(四)不同地区第四纪红土剖面常量元素变化

如题所述

洞庭湖丘岗阶地区虽分布着第四纪各个时期的红土风化壳,但由于构造活动具有明显的多期性特点,丘岗阶地区在不均衡的多期持续抬升过程中,形成地貌上由高到低,时间上由老到新的多级次阶地,且多以基座式的形式产出,因此本区的第四纪红土阶地剖面与持续沉降区的剖面组成具有较大的差异,很少能在同一剖面上见到连续的红土剖面。为进行红土地层对比,我们通过对各相互独立产出的红土剖面的地貌部位、结构构造特征、测年资料,地球化学成分差异、孢粉组合及矿物组合等的比较,在各个区域(地段)组成相应的综合对比剖面,以便进行其环境分析。

1.湘江流域剖面

(1)长沙剖面

表4-10为长沙地区各时期常量元素的变化特征。

长沙红土剖面SiO2从老到新呈减少趋势,Al2O3、TFe2O3则呈增加趋势,三个主要组分的表现从富SiO2,贫Al2O3、TFe2O3到脱SiO2,富Al2O3、TFe2O3,红土化和风化作用的逐步增强。K2O在本区域总体较低,更新世早期最低,更新世中期相对升高,而到更新世晚期和全新世有显著的上升,可能与后期含钾的粘土矿物的成分增多有关。Na2O的变化趋势与K2O相同,同样表示是与以花岗岩类岩石或铝硅质地壳为主要物源中含钠矿物成分的增加有关,但总量不大,同时也说明此段时间里K2O、Na2O均未遭到强的风化或红土化。CaO在更新世早、中期均显示很低含量,在更新世晚期到全新世才显著升高,但总的含量还是低,说明CaO的流失在强红土化阶段表现显著,而在相对温凉时期淋溶迁移要少。MgO的含量变化与K2O、Na2O比较相似,呈逐步上升的趋势。MnO在更新世早、中期均很低,仅在全新世有比较显著的升高,TiO2总的随着红土化和风化时期的增长而相对富集,P2O5仅在更新世晚期和全新世有显著的增高,TC、TOC均只在全新世才有显著的提高,说明TC、TOC与生物活性有密切关系。

表4-10 长沙红土剖面常量元素变化 (wB/%)

(2)湘潭剖面

湘潭地区各时段常量元素的变化特征见表4-11。SiO2总体变化不大,沉积物中粘土成分含量相对低些,说明与沉积物石英成分的高低关系密切,与气候环境变化关系不大。Al2O3总体也无明显的趋向性,起伏明显,表明其母质来源有差异,最高值出现在红土层,更新世中期,马王堆组的含砂砾石网纹红土中,可能与原岩和沉积物中Al2O3的含量较高有关系。TFe2O3含量表现与红土化有较密切的关系,而相对温凉时期TFe2O3呈现下降的趋势。K2O、Na2O、CaO、MgO总体表现为含量低,至更新世晚期和全新世才表现为相对较高含量,说明红土化作用对上述四种元素的淋溶较强,而温凉环境淋溶相对较弱。MnO的变化是否与不同时期氧化-还原条件有关,但总的变化是含量低,TiO2与沉积物形成时和形成后的变化均不大,局部表现为脱硅后,TiO2的相对富集,P2O5仅在更新世晚期和全新世有升高,但总的变幅不大。TC、TOC仅在更新世晚期的下部有较高的表现,这可能与样品采集地上部现在为蔬菜种植地有关,它反映生物活动的影响。同样,CaO、P2O5在此点也是如此表现,也是人为作用施肥与撒放石灰的影响。MnO的高值可能与含铁锰结核的存在有关。全剖面:更新世早中期的脱SiO2,富Al2O3、TFe2O3红土化较明显,但更明显的是贫K2O、Na2O、CaO、MgO。而更新世晚期和全新世的温凉气候环境所造成K2O、Na2O、CaO、MgO的相对较高有一定的反映。说明上述氧化物淋溶较弱。

