风积地层中铁矿物随环境变化及其启示

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• 责任者：刘秀铭^c福建师范大学福建省湿润亚热带山地生态重点实验室—省部共建国家重点实验室培育基地^f教授 ; 吕镔 ; 毛学刚 ; 温昌辉 ; 俞鸣同 ; 郭雪莲^c兰州大学 ; 陈家胜^c兰州大学西部环境教育部重点实验室 ; 王涛
• 刊名：第四纪研究
• 出版年：2014
• 卷期：34^b3
• 页码：443～457
• 索书号：P515.206/633-4
• 图表：^c表1参86插图
• 文摘期号：2014/09

摘要

铁在不同温度和湿度环境中形成不同铁的化合物，如铁的氧化物、氢氧化物、硫化物和碳酸盐等。这些不同种类含铁矿物可以通过磁学方法测量，根据它们含量与比例特征来分析过去地球环境变化。黄土是一种风积形成特殊成因的沉积岩，经过百余年不断争论，才有了“风成”的定论。该文总结概括世界各地的黄土古土壤形成环境与铁矿物特征，得到如下认识：红色古土壤只形成于干旱氧化环境中，但不是所有干旱条件都能够形成红色土；红色土壤中的磁赤铁矿和赤铁矿在湿润氧化和还原环境中不稳定，会渐渐转变成为氢氧化物(褐铁矿)，甚至硫化物(黄铁矿/磁黄铁矿)，导致红色褪去、黄色增加和磁化率降低。现代的河流、湖泊和海洋均为还原环境，沉积物也呈黄、灰、白、绿、黑等还原系列颜色与之对应。将今论古可以推理，过去红色地层极不可能形成于“水成”环境，只能形成于地表透水性良好的干燥氧化环境中。沉积岩除了“水成”和“风成”两个大类环境之外，至少还有一种过渡交互类型需要得到特别认识，如干旱区山间盆地洪积类型(戈壁滩洪积与河流河漫滩等环境)。这类沉积物毫无疑问是洪水搬运形成，因此留下层理等特征；但是洪水消失后，沉积物实际上长期处于地表干燥氧化成土环境，因此兼有水成和成土两种特征。丹霞红层具有水成层理，并同时具有原生红颜色的就是在这样环境中形成的。张掖彩色丘陵，并非湖相水成地层，而主要是风积古土壤地层序列，在长期持续炎热半干旱环境条件下甚至还发育了特殊的厚层石膏土。黄土与环境的深入研究必将对地质学和地理学产生深远的影响，比如黄土研究已经带来地学一些基本概念变化，如：古土壤层并不一定意味着沉积间断；层状沉积岩地层并不一定是“水成”等等。