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文档简介
1概述1.1红土、岩溶研究中存在的主要问题在上个世纪的五八—六O年间(即1958—1960年),由于我国西南地区大面积分布有红土,因建国初期“社会主义建设需要”,由当时的建工部综合勘察院西南分院对中国西南地区的红土,特别是对“昆明、个旧、贵阳、遵义”等地的红土进行了调查研究,在“限于时间短,有关的实验工作很少”的情况下,建工部西南分院仅以这些地区红土大面积堆积覆盖在碳酸盐岩(特别是石灰岩)之上,以石灰岩中存在少量的Si.AL.Fe等难溶物质可能残留下来形成“风化物”为依据,作出了一个欠客观、欠科学的结论:“在我们所研究的地区内的红粘土,除昆明东北茨坝一部分的土层,属于玄武岩,个旧一部分为页岩的风化物之外,其他则全部为石灰岩风化物”。随着时间的推移,这个结论逐渐被改造成了一个更为欠客观、欠科学的定义:碳酸盐岩系出露区的岩石,经红土化作用形成的棕红,褐黄等色的高塑性粘性土称为红粘土(《工程地质手册》.第三版.1990;《岩土工程勘察技术规程》.2001.07.01实施;《岩土工程勘察规范》.2002.03.01实施(详见正文及条文说明);《注册岩土工程师》.2002.07;《土木工程地质学》.教材.1994.江西高校出版社;《工程地质学》.教材.1999.中国建筑工业出版社;《工程地质学》.面向21世纪课程教材.高校土木工程学科专业指导委员会规划推荐教材.2005.07.中国建筑工业出版社等等相关的规程规范、教科书、文献资料中均有反映)。这个定义把石灰岩扩大到包括石灰岩、白云岩等的碳酸盐岩系岩石,欠客观、欠科学的范围进一步扩大。更加严重的是,在我国逐渐形成了一种不可动摇的错误的权威观念---红粘土是碳酸盐岩风化壳[或称为碳酸盐岩红土风化壳、残积土等。通过本文2.2及«试论碳酸盐岩上覆红土的形成模式及演化趋势»(地质科学.2003)的分析,红粘土不是碳酸盐岩风化壳(也不是所谓的碳酸盐岩红土风化壳、残积土等),它是由运积作用形成的。因此,“红粘土是碳酸盐岩风化壳”这个权威观念从根本上就是错误的],由这个错误观念产生了极为严重的不利影响。主要表现在下列几个方面:(1)由于把红粘土指定为碳酸盐岩的风化产物,而我国相关领域的专家学者、工程技术人员因无法建立起红粘土与碳酸盐岩实际和理论的相互联系,长期以来照搬照用上述结论和定义,结果是:①
红粘土定义成为经典公理,无人究其理,错误弥重;②
红土的成因、形成过程、分类特征没有人能进行客观科学的分析论证,至今模糊不清,致使相关的国家规程规范从根本上就是错误的;③
国家规程规范及教科书等等有关红土的描述规定大多只提及碳酸盐岩上的红粘土,其它真正由玄武岩、花岗岩、砂页岩等等硅酸盐岩形成并分布在这些岩石之上的大量残积红土被忽视遗弃,或者被错误地当作碳酸盐岩上的红粘土经搬运形成的“次生红粘土”,或者被当作非正统的旁类土体等等本末倒置、违背客观事实的问题层出不穷;④
专家学者、工程技术人员因无法建立起红粘土与碳酸盐岩实际和理论的相互联系,往往对相关问题进行臆测(如后面要提到的某院士等人的臆测),形成不科学的权威垄断;⑤
由于欠客观、欠科学的结论、定义和错误观念把红粘土与碳酸盐岩的相互关系搞错了,使我国大量相关的红土、岩溶研究结果存在严重缺陷,等等贻害不胜枚举。(2)由于国家相关规程规范及文献资料对红土、岩溶欠客观、欠科学的定义和研究结论,使我国大量从事土木工程、水利水电工程、工程地质、水文地质、岩土工程等等的工程技术人员执行着欠客观、欠科学的红土、岩溶评价标准、评价方法。(3)由于我国土木工程、水利水电工程、工程地质、水文地质、岩土工程、岩溶学等与地学相关的各领域规程规范、教科书及文献资料对红土、岩溶欠客观、欠科学的定义和阐释,使我国各院校千千万万学子已经或正在接受错误知识和信息的误导伤害。(4)由于欠客观、欠科学的结论、定义和错误观念的束缚和误导,人们因无法建立起
“红粘土”与“碳酸盐岩”之间的成因联系,使红土科技界对红土形成至关重要的“红土化作用”的本质不能进行客观科学的分析论证,使红土的成因、形成过程、分类特征、工程特性等至今模糊不清。特别是,在红土科技界,我国当前有关的规程规范、教科书、文献资料等等大多只提到碳酸盐岩之上的“红粘土”,而分布于碳酸盐岩之外的真正由玄武岩、花岗岩等硅酸盐岩经红土化作用形成的大量红土被遗弃或误解,造成红土研究的严重缺失,从而使整个红土学科基本处于空白、迷茫,甚至如上所述的本末倒置、违背客观事实欠科学的状态之中。(5)由于欠客观、欠科学的结论、定义和错误观念的束缚和误导,使广大的岩溶研究人员错误地理解红粘土与碳酸盐岩的相互关系,导致我国相关岩溶研究存在严重缺陷,岩溶学界需要重新确立研究思路和研究方法。(6)由于欠客观、欠科学的结论、定义和错误观念的束缚和误导,使红土及岩溶作用的本质得不到客观科学的揭示,从而使得我国西南、华中、华南等地100多万平方公里红土和岩溶地区日益加剧的水土流失、石漠化、生态环境恶化等等灾害得不到有效遏制;珍贵的红土资源得不到合理开发利用。(7)由于欠客观、欠科学的结论、定义和错误观念的束缚和误导,掩盖了红土、岩溶形成发育事实真相,使红土和岩溶中蕴涵的丰富、重大的地球科学信息得不到客观、科学揭示。