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1、湘西岩溶区风化壳的物源_石英粒度分布特征的指示 页(Pages)80-85,2009,3,(Mar,2009)JMINERALPETROL 收稿日期:2008-10-10; 改回日期:2009-03-01基金项目:国家重点基础研究发展计划项目(2006CB403200);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开放基金项目(SK-LEG5076);湖南省自然科学联合基金项目(06JJ50074)作者简介:冯志刚,男,38岁,副教授(博士),地球化学专业,研究方向:风化作用地球化学.E-mail:feng_zg@sina.com湘西岩溶区风化壳的物源:石英粒度分布特征的指示冯志刚1,
2、2, 王世杰2, 黄 伟1, 刘 江1, 刘秀明21.南华大学核资源与安全工程学院,湖南衡阳 421001;2.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】 对湘西岩溶区呈镶嵌景观展布的4条风化剖面中石英粒度分布特征的进行对比研究,发现区域上碳酸盐岩风化成土作用具有极大可能性。基岩为灰岩的两条风化剖面(WC1和WC2)的频率分布曲线呈单峰窄峰态,众数值分别为4·9φ和4φ;两条碎屑岩风化剖面(WC3和DBK)的频率分布曲线呈单峰宽峰态,众数值分别约为5·1φ和6φ。而且各剖面基岩与上覆风化壳的石英粒度频率分布曲线呈现良好的对应关系。石英粒度的标准差、偏
3、度、尖度等参数也显示,各剖面样品基本上分布于不同的区域。研究结果还表明:(1)母岩风化过程中,石英粒度分布特征是完全可以继承的;(2)剖面WC1和WC2为碳酸盐岩风化壳。说明在湘西岩溶区,在有利的地貌单元,碳酸盐岩是完全可以风化成土的;(3)不同风化剖面的石英粒度分布特征不同,说明在区域上,风化壳不具有共同的物源,下伏基岩是其上覆风化壳的成土母岩;(4)石英粒度分布特征是用于岩溶区风化壳物源示踪的良好指标。【关键词】 湘西岩溶区;物源;石英粒度;风化壳;王村镇中图分类号:S152.3;P152.1 文献标识码:A文章编号:1001-6872(2009)01-0080-060 引 言近10
4、年来,中国西南岩溶区风化壳的成因、形成机制及物质的来源等问题一直存在着争议,并形成了碳酸盐岩风化残积说、原上覆非碳酸盐岩的风化、风成物和/或火山灰风化、多源成因、溶蚀交代及体积风化等不同的观点。这种认识上的分歧,可能由于研究对象所处地理环境背景的差异造成,亦可能由于研究方法的局限造成。目前,大量的物源研究工作主要集中在贵州岩溶地区。研究中越来越多的证据表明,在有利的地形地貌单元,碳酸盐岩是完全可以风化残积成土的。而地处江南丘陵向云贵高原山地过渡的湘西岩溶区,对于其风化壳的成因,尚未开展过系统的研究和论证。由于与邻区贵州高原处于不同的自然地理环境条件,因此无法对碳酸盐岩风化成土作用是否作为湘西
5、岩溶区重要的土类资源的成土机制作出准确判断。方法上,惰性元素对比值[2]、稀土元素配分模式[5]、矿物学[5]、全岩粒度分布特征[4]、石英表面形态[8]、钕、锶同位素组成[9]等指标已被应用于岩溶区风化壳的物源研究领域。但上述指标在具体应用中也存在一些局限:如地球化学上利用惰性元素对比值恒定的物源示踪理论,由于碳酸盐岩风化过程中的巨大体积缩小变化,从而使这些元素对比值从基岩到土层中产生了巨大变化[2,10];利用稀土元素配分曲线的示踪是基于风化过程中这些元素不发生分异的假设,但这种前提条件并非总能满足[11];在利用矿物学及石英等稳定矿物表面特征进行物源研究时,因指标受影响因素较多,指标的
6、多变性和非唯一性指示特征可能导致多种指示意义;利用全岩粒度分布特征进行示踪是基于在风化过程中可预测的粒径变化行为,而对于深度发育的风化壳,由于风化过程中对碎屑颗粒的强烈改造、以及次生游离氧化物的胶结作用可能导致粒度的反向粗化,都会降低对物源的指示效果;利用钕、锶等同位素的物源示踪,由于不同载体矿物间可能存在同位素组成上的差异,从而增加了对数据解释的难度。石英由于在地质体中分布广泛,并且在表生环境下较为稳定,其粒度不易被风化成土作用改造而能更好地反映原始的粒度状况,因此其粒度分布特征可以成为恢复沉积物搬运机制、沉积环境和物质来源的良好指标[12~14]。鉴于此选择湘西岩溶区的吉首市永顺县王村镇
7、作为研究区域,通过对2条下伏基岩为灰岩的风化剖面、以及呈镶嵌景观产出的2条碎屑岩风化壳的石英粒度分布特征的对比,以期查明区域上碳酸盐岩风化成土作用的可能性,进而对岩溶区风化壳的成因及物源进行研究,并且验证石英粒度分布特征在岩溶区风化壳物源示踪的有效性。1 材料与方法研究区位于湘西岩溶区的吉首市永顺县王村镇,地貌上属于低山丘陵地带,区域上碳酸盐岩与碎屑岩呈镶嵌景观展布,在基岩之上普遍分布着一套厚度不一的红色风化
