000μg/g以上,远高于碳酸盐岩基岩和一般风化壳REE含量。同时,稀土富集的部位是剖面底部,而在其它的风化壳中稀土往往在剖面中部即全风化层底部富集。REE超常富集的样品同时伴有Ce的强烈亏损,δCe值最低为0.007,这也是目前报道过的风化壳中的最低值。另外,风化前缘稀土相对于PAAS标准化后显示MREE富集的特征。弄清碳酸盐岩红色风化壳中稀土富集和分异的机理,有助于丰富稀土表生地球化学知识,同时也为喀斯特地区风化成土地球化学过程和土壤物质来源的示踪提供了重要依据。本文通过对稀土赋存状态的实验研究,结合稀土元素质量迁移系数,系统的分析了稀土元素在碳酸盐岩风化壳中的迁移、转化行为,探讨了稀土发生富集和分异的机理。本次研究取得了如下认识: 1、通过对白云岩和灰岩风化壳稀土赋存状态的对比,发现在碳酸盐岩红色风化壳中稀土具有相同的赋存和转化规律。稀土富集层中稀土主要以专性吸附态和残渣态的形式存在,其次是有机质结合态。稀土的赋存状态说明粘土矿物对稀土的...
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 楼主| 牧马人 发表于 2008-8-29 01:01:16 | 显示全部楼层
下面的文章是从土壤学的角度去讨论成土作用,"他山之石可以攻玉",对我们也具有重要的参考价值.

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成土作用
土壤形成的过成称为成土过程,这也是母质产生肥力而转变成土壤的过程。母质又是岩石的风化产物。因此从母岩变成土壤,实际上包括两个相互关联的不同过程,即从母岩形成母质的风化过程和由母质形成土壤的成土过程。成土过程是在生物因素参与下发生的,它只能发生在地球上出现生命(特别是绿色植物)之後,成土过程一经发生,便不可能再孤立,它一定与风化过程同时进行,因为岩石开使风化也就开始了成土过程,因此两个过程是无法分离的。所以土壤的形成和发育过程,可以看作是以母质为基础,与各个自然的要素不段进行物质和能量交换的过程。 成土作用除了添增作用、淋溶作用、洗入作用和洗出作用四种作用外,尚有下列数种作用,兹简介如下:
脱钙作用
脱钙作用(decalcification)指含碳酸质的水分与含碳酸钙的矿物作用,将其溶解成碳酸氢钙并流去的作用。
钙化作用
钙化作用(calcification)与上述脱钙作用相反。在乾燥地区,因雨水不足以淋溶可溶性矿物,如碳酸钙等,故会在土壤中产生钙质的积聚作用。
分层作用
分层作用(horizonation)为经由各种成土作用,渐渐会形成几个与地面平行的土壤分层的作用。
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 楼主| 牧马人 发表于 2008-8-29 01:01:55 | 显示全部楼层
成土过程
也叫土壤形成过程,是指在各种成土因素的综合作用下,土壤发生发育的过程。它是土壤中各种物理、化学和生物作用的总和,包括岩石的崩解,矿物质和有机质的分解、合成,以及物质的淋失、淀积、迁移和生物循环等。在不同的成土因素作用下,有不同的成土作用和成土过程,从而形成不同类型的土壤。如在热带和亚热带的湿热气候和常绿阔叶林下,土壤进行脱硅和富铁、铝化过程,形成砖红壤、红壤、黄壤等;在寒温带冷湿润气候的针叶林下,土壤发生灰化过程,黏粒和铁、铝淋失并淀积于下层,上层的硅相对富集,形成灰化土;干旱和半干旱地区,因灌溉不当,排水不畅,地下水位上升,盐分随水上升积聚于地表,造成次生盐渍化过程,形成次生盐土。研究成土过程,了解土壤中各种物质的移动转化规律,对合理施肥和耕作,培育肥沃土壤,有重要的理论和实践意义。
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 楼主| 牧马人 发表于 2008-8-29 01:02:45 | 显示全部楼层
"黄土-古土壤"序列中氧化铁和有机质对磁化率的影响INFLUENCE OF IRON OXIDES AND ORGANIC MATTER ON MAGNETIC SUSCEPTIBILITY IN THE LOESS-PALEOSOL SEQUENCE
<<土壤学报 >>2004年01期
胡雪峰