(8)由于欠客观、欠科学的结论、定义和错误观念的束缚和误导,使我国众多相关领域的科研人员正在浪费国家大量的人力财力物力继续进行错误的研究,得出错误的结果并产生新的误导。实际上,由于欠客观、欠科学的结论、定义和错误观念的束缚和误导产生的严重后果和不良影响实在太多了,而其产生的每一个严重后果和不良影响都是现代文明社会所不容许的,更是与我国当今所倡导的科教兴国、科学发展观背道而驰的。1.2红土、岩溶研究的重要价值和意义从以上简述中已经显示出红土、岩溶研究的重要价值和意义。的确,对于一类自然科学问题,如果其前提定义和观念都是欠客观、欠科学、甚至是错误的,其所有科学研究结果都可能存在缺陷。特别是由此形成的有缺陷的研究结果在我国的长期累积,已对我国的自然科技界、教育界产生了极其深刻的影响,表现了廓清、纠正相关学术问题的紧迫性和重要性。因此,对相关问题的研究,处处显示出其重要价值和意义,概括如下:(1)结束、消除我国所有相关规程规范、教科书及文献资料等对红土、岩溶欠客观、欠科学的定义、研究结论和错误观念等等对千千万万殷殷学子的误导伤害。确立客观科学的红土知识,确立红土与碳酸盐岩符合客观实际的相互关系,确立客观科学的岩溶知识,为祖国科教兴国、科学发展观战略的实施作出贡献。(2)结束、消除我国所有规程规范、文献资料等对红土、岩溶欠客观、欠科学的结论、定义和错误观念在我国土木工程、水利水电工程、工程地质、水文地质、岩土工程、岩溶学等等科技界的严重危害和影响。确立我国新的符合客观实际的红土、岩溶工程特性评价体系。(3)结束我国现在众多的科技人员对红土、岩溶的欠客观、欠科学的认识和研究,阻止国家巨大的人力财力物力的继续浪费,阻止由于新的错误研究结果造成新的误导。(4)结束历来我国科技界在欠客观、欠科学的结论、定义和错误观念禁锢下对有关红土、岩溶等相关课题的申报资助。我国科技界应在对相关问题有一个客观科学、全面系统认识的前提下,站在地球发展演化的高度展开对相关领域各类问题的系统深入研究,才可能取得符合客观实际的成果,并最大限度实现红土、岩溶的科学和实际价值。(5)长期以来,由于欠客观、欠科学的结论、定义和错误观念的束缚和影响,使我国西南、华中、华南等地100多万平方公里红土、岩溶分布区的土地资源和地质灾害得不到有效整治,这些地区的水土流失、石漠化、滑坡泥石流、生态环境恶化等日益加剧。为此,当确立了客观科学的红土、岩溶研究课题之后,既可合理防治这些灾害的发生,同时又可以有效利用珍贵的红土资源,为中国广大红土、岩溶地区经济建设提供可持续发展的战略保证。(6)以上否定,将拓展红土学、岩溶学两个新的研究领域。同时,与红土、岩溶相关联的揭示地球发展演化规律的大地球科学学科的拟定、研究将同步开展,并最终为揭示地球发展演化规律提供直接证据!(7)红土是全球湿热气候条件下的产物,对红土形成过程的研究,可以建立其地球化学过程与古地理气候环境变化的耦合关系,为最终综合评价和预测人类面临的温室效应可能造成的生态环境变化提供直接证据!(8)由于岩溶及红土是地球发展演化过程中较为特殊的现象和产物,因此,对岩溶、红土的研究应该是在确立了客观科学的地球发展演化思路的前提下对相关问题进行全面系统的分析研究,才可能充分实现岩溶、红土的科学和实际价值。相反地,如果仍然以就事论事的方法对相关问题进行讨论,将会重演红土、岩溶研究中背离科学的行为,并加重其危害。事实上,红土、岩溶研究中存在的重大缺陷正是这些科技工作者没能从地球发展演化的高度、更没有形成地球发展演化的正确观念造成的,这是一个科学体系问题。其实,这也正是我们中国科技界的软肋。这样一个重大的科学难题,既有其科学价值,更有其社会意义,正常渠道不接纳,但愿在互联网的平台上让中国人自己讨论自己的问题。2
“红粘土是碳酸盐岩风化壳”错误观念的形成及深刻危害2.1
“红粘土是碳酸盐岩风化壳”
错误观念的形成及不良影响红土是我国云南、贵州、广西、湖南、福建、海南等十几个省区分布较广,对这些地区的工程建设(工民建地基、路基、边坡工程、建材及筑坝材料等)、农业、林业及生态环境影响十分重要的特殊土类。早在上个世纪的五八—六O年间(即1958—1960年),“在我国的西南云贵地区,进行工业与民用建筑工程地质勘察时,经常遇到的问题之一,就是关于一种属于现代坡积、残积物(特别是残积物)----红粘土的物理力学性质及其地基强度的问题。而且,这个问题,是随着社会主义建设迅速的增长,越来越多的摆在我们的眼前了”(引自“云贵地区红粘土的物理力学性质和地基强度问题的研究初步总结”——
建工部综合勘察院西南分院)。在此情况下,由当时的建工部综合勘察院西南分院对云贵地区的昆明、个旧、贵阳、遵义等地红粘土的工程地质性质进行了重点调查研究。经过大约半年(即一九五九年八月至一九六0年初)的调查研究后,得出了上面引用的总结报告。在该总结报告中特别对红粘土的冠名及成因作了这样的描述:“由于这种土的颜色一般多呈红色,这种红色是与它的化学矿物成分有关,这也说明了土在成因上的特征。例如由于次生矿物铁化的结果,就多呈红色,区别一般的粘性土,所以在粘土的前面加一个‘红’字称为‘红粘土’”(这里及我国当前对“红粘土”的称谓本身就欠科学,自然界各类红土普遍具有红色粘性土及高塑性的特点,而碳酸盐岩之上的红色粘性土还包含了各种红土类型,因此把“红粘土”界定成“碳酸盐岩”之上一种特殊的红土类型十分偏颇,实际上把碳酸盐岩之上的红色粘性土当作广义“红土”而进行分类研究才是科学之举。对此,“红粘土”与“红土”一样暂等同作为碳酸盐岩之上的红色粘性土的代名词)。该总结报告对红粘土成因的结论则是:“在我们所研究的地区内的红粘土,除昆明东北茨坝一部分的土层,属于玄武岩,个旧一部分为页岩的风化物之外,其他则全部为石灰岩风化物
