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碳酸盐岩区域的特殊红土化作用及成矿

已有 4190 次阅读 2007-10-15 11:35 |个人分类:地球科学

碳酸盐岩区域的特殊红土化作用及成矿

广东海洋大学

廖永岩

电子信箱:rock6783@126.com

 

根据红土化作用的原理,我国发生红土化作用的主要区域应在海南、广东、广西南部等华南高温多雨区域。但在我国贵州、云南、湖南等温度相对较低,湿度也不太大的西南碳酸盐岩大量分布区域,也有一定量的红土分布,这主要是由于碳酸盐岩区域的特殊性决定的。下面,我们来分析碳酸盐岩台地区域的特殊红土化作用。

1  湘西碳酸盐岩台地地貌及其红土化作用

因为红土化作用中的红化作用,主要是化学风化作用。而成土作用,则是物理风化作用和化学风化作用的共同作用。若成土作用速度大于红化速度(这时,物理风化应占有很大比例),土层厚度将越来越厚,但仅有表层能够红化成红土。若成土作用速度小于或等于红化作用速度,潜水面以上的所有土层都将红化,并且,未成土的母岩岩石表面都将红化,形成红色岩石。若成土作用主要由物理风化作用完成,成土作用速度小于红化速度,但落差较大,原生风化面无法保留红化层或土层,风化形成的土大部或全部被转移,转移速度大于风化速度和红化作用速度间的差值,这样的风化面也不可能形成红土,风化面上仅有风化土存在。这就是造成湘西等地砂页岩风化面不形成红土,而红土仅在碳酸盐台地出现的原因。

湖南湘西等地,已界于我国红土化作用的边缘。虽然湘西的四季更为明显,夏季多雨高温,冬季干旱少雨,比较适于红化作用。但相对华南的广东、海南和广西来说,湘西的雨水量较少,温度也较低。而湘西属典型的山地地貌,落差较大。所以,整体来说,湘西的红化作用远小于华南地区。这使湘西的红土不像华南,大范围红土连成片,而是红土与砂土镶嵌分布。在砂页岩分布区,由于砂页岩的物理风化成土作用相当强,大于当地红化作用速度。所以,风化面上的红化作用慢于成土作用。仅有表层红化或根本没有红化。又因为山地落差大,因本身和雨水的重力作用和风力作用,刚红化或尚未来得及红化的粘土或砂土,迅速被转移至它处,造成风化面上的红化作用无法完成,无法形成红土。转移到它处的粘土或砂土,或其上面叠加新土的速度小于红化作用速度,红化作用有可能形成红土。若其上叠加新土的速度大于红化作用速度,该处的土也无法完成红化作用而形成红土。所以,整体来说,砂页岩处,无法形成红土或很少形成红土。

湘西分布有大量的碳酸盐岩。碳酸盐岩,较易经化学风化被雨水大量溶解。所以,就碳酸盐岩风化速度来说,远远大于该地区的红化作用。但是,碳酸盐岩含硅铝酸盐少,溶解后留下的不溶性杂质较少,即化学风化后留下的土相当少。所以,就成土作用来说,碳酸盐岩的成土速度远小于该地区的红化速度。所以,碳酸盐岩分布区域,碳酸盐岩风化后留下的少量硅铝酸盐土,能被及时红化。其实,只要该区域总成土量所导致的成土速度小于该区域的红化速度,碳酸盐分布区的少量其它岩石风化形成的土,也能及时红化。所以,不管是在原生处或次生处,碳酸盐岩风化形成的土,都能及时红化而形成红土。所以,碳酸盐岩地区的红土,可以是碳酸盐风化形成的土红化而成,也可以是转移至该处的其它母岩形成的粘土,或是镶嵌在该碳酸盐地区的其它岩石风化后形成的土红化而成。这样,就形成湘西特有的以砂页岩分布为主的区域,主要是砂土或杂色粘土,而以碳酸盐岩分布为主的区域,主要是红粘土的地貌。

2  有去硅作用的河水和地下水的作用

雨水里不含硅酸根、各级硅酸氢根离子和二氧化硅,它能溶解硅(指硅酸根、各级硅酸氢根离子和二氧化硅的总和),当它淋滤过红土时,造成大量硅流失而引起红土化作用。江河、湖泊和地下水,硅达饱和,不可能再有溶解硅的作用,所以,一般对土再没有红化能力。但是,若雨水转化成了河水或地下水,其硅仍未达饱和,这种水,就仍具有溶解硅的能力,仍能引起红土化作用。不过,因为地壳主要由硅酸盐构成,地表的绝大部分土,都是因硅酸盐风化而形成的,都含有大量的硅酸盐,所以,一般情况下,很难形成这种硅不饱和的河水或地下水,更不可能形成硅不饱和的江水。但是,局部的碳酸盐岩地区,就有可能会形成这种河水或地下水。若局部碳酸盐岩区域,大量碳酸盐岩出露,且大部是较纯的石灰岩,硅酸盐岩石相当少或没有。这种局部区域,就算降雨已变成河水或进入地下形成地下水,因接触硅酸盐的机会相当少,溶解的硅仍相当少,溶解的硅仍难达到饱和。所以,这种河水或地下水,仍有很强的溶解硅的能力,直至它们溶解足量的硅为止。当这种河水或地下水流经硅酸盐或硅铝酸盐矿物时,就会溶解大量的硅,使硅大量流失,造成红化。在红化过程中,这种河水或地下水,和雨水一样,同样会造成大量的硅流失,使铁、铝、钛、金等难溶金属得以保存而富积。这种水形成的地下阴河,对地下溶洞里的硅酸盐物质,就具有很强的红土化作用,很多铝土矿、金矿或铁矿,就是因这种原因形成的。

 

想了解相关的详细情况,请各位参见廖永岩著,海洋出版社20075月版的《地球科学原理》(28.00元)一书。也可以在以下网址找到这本书的详细目录:http://www.sciencenet.cn/blog/user_content.aspx?id=7010

也可以在以下网址找到有关这本书的部分相关内容:http://www.sciencenet.cn/blog/user_index.aspx?userid=3534

注:本文摘于廖永岩著《地球科学原理》一书

 



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