粘土矿物在古环境研究中的应用

1、浅析粘土矿物在古环境争辩中的应用摘 要：粘土矿物广泛分布于各种类型的沉积物和沉积岩中，主要有高岭石、伊利石、绿泥石和梦皂石四种矿物，其组合特征和含量的变化记录了源区气候环境变化的信息。粘土矿物对环境变化的反响比较敏感，因而可以依据粘土矿物的矿物成分、组合特征、矿物结晶度及矿物含量变化记录的粘土矿物形成过程中的古环境变 化来恢复古环境演化。粘土矿物作为一种争辩古环境变化的重要指标，在古环境的争辩中发挥着重要的作用。关键词：粘土矿物 古环境 代用指标粘土矿物通常是指构成土壤和岩石细粒局部2m的主要成分的矿物。一般状况下，粘土矿物是细粒分散的、含水的层状构造硅酸盐矿物和层链状构造硅酸盐矿物及含水的非

2、晶质硅酸盐矿物的 1。今论古”的方法，自然界中记录古环境变化的代用指标很多，如冰芯、黄土、树轮、珊瑚、硅藻等，这些代用指标在古环境重建方面也得到了广泛的应用，但这些代用指标的分布有明显的区域性。由于粘土矿物广泛分布于各种类型的沉积物和沉积岩中，所以粘土矿物在古环境变化争辩中具有重要的价值和宽阔的前景。一、粘土矿物与生成环境粘土矿物在形成过程中受水介质的pheh响，产生了晶体构造、形态及类型各异的矿物1。不同的矿物在肯定程度上反映了其形成时的条件与环境。一粘土矿物的生成环境高岭石是在温和潮湿的气候条件下，主要由长石在酸性介质作用下经过淋滤作用形成的2-31:1d003=0.238n。经55高温加

3、热后d001峰将消逝图12，高岭石主要来源于陆地环境，由于海洋岩内原生水中k+/h+比率高， 故不能形成高岭石4。但不是在任何一种陆地环境中都有丰富的高岭石，只有气候暖湿才有利于高岭石的形成和保存。1：高岭石x自然片2：高岭石x(550)2:1处理的定向薄膜样品中，00l1.2 d0011.7nm左右图34。富盐基，特别是贫k+而富含naca2+的naca2+就从蒙脱石的混层位置上剥离，因此蒙皂石的存在指示了严寒的气候特征。另外，火山物质在碱性介质中很简洁变成蒙脱石5。3：蒙皂石x自然片4：蒙皂石x乙二醇饱和片d002=0.5nm，d003=0.333nm图5。伊利石形成于温和或严寒少雨的气候

4、条件下，由长石、云母等铝硅酸盐矿物在风化脱k+的状况下形成5。假设其晶格混层k+连续淋失，就可以向蒙脱石演化。湿热气候条件下，化学风化彻底，气候枯燥、淋滤作用弱对伊利石的形成和保存有利6。5：伊利石x绿泥石形成于枯燥的气候条件下，是在碱性条件下埋藏后经成岩作用形成，尤其是简洁在富mg2+的空隙水中沉淀出来7，其含量增加代表了渐渐变为干旱的气候条件8。因此，绿泥石一般在气候受到抑制的地区如冰川或干旱区保存下来，所以高纬度和极区以外，绿泥石的含量都很低42:1:1硅酸盐矿物。特征衍射峰：d001=1.42nm，d002=0.71nm， d003=0.47nm，d004=0.353nm550高温后d

5、0011.38n图6。6：绿泥石x自然片7：绿泥石x550二粘土矿物的地带性粘土矿物对环境变化反映的敏感性，以及不同的粘土矿物的形成和保存需要不同的酸碱条件及气候条件，因此粘土矿物的分布具有了地带性的特点。19指出矿物也具有地带性，气候的影响明显地表现在矿物形成的特征上。俄国学者 . .卢卡舍夫在苏联境内风化壳的地带性地球化学类型一书中也指出了地带性标志矿物大多为粘土矿物：泰加森林风化壳及土壤是由硅铝和富铁的粘土质风化产物构成，其标志矿物为水云母、高岭石及海泡石等；在草原地带的碳酸盐粘土质风化物及黄土状风化物中，方解石、白云石、石膏等为标志矿物；在荒2等为标志矿物；在热带和亚热带，由富铁和富硅

6、铝的风化产物形成红壤、黄壤和砖红壤, 标志矿物为一水硬铝石，一水软铝石，高岭石等2。我国一些学者对不同地带粘土矿物的争辩分析亦说明白粘土矿物呈现地带性分布的规律。在亚热带地区，以高岭石为主，在砖红壤9。在中纬度地带干旱半干旱的黑钙土、栗钙土中粘土矿物以伊利石和蒙脱石为主10。在高寒的干旱半干旱栗钙土中则以伊利石和绿泥石为主11。疆的漠土中则以水云母和伊利石为主12。可见，以伊利石占优势的粘土矿物组合反映了干旱半干旱的草原环境。三粘土矿物的结晶度矿物结晶度是矿物晶体内部构造有序程度的反映。矿物的这种有序性无序性的变化是与其形成时的地质条件、气候环境条件直接相关的。因此，争辩粘土矿物的结晶度有重要