对黄土高原的灵台剖面"黄土-古土壤"序列的研究表明,黄土与古土壤中游离态铁(Fed)、活性态铁(Feo)和有机质含量均与磁化率(χ)呈极显著的正相关性(p<0.01).Fed对磁化率的显著影响,说明了成土作用强度,会影响古土壤铁磁性矿物的形成.有机质对磁化率产生的显著影响可能与生物成磁作用有关.另外,成土过程中有机质的存在,有利于次生磁赤铁矿的形成;以及古土壤形成后,有机质的存在可妨碍磁赤铁矿的老化,使之不易转化为赤铁矿,可能也是重要原因.Feo与磁化率的极显著相关性,主要应与Feo和Fed、有机质的密切联系有关.


南京老虎山黄土-古土壤剖面不同粒级组分的磁化率及其古气候意义
Magnetic Susceptibility of Partide Size Fractions from Laohushan Loess- paleosol Sequence and Paleoclimate Significance in Nanjing, China
<<土壤通报 >>2004年02期
谢昌仁 , 李福春 , 王力波 , 金章东 , 潘根兴

利用沉降离心法将老虎山黄土-古土壤的酸不溶相分离成<2μm、2~45μm和>45μm三个粒级组分,并分别测定了这些组分和全岩的磁化率.结果表明,无论是全岩,还是三个不同粒级组分,它们的磁化率都可以单独作为长江中下游地区古气候演变的参考指标.其中,<2μm粒级的质量磁化率明显大于全岩和2~45μm、>45μm两粒级,而且其分辨率也明显高于2~45μm和>45μm这两个粒级组分.本实验结果还显示,虽然<2μum的质量磁化率最大,但对全岩质量磁化率的贡献率与2~45μm粒级相当,>45μm粒级的贡献率较低.


南京老虎山黄土剖面中铷锶地球化学和磁化率与古气候变化的关系
Rubidium and strontium geochemistry in the Laohushan loess section,Nanjing,and relation between magnetic susceptibility and paleoclimatic change
<<中国地质 >>2003年01期
李福春 , 谢昌仁 , 金章东 , 潘根兴

宁镇地区的下蜀黄土记录了古气候变化的丰富信息.作为中国北方风尘堆积的南部边缘相,下蜀黄土在全球环境变化研究中占有重要的地位.本文以10cm间距系统分析了老虎山剖面的Rb、Sr含量和频率磁化率.结果显示,磁化率和Rb含量可以较好地指示东亚冬季风强度变化;Rb/Sr比可以作为下蜀黄土化学风化强度的替代性指标;剖面的Rb/Sr比由下至上升高是南京地区12万年以来化学风化作用增强的结果.
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 楼主| 牧马人 发表于 2008-8-29 01:03:26 | 显示全部楼层
粒度分组:提取古环境变化信息的一种有效方法
Grain size sub-population: An effective way for defining paleoenvironmental information
<<地球化学 >>2004年05期
李福春 , 谢昌仁 , 冯家毅 , 杨用钊

对南京老虎山黄土-古土壤剖面全样和三个粒级组分(《2 μm、2~45μm和》45 μm)的Rb/Sr比值进行了系统研究.结果表明,Rb/Sr比值是衡量黄土和古土壤化学风化强度的良好地球化学指标;粒度分组是利用Rb/Sr比值研究古环境变化的有效方法.通过粒度分组,可以排除不同粒度组分之间由于Rb/Sr初始比值不同造成的互相干扰.《2 μm粒级的(Rb/Sr)-Sr反相关图的R2值最大(达0.97),说明该粒级指示化学风化作用的灵敏度最高,研究Rb/Sr比值这一地球化学指标最理想.


