李鳳全 葉 瑋 朱麗東 姜永見 李建武 伊繼雪 袁 雙

(浙江師范大學(xué)地理過(guò)程實(shí)驗(yàn)室 浙江金華 321004)

網(wǎng)紋紅土是廣泛分布于中國(guó)南方的一種具有特殊結(jié)構(gòu)的地質(zhì)體,是第四紀(jì)紅粘土的重要組成部分。在顏色上,網(wǎng)紋紅土通常深淺相間,深色以暖色調(diào)的紅、紫紅為主,而淺色呈現(xiàn)為白、黃、灰色調(diào);就形態(tài)而言,網(wǎng)紋紅土在剖面上呈現(xiàn)出斑點(diǎn)狀、蠕蟲狀、樹枝狀或條帶狀等不規(guī)則的花紋,遠(yuǎn)看形似魚網(wǎng)。由于在剖面上通常位于均質(zhì)紅土和礫石層之間,因此也稱為網(wǎng)紋層,有人根據(jù)斑塊的形狀稱之為“蠕蟲狀土”,厚度幾米至幾十米不等。對(duì)于南方第四紀(jì)紅粘土的成因不同研究者有不同看法:有人認(rèn)為第四紀(jì)紅粘土是第四紀(jì)初期的紅色松散沉積物,但是在一定程度上又具有成土作用的特征,所以稱為古紅土[1];有人稱之為第四紀(jì)紅色風(fēng)化殼,認(rèn)為是整個(gè)第四紀(jì)時(shí)期沉積與風(fēng)化的產(chǎn)物[2];也有人提出,第四紀(jì)紅粘土是全新世以前高處古土壤和古風(fēng)化殼被流水沖刷到河谷或低平處形成的堆積物,其上具有紅色風(fēng)化殼[3];近年來(lái)有研究者證明,他們所研究的南方第四紀(jì)紅粘土屬于風(fēng)成沉積或具有風(fēng)成特性[4～8];胡雪峰近期提出,網(wǎng)紋紅土具有多元成因[9]。

通過(guò)上述關(guān)于紅粘土成因的各種觀點(diǎn)可以看出,不同研究者從不同的角度和學(xué)科去研究南方的紅色沉積,因此,所得結(jié)論存在分歧。本文將從沉積物質(zhì)地的角度綜合探討網(wǎng)紋紅土的類型,在一定程度上對(duì)網(wǎng)紋化作用進(jìn)行討論。

1 網(wǎng)紋紅土的時(shí)空分布

第四紀(jì)網(wǎng)紋紅土在我國(guó)南方熱帶、亞熱帶地區(qū)廣泛發(fā)育,在空間上其分布范圍與中國(guó)南方現(xiàn)代紅土的分布基本一致,但不同地區(qū)其名稱存在差別。在北亞熱帶,網(wǎng)紋紅土通常出現(xiàn)在剖面下部,網(wǎng)紋紅土層之上常覆有下蜀土,網(wǎng)紋紅土和下蜀土分別對(duì)應(yīng)于江南丘陵和沿江地區(qū)的柏山組和下蜀組[10～12]。在中亞熱帶,網(wǎng)紋紅土通常出現(xiàn)在黃棕色土和均質(zhì)紅土之下,與下伏基巖或礫石層呈不整合接觸。在華南地區(qū),網(wǎng)紋紅土有時(shí)被稱為花斑狀粘土或雜色粘土,對(duì)應(yīng)于雷瓊地區(qū)的湛江組[13]。

從地貌位置分析,網(wǎng)紋紅土多分布在階地上,如華南地區(qū)通常分布在各級(jí)階地上,其中第Ⅴ級(jí)階地可對(duì)應(yīng)于100～150m的紅土夷平面。在金沙江直流碩曲河流域網(wǎng)紋紅土分布在Ⅴ級(jí)階地及其以上階地的階地面和剝夷面上,現(xiàn)今海拔 2 890m[14]。在百色盆地右江兩岸,網(wǎng)紋紅土分布在Ⅱ～Ⅳ階地上,分別高出河面 15～50 m,在被斷層錯(cuò)斷的三級(jí)臺(tái)地上也有分布,高度分別高出河面 100～170m[15]。在云貴高原,以元謀紅土為代表的網(wǎng)紋紅土主要分布在龍川江支流分水嶺、山前洪積扇和河流階地上,海拔高度集中在 1 050～1 150m和1 200～1 300m區(qū)間[16]。在長(zhǎng)江中下游地區(qū),網(wǎng)紋紅土多發(fā)育在二級(jí)以上階地上,如著名的宣城紅土剖面就位于長(zhǎng)江支流的二級(jí)階地上,江西修水河流域的網(wǎng)紋紅土只分布在三級(jí)和四級(jí)河流階地上[17]。在錢塘江流域,網(wǎng)紋紅土與之江組對(duì)應(yīng),主要分布在金衢、新昌、浦江和嵊縣等盆地,富春江兩岸高階地或陷落盆地內(nèi)側(cè)的丘陵地帶。在金衢盆地中,網(wǎng)紋紅土普遍發(fā)育在二級(jí)階地以上的高階地面上和丘陵臺(tái)地上,分布高度45～75m。

網(wǎng)紋紅土的時(shí)代多歸屬于中更新世,近年來(lái)的工作表明,在江西九江地區(qū),布容正向極性帶和松山反向極性帶的界限位于網(wǎng)紋紅土中部,根據(jù) Candeand-Kent古地磁極性年表的模式年齡和熱釋光年齡,算出沉積速率,從而計(jì)算出各層的界限年齡,結(jié)果表明,網(wǎng)紋紅土沉積于 1 232～392 ka B.P。[18];于振江等對(duì)安徽沿江網(wǎng)紋紅土的研究結(jié)果揭示,網(wǎng)紋紅土年齡介于 450～2 500 ka B.P。,其底界與中國(guó)北方午城黃土的底界基本一致[19];而華南地區(qū),在晚更新世,低級(jí)河流階地上仍有網(wǎng)紋紅土發(fā)育[20]。

