几种地带性土壤中粘粒矿物组成及演化特点

几种地带性土壤中粘粒矿物组成及演化特点
几种地带性土壤中粘粒矿物组成及演化特点

几种地带性土壤中粘粒矿物组成及演化特点
铁锰结核是土壤演化的中间产物,其内部处于一个相对封闭的环境.因此其矿物类型、含量、氧化物活性与元素富集特点包含了土壤演化过程中的某些重要信息.本课题运用化学选择性溶提技术、全量分析、X射线衍射(XRD)及示差XRD分析,研究比较了我国几种地带性土壤(红壤、黄棕壤、黄褐土和棕壤)及铁锰结核胶体中,层状硅酸盐矿物、氧化铁矿物及氧化锰矿物在类型、含量、结晶程度上的异同；分析了不同金属元素在铁锰结核中的富集情况；比较了不同地域、不同层次土壤和铁锰结核铁、锰氧化物的活性特点；结合化学分析,探讨了土壤矿物的演化过程及环境对铁锰结核生长的物理化学性质影响.主要结果有:　　1、铁锰结核中,不同元素的富集程度迥异.与土壤相比,铁锰结核中Mn呈极显著富集,为土壤含量的11.9-52.3倍；Fe、Ca、Li、Pb显著富集,为土壤中含量的1.8.6.3倍；K在铁锰结核结核中的含量低于其相应土壤.不同地带性土壤及铁锰结核间元素含量的比较中,Fe含量差异不显著；红壤中Mn含量约为其他类型土壤的2倍.结核中Li含量高且分布均匀；Pb含量差异极显著.
　　2、土壤层状硅酸盐矿物从北到南逐渐由2:1型矿物向1:1型矿物过渡,红壤和黄棕壤中均含有1.4nm矿物,但其铁锰结核中无1.4nm矿物；黄褐土和棕壤中除含少量的1.4 nm矿物外,均含有较多的蒙脱石,但其铁锰结核中,1.4nm矿物与蒙脱石含量之和相对减少.铁锰结核中水云母含量高于其相应土壤,黄褐土及其铁锰结核中的|.4nm矿物为蛭石.在土壤成土过程的铁锰结核形成阶段及其以前,土壤中的层状硅酸盐矿物主要为水云母,矿物组合相对简单,1.4nm矿物以及部分蒙脱石等主要是其土壤成土过程的后期产物,是水云母进一步演化的结果.铁锰结核作为土壤风化成土过程中间阶段的产物,在形成后逐渐成为封闭环境,其中的层状硅酸盐矿物进一步分解转化延缓.
　　3、铁锰结核中,铁的活化度、游离度均高于土壤组分,说明铁锰结核形成于相对潮湿的环境.各地区铁锰结核样品中均发现水铁矿的存在.由南至北土壤及铁锰结核中氧化铁矿物类型从针、赤混合型过渡到针铁矿型.说明南方湿热气候有利于氧化铁矿物的结晶和赤铁矿的形成,或许还意味着针铁矿形成早于赤铁矿,赤铁矿是由水铁矿或针铁矿转化而来.
　　4、不同土壤铁锰结核中锰氧化物组成和结晶程度不同.红壤中锰矿物结晶度高、矿物种类较单一,主要为锂硬锰矿；棕壤中具有不同结晶度的锰矿物,矿物种类较丰富,主要有钙锰矿、锂硬锰矿、黑锌锰矿等；黄棕壤和黄褐土中锰矿物的结晶度和矿物类型介于以上两地之间.由北向南,湿热和酸性环境增强有利于单一锰矿物的形成.
　　5、锂硬锰矿普遍存在于由南至北的供试土壤铁锰结核中,其形成和结晶程度受Al含量以及pH值的制约.低pH值更有利于锂硬锰矿的形成；钙锰矿形成于较高pH值、高钙环境下；铅锰矿的形成与土壤中Pb的积累相关.
　　6、国内首次应用的示差X射线衍射技术(DXRD)能够对供试样品中含量较低,结晶度较弱的铁、锰矿物有较好的鉴定效果.