辽南滨海黄土粒度环境信息高分辨率研究
Research of high resolution on grain size of seashore loess and environmental information in south Liaoning Province
<<地理研究 >>2002年02期
李雪铭

对辽南滨海黄土粒度研究证明,滨海黄土是在第四纪冰期寒冷气候下的产物,但是,由于滨海黄土所处靠近沿海的地理位置使得这种黄土的形成机制具有独特性.冰期时渤海湾西岸海面下降出露的冲洪积物和海底砂是滨海黄土除西北内陆地区以外的另一重要物源,搬运以风砂跃移方式进行.滨海黄土的粒度中包涵了丰富的有关渤海湾海面变化的信息.辽南滨海黄土剖面中的粒度拟合值、2-3Ф粒级百分含量反映了渤海的海退、海侵过程和末次冰期蒙古高压的强弱,这种变化与滨海黄土3个孢粉组合带所反映的古气候环境相吻合,同邻近地区的海面升降变化和深海岩芯氧同位素阶段也存在良好的对应关系,滨海黄土粒度的拟合度是本区古环境变化的重要的替代指标.


中国黄土粒度的双峰分布及其古气候意义
Bimode Grain - Size Distribution of Chinese Loess and Its Paleoclimate Implication
<<沉积学报 >>2000年03期
WU Sheng-guan , SUN You-bin , DAVID Rea , LU Hua-yu , SUN Dong-huai , 吴胜光 , 孙有斌 , David Rea , 鹿化煜 , 孙东怀

中国黄土的粒度分布由分布峰度较高、分选较好的粗粒组分和分布峰度较低、分选较差的细粒组分叠加组成;前者代表了冬季风盛行季节近距离低空搬运的粉尘物质,其粒度指示了东亚冬季风所主导的近地面气流的强度,它在全样中的含量可能反映了冬季风粉尘的沉积通量;细粒组分可能主要为常态存在的、由高空气流搬运的远源粉尘,代表了黄土高原原始粉尘的本底,它的粒度特征与北太平洋西风带粉尘基本一致,可能指示了主要由西风带控制的高空气流的强度。黄土的粒度分布函数可用代表这两个组分分布的两个WEIBULL函数的和函数表示。用实测粒度分布数据对分布函数进行拟合可计算出该分布函数的各参数,同时可获得黄土粒度的两个组分各自的分布函数及两个组分在总样中所占的百分比。


中国东部红土的磁性及其环境意义
MAGNETIC MEASUREMENT CHARACTERISATION OF RED EARTH PROFILE IN EASTERN CHINA AND ITS ENVIRONMENTAL IMPLICATIONS
<<地球物理学报 >>1999年06期
俞立中 , 张卫国 , 俞劲炎 , 董瑞斌 , 卢升高

通过中国东部红土剖面的环境磁学参数(磁化率、频率磁化率、非磁滞剩磁,饱和等温剩磁等)测量,获得了红土剖面磁性矿物浓度、粒度和类型等特性随深度的变化曲线以及红土经连二亚硫酸钠-柠檬酸钠-重碳酸钠溶液(DCB)处理后的磁性参数变化.根据红土剖面环境磁学参数及其磁参数比值的变化可将红土分为3个层段,各层段的磁性矿物特征存在明显的差异.证实了红土剖面中的磁性载体主要是磁赤铁矿、赤铁矿和针铁矿,并分离出了球粒状磁颗粒.认为红土磁性矿物的数量、粒度、类型等的变异指示了其形成时的环境特征,其频率磁化率和DCB处理的磁化率损失量指示了红土成壤化作用的强弱,可作为在红壤区研究过去全球变化的一种新途径.