”[通过本文2.2及«试论碳酸盐岩上覆红土的形成模式及演化趋势»(地质科学.2003)的分析表明:我国包括云南、贵州等省的南方地区的红(粘)土主要是由非可溶性硅酸盐类岩石经红土化作用形成的特殊土体。因此,“其他则全部为石灰岩风化物”的结论是欠客观、欠科学的。在此需要说明的是:该结论注意到昆明、个旧一部分红粘土为玄武岩、页岩的风化物符合客观事实,具有一定参考价值。遗憾的是我国相关领域科技界一直轻视甚至忽略掉这种事实,而把“其他则全部为石灰岩风化物”错误结论进一步扩大和强化,从而造成了下面将要讨论的红土、岩溶研究的严重失误和深刻危害]。至此,这个欠客观、欠科学的描述性结论,就成了我国红粘土成因定义的一个重要来源。特别地,这份总结报告还指出:“限于时间短,有关的实验工作很少……等等,对于有关问题的分析讨论也一定有不够正确之处,甚至于也有错误之处……”。对此,一个在较短时间内,实验及研究不太充分、自己都觉得有欠妥之处得出的对红粘土成因的描述性结论----在此以后近半个世纪的时间里,虽然我国也曾举办过几次红土工程地质研究讨论会,然而,在没有对“石灰岩、以及碳酸盐岩究竟是通过怎样的风化作用形成红粘土”的相关问题进行深入的理论分析和科学论证的情况下,随着时间的推移这个结论逐渐被改造成了一个更为欠客观、欠科学的定义:碳酸盐岩系出露区的岩石,经红土化作用形成的棕红、褐黄等色的高塑性粘性土称为红粘土(《工程地质手册》.第三版.1990;《岩土工程勘察技术规程》.2001.07.01实施;《岩土工程勘察规范》.2002.03.01实施(详见正文及条文说明);《注册岩土工程师》.2002.07;《土木工程地质学》.教材.1994.江西高校出版社;《工程地质学》.教材.1999.中国建筑工业出版社;《工程地质学》.面向21世纪课程教材.高校土木工程学科专业指导委员会规划推荐教材.2005.07.中国建筑工业出版社等等,在相关的规程规范、教科书、文献资料中均有反映)。对于这个定义,其不仅错误地把上述结论中前人已经注意到并具有一定参考价值的——昆明、个旧一部分红粘土为玄武岩、页岩的风化物这种客观事实忽略、删除掉,而且把石灰岩扩大到包括石灰岩、白云岩等的碳酸盐岩系岩石,欠客观、欠科学的范围进一步扩大。特别地,该定义中的“红土化作用”还是由最初的“风化作用”→“强烈的风化作用”(《土木工程地质学》.教材.1994.江西高校出版社等等教材)→“红土化作用”(《工程地质学》.教材.1999.中国建筑工业出版社;《工程地质学》.面向21世纪课程教材.高校土木工程学科专业指导委员会规划推荐教材.2005.07.中国建筑工业出版社等等教材)经过仅仅是措辞的改变而演绎出来的。在这种措辞的演变过程中,所谓的风化作用、强烈的风化作用以及红土化作用等这三种作用的机理、过程、模式以及碳酸盐岩究竟是怎样通过这三种作用方式形成红粘土的相关问题始终未给予任何客观合理、深入系统的理论分析和科学证明。相反地,在我国却被强化成一种不可动摇的错误的权威观念---红粘土是碳酸盐岩风化壳[或称为碳酸盐岩红土风化壳、残积土等。通过本文2.2及«试论碳酸盐岩上覆红土的形成模式及演化趋势»(地质科学.2003)的分析,红粘土不是碳酸盐岩风化壳(也不是所谓的碳酸盐岩红土风化壳、残积土等),它是由运积作用形成的。因此,“红粘土是碳酸盐岩风化壳”这个权威观念从根本上就是错误的]。为此,近半个世纪以来,这种错误观念便以它特有的方式影响和束缚着人们对相关问题的观点和立场,并误导人们向着与客观事实相悖的方向越走越远。根据有关资料显示,“红粘土是碳酸盐岩风化壳”这种观念形成并被普遍认同的主要证据是:在碳酸盐岩之上普遍发育分布有红粘土;碳酸盐岩中的确也存在哪怕很少量、甚至微量的硅、铝、铁等成分;此外,局部泥灰岩等可溶性较弱的碳酸盐岩可以形成残积土还使一些人误以为广泛发育分布且具有重要地学研究价值的较纯的石灰岩、白云岩等碳酸盐岩之上的红粘土也是或应该就是石灰岩、白云岩等经过“风化作用”或“红土化作用”等形成的。然而,在自然界,由于:红粘土与其下伏碳酸盐岩物质成分的巨大差异[见表1,该表显示了石灰岩表1石灰岩与其上覆红粘土物质成分分析成果表0.46(高岭石绿泥石三水铝石赤铁矿长石石英)D3-3石灰岩4.240.640.734.8546.09方解石白云石石英遵义Z04红粘土52.0918.0710.132.520.65高岭石伊利石绿泥石长石石英Z06石灰岩5.591.840.143.0239.60方解石白云石石英与其上覆红粘土物质成分的巨大差异。为了更加客观地反映红粘土与其下伏石灰岩物质成分的关系,在表1中特别引用了持不同观点者就遵义地区的分析结果(I.
