摘 要:分布在中國長江以南廣大地區(qū)的網(wǎng)紋紅土與下蜀土,是第四紀(jì)重要的地層單元,記錄了南方古環(huán)境演化的信息,是全球變化研究的焦點(diǎn)問題之一。其中,分布在贛北鄱陽湖區(qū)域性風(fēng)成堆積體系中的網(wǎng)紋紅土與下蜀土,地層厚、層序完整,是南方第四紀(jì)加積型陸相堆積的標(biāo)識(shí)性地層,是研究中國南方第四紀(jì)環(huán)境演化與網(wǎng)紋化形成過程的良好地質(zhì)載體。研究對(duì)于深刻認(rèn)識(shí)均質(zhì)網(wǎng)紋紅土這一第四紀(jì)地質(zhì)體,豐富土壤學(xué)的研究內(nèi)容和內(nèi)涵,具有重要意義,同時(shí)也有助于加深對(duì)南方第四紀(jì)全球變化的地環(huán)境與地生態(tài)效應(yīng)的認(rèn)識(shí)。
關(guān)鍵詞:網(wǎng)紋紅土;下蜀土;古氣候
1 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀分析
網(wǎng)紋紅土是我國長江中下游地區(qū)一種常見的地層,其分布范圍在氣候上大體與北、中亞熱帶相一致;海拔(除個(gè)別構(gòu)造運(yùn)動(dòng)比較強(qiáng)烈的地區(qū)外)一般都在500m一下;地貌上,多屬各級(jí)階地、低山與丘陵(李長安等,1997)。這種地帶性分布特點(diǎn),揭示它與一定的地理環(huán)境和氣候因素有關(guān),是一定地質(zhì)歷史時(shí)期的產(chǎn)物(朱顯謨,1948)。
2 網(wǎng)紋紅土特征
網(wǎng)紋紅土具有如下主要特征:
(1)多種沉積相,包括沖積、殘積、坡積、洪積、風(fēng)成堆積、基巖風(fēng)化殼及一些復(fù)合相堆積物。另外,一些學(xué)者認(rèn)為部分網(wǎng)紋紅土是冰磧物經(jīng)濕熱氣候條件下的淋溶產(chǎn)物;
(2)基質(zhì)部分,色調(diào)以紅色為主,網(wǎng)紋部分為灰白色、綠灰色或少數(shù)為黃褐色;
(3)網(wǎng)紋個(gè)體大小不一、稀密不均,大者如粗樹枝,小者如蠕蟲;稀疏者,僅見零星分布,密集者或者是網(wǎng)紋占多數(shù),網(wǎng)紋面積大于基質(zhì);
(4)網(wǎng)紋的組合形態(tài)具有多樣化特征,有網(wǎng)狀、樹枝狀和條帶狀,還可見斑塊狀;
(5)網(wǎng)紋紅土通常位于均質(zhì)紅土和礫石層之間,剖面厚度幾米到幾十米不等,網(wǎng)紋一般出現(xiàn)在整個(gè)剖面的中、下部,而其底部,往往會(huì)出現(xiàn)鐵質(zhì)結(jié)核或鐵盤。
早先的研究中,學(xué)者們根據(jù)第四系地層對(duì)比及其所處的地貌部位,認(rèn)為網(wǎng)紋紅土是中更新世的產(chǎn)物。隨著測(cè)年技術(shù)的發(fā)展,許多學(xué)者相繼開展了網(wǎng)紋紅土的地層年代學(xué)研究。前人利用ESR(電子自旋共振)測(cè)試了著名的宣城剖面的網(wǎng)紋紅土,認(rèn)為其年齡為中更新世早期(0.73-0.4MaBP);喬彥松利用磁性地層學(xué)與熱釋光方法,認(rèn)為網(wǎng)紋紅土形成于0.78MaBP以后,而網(wǎng)紋紅土的母質(zhì)—長江中下游的風(fēng)塵堆積可能開始于0.85Ma BP。