第四纪红土的磁性与氧化铁矿物学特征及其古环境意义
CHARACTERIZATION OF MAGNETISM AND IRON OXIDE MINERALS OF QUATERNARY RED EARTH AND ITS PALEOENVIRONMENTAL IMPLICATIONS
<<土壤学报 >>2000年02期
卢升高

应用矿物磁测、X-衍射和电镜技术对浙江省第四纪红土的磁性与氧化铁矿物学特征进行了研究。结果表明,均质层和网纹层的磁化率(χ)、频率磁化率(χfd)、软剩磁(SoftIRM)、非滞后剩磁(ARM)、饱和等温剩磁(SIRM)和剩磁矫顽力((Bo)CK)等磁性参数存在明显差异,均质层的磁化率和饱和等温剩磁分别是网纹层的6倍和4倍;第四纪红土的磁化率主要由风化成土作用产生的超顺磁性颗粒(SP)和稳定单畴颗粒(SSD)贡献,它们的磁化率值与频率磁化率和非滞后剩磁呈显著正相关;均质层中DCB处理后的磁化率和χfd损失量明显高于网纹层,其DCB处理损失的磁性主要是次生的SP和SSD颗粒,DCB处理后损失的磁化率与频率磁化率呈指数正相关;根据均质层的IRM获得曲线、剩磁矫顽力、X-衍射和透射电镜观察证明红土中的氧化铁矿物组成主要是圆片状的赤铁矿、鱼鳞状的磁赤铁矿和针状的针铁矿。对红土磁性成因的物理机制进行了讨论,初步认为第四纪红土中磁性矿物的数量、粒度、类型等特征的变异指示了红土化作用的变异,可作为研究第四纪环境变化的手段之一。
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 楼主| 牧马人 发表于 2008-8-29 01:04:13 | 显示全部楼层
南方红土的剖面风化特征
THE WEATHERING SEQUENCE OF THE RED EARTH OVER SOUTHERN CHINA
<<山地学报 >>2000年01期
丁仲礼 , 刘东生 , 熊尚发

对地处九江的南方红土所作的观察和元素地球化学分析表明,南方红土在剖面上存在风化强度的系统变化特征。剖面下部对应网纹红土的层位风化强度大大高于剖面上部对应褐黄色土的层位,其中氧化铁游离度从下部90%降至上部45%左右,相当于从砖红壤环境转变为红壤环境。这种风化强度的系统变化在北方黄土地层中没有相似表现,但可能与黄土记录的中更新世晚期以来粉尘通量逐步加大、干旱化程度逐步加深有着某种关联,暗示中更新世晚期以来可能存在较为普遍的气候恶化趋势。


南方红土元素迁移特征及其古环境意义
MASS BALANCE GEOCHEMISTRY OF THE RED EARTH IN SOUTHERN CHINA AND ITS ENVIRONMENTAL IMPLICATIONS
<<土壤学报 >>2001年01期
Ding Zhong-li

气候变化下土壤物质过程的响应特征是全球变化研究的重要主题。本文选取江西九江剖面,通过协变分析,对其元素迁移特征进行了研究。结果显示,剖面上部(褐黄色土层)和剖面下部(网纹红土层)的协变状态和元素迁移强度有明显的差别,从盐基赋存状态看,剖面下部元素迁移强度大大高于剖面上部,同时,不同元素的迁移模式的表现明显不同。研究表明,剖面元素组成主要受古气候变化引起的风化强度差异的控制,但也在一定程度上受母质物源变化的影响。


中国南方红土沉积与环境变化研究
Study on the red earth sediment and environmental changes in South China
<<浙江师范大学学报(自然科学版) >>2005年02期
朱丽东 , 周尚哲 , 叶玮 , 胡希军 , 张雪林 , ZHU Li-dong , ZHOU Shang-zhe , YE Wei , HU Xi-jun , ZHANG Xue-lin

南方第四纪红土沉积是揭示该地区古环境变迁的良好信息载体,红土发育与构造变动、季风演化存在耦合.就第四纪红粘土的研究进展作了回顾,认为红土形成时代、成因、网纹化机制等方面的争议制约了红土地层学的发展,系统研究红土的沉积学、年代学、土壤学、生物气候学、地球化学特征,可以推动红土地层学的发展,并丰富全球变化的内容.


