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由于碳酸盐岩易溶蚀、酸不溶物含量低、成土慢、在风化过程中存在着巨大的体积缩小变化,松散堆积物中原岩的残余结构消失,在野外缺乏直接的地质证据支持两者之间存在着一定的演化关系,所以这些喀斯特地区上覆松散堆积物的物质来源长期以来一直存在着争议。在详细野外调查的基础上,本文选择了贵州普定马官地区不同地貌部位碳酸盐岩上覆松散堆积物的7个剖面作为研究对象,通过粒度分析、矿物分析、元素分析、孢粉分析、古地磁分析,对碳酸盐岩上覆松散堆积物的物质来源和剖面演化过程以及年代进行了探讨,得出了以下几点认识:
(1)粒度分析表明,贵州马官地区碳酸盐岩上覆松散堆积物的粒度大小在剖面中有自上而下变粗的特征。研究区域样品的粒度参数和频率曲线特征与各种沉积环境相对比,排除了研究区域属于河流沉积、湖泊沉积和风成沉积的可能性,同时其沉积环境与中部亚热带广泛分布的棕黄色土、均质红土和网纹红土也有明显的不同。研究区域各剖面的粒度分布特征表明其沉积环境属于碳酸盐岩溶蚀残余风化,同时对于坡地上剖面还有坡面流水侵蚀作用的参与,对于洼地、盆地剖面还有地下水作用的参与,有的可能与先前风化形成该土层的原岩层性质有关。
(2)矿物分析表明,研究区域剖面中的红土来源于基岩碳酸盐岩的酸不溶物。剖面中随着深度的变浅,长石逐渐减少而粘土矿物含量逐渐增加,这一变化特征表明剖面中的红土是原岩酸不溶物进一步风化的产物。原岩性质的差异,造成了不同的红土剖面之间矿物组合特征的不同以及剖面内部矿物含量变化的复杂性。通过对比不同地貌部位红土剖面的粘土矿物百分含量变化特征,进一步说明了在碳酸盐岩的酸不溶物风化形成上覆红土的过程中,对于坡地上剖面还有坡面流水侵蚀作用的参与,对于洼地、盆地剖面由于接近地表使其风化程度。
(3)元素分析得出,从基岩到上覆红土CaO、Mgo和CO2的含量明显大幅度减少,SiO2、Al2O3、Fe2O3、K2O、P2O5、TiO2等元素明显增加。这说明基岩碳酸盐岩在水、二氧化碳的作用下被溶蚀时,基岩中的CaO、MgO和CO2被带走,含在碳酸盐岩中的酸不溶物残留下来,并进一步风化发育成现在的红土。这与矿物分析所得出的结论在一定程度上相一致。
(4)孢粉分析表明,红土剖面不同深度的样品均含有一定数量的孢粉化石,并且种类比较一致,而在剖面底部的碳酸盐岩中没有发现孢粉化石。经过相关的分析,红土样品中的孢粉化石可能来自于原岩碳酸盐岩地层中所夹杂的砂岩以及页岩地层,也可能是灰岩裂隙以及地下暗河和地下管道中随着岩溶水的作用而充填了新生代的孢粉。这反映了该地区碳酸盐岩上覆红土形成的复杂性和多源性。
(5)古地磁测年中,根据剖面的磁倾角和磁偏角所得出的极性柱表明,研究区域的红土形成于布伦赫斯正向期内,但其中记录了反极性事件,同时可能发生过极性漂移事件。如果剖面中记录的反极性事件是距今较近的出现在20~30ka的蒙戈事件(Mungo event),那么假设原岩风化形成剖面红土的速率在整个剖面中变化不大,根据内插值法,推测剖面的形成年代大约为30~45ka.B.P。
总之,粒度分析、矿物分析以及元素分析均表明研究区域剖面中的红土来源于基岩碳酸盐岩的酸不溶物,是原岩酸不溶物进一步风化的产物,同时对于坡地上剖面还有坡面流水侵蚀作用的参与;对于洼地、盆地剖面,其深处有地下水作用的参与,其近地表部分由于接近地表而风化程度较深;有的可能与先前风化形成该土层的原岩层性质有关。孢粉分析表明该地区碳酸盐岩上覆红土的形成是复杂的、多源的。古地磁测年结果认为研究区域的红土形成于布伦赫斯正向期内,但其中记录了反极性事件,同时可能发生过极性漂移事件,红土的形成时代可能较新,大约为30~45ka.B.P。