发育完整的灰岩风化壳及其矿物学和地球化学特征

冯志刚¹，孙承兴¹，王世杰¹，刘秀明¹

(1.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:对于碳酸盐岩上覆土壤成因,尽管碳酸盐岩风化残积成土说被多数学者认同,但由于碳酸盐岩中酸不溶物含量极低,在风化成土过程中会伴随巨大的体积缩小变化,原岩结构和半风化带无法保留,从而缺失了探索上覆土壤物质来源的重要中间环节,使得这种观点缺乏野外宏观证据的支持.最近,我们在贵州、湖南等地发现了数个以泥质灰岩和泥质白云岩为基岩的碳酸盐岩风化壳剖面,尚保留有较好的原岩结构,具有明显的风化壳分带和过渡现象.这些风化壳剖面的发现为深入研究碳酸盐岩风化成土过程提供了良好的研究场所.本文选取了较为典型的吉首泥灰岩风化壳剖面,从矿物学及地球化学的角度来探讨碳酸盐岩风化壳的形成过程和发育特征,结果表明该风化壳既遵循非碳酸盐岩(主要是结晶岩类)风化壳的发育特征,也具有自己独特的地球化学演化规律.风化壳总体特点受碳酸盐岩中的酸不溶物矿物组合及化学成分的影响甚至控制,风化作用早期半风化带基本保留了酸不溶物的各种矿物学及地球化学特征;风化作用后期,风化壳发育显示了和非碳酸盐岩风化壳相似的发育特征.吉首泥灰岩风化壳剖面的发育特征和作者早先提出的碳酸盐岩风化成土的两阶段模式是一致的,即以碳酸盐矿物大量淋失、酸不溶物逐渐堆积或残积为特征的早期阶段和残积物进一步风化成土的阶段,后一阶段的演化类似非碳酸盐岩类的风化过程.

关键词:碳酸盐岩; 风化壳; 矿物学; 地球化学; 残积土; 吉首;

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