«试论碳酸盐岩风化壳与喀斯特成土作用».中国岩溶.1991)];它们之间参差起伏、清晰分明的不整合接触关系(见附图1、2、3、4示);红粘土堆积覆盖对碳酸盐岩岩溶作用的抑制及其相互作用形成的许多特殊现象(见2.2分析)等等客观事实使人们无法建立起红粘土与碳酸盐岩之间实际和理论的相互联系,于是我国的一些专家学者不顾客观实际,坚持认为“红粘土是由碳酸盐岩经风化作用或强烈风化作用或红土化作用形成的风化壳”,由此形成的“红粘土是碳酸盐岩风化壳(或称为碳酸盐岩红土风化壳、残积土等)”错误的权威观念,半个世纪以来,其牢牢地禁锢、束缚着我国相关领域科技界的思想和意识,在我国历史上制造了前所未有的学术灾难和科学悲剧!为此,由于错误的权威观念的影响和束缚,使具有重要地球科学价值的碳酸盐岩上覆红土的成因一直悬而未决,有关问题得不到客观合理、系统科学的解释。例如:碳酸盐岩上覆红土是怎样形成的?碳酸盐岩与上覆红土之间为什么是参差起伏的接触关系、且土岩界面清晰分明?碳酸盐岩与其上覆红土为什么物质成分相差非常悬殊?红土中的高岭石、伊利石、绿泥石、蛭石、埃洛石、蒙脱石、石英、长石等等矿物能通过基本不含硅酸盐矿物的石灰岩、白云岩等产生所谓的风化作用、强烈的风化作用、红土化作用或其它什么作用形成吗?碳酸盐岩风化成土与岩溶作用有什么关系、红土堆积对岩溶作用又有什么影响等等一系列问题长期悬而未决。对此,我国红土学界因为坚持错误,使我国西南、华中、华南等地100多万平方公里广阔区域范围内的红土成因、分类、特性及蕴涵的地球科学信息得不到客观科学的对待和揭示,使我国的红土研究处于一片空白混乱之中;而我国岩溶学界因为坚持错误、特别是把红土与碳酸盐岩的关系搞错了,使我国庞大的岩溶研究队伍长期以来进行的岩溶研究存在严重缺陷;相关领域的工程技术人员长期以来执行着错误的红土、岩溶评价标准、评价方法。更有甚者,众多相关领域的科研人员正在耗费国家宝贵的人力、物力、财力资源进行着错误的研究(见2.2介绍);我国各类院校千千万万殷殷学子已经或正在遭受错误理论和信息的误导、伤害等等严酷的事实,诚望国人都来正视和关心相关问题。2.2
“红粘土是碳酸盐岩风化壳”错误观念的深刻危害由于“红粘土是碳酸盐岩风化壳”错误观念的束缚和影响,使我国千千万万学子遭受误导伤害;红土学界处于一片空白混乱、岩溶学界相关研究陷于困境之中;工程技术人员执行着错误的国家标准,……。让人更为忧愤的是,众多科研人员正在耗费国家宝贵的人力、财力、物力资源进行着错误的研究,并不断得出错误结论形成新的误导。为此,中国科技界应坚决及时终止、扭转这样一些欠科学、甚至反科学的行为和局面;下面选择两批标注有“国家重点基础研究发展规划项目”、
“国家自然科学重点基金项目”资助的课题论文进行评述,深入剖析错误的权威观念对我国相关学科产生的不利影响,同时找出“红粘土是碳酸盐岩风化壳”这个错误观念症结所在,在此基础上坚决屏弃错误观念的束缚,建立客观科学的碳酸盐岩上覆红土的形成模式,以此达成统一认识,从根本上廓清碳酸盐岩上覆红土的成因真相。由“国家重点基础研究发展规划项目”
、“国家自然科学重点基金项目”等科学基金资助研究“碳酸盐岩风化壳”形成演化的项目论文作者想从科学理论的角度去探究“碳酸盐岩风化壳”的形成演化真象和过程。可是,由于这些学者都是从“红粘土是碳酸盐岩风化壳”这个错误的权威观念出发展开研究,因此,其研究结果不但没能澄清事实,却又与客观事实相悖,使有关问题更加扑朔迷离,这进一步暴露了“红粘土是碳酸盐岩风化壳”权威观念的严重缺陷。在此,就对其中较有代表性、并具有一定理论深度的溶蚀残余理论、溶蚀交代理论进行评述,以辨是非。2.2.1溶蚀残余理论持“红粘土是碳酸盐岩风化壳”错误观念的我国主流派学者普遍认为:碳酸盐岩中含有少量难溶物质(其含量一般为1-10%),当碳酸盐岩中主要的可溶性矿物(方解石、白云石等)被水溶蚀带走后,其余的少量难溶物质便残留下来形成红土风化壳,即溶蚀残余成壳,因此称之为溶蚀残余理论。在标注有“国家重点基础研究发展规划项目”等资助的论文《岩溶风化壳形成演化及其循环意义》(II.中国岩溶.2001)作者在此观点基础上,提出了一种相应的成壳模式(如图1示。在此仅引用其成壳模式图的一部分,具体说明可参考原文)。下面,就根据该文结论剖析“红粘土是碳酸盐岩风化壳”观念的缺陷。(1)该作者的一个重要结论是:“在从灰岩到风化壳的转变过程中伴有大规模的体积缩小。因此岩溶区厚层风化壳的积累需要消耗掉巨厚的灰岩地层,伴有大规模的地貌降低”。这其实也是溶蚀残余理论最普遍的观点和想法,但当灰岩大规模体积缩小并消耗掉巨厚的灰岩地层后,特别是由此形成了图1和附图1、2、3灰岩与风化壳之间凹凸不平、参差起伏接触关系的情况下,风化壳势必产生并形成大规模沉降和差异错动的构造形迹,附图1、2、3及自然界中没有出现这种现象;而其他一些学者也注意到溶蚀残余理论这种明显的缺陷,发现“……假如岩土界面上是由许多米厚的岩石才能形成1m厚的土层,那么由于界面上岩石被溶蚀就要出现‘溶空现象’,从而导致上覆土层不断地向下沉降或塌陷,在自然界中这是不存在的……”等等“与许多事实相悖”(III.