丹霞地貌风化现象

丹霞山紫红色砂岩砾岩的化学风化与成土过程曾水泉 1概况 丹霞地貌形成的基础是紫红色砂岩砾岩，主要成岩时代在白垩纪至第三纪之间，这类岩石在我国有广泛分布，幷且在不同的水热条件下都有丹霞地貌出现，但并不是所有的紫红色砂岩砾岩都能形成丹霞地貌，说明丹霞地貌的发育主要是地质作用而不是受生物气候的制约。本文对形成典型丹霞地貌的紫红色砂岩砾岩的主要物质组成与化学风化和成土过程的关系进行探讨。 丹霞山地处湿润的中亚热带季风气候区，为亚热带常緑阔叶林一红壤生态系统所覆盖，但在陡坡峭壁为原岩裸露，因此，形成了特殊的丹霞景观，在其顶部戴上緑帽，腰部平台束上緑腰带，悬崖峭壁穿红衣裤，平缓坡麓穿緑鞋，造就了丰富的丹霞旅游资源。 根据丹霞地貌的特点和疏松物质在地表分配的一般规律，按B.E.波雷诺夫对风化殻划分的类型，丹霞山风化物主要可分为四个风化殻类型：顶部为残积型风化殻，腰部平台上为残积坡积型风化殻；坡麓为重力堆积型风化殻；山丘谷地和河流阶地为冲积型风化殻。风化殻上层由于高等緑色植物的长期活动而形成了具有肥力的土壤。土壤和风化殻都一直朝地带性的富铝化方向发展，但在夹谷内或岩缝中堆积的风化碎屑物，由于缺乏阳光、雨水和高等緑色植物的直接作用，至今仍不能形成土壤，亦可称之为原始土壤。这一类样品分析的数据，未参与其它剖面分析数据的统计。 在丹霞山通过野外调查后，确定了13个采样点，即残积，残坡积，重力坡积和冲积型各定3样点，谷内缝中为一个样点。每个样点的剖面按发生层从母岩至表土进行分层采样，共取得40多个样品。这种布点的原则，主要是考虑不同地貌部位对母岩风化和成土过程中物质新分配的影响，一般在小区的范围内，对风化殻和土壤的物质含量的变化，主要是受地貌而不是气候的影响。 样品经过无污染外理后进行了常量和微量物质的分析，常量组成物质：颗粒组成，有机质和全量、pH值由广东省土壤所负责分析，采用常规分析方法测定；我们对微量元素的分析，是采用我国土壤环境背景值测定方法进行分析。 野外调查观察剖面的内容，以不同地貌部位的剖面各举一例列于表1。 2丹霞山紫红色砂岩、砾岩的主要物质组成 由丹霞地貌变为今天的丹霞景观，是在坚硬层状紫红色砂岩、砾岩上经过长期的物理、化学和生物共同作用的结果，紫红色砂岩、砾岩作用过程的特点和强度与岩石的物质组成和构造及岩性有密切关系。 紫红色砂岩、砾岩，是由紫红色红细砂层与紫红色砾砂层之间不规则的重叠而成的。其主要矿物为石英，其次为长石、云母类矿物，还有褐铁矿、高岭石、方解石、白去石和金红石等，其中有的为原生矿物，有的为次生矿物，还含有一定的有机物质，后两者有另于岩浆岩的物质组成。 紫红色砂岩中组成物质颗粒粗细，是判别其成岩的物质特点和环境条件的重要标志之一，紫红色砂岩中各粒含量分析结果均值（mm%）为： 可见，紫红色砂岩中，细砂（0.25-0.05mm）占总重量的75%以上，其次为中砂（1.0-0.25mm）和粘粒（Na2O K2O MnOpH值，累积序列为：有机质TiO2 Fe2O3烧失量P2O3MgO Al2O3SiO2。 可见,紫红色砂岩、砾岩在风化和成土过程物质变化的主要特点有：有机质累积极显着，Ca、Na、K氧化物迁移强度很大，导致风化殻和土壤产生酸性反应。TiO2和Fe2O3有明显的累积，但Al2O3累积极微弱，而SiO2稍有累积，因此，富铝化较微弱而风化殻和土壤处在脱盐基阶段较明显。 3.3母岩、风化殻和土壤中微量元素含量 丹霞山紫红色砂岩，砾岩、风化殻和土壤中分析了11个元素，各元素均值见表4。 上述11个微量元素正常在风化和成土过程中，Pb和Zr两元素产生累积，其它9个元素都不同程度地产生迁移，这些元素的变化趋势，是与母岩的碱性到风化殻、土壤的酸性环境相吻合。 4丹霞山不同地貌部位的风化殻和土壤中物质含量 在一个地区内，地面是风化殻和土壤中物质含量分异的主导条件，由于丹霞地貌的特殊性，决定瞭风化殻和土壤公布的不连续性，总的分布规律还是一致的，同样，丹霞山顶为残积物；腰部平台为残积一坡积物；坡麓为重力堆积一坡积物，谷底和河流阶地为冲积物，在不同地貌部位堆积疏松物质来源不同，其上发育的风化殻和土壤的物质含量也不相同（表5）。 为了便于判别不同地貌部位上风化殻和土壤中主要物质含量差异的大小，采用分异系数Ki=xi/xi表示。xii为每个地貌部位上风化殻或土壤中i物质的均值，xi为丹霞山风化殻或土壤中i物质的均值，所谓分异系数是丹霞山全区均值除以各地貌部位上的均值所得的商，当Ki大于1时，说明高于全区值，Ki低于1时，则低于全区值含量，详见表6和图1（a、b）。 5小结 （1）由连片的紫红色砂岩、砾岩形成特殊的丹霞地貌，是以地质新构造作用为主，与外动力共同作用所致，成岩物质来源于乾热环境、碱性反应。 （2）丹霞地貌变为丹霞景观，是经过各种风化和成土过程，而相应地建立了相对稳定的生态系统所致，风化和成土过程处在湿热环境而形成酸性反应。 （3）组成红岩的物质，在常温常压的环境中曾经过一定时间的风化作用，当成岩后，再次在常温常压环境中出露。它的抗风化能力要比相邻的岩浆岩强，红岩中石英含量很高和丹霞地貌的影响，它的风化产物的