中亚热带第四纪红粘土的粒度特征
Grain-size Features of Red Earth in Mid-subtropics
<<地理科学 >>2006年05期
朱丽东 , 叶玮 , 周尚哲 , 李凤全 , 杨立辉

中国南方第四纪红粘土的成因尚有洪积、冲积、风成、坡麓堆积风化等多种说法.中亚热带5个红土沉积剖面的粒度组成分析结果表明1)5个红土沉积剖面的粒度组成表现出较好的一致性,粉砂(4~63 μm)为优势粒组,其含量的平均值为48.12﹪~68.89﹪,粘粒(<4 μm)含量平均值变化于23.83﹪~50.10﹪,砂(>63μm)含量平均值<5﹪.推测中亚热带红土母质具风成特性,沉积后经历了较强的风化成壤过程.(2)粒度参数高度相关,频率曲线以双峰为主体,概率累积曲线表现为三段式和五段式,表明中亚热带各地红土的沉积环境较为一致,但分选具一定复杂性.(3)在剖面上,红土粒度分布随时间变化而变化,棕黄色层的平均粒径值较均质红土层和网纹红土层粗,粉砂含量较高.


金衢盆地第四纪红土沉积粒度组成特征
GRAIN-SIZE FEATURES OF QUATERNARY RED EARTH IN JINHUA-QUZHOU BASIN
<<海洋地质与第四纪地质 >>2006年04期
朱丽东 , 叶玮 , 周尚哲 , 李风全 , 杨立辉 , 沈叶琴

浙江金衢盆地第四纪红土分布广泛,是开展红土与全球变化研究的理想场所之一.汤溪红土沉积剖面的粒度组成研究表明:砂(>63 μm)含量极少,平均1.58﹪,粉砂(4~63μm)和黏粒(<4μm)为众数粒组,其含量的平均值分别为48.51﹪和49.91﹪,频率曲线呈双峰式,推测红土母质具风成特性,沉积后经历了较强的风化成壤作用;均质红土与网纹红土具有相似的粒度分布特征,但网纹红土的分选更为复杂,底部有近源物质的混入;汤溪红土粒度的纵向变化旋回和纵向变化趋势,可能指示了中更新世以来南方气候的不稳定性和气候逐渐变干冷的趋势.
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hfhf 发表于 2008-8-29 09:51:46 | 显示全部楼层
想问问专家,讨论土体的结构构造都是讨论粘性土的,结构构造对土体的物理力学指标影响同样适用于粉土中 ?
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hfhf 发表于 2008-8-29 09:54:26 | 显示全部楼层
我觉得研究土的成因最终目的是为了应用在工程实践中,什么样的成因能形成何种结构、何种成分的土体,什么样结构的土表现出什么样的物理力学性质,粘性土的结构是力学指标的主导因素,成分只有微弱的影响,望专家就土体结构和其力学性质之间的联系予以指导!

[ 本帖最后由 hfhf 于 2008-8-29 10:00 编辑 ]
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 楼主| 牧马人 发表于 2008-8-30 00:21:03 | 显示全部楼层
回答楼上的朋友:

1、结构构造对土体的物理力学指标影响同样适用于粉土中 ?
结构构造对土体的物理力学指标影响适用于任何土类 。土体的物理力学性质是由土体的矿物成份、结构构造所决定的;而土体的矿物成份、结构构造又是由成土作用所决定的,或者说是成土作用决定了土体的物理力学性质,这就是我们需要研究成土作用的原因。正如你所说“研究土的成因最终目的是为了应用在工程实践中”。