«碳酸盐岩红土风化壳主要特征及红土成因探讨».水文地质工程地质.2001)的情况。作者在文章中因为要把碳酸盐岩中少量的难溶物质残留下来形成“厚层风化壳”,已顾及不了与客观事实不符和与“许多事实相悖”这些具体问题;也不考虑灰岩与风化壳物质成分之间的巨大差异,风化壳与灰岩之间参差起伏、清晰分明古岩溶面的不整合接触关系(如附图1、2、3所表现的接触关系)。而从其成壳模式图中(图1:A→B→C→D→A)还显示出作者勾绘灰岩与风化壳之间参差起伏、清晰分明不整合接触关系的随意性(见图1示:图1B风化壳与灰岩之间参差起伏、清晰分明的不整合接触关系随意地变成了图1C较规则整齐水平的接触关系;由图1D的两个溶蚀裂隙及其间的零星土体又随意变成了图1A风化壳与下伏灰岩之间参差起伏、清晰分明的不整合接触关系。这些欠科学、甚至反科学的行为及不尊重客观事实、不全面系统分析客观事物的欠科学态度和风气在持“红粘土是碳酸盐岩风化壳”错误观念的专家学者中大行其道,这是中国科学的悲哀);特别是对灰岩向风化壳的转变过程中,其体积是否能大规模缩小这样一个核心问题作者甚至也没有进行专门论证。事实上,在自然界:灰岩(包括所有的可溶性碳酸盐岩)向风化壳的转变过程中,其体积是不可能大规模缩小的。分析如下:在自然界,碳酸盐岩被覆盖填埋的情况十分普遍。当碳酸盐岩被覆盖填埋后,覆盖填埋物对碳酸盐岩表面将起到较强的屏蔽保护作用,使水对碳酸盐岩表面的溶蚀、侵蚀等作用大大减弱。为此,碳酸盐岩与覆盖填埋物的接触界面由于溶蚀、侵蚀等作用受到抑制将被较好地保存下来,从而使碳酸盐岩的形态体积很难发生变化。如附图1示:碳酸盐岩古岩溶石芽被第三系红色碎屑岩覆盖填埋至今,由于第三系红色碎屑岩的覆盖填埋起到了较强的屏蔽保护作用,使古岩溶石芽基本未再受溶蚀、侵蚀等作用而保留了石芽的原始岩溶形态轮廓,古岩溶石芽体积也基本没有变化。特别是在现场对附图1中碳酸盐岩古岩溶石芽表面进行仔细的观察后发现:石芽与红色碎屑岩接触界面清晰分明,石芽表层虽被腐蚀成了疏松的白色粉末,但其表面仍表现为原始浑然一体的古岩溶面形态特征(这更充分说明覆盖填埋使碳酸盐岩受到的溶蚀、侵蚀等作用非常微弱,致使古岩溶石芽表层疏松的白色粉末也得以保存),石芽体积没有任何缩小的迹象;如附图2示:碳酸盐岩古岩溶石芽被红土覆盖填埋,相似地,它们的接触界面亦清析分明,古岩溶石芽表层虽被腐蚀成了白色粉末,也仍然保留其原始岩溶形态轮廓及特征,其体积同样没有任何缩小的迹象。如附图3示:古岩溶“U”型溶槽被红土覆盖填埋,同样完好如初,形态体积也没有变化;附图4则更显示了被红土覆盖的古岩溶突起整体被腐蚀成白色粉末,但其表面仍保留了统一连续完整的古岩溶面形态特征;附图5为碳酸盐岩上覆混有溶蚀漂石、碎石的运积红土,特别是溶蚀漂石表面虽已腐蚀成白色粉末,但其形态轮廓清晰如故。在野外,由附图1、2、3、4、5所反映的古岩溶被覆盖填埋的情况不胜枚举,在此就不一一列出,这些情况充分表明:碳酸盐岩无论被岩石、还是被土体覆盖填埋,其结果将使碳酸盐岩表面的溶蚀、侵蚀等作用受到较强抑制而有利于碳酸盐岩表面形态特征的保存,从而使其体积很难缩小,更难大规模缩小。而附图6是一个典型、真正的碳酸盐岩风化壳剖面,由于一层薄薄的混碎石红土覆盖,抑制了水对碳酸盐岩的溶蚀、侵蚀作用(当然,除了红土覆盖以外,可能还有诸如气候、水文地质条件等其他因素的制约而使碳酸盐岩风化壳剖面在形成过程中受到的溶蚀、侵蚀等作用相对较弱),致使整个剖面真正受风化作用形成了破碎疏松、甚至局部已变成了粉末这样一个真正意义上的碳酸盐岩风化壳。从该剖面可看出:虽然碳酸盐岩受到强烈的风化作用形成了破碎疏松、甚至局部已变成了粉末这样一个强风化带,但其基本上还保留着碳酸盐岩原岩的岩性构造特征,特别是体积没有发生明显的变化(尤其是在碳酸盐岩已变成了白色粉末的部位也未见体积缩小形成空洞或产生差异沉降及变位的现象,而白色粉末也未有向红土演化的迹象和趋势等)。对此,整个强风化带既没有体积缩小向红土演化的征兆,更不可能像图1那样大规模缩小演化成图1A、B和附图1、2、3等所反映的古岩溶与上覆红土之间的参差起伏、清晰分明的接触关系。上述这些现象表明,碳酸盐岩一旦被覆盖填埋(或其他因素影响),在溶蚀、侵蚀等作用受到抑制而减弱的情况下,碳酸盐岩与覆盖物接触界面的形态及岩石体积很难改变,更难大规模缩小;此时,碳酸盐岩也更不可能通过风化等作用演化成附图1、2、3等所反映的接触关系。因此,从这个意义上来讲,如果碳酸盐岩在风化或溶蚀等作用过程中一旦在碳酸盐岩上形成难溶物质的堆积覆盖填埋物,实际上就形成了一个保护屏障,它就会抑制溶蚀、侵蚀作用而使碳酸盐岩的形态体积得以保存,并随着堆积覆盖物厚度的增加,这种保护屏障的作用将更显著,碳酸盐岩的形态体积就更难变化。既然碳酸盐岩体积难以缩小,那么散布在碳酸盐岩中少量的难溶物质就没有机会溶出形成所谓的“厚层风化壳”。事实上,在中国南方碳酸盐岩分布区,无论是地表的峰丛石林(附图7)、漏斗洼地、落水洞等,还是地下的岩溶洞穴、地下暗河系统等都很发育,这表明当时无论是地表水还是地下水的溶蚀、侵蚀等作用都十分强烈。