2 網(wǎng)紋紅土類型

細(xì)致的文獻(xiàn)分析和野外調(diào)查發(fā)現(xiàn),所謂的網(wǎng)紋紅土實(shí)際上有不同類型。黃鎮(zhèn)國(guó)等[20]曾經(jīng)將網(wǎng)紋紅土分為兩大類型:一類是發(fā)育在第四紀(jì)沉積物上的網(wǎng)紋紅土,另一類是發(fā)育在基巖上的網(wǎng)紋紅土。本文將按照網(wǎng)紋紅土的質(zhì)地將之分為均質(zhì)類網(wǎng)紋紅土和非均質(zhì)類網(wǎng)紋紅土。

2.1 均質(zhì)類網(wǎng)紋紅土

該類網(wǎng)紋紅土通常分布在大江、大河的二級(jí)以上階地上,如長(zhǎng)江、湘江、錢塘江等。在剖面上網(wǎng)紋紅土沉積結(jié)構(gòu)相似,下伏河流相砂礫石層或風(fēng)化的紅層基巖,網(wǎng)紋紅土與下伏沉積或風(fēng)化殼呈不整合或假整合接觸;網(wǎng)紋紅土之上往往有均質(zhì)紅土發(fā)育,或形成侵蝕面,其上為黃棕色土覆蓋。在江西九江一帶,該類網(wǎng)紋紅土可進(jìn)一步分為鐵質(zhì)網(wǎng)紋紅土和網(wǎng)紋紅土[18]。在浙江金華、江蘇宜興和南京雨花臺(tái)礫石層之上的網(wǎng)紋紅土在剖面上由下而上可區(qū)分出粗網(wǎng)紋層和細(xì)網(wǎng)紋層。根據(jù)網(wǎng)紋的形態(tài),往往可以分為以豎立網(wǎng)紋為主的直立網(wǎng)紋層和以橫網(wǎng)紋占優(yōu)勢(shì)的橫臥網(wǎng)紋層以及介于二者之間的傾斜網(wǎng)紋層,還有一些沒有優(yōu)勢(shì)方向,另外一些則呈斑點(diǎn)狀(圖1)。

均質(zhì)類網(wǎng)紋紅土,厚度幾米到幾十米,不具備受流水作用的各種層理構(gòu)造。對(duì)中亞熱帶不同地區(qū)此類紅土的粒度測(cè)試分析表明(表1):網(wǎng)紋紅土的質(zhì)地均一,粒度組成相近,主要由粉砂(5～50μm)和粘粒(<5μm)組成,這兩個(gè)組分的含量之和達(dá)到 97%以上,其中以粉砂為第一優(yōu)勢(shì)粒級(jí),含量介于 56.44% ～62.72%之間,與臨夏盆地晚第三紀(jì)紅粘土 (粉砂含量平均約 63.63%)[21]和洛川黃土 (粉砂含量介于65.81%～72.58%)具有可比性,砂 (>50μm)含量很少,不超過(guò) 3%;黃土研究中[22]稱為“風(fēng)塵基本粒級(jí)”的粗粉砂組分 (10～50μm),含量介于 33.83% ～43.90%之間 (北方黃土中此粒組含量在 50%以上)。均質(zhì)類網(wǎng)紋紅土的粒度頻率曲線多為單峰正偏形態(tài),部分呈雙峰形態(tài),單峰正偏形態(tài)的眾數(shù)峰值約在 5.5～6.5φ之間;雙峰形態(tài)的則在 6φ和 8φ附近各有一個(gè)明顯的峰值,第一眾數(shù)峰值在兩處交替出現(xiàn)。黃土高原紅粘土[23]和洛川黃土的粒度曲線亦呈單峰正偏形態(tài),眾數(shù)峰值分別位于 6φ附近和 5～ 5.5φ之間。由此可見,均質(zhì)類網(wǎng)紋紅土在粒度特征上與晚第三紀(jì)紅粘土、北方黃土具有一定的風(fēng)成相似性。所不同的是,風(fēng)化成土作用對(duì)南方均質(zhì)類網(wǎng)紋紅土影響較強(qiáng),表現(xiàn)在:粘粒含量較高,介于 35.58%～ 43.00%之間,洛川黃土則多在 25%以下 (表1),眾數(shù)峰值的位置較北方黃土偏細(xì),細(xì)粒端顆粒體積含量較高,10φ～12φ之間的次生組分較顯著;均質(zhì)類網(wǎng)紋紅土的細(xì)粉砂 (5～10μm)含量高于洛川黃土,而粉砂、“風(fēng)塵基本粒級(jí)”和砂含量均低于洛川黃土。由此推測(cè),此類紅土在沉積過(guò)程中近地面季風(fēng)動(dòng)力的搬運(yùn)和沉積作用弱于北方黃土,而其高空遠(yuǎn)源搬運(yùn)沉積和后期風(fēng)化成土作用則可能相對(duì)顯著[7]。

均質(zhì)類網(wǎng)紋紅土的質(zhì)地隨地理位置也顯示出一定的變化趨勢(shì),從西北向東南粉砂、“風(fēng)塵基本粒級(jí)”含量減少,粘粒和細(xì)粉砂含量增加。而且隨著位置的南移,大于 250μm的中粗砂組分含量相對(duì)增加,顯示了近源動(dòng)力下粗粒物質(zhì)的混入。

圖1 不同形態(tài)的網(wǎng)紋Fig.1 D ifferentpatternsof p linthitic

表1 均質(zhì)類網(wǎng)紋紅土粒度組成(平均值)Tab le 1 G ra in-size d istr ibu tion of hom ogeneous p lin th itic red ear th(m ean va lue)

從土體的結(jié)構(gòu)分析,均質(zhì)類網(wǎng)紋紅土土體具角塊狀結(jié)構(gòu),含大量粘粒膠膜,沿裂隙或空隙有紅色或黑色鐵、錳物質(zhì)淀積。通常含有多層鐵、錳結(jié)核或鐵盤。網(wǎng)紋紅土中結(jié)核通常呈近圓形、橢圓形和不規(guī)則狀,粒徑 2～30mm,結(jié)核表皮光滑,內(nèi)部為炭黑色,圓度較好的結(jié)核具有同心圈層結(jié)構(gòu),而且剖面下部結(jié)核顆粒較大,向上變小。均質(zhì)類網(wǎng)紋紅土的顏色介于 2.5 ～10 YR之間,有機(jī)質(zhì)含量變化于 0.2%～1.0%之間。在剖面上,顏色隨深度變化而變化,逐漸過(guò)渡,由上而下隨著沉積年齡的增長(zhǎng),土體 RR值增加,指示了強(qiáng)風(fēng)化成土作用[24]。從礦物組成分析,<4μm組分中含有較多的石英、云母和高嶺石,其次為長(zhǎng)石、赤鐵礦和針鐵礦,部分樣品含有綠泥石及伊利石和蒙脫石混層礦物,和風(fēng)塵礦物組成相近。