2、什么样的成因能形成何种结构、何种成分的土体,什么样结构的土表现出什么样的物理力学性质,粘性土的结构是力学指标的主导因素,成分只有微弱的影响,望专家就土体结构和其力学性质之间的联系予以指导!
你给的这个题目太大了,几乎囊括了成土作用的所有内涵,恕我无法回答,我也正在探索之中。但我认为你“粘性土的结构是力学指标的主导因素,成分只有微弱的影响”的说法是有误的。我认为土体的结构构造在很大程度上是取决于土体的矿物(化学)成份.例如粘土矿物有三种:高岭土、蒙托石和伊利石,这三种粘土矿物的物理力学性质(尤其是亲水性)差别很大,不同粘土矿物以及不同粘土矿物组合所构成的粘土,其工程特性(物理力学性质)千差万别,如果在粘土中还含有别的矿物成份,又会对粘土的工程特性(物理力学性质)产生新的影响。所以我一再强调:千万不要认为同一类型的土体(例如粘土、粉土等等)都具有相同或相似的工程特性(物理力学性质),否则你就要犯错误,甚至造成重大工程事故。应该说每一个不同场地(不同成土作用区)的土体都有其不同的工程特性(物理力学性质)。例如为甚麽粉土就有低液限粉土、高液限粉土、砂粒粉土等等工程特性(物理力学性质)不同的粉土呢?就在于他们是在不同的成土环境中,经历了不同的物理化学变化,具有不同的矿物组合,形成了不同的结构构造,具有了不同的工程特性(物理力学性质)。在这方面最近我又有了新的体会,下次再谈。
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 楼主| 牧马人 发表于 2008-9-2 22:32:31 | 显示全部楼层
土壤
土壤是各種地理環境因子共同作用下的產物,在不同的地理環境中,土壤性質常呈現明顯的空間差異,而土壤性質也會隨時間的推衍而改變,如此富區域性而多變的土壤,是許多生物生長的基礎。人類自漁獵社會伊始,所有賴以維生的資源就完全取之於自然界的生物,發展至農業時代,更需進一步深入了解對土壤的性質。雖然,今天大部分的人們不再直接依賴自然界的生物與土壤維生,但土壤和生物是各種環境因子共同作用下的產物,為生態環境是否健康的重要指標。首先,我們將認識土壤的形成。

第一節 土壤

土壤的形成和組成
  土壤中的礦物成份是由地表岩石風化而來,原本緻密的岩石漸漸成為疏鬆的岩層,使空氣和水充斥其中,成為微生物和植物繁殖的溫床。而在生物的累積和分解過程中,加入了有機質和養分,使原本以礦物成份居多的風化層成為真正的土壤(圖11-1)。

成土要素
  由於各地的母質、氣候、地形、生物及成土時間長短不同,使土壤的形態和性質常有很大的差異,這些影響土壤生成的因子稱為成土要素。一般而言,氣候因子──尤其是氣溫和雨量,對土壤的生成最具決定性;一地的母質會影響土壤種類,而成土時間愈短,土壤愈能反映母質性質;地形的高度、坡向影響氣溫和降雨,進而影響土壤的發育,坡度陡緩則影響土壤侵蝕的速度及土壤水分的維持;動植物的分布和作用,影響土壤的性質──如增添土壤有機質、維護土壤等;此外,成土要素的作用時間不同,會形成性質相異的土壤,如在相同環境下,化育時間較長則生成紅壤,若化育時間較短,則可能出現黃壤。這些因子本身不但分別影響土壤的形成,且彼此間亦相互影響。成土要素共同作用的結果,使各地土壤呈現區域差異。


  臺灣山地面積廣大,地勢高峻,湍急的河川和豐沛的降水,使山區土壤易被侵蝕,不易在原地持續穩定發育,故難見成熟的土壤;相對地在較平坦的平原、台地則可見較深厚的土層發育。而由山地至平原呈垂直分布的各氣候帶,各自孕育出不同的土壤,如臺灣高海拔的冷溼山區,原利於灰化土類的生成,但因地形陡緩不同,陡坡出現土層淺薄的石質土,坡底為崩積土,在平緩地帶才有成熟灰化土的生成。