對(duì)江西修水網(wǎng)紋紅土的研究,李長安等(1997)認(rèn)為網(wǎng)紋紅土可由若干個(gè)強(qiáng)網(wǎng)紋層和弱網(wǎng)紋層交互構(gòu)成,其形成于早更新世末(約0.9MaBP)至晚更新世初(約0.1MaBP)。蔣復(fù)初等(1997)對(duì)九江長虹大道剖面進(jìn)行的研究認(rèn)為,網(wǎng)紋紅土最初形成于約1.2 Ma BP,約在0.39 Ma BP左右結(jié)束,比宣城剖面略早。對(duì)安徽沿江網(wǎng)紋紅土的研究,認(rèn)為其年齡介于0.45-2.5MaB P;也就是說,網(wǎng)紋紅土形成于早更新世與中更新世的早期。但是,長江學(xué)者對(duì)星子沙嶺砂質(zhì)網(wǎng)紋紅土的光釋光測(cè)年認(rèn)為,成熟(典型)網(wǎng)紋紅土層的沉積時(shí)代早于8萬年,不成熟網(wǎng)紋(弱網(wǎng)紋)的沉積時(shí)代略晚于7.1萬年,而早于2.9萬年,這個(gè)研究結(jié)果,把網(wǎng)紋紅土的頂界年齡推進(jìn)到晚更新世晚期。
對(duì)于網(wǎng)紋紅土的成因,眾說紛紜,總結(jié)前人的研究成果,我們認(rèn)為網(wǎng)紋的形成可歸為如下幾種:1)在坡積與基巖風(fēng)化殼等非均質(zhì)紅土中,紅土風(fēng)化到最后階段,所含的礫石亦遭風(fēng)化而形成褐、黃、白色交替網(wǎng)紋和斑塊這是所謂的石質(zhì)網(wǎng)紋化。2)植物根系對(duì)三價(jià)鐵的吸收,使土壤層中發(fā)生貧三價(jià)鐵現(xiàn)象,而呈現(xiàn)灰白、灰褐色網(wǎng)紋。前人有一些認(rèn)為,植物根系腐爛過程中產(chǎn)生的有機(jī)酸形成酸性還原環(huán)境,造成網(wǎng)紋經(jīng)歷了脫鐵過程而形成白色。暖濕的環(huán)境,植被繁茂,植物根系發(fā)達(dá),土體內(nèi)經(jīng)歷了強(qiáng)烈的成壤作用,這對(duì)網(wǎng)紋化過程具有顯著的促進(jìn)作用。3)在還原條件下,紅土中的三價(jià)鐵還原成二價(jià)鐵并沿裂隙發(fā)生移動(dòng)后形成白色,部分鐵變成褐鐵礦產(chǎn)生黃色土,形成網(wǎng)紋。這兩點(diǎn)可總結(jié)為網(wǎng)紋的出現(xiàn)由鐵的非均質(zhì)遷移引起的,鐵在各種原因所形成的空隙、裂隙中遷移、聚集或流失,會(huì)造成在土體中的非均勻分布,并可在下部層位形成鐵錳結(jié)核或(和)鐵盤。4)網(wǎng)紋紅土是地下水的產(chǎn)物,且與地表水、地下水的淋溶作用有成因作用。徐馨認(rèn)為網(wǎng)紋紅土的形成最常見、最重要的是與活動(dòng)的地下水關(guān)系最為密切。雨季排水不暢,地下水位普遍升高形成一個(gè)還原環(huán)境,旱季時(shí)則相反,形成氧化環(huán)境。這種水環(huán)境的交替作用,使土體產(chǎn)生膨脹與收縮,進(jìn)而產(chǎn)生一些微小裂隙,為低價(jià)鐵的產(chǎn)生和遷移提供了可能,最終形成網(wǎng)紋紅土。不論網(wǎng)紋紅土形成過程多么復(fù)雜,必須承認(rèn)的一點(diǎn)是:網(wǎng)紋紅土的網(wǎng)紋和紅色,不是原有的,而是不同時(shí)代、多種沉積物(包括風(fēng)成沉積)在中更新世濕熱氣候環(huán)境之下長期淋溶和風(fēng)化的產(chǎn)物。