表4-11 湘潭响水剖面常量元素变化 (wB/%)

2.澧水流域剖面

通过表4-12可见澧水流域各时期的常量元素变化情况。SiO2总的含量不高,说明物源成分中有一定的石英成分,部分SiO2较低者为含砂粘土层或粘土层和含泥量较大的砂砾石层,Al2O3变化平稳,由老到新稍有降低。TFe2O3高值出现在更新世早期晚阶段红土化表现较强的区段,从更新世中期到更新世晚期均表现相对降低些。K2O,Na2O,CaO,MgO均表现为低含量。更新世晚期相对较高与气候环境的温凉有关,MnO的高含量表现在含铁锰结核较多部位是局部富集的反映,TiO2无大的变化,P2O5仅在白虎山的上部含泥砂砾石层中偏高,可能是物源的关系。TC、TOC的高值出现在白沙井组的顶部,可能是剖面位置与表层风化和生物生长较好有关系。

表4-12 澧水剖面常量元素变化 (wB/%)

3.沅水流域剖面

SiO2更新世早期早阶段相对较低,早期晚阶段相对较高,高值SiO2与全为石英砂、砂砾构成有关,其中出现的低值点是与TFe2O3的特高和较高含量对应的,与地下水活动淋溶沉积的富集有关。Al2O3的变化幅度相对较大,主要表现在更新世早期沉积物中随沉积物岩性中粘土成分的变化较密切。粘土层中Al2O3含量明显偏高,更新世中期和晚期的Al2O3明显高于更新世早期。TFe2O3质量分数大多数在10%以下,仅个别沉积的铁盘层TFe2O3可达20%~40%,正好与SiO2低含量层对应呈负相关。K2O总体含量偏低,但剖面中它与Al2O3的变化极具相似性,这也是与粘土层中有较多含钾岩石的风化产物有关。Na2O,CaO,MgO均表现为低值,特别在更新世早期、中期沉积中更趋低,而更新世晚期相对稍高些,这可能与气候环境为温凉有密切关系。MnO变化总体较低,变化不大,较高值点可能是与含锰矿物有关。TiO2在更新世中期白沙井组和更新世早期汨罗组顶部,红土化网纹土层以上表现含量变高,可能与风化过程中TiO2的相对富集有关。在更新世早期,汨罗组中下部的变化与Al2O3,K2O有较密切的相关性,均是粘土层相对比较高。P2O5总的均较低,仅在更新世早期汨罗组下部个别点较高,它与TFe2O3富集相关。TC、TOC总的变化不大,在更新世中期以后及汨罗组顶部红土化层有较高的表现(表4-13)。

表4-13 沅水剖面常量元素变化 (wB/%)

4.中部隆起区剖面

通过表4-14可看出常量元素在中部隆起区各地层中的表现情况。SiO2相对变化较平稳,砂砾石沉积较高,特别是Qp1m的SiO2特高,说明与石英质成分含量相关,Al2O3在更新世早期汨罗组较低,更新世中期及以后相对较高。TFe2O3与Al2O3基本类似,只是含量偏低。K2O变化是:更新世早期汨罗组最低,更新世晚期较高,呈逐渐上升的变化,Na2O、CaO、MgO含量均较低,其变化表现为从更新世中期马王堆组之后含量偏高。MnO与红土化可能表现较密切相关性,故在白沙井组和马王堆组较高而在君山组砂层较低,至上部粘土化较强者又升高,TiO2的变化与其有一定的相似性,可能与弱红土化和风化粘土成分相关。P2O5仅在马王堆组顶部有较突出的表现,可能与剖面上部有人工种植植物施用肥料相关。TOC、TC总的变化不大,也在马王堆组顶部有较突出的表现,应是植物生长活动的影响。

表4-14 中部隆起区常量元素变化 (wB/%)

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