成土作用
  一地土壤的形成作用,稱為成土作用。重要的成土作用如下:

一、自然因素

(一)淋溶作用:土壤內部的水分向下移動,使土壤上層的可溶性物質隨水流出的作用。


(二)澱積作用:土壤上層因淋溶而流失的物質,累積在下層的作用。


(三)聚鐵鋁化作用:淋溶旺盛的地帶,因氧化鐵、鋁無法淋溶而殘留在土壤表層,使土壤呈紅、黃色。


(四)灰化作用:在較冷涼溼潤的地區,淋溶作用極強,土壤表層聚集無法溶解的矽酸鹽類而呈灰白色。


(五)鈣化作用:雨量稀少的地區,淋溶作用輕微,碳酸鈣聚積於上層土壤,使土壤呈鹼性。


(六)腐質化作用:植物的枯枝敗葉轉化成腐植質,使土色變黑,增加土壤沃度。


二、人為因素

  人類的活動常直接或間接影響土壤的生成及性質。如東亞稻作區,土壤因長期浸在水中,而成為一種特殊的人為土壤型-水稻土。修築水庫或灌溉,提高地下水位,也會改變土壤內部的結構,在蒸發旺盛的乾燥地區甚至引起土壤鹽化的現象。此外,因工業發展而造成的重金屬廢水或酸雨等污染土壤,也會改變土壤的性質,而出現新的土壤剖面。



 

土壤剖面
  經由各種成土作用,土壤會逐漸形成幾個層次,若從土壤表層由上而下做垂直切面,稱為土壤剖面。從土壤剖面可清楚地看到顏色、質地及結構都不同的數個層次(圖11-2、11-3),除顯示各種成土作用的強弱、成土時間的長短等,也是土壤分類的重要依據之一。

學生活動11-1

觀察土壤剖面
1. 討論那些地點較易見到土壤的 「真面目」-土壤剖面?

2. 至便利觀察處觀察並記錄所見到 的土壤剖面。

重點:(1)土壤顏色及分層。

    (2)表層植被覆蓋情形。

    (3)感受土壤的質地:如是否能搓成條狀?還是顆粒分明如沙粒?

土壤的分類和分布
土壤的分類因目的不同,標準並不一致,十分複雜,在此僅提出數個常見的分類標準:

一、堆積方式

  土壤風化後,未經風力、河川等搬運,稱為原積土,例如:臺灣山區常見的石質土;若經風力、河川等營力的搬運,則稱為運積土,例如:土壤物質因沖蝕、潛移、滑落或崩塌等位移而堆積的崩積土,及低地平原區的沖積土等。

二、氣候差異

  雨量的多寡會影響土壤的酸值。多雨區常形成酸性土,少雨區常生成鹼性土。此外,在不同的氣候區,主要的成土作用不同,亦會造成不同的土壤,例如:低緯的暖溼地帶因淋溶作用盛,常形成酸性的土壤,如紅壤、黃壤;高緯或冷溼地帶常形成酸性的灰壤;乾燥地帶則常形成鹼性的鈣層土。