均質(zhì)類網(wǎng)紋紅土的地球化學(xué)特征也比較均一,土體的 X熒光分析表明,氧化物組成以 SiO2、Fe2O3和 A l2O3為主,Ca、Na、M g、K強(qiáng)烈淋失,表現(xiàn)為較高的C IA值 (化學(xué)蝕變指數(shù)),介于 84.31%～89.26%之間,較低的 ba值(風(fēng)化淋溶系數(shù)),介于 0.19～0.30之間[25]。中亞熱帶地區(qū) 130塊樣品的稀土元素和 10塊樣品的 Sr同位素分析顯示,均質(zhì)類網(wǎng)紋紅土稀土元素平均含量(179.57m g/kg)高于北方黃土和佳縣上新世紅粘土,而與地殼平均值 (178 m g/kg)、北京郊區(qū) 1998年 12月大氣粉塵稀土總量 (177.97 m g/ kg)以及兩塊中國(guó)黃土標(biāo)樣 (CJ-1和 CJ-2)平均值(178.22m g/kg)非常接近[26]。均質(zhì)類網(wǎng)紋紅土球粒狀隕石歸一化稀土元素標(biāo)準(zhǔn)化曲線也與北方風(fēng)塵沉積、佳縣紅粘土、下蜀黃土相似,表現(xiàn)為輕稀土較強(qiáng)的富集、緩右傾斜型、Eu負(fù)異常的 REE分布模式 (圖2)。均質(zhì)類網(wǎng)紋紅土的稀土元素判別分析結(jié)果也顯示其與風(fēng)塵沉積的相似性要大于水成沉積物[26]。所分析樣品的87Sr/86Sr值相近,界于 0.725 657～0.727 714之間,與佳縣上新世紅粘土接近;143Nd/144Nd比值介于 0.511 989～0.511 209 8之間,εNd(0)介于-10.54～-12.66之間,平均值為-11.51,表明網(wǎng)紋紅土的物質(zhì)源區(qū)基本穩(wěn)定[27]。均質(zhì)類網(wǎng)紋紅土的輕稀土強(qiáng)烈富集,重稀土淋失,Ce元素正異常,反映較強(qiáng)氧化環(huán)境下的強(qiáng)風(fēng)化作用,而白色斑紋部分的∑LEE/∑HREE、Eu/Sm、Eu/Eu*等稀土特征值高于紅色基質(zhì),反映白色斑紋處的風(fēng)化淋溶強(qiáng)度高于紅色基質(zhì)[26]。

圖2 均質(zhì)類網(wǎng)紋紅土稀土分布模式Fig.2 Rare earth elem ent distribution patternsof homogeneous p lin thitic red earth

總括均質(zhì)類網(wǎng)紋紅土的理化特征,該類沉積物成因上與北方的加積型風(fēng)塵沉積類似,但也體現(xiàn)了后期強(qiáng)烈風(fēng)化淋溶作用的影響,可稱之為加積型網(wǎng)紋紅土。

2.2 非均質(zhì)類網(wǎng)紋紅土

該類網(wǎng)紋紅土或發(fā)育自非均質(zhì)的沉積物上,或發(fā)育自基巖風(fēng)化土層中。在不同成因的非均質(zhì)的沉積物上發(fā)育形成的網(wǎng)紋紅土,其質(zhì)地因沉積物類型的不同而不同,主要以河流沖洪積相、山麓坡積相為主。非均質(zhì)類網(wǎng)紋紅土與均質(zhì)類網(wǎng)紋紅土顏色相近,部分色偏黃,在剖面上網(wǎng)紋清晰可見(圖3)。

發(fā)育在洪積、坡積母質(zhì)上的網(wǎng)紋紅土,細(xì)?；|(zhì)中網(wǎng)紋清晰,而所夾礫石多高度風(fēng)化,礫石表面留有明顯的色帶。如浙江金華北山山麓發(fā)育的該類網(wǎng)紋紅土,礫石棱角狀,巖性多為凝灰?guī)r,多風(fēng)化呈灰白色(圖3a)。在金衢盆地衢江、金華江的高級(jí)階地上,網(wǎng)紋紅土不整合于風(fēng)化紅色砂巖之上,其中可見棱角狀、次棱角狀礫石,礫石直徑多 0.5～1.0 cm,巖性以燧石、石英等抗風(fēng)化的硅質(zhì)巖居多 (圖3b)。江西贛州地區(qū)的此類網(wǎng)紋紅土多位于紅土丘陵,含礫石,網(wǎng)紋結(jié)構(gòu)細(xì)小,無(wú)明顯層理發(fā)育,具有明顯坡積相特征[9]。在廬山地區(qū)的坡積物中,則見有非常清晰的網(wǎng)紋(圖3c)。發(fā)育在沖積母質(zhì)上的網(wǎng)紋紅土常位于河流二元相沉積中的河漫灘沉積層。在江西、浙江等地河流的二、三級(jí)階地上,該類紅土廣泛分布,剖面最下面是網(wǎng)紋化砂礫石層,礫石具有一定的磨圓度,硅質(zhì)巖類礫石表層多發(fā)生網(wǎng)紋化 (圖3d),其上為非均質(zhì)類網(wǎng)紋紅土,厚度隨地形變化而變化,在不同層交界處有鐵錳結(jié)核淀積,密集成層分布。長(zhǎng)江南岸高階地上含粉砂的網(wǎng)紋紅土層與下伏河床相礫石層形成二元相結(jié)構(gòu)沉積,網(wǎng)紋紅土層基質(zhì)為紅色粉砂,網(wǎng)紋青灰色,呈脈狀、零星狀和枝狀,粗細(xì)不等,間有黑褐色鐵、錳銹紋[28]。在廣東韶關(guān)和三水、廣西合流的網(wǎng)紋層均發(fā)育自第四紀(jì)河流沉積物,厚數(shù)米,顏色紅黃白相間,夾鐵錳結(jié)核,含零星風(fēng)化卵石,網(wǎng)紋層之上為均質(zhì)紅土,之下為卵石紅土層[20]。