7、的地质学和环境学意义2。伊利石结晶度可以反映源区矿物环境水解力量，因此，高温存大的降水量被认为导致矿物的强水解作用，以致结晶度差；反之，在低温存枯燥的气候条件下，矿物的结晶度被保存下来。从而低的结晶度值指示低温存枯燥的气候条件，而高的结晶度值指示它们形成于低纬度、高降雨量潮湿和高温的气候条件13。chamley后期早第三期晚期，大量的结晶良好的蒙脱石的沉积意味着这一期间为暖热的气候，同时有相当猛烈而短暂的温季及比较长的干季的交替13。l atouche渐世中期沉积地层争辩后提出，结晶差的蒙皂石的大量沉积是大陆暖热气候的结果。而同时代另一区域结晶度高的蒙皂石的沉积指示了一种水解作用猛烈的气 候1

8、4。四粘土矿物的组合特征有关粘土矿物组合与气候演化关系的争辩已较为普遍。singer争辩了全球不同气候带各种沉积类型中的粘土矿物组合后指出，地表土壤、风化剖面和沉积物中的粘土矿物组合与气候条件及风化强度有亲热的联系，在不同气候条件下，其组合类型不同，因而粘土矿物组合特征是解释古气候的主要指标2。加拿大学者b laise物组合进展分析后，总结出了冰期和间冰期气候条件下的粘土矿物组合特征。在冰期，以富铁绿泥石、伊利石及火山岩形成的蒙脱石为主；在间冰期以蛭石、高岭石、埃洛石和不规章混层矿物为主15。我国学者师育等争辩不同气候带黄土的粘土矿物组合特征得 出：兰州黄土的粘土矿物组合为伊利石绿泥石高岭石蒙

9、皂石型，而位于亚热带潮湿地区的下蜀黄土粘土矿物组合与兰州黄土具有明显差异，以伊利石和蛭石为主16。范德江等争辩长江、黄河沉积物粘土矿物指出：长江、黄河沉积物中粘土矿物组合都为伊利石-绿泥石-高岭石-蒙皂石，但长江沉积物中伊利石含量高于黄河，蒙皂石含量低于黄河；长江沉积物中伊利石/8617。二、粘土矿物在古环境争辩中的应用近年来，随着对全球变化争辩的重视，以粘土矿物为手段来恢复古气候的方法受到世界各国很多学者的关注和承受，并将其运用于从冰川极地到热带雨林，从高原风化产物到湖泊、海洋沉积物，从寒武纪到第四纪如此广泛时空分布的气候重建争辩18。唐松等争辩南海渐世的粘土矿物指出：在反映气候环境方面，3

10、2.831ma粘土矿物含量的安排特征代表了相比照较暖湿的气候条件，自15.5ma3ma温大事，与底栖有孔虫氧同位素资料反映的气候信息具很好的比照性19。史兴民等结合粘土矿物在剖面垂向上的变化特征可将玛纳斯河流i16.29.1kabp，这一时期的高岭石含量较高，伊利石加蒙皂石含量相对较低，反映了此时气候较温和潮湿；第阶段为3.66.2kabp，这一时期高岭石含量虽有波动，但变化幅度不大，含量相对较低，而伊利石和蒙皂石的含量相对较高，因此这一阶段的气候特点是干 冷，但中间有一个明显温湿波动；第阶段是1.83.6kabp，高岭石含量到达最高值，而伊利石和蒙皂石的含量消灭一个波谷，因此这一阶段气候的特

11、点是温和潮湿，而且比今日要温和潮湿的多；第1.8ka bp利石和蒙皂石的含量到达最大，气候又重变得干冷，相当于晚全世的降温期20。李玲等利用x中世以来长江下游、黄土高原沉积物的黏土矿物组成都为伊利石+绿泥石+高岭石+蒙脱石；各地质时期长江下游和黄土高原不同剖面沉积物由不同的黏土矿物组成；各连续沉积剖面黏土矿物均存在伊利石含量渐渐增加的变化趋势，反映中世以来这两个地区气候渐渐变冷21。三、结论粘土矿物以其分布广泛性的优势为世界各地的学者争辩古环境供给了便利的条件，并且粘土矿物的争辩结果和其他环境代用指标的争辩结果有很好的对应关系。同时，粘土矿物在海洋沉积物、湖泊沉积物、不同地带黄土等沉积物争辩中

12、取得了很好的争辩成果。粘土矿物特别的生成气候条件、地带性、组合特征、含量的变化和结晶度的变化，是争辩古环境特别是缺少古环境争辩常用的代用指标的地区的古环境格外重要的代用指标，应当在将来的古环境重建中有着重要的价值和格外宽阔的应用前景。参考文献1m.海洋出版社.2鲁春霞.粘土矿物在古环境争辩中的指示作用j.中国沙漠.1997,17(4):456-460.3汤艳杰,贾建业,谢先德.粘土矿物的环境意义j.地学前缘.2022,9(2):337-3414h,g v.r c.1978j.岩石矿物学杂志.2022,22(4):416-420.role desmicrosvstemes. etude des

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