南极中山站地区粘土矿物高岭石的分布和成因探讨-南极中山

南极中山站地区粘土矿物高岭石的分布和成因探讨-南极中山 南极中山站地区粘土矿物高岭石的分布和成因探讨-南 极中山 维普资讯 ////0>. . . 第 卷第 期 极地研究年月南极中山站地区粘土矿物高岭石的 分布和成因探讨 ,一 ,/ 萱俭皿 李天杰 北京师范大学环境科学研究所,环境模拟与污染控制国家重点联合实验室,北京 睦堂丝。。 《遥感信息》碧辑部,北京 提要 在南极中山站地区的土壤和期泊沉积物中都有高岭石存在,本文了这些土壤样品的 水溶志镁离子和 值 结果表明,中山站地区土壤中的高岭石音量存在明显的空间分异.含量 范围为 ~ ;而中山站地区奈拉期不同时问的期泊沉积物中高岭石音量范围则为 . ~. 通过研究土壤中高蛉石音量和土壤溶液性质的关系,发现土壤中高岭石含量与土壤 溶液的 和水溶态镁离子有一定联系。奈拉期沉积物中高岭石的时间变化表 髓土壤中的高岭 石音量在百年尺度上即可发生明显改变,这和土壤溶液性质发生改变的时间 尺度是一致的。 关键词 坐堕一 . 圭 塑 地表土壤中的粘土矿物高岭石长期 以来一直被认为是暖湿气候条件下长期 风化过程的产物 熊毅,李庆连, ;柯 夫达, ; , 。但在寒冷 荒漠地带的南极中山站地区的土壤和湖 相沉积物中均出现了相当数量的高岭 石,本文分析了该地区土壤和奈拉湖相 沉积物中粘土矿物高岭石的含量特征并 进一步探讨其形成机制与环境的关系。 一 、样品采集及分析测试 土壤和瑚泊沉积物样品是中山站建 站时由赵俊琳教授采集的 图 。土壤 图 南极中山站地区土壤样品和奈拉期位置图 .样品的粘粒.用离子交换 水悬浮提取,粘粒成分的物相分析在飞 ?国家儿?五科技南极研究攻关项目和高等学柱博士学科点寺项基金资助项 目维普资讯 ////. 楹地研究 第 卷 利浦全自动衍射系统上完成。定性分析的实验条件为高压 .,管流 表 南极中山站土壤的高岭石含量、水 扫描速度 . / ,扫描范围 。~ 。 。定量分 溶态镁含量和 析采用基体效应冲洗法 即 值法 ,基准物质为. , .? 衍射曲线见图 。土壤样品 值用电位法水 :土 : 测得.水溶态镁含 量用等离 . 样品号? 子体发射光谱仪测定,结果见表 。 中山站地区奈拉湖沉积物的粘土矿物分析方 法如下:用蒸馏水提取足够量的 . 的粘 粒,在?下加热 ,饱和处理及 甘油 处理后,制成 种定向片,在中国科学院地质研究 所转靶实验室进行 光衍射鉴定。所使用的仪器 是日本 / ? 型转靶衍射仪,实验条 件为铜靶;/ : / ;扫描速 度: /连续扫描 ; 走纸速度: /起始角 。,终止角。;时间 常数 。分析结果见表 。 表 中山站奈拉湖沉积牺的 衍射结果殛粘土矿牺含量 ? :. 良 ..维普 资讯 ////. 第 期 曹俊忠等:南极中山站地区牯土矿物高岭石的分布和成因探讨图 南 极中山站地区土壤样品 捐射曲线图 号样品.? . . 二、结果与讨论 不仅南极中山站地区的土壤和湖相沉积物中有高岭石存在,南极附近海域的海相沉 积物 高水土, ;朱风冠,;王先兰,宋德康, 、长城站土壤和湖相沉积物 赵俊 琳,;谢又予, 、北极土壤 , 、青藏高原山地土壤 熊毅,李庆逵, 等寒冷景观中也出现了粘土矿物高岭石 对寒冷景观中高岭石的成因主要有以下两 种观点:地质历史时期湿热环境的产物, ;, ;, ;基岩中含有的原生高岭石谢又予,;, 高岭石在地表土壤中的空间分异 中山站地区土壤中高岭石含量范围为 ~ ,显然高岭石含量这种空间差异是无法用地质历史时期湿热气候成因来解释的,因为 这些土壤所处的自然景观、土壤发育年龄和所经历的环境历史是大致相同的 高岭石的这 种空间差异也出现于南极长城湾的沉积物中 含量 ~ ,王先兰,宋德康, 和 长城站的陆相沉积物中 ~ . ,谢又予, 高岭石在湖泊沉积物中的时间分异 奈拉湖沉积物中高岭石的含量变幅为 . ~. 