殘積風(fēng)化殼網(wǎng)紋紅土指的是由基巖風(fēng)化形成的網(wǎng)紋紅土。在廣東、福建、廣西東南部、湖南南部、江西南部一帶有集中分布的砂巖、花崗巖紅色風(fēng)化殼中多有網(wǎng)紋層發(fā)育。花崗巖風(fēng)化殼剖面中,網(wǎng)紋紅土位于全風(fēng)化土層中,深色網(wǎng)紋層在上,厚度在4～6m之間,網(wǎng)紋多紅褐色、黃色和白色,原巖結(jié)構(gòu)消失,含少量半風(fēng)化碎塊,長(zhǎng)石碎屑小于 15%,粘土礦物含量約40%,處于鐵、鋁化的風(fēng)化階段;淺色網(wǎng)紋層位于下部,厚度約10～30m[20]。在長(zhǎng)江中下游的紅層盆地中廣泛發(fā)育有紅色沉積巖風(fēng)化殼,風(fēng)化殼的中上部常見網(wǎng)紋結(jié)構(gòu)明顯的風(fēng)化層,土體呈棱塊狀,磚紅色夾雜白色、灰白色斑紋 (圖3e)。還有一些經(jīng)受風(fēng)化的基巖,結(jié)構(gòu)保持完整,但其中有清晰的白色斑紋 (圖3 f)。

圖3 非均質(zhì)類網(wǎng)紋紅土Fig.3 Heterogenousp linthitic red earth

發(fā)育自沉積物上的非均質(zhì)類網(wǎng)紋紅土的粒度組成特征明顯不同于均質(zhì)類網(wǎng)紋紅土(表2),表現(xiàn)在粉砂含量明顯減少,多小于50%;“風(fēng)塵基本粒級(jí)”含量亦不突出,砂含量大大增加,介于 12.13%～25.79%之間;>50μm和 >250μm粒級(jí)的離散系數(shù)較高,三個(gè)地點(diǎn) >50μm粒級(jí)含量的標(biāo)準(zhǔn)離差在 5.24～ 12.83之間,>250μm粒級(jí)含量的標(biāo)準(zhǔn)離差在 2.03 ～5.71之間,表明土體中粗顆粒含量的變化較大,指示了較強(qiáng)的沉積動(dòng)力的波動(dòng),且不同地點(diǎn)非均質(zhì)類網(wǎng)紋紅土的沉積動(dòng)力強(qiáng)度和穩(wěn)定度存在差異;土體中常見大小不一的礫石,也顯示了強(qiáng)搬運(yùn)動(dòng)力的沉積或改造作用。風(fēng)化殼網(wǎng)紋紅土既繼承了原巖的粒度特征,又體現(xiàn)了后期風(fēng)化成土作用的影響,但不均質(zhì)的基巖在后期風(fēng)化成土過(guò)程中存在均化程度不一的現(xiàn)象,地點(diǎn) 4、5砂巖風(fēng)化殼網(wǎng)紋紅土的粗粒集中分布在 50～ 250μm之間,>50μm粒級(jí)的離散系數(shù)分別達(dá)到28.3%和 49.1%;地點(diǎn) 6花崗巖風(fēng)化殼網(wǎng)紋紅土 > 50μm和 >250μm粒級(jí)的離散系數(shù)分別為 36%和46.3%,由此可見,某些風(fēng)化殼網(wǎng)紋紅土也往往呈現(xiàn)非均質(zhì)的特征。

表2 非均質(zhì)類網(wǎng)紋紅土的粒度組成和離散系數(shù)(平均值)*Tab le 2 G ra in-size d istr ibu tion and coeffic ien ts of var ia tion of heterogenous p lin th itic red ear th(m ean va lue)

非均質(zhì)類網(wǎng)紋紅土的氧化物仍以 SiO2、Fe2O3和A l2O3為主,Ca、Na、M g、K淋失,風(fēng)化作用顯著,表2中6個(gè)地點(diǎn),除了花崗巖風(fēng)化殼網(wǎng)紋紅土的C IA值為79.7%,其它均大于 84%,地點(diǎn) 2最高,達(dá)到 91.3%;土體化學(xué)元素含量和風(fēng)化指標(biāo)的離散系數(shù)整體不高,多數(shù)不及 10%,與均質(zhì)類網(wǎng)紋紅土相近,表明非均質(zhì)類網(wǎng)紋紅土自身經(jīng)歷了程度較為一致的化學(xué)風(fēng)化作用,<5μm粘粒粒級(jí)相對(duì)較低的離散系數(shù),似乎也可以證明這一點(diǎn);砂巖和花崗巖風(fēng)化殼網(wǎng)紋紅土中個(gè)別元素含量的離散度較高,可能指示了造巖礦物在母巖中的不均勻分布。

3 網(wǎng)紋化作用與網(wǎng)紋紅土成因

綜上所述,發(fā)育于中亞熱帶的網(wǎng)紋紅土按照質(zhì)地可分為不同的類型,其母質(zhì)具有多樣性,且在中國(guó)南方紅土發(fā)育區(qū)廣泛存在。網(wǎng)紋紅土的形成包括兩個(gè)不同的過(guò)程,沉積物或基巖的風(fēng)化成土過(guò)程和網(wǎng)紋化過(guò)程,而網(wǎng)紋化過(guò)程中網(wǎng)紋的形成機(jī)制目前尚無(wú)一致結(jié)論,仍是南方紅土研究中值得討論的熱點(diǎn)。有研究者認(rèn)為雨水沿著地層中的微裂隙下滲,帶走了紅土中的氧化鐵和氧化鋁,植物微根系亦吸收部分 Fe3+、A l3+,而二氧化硅得以保留,顏色由紅變白,形成白色網(wǎng)紋[29];支持植物根系還原說(shuō)的研究者提出紅土中植物根系發(fā)育,根系腐爛過(guò)程中產(chǎn)生的還原環(huán)境導(dǎo)致了網(wǎng)紋白色部分的脫鐵,故根系周圍地層由紅變白,有些網(wǎng)紋中還可以見到植物根系殘留[30];亦有學(xué)者認(rèn)為雨季和旱季里地下水位的上升和下降導(dǎo)致了還原和氧化環(huán)境的交替,導(dǎo)致紅土中下部產(chǎn)生低價(jià)鐵,低價(jià)鐵沿微小裂隙發(fā)生遷移,形成網(wǎng)紋紅土,且這一過(guò)程與地形坡度及構(gòu)造有關(guān)[31]。不論哪種學(xué)說(shuō),有一點(diǎn)是共同的,即網(wǎng)紋的形成需要多水的環(huán)境。