三、土壤成分

  如出現於溫帶草原地帶,富含深色有機質或出現於火山地帶的黑土;或海濱因蒸發強盛,鹽分隨水分上升累積至土壤表層的鹽土。

  全球的土壤分布,若只考慮緯度、距海遠近、行星風系等影響氣候的因素,則分布情況如圖11-4所示。
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ljmtidilgw 发表于 2008-9-2 23:20:50 | 显示全部楼层
谢谢专家的系列好资料。
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liwangdong 发表于 2008-9-4 16:27:15 | 显示全部楼层
好书,一定要下载 。非常感谢
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hfhf 发表于 2008-9-26 09:57:42 | 显示全部楼层
最近很忙,看了专家给予的知道很是感谢!持续关注、持续学习!
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hfhf 发表于 2008-9-26 10:02:10 | 显示全部楼层
“什么样的成因能形成何种结构、何种成分的土体,什么样结构的土表现出什么样的物理力学性质”我这个表达有误,“什么”是泛指,就是指特定成因会形成特定结构的土体。
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cjd502 发表于 2008-9-26 21:59:19 | 显示全部楼层
长见识
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jiru 发表于 2008-9-26 22:37:07 | 显示全部楼层
我所在德州,主要为黄河冲积平原,所用内容甚少,看了这些资料觉得知识太欠缺了!谢谢专家的系列好资料!以后要多多学习!!
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arhu981111 发表于 2008-9-27 10:11:01 | 显示全部楼层
好东西啊
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 楼主| 牧马人 发表于 2009-1-15 12:54:08 | 显示全部楼层
地壳风化速率研究综述
並列篇名 Review on Weathering Rates in the Crust Weathering System
作 者 续海金(Hai-Jin Xu);马昌前(Chang-Qian Ma)
刊 名 地球科學進展
卷期/出版年月 17卷5期(2002/10)
頁次 670-678
資料語文 中文
摘要 地壳风化速率研究的理论基础是质量守恒原理和溶液与矿物反应动力学法则。元素在风化过程中的行为受多种因素控制,主要包括基岩风化量、大气沉降量、径流量、生物的输出数量和人为输入量(如施肥)。硅酸盐矿物化学风化过程中,矿物与溶液之间总的化学反应速率是单个反应速率之和,其中涉及到3个关键参数,即:酸中和能力(ANC)、基本阳离子/无机铝(BC/Al无机)比值和临界负荷(CL)。风化速率的研究主要采用四种方法,即PROFILE模型、基本阳离子损耗、元素输入-输出指数和Sr同位素比值等。PROFILE模型是一个稳定态的综合土壤化学模型,矿物的分解速率、矿物的暴露表面积、土壤水饱和度和土壤层厚度决定着该矿物的风化速率,总的风化速率为各种矿物的风化速率之和。元素损耗,主要是基本阳离子(Ca、Na、K和Mg)的损耗,假设Ti、Zr和Nb在成土过程中含量稳定并不参与风化反应,那么对于给定的土壤层,化学风化损耗的基本阳离子可以通过比较土层与成土母质之间元素组成的差异来计算。输入-输出指数的假设前提是研究的流域处于稳定状态,一般认为输入指数是大气沉降,输出指数是河流搬运溶解部分、悬浮的非岩屑成因部分和生物营养净吸收部分。Sr同位素在生物和化学作用过程中并不分馏,不同生态系统阳离子场中Sr同位素组成是大气和矿物风化来源的Sr的混合物。

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ljmtidilgw  在2013-6-11 21:33  送朵鲜花  并说:送朵鲜花鼓励一下
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chenzhong 发表于 2009-3-11 20:01:41 | 显示全部楼层
受益匪浅
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xaolong 发表于 2009-4-13 19:38:18 | 显示全部楼层
受益匪浅 东西比较多  慢慢消化。。。
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sundywhite 发表于 2009-5-15 11:45:37 | 显示全部楼层
非常不错的资料。 讨论与实际相应的结合,对我们新进入这个行业的年轻人很好。
多向专家学习.
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chengbaolvteng 发表于 2009-5-15 14:10:52 | 显示全部楼层
good
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cd1117 发表于 2010-7-25 21:43:22 | 显示全部楼层
专家辛苦了!致敬!
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 楼主| 牧马人 发表于 2010-7-26 00:03:32 | 显示全部楼层
建议楼上的朋友在你的海下沉积物研究中也能运用成土作用的观点。地质界在沉积相和成岩作用的研究,就是以今论古,即对现代沉积、成岩特征进行考察研究,在此基础上再结合古代的气候条件、地球化学条件等等,去探讨地质史中沉积物的形成环境和形成条件。
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dm_hyx 发表于 2011-10-22 11:29:23 | 显示全部楼层
{:soso_e179:}太厉害了,非常具有指导作用,受益匪浅。
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