《黄土的物质成分》PPT课件.ppt

第5章 黄土的物质成分,2010年11月17日,5.1 黄土的粒度成分,5.1.1 中国黄土粒度成分的特点 关于黄土粒级的划分、各家意见颇不一致，此处采用以下的方案： 粗砂 2.0000.500mm =-1.00 1.00 中砂 0.5000.250mm =1.00 2.00 细砂 0.2500.100mm =2.00 3.32 微砂 0.1000.050mm =3.32 4.32 粗粉砂 0.0500.010mm =4.32 6.64 细粉砂 0.0100.005mm =6.64 7.64 黏土 7.64 用值表示粒径的方法: = -log2d d粒径(mm),中国黄土粒度成分具有以下特点： 黄土中以粉砂颗粒为主，而其中又以粗粉砂占绝对优势，细粉砂含量很少，这一点是中外标准黄土的共同主要特征。马兰黄土粉砂含量变幅为17.9% 71.35 %，大多数在50 %以上；其中粗粉砂变幅15.5 % 64.4 %，大多在45 %以上；细粉砂含量甚微，变幅在0.55 % 15 % 之间，大多在6 % 8 %左右。离石午城黄土粗粉砂的含量变幅在30.25 % 62.3 % ；细粉砂含量变幅为3.7 % 13.4 %，也是以粗粉砂为主，且更为集中。,除山东和柴达木马兰黄土中含极少量中粗砂外，其他大面积众多样品分析结果表明黄土中一般不含0.25mm的中、粗砂粒。 黄土所含砂粒主要为微粒。马兰黄土微砂含量变幅为4.5 % 71.1 % ，平均值多在20 % 30 % ，细砂含量极少，变幅0.08 % 6.5 % ，平均值为1 % 左右，0.1mm是一条重要界线。黄土颗粒绝大部分在此粒径（微砂上界）之下。 马兰黄土黏土含量变幅为7.0 % 35.7 %，平均值在15 % 25 %之间。离石午城黄土黏土含量变幅为9.2 %43.6%，平均值在23%27%。可见，离石午城黄土较马兰黄土黏性为大，马兰黄土多属粉质亚黏土，少数为粉质亚砂土；离石午城黄土主要属于粉质亚黏土少数为粉质黏土。,为了表征黄土的平均粒径，把颗粒分析结果所作累积曲线上含量50%处的粒径叫作中值（中位数），以Md表示。总的来说，所有的黄土在如此广大的区域上和不同时代中，粒度成分是十分均匀，很少变化的。这说明形成它的动力是稳定的。 分选系数（S0），可以说明颗粒大小的均一程度，判别搬运距离之远近。通常搬运距离愈远，分选程度愈好。四分位法是计算分选系数的方法之一 S0 Q3第一四分位数，累积曲线上25%含量处的粒径值； Q1第三四分位数，累积曲线上75%含量处的粒径值。,中国黄土与世界各地黄土粒度成分对比 中国黄土和原苏联黄土相似之处均以粉土为主，特别是均以粗粉土为主。其差别是，苏联黄土中0.25mm粒级（中砂）的含量有时可达12.3%，而中国黄土中基本没有。但细砂（0.250.1mm）和微砂（0.10.05mm）在中国黄土中又高于原苏联黄土。中国黄土的粗粉砂含量比原苏联黄土为高，细粉砂含量比原苏联低，黏土含量较原苏联高。所以，中国黄土比原苏联黄土粗颗粒少，细颗粒多，总的来说是更细一些。 匈牙利多瑙河中游盆地的黄土，按粒度成分也与我国黄土一样可以分为典型黄土、砂黄土、有些属于黄土质砂。 美国黄土颗粒组成绝大多数十分集中，不含2mm以上的中砂，细砂不超过1.8%，微砂最大的为18.9%，黏土含量不超过5%，所以都是粉黄土。 总的看来，世界各地的黄土都是以粉砂颗粒为主，具有风尘特点的共同性，说明了黄土的风成成因，只有个别情况下有中、粗砂少数加入，系其他营力参与的影响。,5.1.2 中国黄土粒度在空间上的变化规律,据研究，黄土粒度虽然总的说来是均一的，但也有区域性变化，根据区域上的分布将黄河中游地区马兰黄土自西北向东南分为三个带：砂黄土带、粉黄土带、和黏黄土带。 从马兰黄土中值来看则明显地表现为从西北向东南由粗到细的变化规律。 中国黄土这种由西北向东南，由戈壁沙漠区向向外，从粗变细的规律，显然与形成黄土的主要营力区域性的风向有关。,5.1.3 中国黄土粒度成分在时间上的变化,据王挺梅等研究： 不同时代的黄土粒度成分与各地的马兰黄土并没有显著的不同，都是以粉砂占绝对优势，变幅为46.7%67.6%，平均含量为53.78%61.88%，且其中均以粗粉砂为主。0.25mm的中粗砂根本没有，黏土含量变幅为9.2%43.6%，平均19.53%33.68%。说明不同时代的黄土成因上没有根本的区别。 剖面上自上而下表现为不同粒级成分有规律的变化：微砂与粗砂有由下向上增加的趋势，而黏土则由下向上有减少的趋势。 尽管黄土是比较均一的，肉眼一般看不出色泽，结构的变化更是无层理可言，但是据朱海之详细研究，黄土在粒度组成上并不是绝对的均质体，而是存在着不明显或隐伏的粒度韵律层。