沉積物中的微量元素 Rb和 Sr的地球化學(xué)行為具有顯著差異,已有研究表明 Sr主要分散在含 Ca的礦物中,賦存形式主要為殘留態(tài)和碳酸鹽結(jié)合態(tài),而Rb主要分散在含 K的礦物中,且基本上只賦存于殘留態(tài)中,其中殘留態(tài)主要為硅酸鹽物質(zhì)[32],由于含 K礦物穩(wěn)定性高于含 Ca礦物,碳酸鹽較硅酸鹽易風(fēng)化,因此,化學(xué)風(fēng)化過(guò)程中 Rb和 Sr發(fā)生較明顯的分異,其中 Sr的活動(dòng)性較強(qiáng),其淋失程度與風(fēng)化強(qiáng)度正相關(guān),而 Rb在風(fēng)化成土作用中仍相對(duì)保持穩(wěn)定,易殘留富集[32],在北方風(fēng)塵堆積中 Rb/Sr比值常作為夏季風(fēng)環(huán)流要素中降水量的替代性指標(biāo)[32～34],夏季風(fēng)較強(qiáng)的時(shí)期,氣候較濕熱,風(fēng)化成壤作用較強(qiáng),Sr的淋溶量較大,Rb相對(duì)穩(wěn)定,Rb、Sr的分異程度較高,Rb/Sr比值呈現(xiàn)高值。本文 5個(gè)剖面均質(zhì)類網(wǎng)紋紅土的元素測(cè)試結(jié)果見表3。與北方黃土、下蜀黃土相比,均質(zhì)類網(wǎng)紋紅土的 Sr含量偏低一個(gè)數(shù)量級(jí),介于 39～60m g.kg-1,均值僅為 47m g.kg-1,南方紅土在發(fā)育過(guò)程中經(jīng)歷了強(qiáng)烈的風(fēng)化作用和脫硅富鐵鋁的過(guò)程,紅土中碳酸鹽含量已基本可以忽略不計(jì),而且硅酸鹽礦物亦在一定程度上遭受風(fēng)化作用分解形成次生粘土礦物,此外,Sr主要在砂和粉砂粒級(jí)中富集[36],而上文分析中已知均質(zhì)類網(wǎng)紋紅土的粉砂和砂含量相對(duì)較少,因此,網(wǎng)紋紅土中 Sr的高淋失量是可以理解的;均質(zhì)類網(wǎng)紋紅土的 Rb含量相對(duì)較高,介于 86～156 m g.kg-1,均值為 118 m g.kg-1, Rb的富集可能與兩個(gè)因素有關(guān),一是 Sr和其它易溶成分的淋失使得 Rb的含量相對(duì)增加,另一個(gè)則是由于 Rb易被粘土礦物吸附,常集中于粘粒組分中[36],而本文 5處均質(zhì)類網(wǎng)紋紅土的粘粒組分含量可觀,且富含高嶺石、綠泥石、赤鐵礦、針鐵礦等粘土礦物[27],因此,盡管網(wǎng)紋紅土中正長(zhǎng)石、云母等含 K硅酸鹽礦物亦存在風(fēng)化分解過(guò)程,可能導(dǎo)致 Rb的淋失,但同時(shí)Rb的富集量較為顯著,從而使得 Rb含量呈現(xiàn)高值。由此看來(lái),Rb、Sr在均質(zhì)類網(wǎng)紋紅土中的地球化學(xué)行為特征仍與風(fēng)化成壤作用的強(qiáng)度有密切關(guān)系。對(duì)浙江金華市 531個(gè)表土樣品 Rb/Sr比值的趨勢(shì)面分析顯示 Rb/Sr比值變化趨勢(shì)與該地降水的空間分布趨勢(shì)吻合,表明在南方紅土區(qū) Rb/Sr比值在一定程度上可用于指示水分條件變化[25]。

從表3中可以看出,均質(zhì)類網(wǎng)紋紅土中 Rb/Sr比值顯著偏高,均值達(dá)到 2.5,明顯高于洛川黃土、老虎山下蜀黃土中黃土層和古土壤層的 Rb/Sr比值。這表明,網(wǎng)紋紅土發(fā)育時(shí)期強(qiáng)風(fēng)化作用下 Rb元素相對(duì)富集,Sr元素大量淋失,水分條件十分優(yōu)越。網(wǎng)紋紅土可能是進(jìn)入第四紀(jì)冰期以來(lái)東亞季風(fēng)環(huán)流格局穩(wěn)步建立,夏季風(fēng)異常強(qiáng)盛時(shí)期的產(chǎn)物,尹秋珍等也認(rèn)為網(wǎng)紋紅土形成期長(zhǎng)江以南地區(qū)降水豐沛[37]。由此推斷,季風(fēng)區(qū)氣候季節(jié)反差增大,大范圍南方紅土區(qū)因夏季風(fēng)帶來(lái)的大量季節(jié)性降水,和由此引發(fā)的區(qū)域洪澇,可使沉積物長(zhǎng)期飽水,形成典型的還原環(huán)境,部分高價(jià)鐵轉(zhuǎn)化為低價(jià)鐵沿土壤裂隙遷移淋失,而相對(duì)干旱的季節(jié),沉積物濕度逐漸降低,還原環(huán)境轉(zhuǎn)化為氧化環(huán)境,裂隙中的土由于三價(jià)鐵的轉(zhuǎn)換淋失而成為紅土基質(zhì)中的“白色網(wǎng)紋”,淋失的低價(jià)鐵錳可被氧化為高價(jià)鐵錳,在土體內(nèi)淀積、結(jié)晶形成黑色鐵錳膠膜或結(jié)核。不同類型網(wǎng)紋紅土的網(wǎng)紋化作用在整體上可能具有相似的發(fā)生機(jī)理,反映了網(wǎng)紋發(fā)育期內(nèi)南方紅土區(qū)的地帶性氣候特征,但同時(shí)也應(yīng)注意到網(wǎng)紋紅土內(nèi)網(wǎng)紋的疏密、粗細(xì)、形狀、顏色以及鐵錳淀積物形態(tài)和數(shù)量具有多樣性,在同一剖面上這些要素常呈現(xiàn)出一定的分布規(guī)律,在不同剖面之間則可能因?yàn)閰^(qū)域地形構(gòu)造、網(wǎng)紋紅土質(zhì)地的不同而有所區(qū)別,前者可能反映了該地區(qū)的某種沉積環(huán)境演變信息,而后者則可能與非地帶性環(huán)境差異相關(guān),關(guān)于這方面的問題有待于進(jìn)一步深入研究。