对此,在把碳酸盐岩中90%以上的可溶物质带走的情况下,碳酸盐岩中的少部分难溶物质也会被带走,并使碳酸盐岩始终裸露与空气或水(地表或地下水)直接接触,而使溶蚀、侵蚀等作用不断进行,这才形成了中国南方规模宏大的岩溶地貌,碳酸盐岩也只有在这样的情况下才可能大规模的体积缩小和出现大规模的地貌降低。为此,大规模的碳酸盐岩体积缩小主要形成了碳酸盐岩裸露、临空的岩溶溶蚀、侵蚀地貌。相反,如果碳酸盐岩中少量的难溶物在当时真要堆积形成了“红土风化壳”,那么中国南方还可能形成现在这样规模宏大的岩溶地貌吗?该作者的“从灰岩到风化壳的转变过程中伴有大规模的体积缩小”这种现象既然不可能发生,那么“红粘土是碳酸盐岩风化壳”就显然不成立;此外,在碳酸盐岩地区无论碳酸盐岩地表有无红土或其它岩土堆积覆盖,如果地下碳酸盐岩岩石中的裂隙、溶隙、岩溶管道等有地下水分布和活动,碳酸盐岩岩石也会产生相应的溶蚀、侵蚀等岩溶作用。与此同时,在把碳酸盐岩岩石中所有物质成分搬运带走的情况下,同样可以使地下的碳酸盐岩岩石体积持续缩小甚而出现一定规模的溶洞、暗河、地下湖泊等。且其进一步发展,还可能引起地面塌陷等岩溶现象,从而改变、破坏原有的地形及红土或其它岩土堆积地貌。因此,在这种条件下,碳酸盐岩岩石较大规模体积缩小、地貌降低后形成的是:地下溶洞、暗河、地下湖泊、岩溶塌陷等岩溶现象;而在碳酸盐岩之上的红土或其它岩土堆积地貌将因此受到破坏,并在这个过程中由于水流的侵蚀等作用,受到破坏的红土或其它岩土将不断被搬运带走进而逐渐减少甚至消失,显然这也决不是碳酸盐岩岩石大规模体积缩小、地貌降低形成所谓风化壳的过程!(2)该作者根据其成壳模式得出另一个重要结论:“厚层连续的风化壳只能发育在地下水以水平作用方式为主的地区。这种地下水作用方式从大的时空尺度上只能出现在岩溶夷平面上”。这也是一个经不起考证的推论。在野外,很多厚层连续的红土都发育分布在山区斜坡甚至斜坡中上部的石芽、峰丛、峰林等这样一些峥嵘起伏的以竖直向为主的岩溶地貌之上。附图2所示的厚层红土分布在云南宜良的一个大斜坡的古岩溶石芽之上;附图8则反映了云南蒙自发育在碳酸盐岩分布区一个大斜坡上的厚层红土;此外,特别在云南石林溶蚀谷地周围以及昆明、红河等地碳酸盐岩分布区的任何一个高程的许多斜坡上都有厚层红土分布。这些地带,地下水以垂直运动为主,也不是夷平面。另外,在我国南方,特别是在地下水以水平运动为主的地带,从地表向地下发育的石林丘陵、谷地溶原及溶洞、暗河等等相互配合、自成体系及规模更为宏大的情况来看,表明了这些地区当时溶蚀、侵蚀作用更加强烈,碳酸盐岩中的少量难溶物质很难残留,甚至更难残留形成所谓的“厚层连续的风化壳”。在此不妨假定碳酸盐岩中少量难溶物质的一部分真的被艰难地保存了下来,那么形成数米至二十余米(我国西南地区碳酸盐岩上覆红土堆积厚度可大于20m)的“厚层连续的风化壳”要消耗掉多厚的灰岩呢?假设难溶物质有5%残留(事实上很多覆盖有红土的灰岩中Si、Ai、Fe总量只在5%左右),考虑到土岩容重的差异,姑且按7%的体积比例成土,那么形成20m厚的红土风化壳需要消耗掉约286m厚的灰岩(这还没有考虑红土风化壳堆积过程中和堆积后可能遭受侵蚀等作用致使风化壳数量减少及厚度变薄等因素,如果考虑这些因素,需要消耗的灰岩数量则更多)。有人还提出更庞大的土岩体积比1:627、质量比1:667(II.《岩溶风化壳形成演化及其循环意义》.中国岩溶.2001),按其体积比,形成20m厚的红土风化壳则需要消耗掉约12540m厚的岩层。而根据本文上述对第一个结论的分析,从灰岩到风化壳的转变过程中其形态体积都很难变化,形成20m厚的红土风化壳需要消耗掉数百米甚至万米以上的灰岩,这显然是不可能的!以及与客观事实不符和“与许多事实相悖”
(III.2001)的客观情况都暴露了“红粘土是碳酸盐岩风化壳”权威观念的缺陷。的确,因为错误观念的束缚和误导,使人们不能正确地认识和理解碳酸盐岩与红粘土之间的关系。例如:我国从事岩溶研究的某院士认为:形成1米厚的红粘土要溶蚀掉25m厚的岩层[I.《试论碳酸盐岩风化壳与喀斯特成土作用》.中国岩溶.1991;II.《岩溶风化壳形成演化及其循环意义》.中国岩溶.2001等论文均引用过此论断]。以此推理,如果形成附图2中4m厚的红粘土需要溶蚀掉约100m厚的岩层(如果红粘土厚度为20m,据此则要溶蚀掉约500m厚的岩层)。那么,在陆续溶蚀掉100m、甚至500m厚岩层的同时,形成并分布在上部的红粘土将不断地向下沉降,特别是红粘土下的岩溶面凹凸不平,参差起伏(如附图1、2、3示),甚至其“高差可达10m”(III.《碳酸盐岩红土风化壳主要特征及红土成因探讨》.水文地质工程地质.2001),在此情况下,红粘土将会产生大规模沉降和差异错动的构造形迹,在附图1、2、3及自然界中没有出现这种情况,“在自然界这是不存在的”(III.2001也发现这些问题)。显然该院士的观点与客观事实是相悖的,与坚持错误观念的所有科技人员一样没能全面系统地考虑相关的一系列问题。