,5.2 黄土矿物成分,中国黄土中的矿物可分为两大类：碎屑矿物和黏土矿物 5.1.2 中国黄土碎屑矿物 中国黄土中发现碎屑矿物60余种，其中以他生矿物为主，自生矿物为主 黄土中主要矿物是轻矿物（比重2.90），一般占4%7%，变化在1%10%之间。重矿物主要集中在微砂和粗粉砂中，尤其是粗粉砂粒级中。 黄土碎屑矿物组成在广大区域上是比较均匀的。类似的，只是在形态和含量方面略有差异。黄土碎屑矿物中既有各种岩浆岩矿物，也有变质岩和沉积岩中的矿物，这是其他任何沉积物中所没有的，也就是说黄土具有“多矿性”。这说明黄土物质来源于广大地区，使各种矿物得以充分混合。,2.在总的均一基础上，黄土矿物成分在区域上还是有一些差异。各地黄土中的重矿物都是以稳定和较稳定矿物为主，不稳定矿物较少，这说明黄土原始物质在堆积前未遇到强烈的风化。 3.不同时代黄土中矿物成分总的说变化是不大的，但也有某些小的变化。如不稳定矿物则变化由剖面底部向上有增加的趋势，而稳定矿物由下向上有减少的趋势，极稳定矿物则变化很小，这可能与气候趋于干旱有关，也与古期黄土经历风化较强有关。,4.鉴别不同性状黄土的指标 魏兰英根据角闪石类、帘石类和不透明矿物类这三类矿物分别属于不稳定矿物、较稳定矿物和稳定矿物这三关矿物中的优势矿物，建立了它们的相关方程。其中角闪石类的含量（）与不稳定矿物含量（U）、帘石类（y）与较稳定矿物（W）以及不透明矿物（Z）与稳定矿物（Q）的关系都是显著的正相关关系，相关系数分别为0.896、0.72和0.985,都大于信度0.01的相关系数值。而角闪石类的含量（）与不透明矿物（Z），帘石类（y）与不透明矿物（Z）都呈负相关关系。,角闪石类（x）与帘石类（y）在变化上互相独立，无明显关系。在表生环境中，角闪石类矿物大多是易风化的不稳定矿物，而不透明矿物则是较难风化的稳定矿物，帘石类界于二者之间。 为了提取这种信息，设置三个系数： K1角闪石类矿物含量/帘石类矿物含量简称：角/帘比，x/y； K2角闪石类矿物含量/不透明矿物含量简称：角/不透明比，x/Z； K3=帘石类矿物含量/不透明矿物含量简称：帘/不透明比，y/Z； 还令F=K1+K2，实验表明，S8以上的古土壤的F值都明显低于其上、下黄土层，即在S8以上的黄土主要呈浅灰黄色，疏松多孔，大孔发育，富含钙质与马兰黄土的典型性比较接近。,5.对黄土和冲洪积黄土状土、冲积黄土状土的矿物成分进行比较后发现： 典型黄土比冲洪积黄土状土含有更多的不稳定矿物、而云母等片状矿物则在后几种土中较多，说明黄土所经风化作用微弱。 在矿物按粒级分配分布的粒级较广且较粗，冲洪积、冲积黄土状土中的重矿物则分布较窄而细。,黄土中的碳酸盐碎屑矿物与冲洪、冲积黄土状土的也有不同：黄土中碳酸盐含量最高、古土壤最低，冲洪积、冲积黄土居中。黄土中碳酸盐矿物颗粒较粗，多集中在细砂级中，而其他几种沉积物多集中在微砂中。黄土中的碳酸盐颗粒大多滚圆，缺乏完好晶体，而黄土状土中的碳酸盐颗粒滚圆者少，棱角状者多可能大部为次生。黄土中碳酸盐赋存的特点是均匀分散、互不连结，局部是粉末状与黏土结成团粒，并以薄膜形式附于大颗粒表面。冲积黄土状土中碳酸盐粗颗粒边缘有溶蚀现象，细粒分布不均常呈链状充于孔隙中。,6人们还分析了甘肃前震旦纪秦岭群，古近纪甘肃群粉砂岩、白垩纪河口群粉砂岩、第四纪安宁组砂岩和黄河现代冲积物以及鄂尔多斯侏罗纪岩中的重矿物成分，发现它们的矿物组合十分单调，矿物种类比黄土少得多，特别是不稳定矿物中的角闪石和辉石类含量极少。这说明这些沉积物都经过了彻底的风化，不稳定矿物已经消失，而黄土与之没有联系，其物质来源于风化作用微弱的干旱沙漠区。,7经研究发现，黄土与北方的沙漠有一定的联系。但黄土部分物质来源可能更远。 马兰黄土中含柘榴石和锆石较多，说明它受鄂尔多斯沙漠影响较大，而离石黄土中含角闪石类和绿帘石、黝帘石类矿物较少，与鄂尔多斯沙漠关系似乎不如马兰黄土那么密切。现代沙说表层以晚更新世和全新世的沙为主，与离石黄土相关的沙大多没有出露。,8中国华北、西北各地黄土的重矿物成分的种类和含量都与世界各地类似。但也有一些差别，中国黄土矿物成分比较复杂，辉石、角闪、石和绿帘石及云母类相当多，而锆石、金红石、柘榴石等含量较少，但还未发现刚玉、磷钇矿和海绿石等矿物，尤其是海绿石在原苏联和匈牙利黄土中都占有很大数量。这可能与各黄土物源地区地质情况不同有关。,522 黄土中的黏土矿物,黄土黏土矿物以伊利石为主，还有高岭石、蒙脱石、绿泥石、蛭石及少量无序和或混合层结构矿物。各时代黄土黏土矿物组成基本相似，只是各种矿物在相对数量上有些差别，午城黄土比马兰黄土含有较多的蒙脱石和蛭石及少量的绿泥石和高岭石。古土壤与黄土在黏土矿物方面的差异主要表现为伊利石的