4 結(jié)論

(1)第四紀(jì)網(wǎng)紋紅土在我國(guó)南方紅土區(qū)內(nèi)廣泛分布,是一種具有特殊結(jié)構(gòu)的地質(zhì)體。按照質(zhì)地,第四紀(jì)網(wǎng)紋紅土可分為均質(zhì)類網(wǎng)紋紅土與非均質(zhì)類網(wǎng)紋紅土。

(2)均質(zhì)類網(wǎng)紋紅土質(zhì)地均一,不具流水作用痕跡。粒度組成以粉砂(5～50μm)和粘粒(<5μm)為優(yōu)勢(shì)粒級(jí),砂(>50μm)含量很小,不足 3%;粒度頻率曲線多呈單峰正偏形態(tài),眾數(shù)峰值位于 5.5～ 6.5φ之間,部分呈雙峰形態(tài),兩個(gè)峰值分別位于 6φ和 8φ附近;粒度特征與北方黃土具有較好的可比性。氧化物以 SiO2、Fe2O3和A l2O3為主,Ca、Na、M g、K強(qiáng)烈淋失,表現(xiàn)為較高的 C IA值 (84.31%～ 89.26%),較低的 ba值 (0.19～0.30)。稀土元素平均含量和分布模式亦與風(fēng)塵沉積相似;87Sr/86Sr值與佳縣上新世紅粘土接近;εNd(0)介于-10.54～-12.66之間,平均值為-11.51,表明網(wǎng)紋紅土的物質(zhì)源區(qū)基本穩(wěn)定。理化特征均表明均質(zhì)類網(wǎng)紋紅土具有風(fēng)成特性,且后期風(fēng)化成土作用顯著,可稱為加積型網(wǎng)紋紅土。

表3 北方黃土、下蜀黃土、網(wǎng)紋紅土的 Rb、Sr含量和 Rb/Sr比值*Tab le 3 Concen tra tion s of Rb,Sr and Rb/Sr ra tios in loess,X iashu loessand p lin th itic red ear th

(3)非均質(zhì)類網(wǎng)紋紅土多發(fā)育自沖洪積相、坡積相沉積物或基巖風(fēng)化殼紅土,其網(wǎng)紋形態(tài)和顏色與均質(zhì)類網(wǎng)紋紅土類似. IA值多數(shù)大于 84%,化學(xué)元素含量和風(fēng)化指標(biāo)的離散系數(shù)整體不高,多數(shù)不及10%,表明其經(jīng)歷了較為強(qiáng)烈和穩(wěn)定的風(fēng)化作用。粒度組成明顯粗于均質(zhì)類網(wǎng)紋紅土,粉砂含量多小于50%,砂含量較高,>50μm和 >250μm的粗粒組分離散度較高,呈現(xiàn)出顯著的非均質(zhì)特征。

(4)第四紀(jì)網(wǎng)紋紅土的質(zhì)地具有多樣性,但其形成均先后經(jīng)歷了風(fēng)化成土過(guò)程和網(wǎng)紋化過(guò)程,網(wǎng)紋紅土的高 Rb/Sr比值表明其發(fā)育時(shí)期的水分條件優(yōu)越,可能指示了當(dāng)時(shí)南方紅土區(qū)內(nèi)的地帶性濕潤(rùn)氣候。對(duì)網(wǎng)紋紅土中網(wǎng)紋疏密、粗細(xì)、形狀、顏色以及鐵錳特征有必要進(jìn)一步研究,獲取更多的古環(huán)境演變信息。

References)

1 劉良梧,龔子同。古紅土的發(fā)育與演變[J]。海洋地質(zhì)與第四紀(jì)地質(zhì),2000,20(3):37-42[L iu L iangw u,Gong Zitong.Developm ent and evolution of red paleoso ls[J]. arine Geology&Quaternary Geology, 2000,20(3):37-42]

2 朱顯謨。中國(guó)南方的紅土與紅色風(fēng)化殼[J]。第四紀(jì)研究,1993, (1):75-85[Zhu X ianmo.Red clay and red residuum in South China [J].uaternary Sciences,1993,(1):75-85]

3 席承藩,等。長(zhǎng)江流域土壤與生態(tài)環(huán)境建設(shè)[M]。北京:科學(xué)出版社,1994[X iChengfan,eta l.SoilsofChangjiang R iverand Their Ecological and Environm entalReconstruction[M].eijing:Science Press, 1994]

4 熊尚發(fā),丁仲禮,劉東生,等。贛北紅土與北京鄰區(qū)黃土及沙漠砂的粒度特征對(duì)比 [J]?？茖W(xué)通報(bào),1999,44(11):1216-1219[X iong Shangfa,D ing Zhongli,L iu Dongsheng,et a l.Comparisons of grain size characteristicsof red earth from southern China w ith that of loess and dune sand from Beijing region[J].hinese Science Bu lletin, 1999,44(11):1216-1219]

5 李徐生,楊達(dá)源,鹿化煜,等。皖南第四紀(jì)風(fēng)塵堆積序列粒度特征及其意義[J]。海洋地質(zhì)與第四紀(jì)地質(zhì),1997,17(4):73-80[L i Xusheng,Yang Dayuan,Lu Huayu,et a l.The grain-size features of Quaternary aeolian-dust deposition sequence in south Anhui and their significance[J]. arine Geo logy&Quaternary Geology,1997,17 (4):73-80]

6 朱麗東,葉瑋,李鳳全,等。中亞熱帶第四紀(jì)紅粘土的粒度特征[J]。地理科學(xué),2006,26(5):586-591[Zhu L idong,Ye W ei,L i Fengquan,et a l.Grain-size features of red Earth in m id-subtrop ics [J].cientia Geographica Sinica,2006,26(5):586-591]