。湖相沉积物中的高岭石一般认为是外源生成的莱尔曼, ,而中山站地区奈 拉湖流域面积小,流域由新构造活动微弱的变质岩构成,湖相沉积物的物源是近于稳定 的 近 年来气候虽然会有波动但仍属低温、寒冷气候。所以高岭石的古环境 成因说 与基岩原生高岭石说都不足以说明奈拉湖沉积物中高蛉石含量的时间变化 高岭石含量 在湖相沉积物中的这种变化同样也出现于长城站地区的西湖沉积物中 ~ , ,谢 叉予,; ~ ,赵俊琳, 高岭石的成因探讨 由于次生牯土矿物是化学风化产物,直接影响并决定化学反应 方向的是土壤溶液., 。 认为高岭石的形成与土壤 酸度和环境中的镁含量有关 本研究对土壤溶液的 和水溶态镁含量与高岭石含量的 相关分析表明,中山站地区土壤中高岭石含量与 在 的置信水平上是 相关的 图粘土矿物形成受各种成土因素如气候、母质、地貌和生物的综合影响,这些因素共同 造就的土壤溶液性质才是决定粘土矿物形成、种类、组合与分布的实质 从前述南极长城 站地区和中山站地区土壤中高岭石的空间分异和湖泊沉积物中高岭石的时间分异可以看维普资讯 ////. 极地研究 第 卷】 图 南极中山站地区土壤样品的高岭石古量与土壤溶液 古量和 美系 . 出,千年以来的气候变化虽不致于产生暖湿气候,但足以改变流域土壤的溶液性质;同样 其它成土因素如地貌和母质的不同会造成土壤溶液状况的巨大差异,从而形成粘土矿物 高螗石在相对较小的时间和空间尺度上明显变化。 从其形成所需时间看,奈拉湖沉积物中高岭石含量的时间变化表明,与高岭石形成需 经地表长期化学风化作用的看法, 不同,其含量在百年尺度上就可发生 明显改变。奈拉湖沉积物的第 、 、 层以及第 、 、 层之间高岭石含量都有显著变 化,这是流域土壤溶液变化造成的, 及其他学者宾克刹等, 的研究结果 表明土壤溶液在数十年时间内就可 发生明显变化。南极长城站地区西湖沉积物中高岭 石含量与气候波动较好的相关关系 赵俊琳, 进一步说明成土因素作用于土壤溶液 造成土壤中高岭石含量在百年尺度上的变化。 三、结 语 愈来愈多的研究表明牯土矿物高岭石广泛存在于地球表面而不仅仅限于湿热环境, 北极、南极、青藏高原等寒冷地区均有不同程度的高岭石出现,同时也出现了多种学说解 释这种现象。我们通过南极中山站地区高岭石含量的空间分布与时间变化表明土壤溶液 性质研究区表现为土壤酸度和可溶态镁 是影响高螗石含量的重要因素,同 时高岭石含 量在百年尺度上就可发生改变,以与土壤溶液达到平衡。只有这样才能解释粘土矿物高岭 石含量在南极地区土壤中的空问变化和湖泊沉积物中的时间变化。 本文于 年 月收到 参考文献 王先兰.宋穗康 :南槛长城湾沉积与测绘调查报告.海洋出版社,. 束凤盂 南极昔里兹湾丑邻近海域沉积蜘中牯土矿物研究,南极科考集第二集 ,海洋出版社, ?柯击达. :土壤学原理 下 、陆宝树等译、科学出版杜、 莱尔曼. .:胡泊的化学、地质学和物理学、地质出版社、?. 赵俊琳 :南极长城站地区现代环境地球化学特征与自然环境的演变.科学出版社. . 宾克利等 :酸性沉降与森林土壤.张月娥等译,中国环境科学出版社. ? 高水土 :南槛半岛西部簿域沉积物中粘土矿物研究.南极研究中文版 ,、 ? 谢叉子 :东南极凯西站地区凰化过程的初步研究.中国科学 . 谢叉于 :中国南极长城站地区地貌与沉积、海洋出版杜、艄 ? . 胙毅、孛庆逵:中国土壤,科学出版杜、