除了傳統(tǒng)的地質(zhì)、地貌、化學(xué)、生物學(xué)與土壤學(xué)方法研究之外,土壤微形態(tài)學(xué),通過顯微方法對(duì)土壤生物、土壤礦物、土壤新生體、土壤壘結(jié)和土壤微化學(xué)現(xiàn)象的觀察與統(tǒng)計(jì)的應(yīng)用,使其成為土壤學(xué)研究的一個(gè)重要分支。它通過微形態(tài)來研究土壤的發(fā)生、發(fā)育,同樣極大地促進(jìn)了網(wǎng)紋紅土的研究。利用其微形態(tài)學(xué)方法并結(jié)合粘土礦物學(xué)與土壤化學(xué)方法,分析了網(wǎng)紋紅土和白色網(wǎng)紋的形態(tài)學(xué)、化學(xué)和礦物學(xué)特征,從而探討了網(wǎng)紋紅土成壤期的氣候-環(huán)境特征;認(rèn)為網(wǎng)紋紅土經(jīng)歷了紅色基質(zhì)形成期、以脫鐵作用為主要標(biāo)志的白色網(wǎng)紋形成期和后期的溫帶-亞熱帶成壤過程交替出現(xiàn)期。作者進(jìn)一步分析認(rèn)為,白色網(wǎng)紋形成時(shí)期,東亞季風(fēng)環(huán)流控制的長江以南,干季不明顯,因此網(wǎng)紋的形成代表了東亞夏季風(fēng)環(huán)流的極端強(qiáng)盛期。其他學(xué)者對(duì)網(wǎng)紋紅土的微形態(tài)觀察認(rèn)為,網(wǎng)紋紅土具有典型濕熱森林土壤特征,有許多與植物根系生長有關(guān)的微形態(tài)現(xiàn)象,并有多次粘粒運(yùn)移和沉淀過程,可能是氣候波動(dòng)在土壤中的反映。
3 鄱陽湖地區(qū)網(wǎng)紋紅土
在贛北鄱陽湖地區(qū)太平關(guān)剖面,下蜀黃土直接覆蓋在網(wǎng)紋紅土之上;不管是紅土還是黃土,土體內(nèi)部都存在網(wǎng)紋;在紅土層中,粗大且密集的網(wǎng)紋與稀疏且細(xì)小的網(wǎng)紋交替發(fā)育,在黃土層中,網(wǎng)紋雖不典型,但是網(wǎng)紋化現(xiàn)象從上到下普遍存在,只是程度有所差異。
不管是網(wǎng)紋紅土還是下蜀土,其在區(qū)域性粉塵堆積過程中,都是在冰期環(huán)境下完成的;譬如贛北黃土,是在最近的一次冰期由區(qū)域粉塵堆積而成。而末次冰期,從約90kaBP-約10kaBP,持續(xù)近8萬年,期間包括了兩個(gè)盛冰期(MIS4與MIS2,深海氧同位素4階段與2階段)和一個(gè)大間冰階(MIS3)。盛冰期粉塵顆粒粗、粉塵速度快、成土作用程度弱,而間冰階,冬季風(fēng)較弱,粉塵顆粒較細(xì)、粉塵堆積速度慢、氣候較為適宜,成土作用較為強(qiáng)烈,由此造成的土體的物理屬性與冰期有所差異。
參考文獻(xiàn)
[1]李長安,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.
[2]朱顯謨.中國南方的紅土與紅色風(fēng)化殼[J].第四紀(jì)研究,1993(1):75-84
作者簡介
徐傳奇(1990—),男,山西呂梁人,碩士學(xué)歷,江西師范大學(xué)地理與環(huán)境學(xué)院,研究方向:全球變化與區(qū)域響應(yīng)。