7 楊立輝,葉瑋,朱麗東,等。第四紀(jì)加積型紅土與黃土的風(fēng)成相似性探討[J]。干旱區(qū)地理,2008,31(3):341-347[Yang L ihui,Ye W ei,Zhu L idong,eta l.Aeolian-genesis comparability of aggraded red earth in South Chinaw ith loess in North China[J]. rid Land Geography,2008,31(3):341-347]

8 姜永見,朱麗東,葉瑋,等。廬山 JL剖面紅土粒度體積分形特征及其環(huán)境意義[J]。山地學(xué)報(bào),2008,26(1):36-44[Jiang Yongjian,Zhu L idong,YeW ei,eta l.Grain-size vo lum e fractal featuresand itspaleoenvironm en tal significance fo r JL red earth section,Lushan A rea[J].ournalofM ountain Science,2008,26(1):36-44]

9 胡雪峰,朱煜,沈銘能。南方網(wǎng)紋紅土多元成因的粒度證據(jù)[J]。科學(xué)通報(bào),2005,50(9):918-925[Hu Xuefeng,Zhu Yu,ShenM ingneng.Grain-size evidence formultip le origins of the reticulate red clay in southern China[J].hinese ScienceBulletin,2005,50(9):918-925]

10 張建軍,楊達(dá)源,陳曰友,等。長(zhǎng)江中下游下蜀黃土磁化率曲線與環(huán)境變遷[J]。沉積學(xué)報(bào),2000,18(1):18-21[Zhang Jian jun,Yang Dayuan,Chen Yueyou,et a l.Study on themagnetic suscep tibility of the X iashu loess and the paleoenvironm ent changes in them idd le and lower Changjiang R iver[J].cta Sedimento logica Sinica,2000,18 (1):18-21]

11 鄭祥民,趙健,周立,等。東海嵊山島風(fēng)成黃土地層的植物硅酸體研究 [J]。福建地理,2000,15(3):4-15[Zheng X iangm in,Zhao Jian,Zhou L i,eta l.Study on phytoliths in aeolian loesson Shengshan Island in EastChina Sea[J].u jian Geography,2000,15(3):4-15]

12 邵家驥。蘇南及沿江地區(qū)柏山組、下蜀組的時(shí)代及成因[J]。江蘇地質(zhì),1999,23(1):10-16[Shao Jiaji.Time and genesis of Baishan and X iashu formationsalong the Yangtze Riverand South Jiangsu[J].iangsu Geo logy,1999,23(1):10-16]

13 黃鎮(zhèn)國(guó),張偉強(qiáng),陳俊鴻。中國(guó)的紅土期[J]。熱帶地理,1998,18 (1):34-40[Huang Zhenguo,ZhangW eiqiang,Chen Junhong.The red earth periods in China[J].rop ical Geography,1998,18(1): 34-40]

14 游再平,羅森林,姚學(xué)良,等。金沙江支流碩曲河中更新世紅土層的發(fā)現(xiàn)及地質(zhì)意義 [J]。中國(guó)區(qū)域地質(zhì),2000,19(1):105-108 [You Zaip ing,Luo Senlin,Yao Xueliang,eta l.D iscovery of Pleistocene laterite bed in the Shuoqu branch of Jinshajiang riverand itsgeological significance[J].egional Geo logy of China,2000,19(1): 105-108]

15 袁寶印,侯亞梅,王危,等。百色舊石器遺址的若干地貌演化問題[J]。人類學(xué)學(xué)報(bào),1999,18(3):215-223[Yuan Baoyin,Hou Yamei,W angW ei,et a l.On the geomorphological evolution of the Bose Basin,a low er Paleo lithic locality in Sou th China[J]. cta Anthropologica Sinica,1999,18(3)215-223]

16 陳云。元謀盆地的第四紀(jì)紅土[J]。海洋地質(zhì)與第四紀(jì)地質(zhì),1994, 14(1):75-85[Chen Yun.Laterite in Yuanmou Basin of Yunnan,China[J]. arine Geology&Quaternary Geo logy,1994,14(1):75-85]

17 李長(zhǎng)安,顧延生。江西修水第四系網(wǎng)紋紅土的地層學(xué)研究[J]。地層學(xué)雜志,1997,21(3):226-232[L i Chang'an,Gu Yansheng.Stratigraphic study on the verm icular red earth at X iushui county, Jiangxip rovince[J].ournalof Stratigraphy,1997,21(3):226-232]

18 蔣復(fù)初,吳錫浩,肖華國(guó),等。九江地區(qū)網(wǎng)紋紅土的時(shí)代[J]。地質(zhì)力學(xué)學(xué)報(bào),1997,3(4):27-32[Jiang Fuchu,W u X ihao,X iao Huaguo,et a l.Age of the verm iculated red soil in Jiujiang area,central China[J].ournalof Geom echanics,1997,3(4):27-32]

19 于振江,黃多成。安徽省沿江地區(qū)網(wǎng)紋紅土和下蜀土的形成環(huán)境及其年代[J]。安徽地質(zhì),1996,6(3):48-56[Yu Zhenjiang,Huang Duocheng.Formation environment of net-veined laterite and X iashu loess and their ages in the area along the Yangtze River,AnhuiProvince[J].eology of Anhui,1996,6(3):48-56]

20 黃鎮(zhèn)國(guó),張偉強(qiáng),陳俊鴻,等。中國(guó)南方紅色風(fēng)化殼[M]。北京:海洋出版社,1996:138-151,178-199[Huang Zhenguo,Zhang W eiqiang,Chen Junhong,et a l.Red residuum in South China[M].eijing:Ocean Press,1996:138-151,178-199]

21 弓虎軍,張?jiān)葡?黃雷,等。甘肅臨夏盆地新近紀(jì)紅粘土粒度組成的古環(huán)境意義[J]。沉積學(xué)報(bào),2005,23(2):260-267[Gong Hu jun, Zhang Yunxiang,Huang Lei,et a l.Paleoenvironm en t significance of grain-size composition of Neogene red clay in L inxia Basin,Gansu Province[J]. cta Sedim ento logica Sinica,2005,23(2):260-267]

22 劉東生。黃土與環(huán)境[M]。北京:科學(xué)出版社,1985[L iu Dongsheng.Loess and Environm ent[M].eijing:Science Press,1985]

