研究生知识库

北回归线横穿广西壮族自治区，热带季风气候使广西境内发育了巨厚的红土风化壳。并且，在晚二叠纪地层中和红土风化层中分别发育着沉积型和堆积型铝土矿。本文采用地层学、岩石学、矿物学和地球化学等分析手段，综合研究了广西西部地区铝土矿的物质来源、元素演化特征以及与新生代红色石灰土之间的关系等问题，同时对广西中南部广泛发育的红土风化壳的矿物学特征和元素地球化学特征进行探讨，构建了该区红土风化壳形成和演化模型。 对于广西西部地区铝土矿和红色石灰土的研究结果显示，红色石灰土和下伏碳酸盐岩有很好的继承关系。微量、稀土元素以及Sr同位素比值的相关图解表明，沉积型和堆积型铝土矿具有同一的物质来源。铝土矿和红色石灰土也具有很具有同一的物质来源，这表明与下伏茅口灰岩类似的碳酸盐岩很可能为铝土矿提供了主要的物质来源。研究结果还表明中国黄土代表的风成组分和峨眉山玄武岩代表的火山组分对广西西部地区铝土矿的物源贡献不大。在淋滤和成土过程中，活泼元素例如Ca、Mg、Na优先被溶解和从母岩中迁移，而稳定元素Al、Fe、Ti、Si相对富集。在成岩和铝土矿化过程中，元素K和Si被从系统中大量带出。在后期改造阶段，局部强酸性环境增加了许多种元素的活动性，其中也包括了一些所谓的“难溶”元素，例如Fe和Ti。研究结果还表明整个铝土矿形成和演化过程中，被元素Zr标准化的稀土元素总量呈现递减的趋势。而且在成土和成岩过程中，以淋滤迁移HREE，相对富集LREE为主，但是在后期改造过程中，强酸性环境有利于HREE的富集。 对广西中南部红色风化壳的矿物学和地球化学的调查结果显示，赤铁矿、针铁矿、三水铝石、高岭石和伊利石是主要的矿物相，而锐钛矿、石英、锆石、独居石、长石以及黑云母是副矿物。通过SEM(扫描电镜)观察了许多矿物的微观形态和赋存状态。EDS(能谱)分析结果表明在热带风化壳的铁质结核层和杂色粘土层中，针铁矿和赤铁矿是铁的主要赋存状态。但是铁矿物在两个层位中的粒度、形状和结构都有很多差别。这种差别表明土壤环境直接控制了矿物的组成，而土壤环境往往与气候和地下水位休戚相关。质量平衡计算显示，铁质结核层对于多种元素例如Mn, Cr, V, Ni, U, Ce, Y和HREE的吸附和沉淀起到了至关重要的作用。研究结果一直表明广西中南部热带红土风化壳的形成于发育与气候、水文、地貌等因素密切相关。 通过对广西红土风化剖面Sr同位素研究发现Rb/Sr比值不同的矿物的差异性风化是造成剖面Sr同位素组成发生变化的重要因素。除了先前研究的矿物(例如黑云母、钾长石、斜长石、方解石和白云石等)，本次研究发现磷灰石和铁的氧化物对风化剖面87Sr/86Sr比值也有一定的控制作用。87Sr /86Sr vs. Nb/Sr比值图谱较好的展示了广西红土剖面的风化组分和风化过程并印证了碳酸盐岩风化分两个阶段的推论。通过87Sr /86Sr vs. Rb/Sr比值图解对中国西南喀斯特地区红土风化剖面的物质来源问题进行了探讨，并提出该图解在判别就位型和搬运型风化剖面中的作用。