而许多科技人员还乐此不疲探讨碳酸盐岩形成红粘土的速度、时间,中国南方碳酸盐岩风化成土地球化学过程与环境变化等等国家自然科学基金重点项目(我国岩溶主流学派坚持错误走得太远了),一切都在误导中演绎科学的悲剧。而红粘土(包括其它任何堆积物)堆积覆盖将强烈仰制其下伏碳酸盐岩的岩溶作用,甚至使之趋于停滞。这些重要的作用在我国南方岩溶地区大面积被红粘土等堆积物覆盖填埋的情况下,势必对岩溶的发育分布产生直接的重大影响。然而,由于错误观念的束缚和误导,使人们忽视(我国岩溶学界基本忽视了红粘土的搬运堆积覆盖等等过程对岩溶作用的影响),甚至错误地理解红粘土与碳酸盐岩之间的相互关系[如上述臆测土岩比例;另外,当前普遍的观念是把红粘土认为是碳酸盐岩的风化壳,还把红粘土覆盖下的碳酸盐岩表面受腐蚀形成的“石灰粉末”、“白云岩砂”等认为是碳酸盐岩风化转变成红粘土的“过渡带”或“风化前缘”等等。事实上,“石灰粉末”、“白云岩砂”等其实都是红粘土等堆积物覆盖后对碳酸盐岩腐蚀形成的产物]。所有对红粘土搬运堆积覆盖等等形成过程的漠视,对红粘土成因及对红粘土与碳酸盐岩相互关系等等的误解,都导致了我国岩溶研究存在严重缺陷和误导。该观点理论存在的问题还有很多,其存在的每一个问题都彰显出“红粘土是碳酸盐岩风化壳”观念的先天缺陷。事实上,持“红粘土是碳酸盐岩风化壳”错误观念的另外一些学者已认识到溶蚀残余理论存在的缺陷及与客观事实相悖的情况[I.
«试论碳酸盐岩风化壳与喀斯特成土作用».中国岩溶.1991;III.«碳酸盐岩红土风化壳主要特征及红土成因探讨».水文地质工程地质.2001;IV.«贵州碳酸盐岩风化壳稀土元素分布特征».中国岩溶.1998],但由于这些学者受到“红粘土是碳酸盐岩风化壳”这个错误观念的束缚,又陷于溶蚀交代理论的误区,下面再对溶蚀交代理论进行评述。2.2.2溶蚀交代理论持“红粘土是碳酸盐岩风化壳”错误观念的另外一些学者注意到上述“溶蚀残余理论”存在与客观事实相悖的严重缺陷(I.1991;III.2001;IV.1998),于是提出了“溶蚀交代理论”,其认为:碳酸盐岩除了产生溶蚀作用之外,由于地下水中含有Si、Al、Fe等物质,还同时与碳酸盐岩进行溶蚀交代作用,并最终形成风化壳。在标注有“国家自然科学重点基金项目及贵州省基金项目”资助的《碳酸盐岩红土风化壳主要特征及红土成因探讨》(III.2001)文章中,作者进一步阐述了这个观点,并强调“水中可溶性SiO2的含量可达3-8mg/l,Fe、Al离子的含量可达0.05-0.1mg/l[这些数据最早出现在:(I.1991)文章中],生物和微生物的作用可使水中Si、Al富集达10多倍以上。地下水通过溶解作用携出Ca、Mg等可溶物质,与此同时携入的Si、Al、Fe等物质交代和淀积而形成新生的粘土矿物”。并指出:“交代作用主要特点是岩体→土体等体积的变化,这就为风化壳土体中保存的基岩原生宏观结构和构造现象、以及土体中各种微结构和交代作用提供了理论基础和圆满的解释”。
“溶蚀-交代理论”的提出主要是为了克服“溶蚀残余理论”的不足,但由于受“红粘土是碳酸盐岩风化壳”错误观念的约束,其不但解决不了诸如:红土中的高岭石、伊利石、绿泥石等等硅酸盐矿物的真正来源?红土与下伏碳酸盐岩为什么是参差起伏、清晰分明的接触界面?附图1、2、3、4、5等所反映的碳酸盐岩表层已蚀变成白色粉末为什么没有被“溶蚀-交代“成红土、甚至未有向红土演化的任何迹象等等一系列问题。而且,其对自已提出的词汇和假设条件本身也很难诠释清楚。由该作者从1991至2001通过“贵州省科学基金资助项目”、“国家自然科学重点基金项目”十余年研究发表的两篇文章(I.«试论碳酸盐岩风化壳与喀斯特成土作用».中国岩溶.1991;III.«碳酸盐岩红土风化壳主要特征及红土成因探讨».水文地质工程地质.2001)清晰表明“溶蚀交代理论”举步为艰,更进一步显露出“红粘土是碳酸盐岩风化壳”观念的严重缺陷。评述如下:(1)该学者发现自然界与附图1、2、3相似的现象:“风化壳显著特点是,岩土界面凹凸不平,突起的部分为埋芷石芽……在几米的平距范围内,突起和凹下的高差就可达10m”(III.2001)。并强调“红土风化壳主要发育在质纯碳酸盐岩地区而不是不溶物含量多的碳酸盐岩地区。”质纯碳酸盐岩中的难溶物质越少,“由许多米厚的岩石才能形成1m厚的土层,那么由于界面上岩石被溶蚀就要出现‘溶空现象’,从而导致上覆土层不断地向下沉降或塌陷,在自然界中这是不存在的”(III.2001)。因此,为了克服上述“溶蚀残余理论”的缺陷,为了解释碳酸盐岩变成红粘土或红土风化壳并没有“沉降或塌陷”等现象,该学者提出了“溶蚀交代”的观点。纵观这些学者在其标注有“贵州省科学基金资助项目”、“国家自然科学重点基金项目”等名目下的相关论文,他们未对其自己提出的“溶蚀交代作用”的机理、过程和结果等进行系统专门研究,而是借用其它学科对“溶蚀作用”、“交代作用”的研究结果,简单、片面地为自己的理论观点辩护。为此,在涉及到其“溶蚀交代作用”的核心问题时,通过使用“贵州省科学基金项目”、“国家自然科学重点基金项目”长达10余年的研究后,在1991、2001两篇文章(I.