23 鹿化煜,安芷生。黃土高原紅粘土與黃土古土壤粒度特征對(duì)比——紅粘土風(fēng)成成因的新證據(jù)[J]。沉積學(xué)報(bào),1999,17(2): 226-232[Lu Huayu,An Zhisheng.Comparison of grain-size distribution of red clay and Loess-paleoso l deposits in Chinese Loess Plateau [J]. cta Sedim ento logica Sinica,1999,17(2):226-232]

24 朱麗東,李鳳全,葉瑋,等。廬山 JL紅土剖面的色度氣候意義[J]。熱帶地理,2007,27(3):193-197[Zhu L idong,L i Fengquan,Ye W ei,et a l.C lim atic im p lication of the ch rom a of JL Red Earth Section in the Lushanmountain[J].rop ical Geography,2007,27(3): 193-197]

25 朱麗東。中亞熱帶加積型紅土及其所記錄的第四紀(jì)環(huán)境變化探討[D]。甘肅:蘭州大學(xué),2007:74-76,116-117[Zhu L idong.Aggradation red earth sedim en ts inm id-subtrop icsof China and their recorded environm ental changes du ring Quaternary[D].ansu:Lanzhou University,2007:74-76,116-117。]

26 葉瑋,楊立輝,朱麗東,等。中亞熱帶網(wǎng)紋紅土的稀土元素特征與成因分析[J]。地理科學(xué),2008,28(1):40-44[YeW ei,Yang L ihui,Zhu L idong,et a l.Characteristics and origin of rare earth elementsof verm icular red earth inm idd le sub-trop ic zone[J].cientia Geographica Sinica,2008,28(1):40-44]

27 葉瑋,朱麗東,李鳳全,等。中國(guó)中亞熱帶網(wǎng)紋紅土的地球化學(xué)特征與沉積環(huán)境[J]。土壤學(xué)報(bào),2008,45(3):385-391[YeW ei,Zhu L idong,L i Fengquan,et a l.Sedimentary environmentof verm icular red earth in m id-subtrop ical China[J].cta Pedologica Sinica, 2008,45(3):385-391]

28 張生,朱誠(chéng),于世永,等。南沙套二元相結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)及其意義[J]。地理科學(xué),2002,22(1):63-66[Zhang Sheng,Zhu Cheng,Yu Shiyong,et a l.D iscovery of the Nanshatao binary structure and its study significance[J].cientia Geographica Sinica,2002,22(1): 63-66]

29 畢華,余成就,朱元松。贛北彭山中更新統(tǒng)“蠕蟲”狀結(jié)構(gòu)的特征及成因分析 [J]。江西地質(zhì),1994,8(2):130-133[B i Hua,YuChengjiu,Zhu Yuansong.The features and genetic analysisof“verm iform”texture of them idd le Pleistocene series,Pengshan,North Jiangxi [J].iangxiGeo logy,1994,8(2):130-133]

30 熊尚發(fā),丁仲禮,劉東生。南方紅土網(wǎng)紋:古森林植物根系的土壤學(xué)證據(jù)[J]?？茖W(xué)通報(bào),2000,45(12):1317-1321[X iong Shangfa, D ing Zhongli,L iu Dongsheng.The worm-shaped veins in the red earth of Sou th China:Pedo logicalevidence fo r root tracesof past forest [J].hinese Science Bu lletin,2000,45(12):1317-1321]

31 朱景郊。網(wǎng)紋紅土的成因及其研究意義[J]。地理研究,1988,7 (4):12-20[Zhu Jingjiao.Genesis and research significance of the p linthitic horizon[J].eographicalResearch,1988,7(4):12-20]

32 劉連文,陳駿,陳旸,等。黃土的連續(xù)提取實(shí)驗(yàn)及 Rb/Sr值意義[J]。土壤學(xué)報(bào),2002,39(1):65-70[L iu L ianw en,Chen Jun, Chen Yang,et a l.Sequential extraction p rocedure of loess and paleoso land the imp licationsofRb/Sr ratios[J]. cta Pedo logica Sinica ,2002,39(1):65-70]

33 陳駿,汪永進(jìn),季峻峰,等。陜西洛川黃土剖面的 Rb/Sr值及其氣候地層學(xué)意義[J]。第四紀(jì)研究,1999,(4):350-356[Chen Jun, W ang Yongjin,Ji Junfeng,et a l.Rb/Sr variations and its clim atic stratigraphical significance of a loess-paleoso l p rofile from Luochuan, Shanxip rovince[J].uaternary Sciences,1999,(4):350-356]

34 龐獎(jiǎng)勵(lì),黃春長(zhǎng),張占平。陜西岐山黃土剖面 Rb、Sr組成與高分辨率氣候變化[J]。沉積學(xué)報(bào),2001,19(4):637-641[Pang Jiangli, Huang Chunchang,Zhang Zhanp ing.Rb,Sr elem ents and high resolution clim atic reco rds in the loess-paleoso l p rofile atQ ishan,Shanxi [J]. cta Sedim ento logica Sinica,2001,19(4):637-641]

35 李福春,謝昌仁,潘根興,等。南京老虎山黃土剖面的磁化率及 Rb和 Rb/Sr對(duì)古氣候的指示意義[J]。海洋地質(zhì)與第四紀(jì)地質(zhì), 2002,22(4):47-52[Li Fuchun,X ie Changren,Pan Genxing,et a l.Paleoc limatic imp lication of distribution of Rb,Rb/Sr and magnetic suscep tibility in loess and paleosols from Lao Hushan p rofile,Nanjing [J]. arine Geo logy&Quaternary Geology,2002,22(4):47-52]

36 陳駿,汪永進(jìn),陳旸,等。中國(guó)黃土地層 Rb和 Sr地球化學(xué)特征及其古季風(fēng)氣候意義[J]。地質(zhì)學(xué)報(bào),2001,75(2):259-266[Chen Jun,W ang Yongjin,Chen Yang,eta l.Rb and Sr geochem ical characterization of the Chinese loessand its imp lications for Palaeomonsoon climate[J]. cta Geologica Sinica,2001,75(2):259-266]

37 尹秋珍,郭正堂。中國(guó)南方的網(wǎng)紋紅土與東亞季風(fēng)的異常強(qiáng)盛期[J]。科學(xué)通報(bào),2006,51(2):186-193[Yin Q iuzhen,Guo Zhengtang.M id-Pleistocene verm iculated red soils in southern China as an indication of unusually strengthened EastA sianmonsoon[J].hinese Science Bulletin,2006,51(2):186-193]