«试论碳酸盐岩风化壳与喀斯特成土作用».中国岩溶.1991;III.«碳酸盐岩红土风化壳主要特征及红土成因探讨».水文地质工程地质.2001)中,该学者竟用了三句较为简单、基本相同的客套话来说明“溶蚀作用”、“交代作用”、“交代作用特点”的客观合理性;简介如下:①
对于“溶蚀作用”的客套话:“关于水对可溶性碳酸盐岩的溶蚀作用,目前研究得比较清楚,各种溶解反应方程和溶解步骤已基本建立,在此不再(在)赘述”(1991、2001相隔十年的两篇文章在讨论“溶蚀作用”这个核心问题时,竟使用了基本完全相同的一句客套话,2001年的文章还把“再”字错写成了“在”);②
对于“交代作用”的客套话:“在地质学(的…1991文章使用了“的”字)其它领域中,交代作用是普遍存在和发生的,如(例如:…1991文章使用)矿物的类质同象,石灰岩的硅化和白云岩化……”(1991、2001,同样相隔十年的两篇文章在讨论“交代作用”这个核心问题时又用了基本相同的一句客套话);③
对于“交代作用特点”的客套话:1991年文章的客套话:“交代作用是一种等体积和分子或离子的置换作用”。2001年文章把这句客套话说白了“交代作用主要特点是岩体一土体等体积的变化”。在动用了省、国家重点基金,经过十余年的研究后,仅通过三句简单客套话的使用,人们显然不知道“溶蚀——交代共同作用下”能否使“碳酸盐岩”变成红粘土或红土风化壳?更不知道:溶蚀——交代共同作用下,是否还能使“岩体——土体保持等体积的变化”?在自然界,溶蚀作用和交代作用的确都是客观存在的地质作用形式,而对溶蚀作用、交代作用及溶蚀交代共同作用机理、过程等相关问题不进行系统科学论证,仅简单借用其它学科的研究结果编制客套话是不能说明问题的;尤其不能简单、片面地根据“交代作用主要特点是岩体→土体等体积的变化”就断言:“这就为风化壳土体中保存的基岩原生宏观结构和构造现象以及土体中各微结构和交代作用提供了理论基础和圆满的解释”[原文是:“本文2.3节所论述的风化壳下部含水量很高的特点是地下水在岩土体中渗透的证明,交代作用主要特点是岩体→土体等体积的变化,这就为风化壳土体中保存的基岩原生宏观结构和构造现象、以及土体中各种微结构和交代作用提供了理论基础和圆满的解释”(III.2001)]。因为对于自然界的碳酸盐岩,时刻要谨记最重要最普遍的岩溶作用的存在,不能只用一句“溶蚀作用”的客套话就把岩溶作用束之高阁!应该深入系统地研究在同时有岩溶作用(溶蚀、侵蚀等作用)的情况下,在碳酸盐岩中发生的“交代作用”还能否使碳酸盐岩岩体→土体等体积的变化”而使风化壳土体保存所谓的“…基岩原生宏观结构和构造现象、以及土体中各种微结构和交代作用提供了理论基础和圆满的解释”。要知道,在:岩性条件、地下水水质及动力条件、温度应力条件、埋藏及生物等等条件千变万化极其复杂的开放条件下,岩溶作用的强度及作用结果等也是极其复杂的,即便“交代作用主要特点是岩体→土体等体积的变化”,在同时有极其复杂的岩溶作用下,要配合“交代作用”使自然界三维空间较大范围的碳酸盐岩岩体——土体等体积变化可能吗?使我国南方岩溶分布区广泛普遍的广阔区域范围内的碳酸盐岩岩体——土体等体积变化可能吗?因此,“交代作用主要特点是岩体一土体等体积的变化”不能简单等于“溶蚀交代作用主要特点是碳酸盐岩岩体一土体等体积的变化”,更不能武断等于“这就为风化壳土体中保存的基岩原生宏观结构和构造现象…提供了理论基础和圆满的解释”。(2)为了说明一些矿物的来源,该学者还制定了一些词汇,例如:“淀积”、“筛积”等作用。这些作用与“溶蚀交代作用”又是什么关系?其共同作用后还能保持基岩原生宏观结构和构造现象吗?(3)在未能取得研究进展的情况下,正如该作者2001论文所说:“关于地下水如何参与溶蚀交代作用目前尚需进一步研究”,可是在“关于地下水如何参与溶蚀交代作用目前尚需进一步研究”的情况下;在溶蚀、交代共同作用下,自然界极其复杂的开放环境中碳酸盐岩岩体——土体等体积变化不确定、甚至不可能的情况下,该论文在最后却断然下结论:“本文2.3节所论述的风化壳下部含水量很高的特点是地下水在岩土体中渗透的证明,交代作用主要特点是岩体——土体等体积的变化,这就为风化壳土体中保存的基岩原生宏观结构和构造现象、以及土体中各种微结构和交代作用提供了理论基础和圆满解释”。在此不妨根据这个结论作进一步推测:要使岩体——土体等体积变化,溶蚀交代作用应该是一个逐步发展演化的过程;如果它同时还要保存“基岩原生宏观结构和构造等现象”,其结果必将形成较连续稳定的溶蚀交代渐变过渡带。这显然与自然界红土和碳酸盐岩之间清晰分明(附图1、2、3示)、参差起伏及“风化壳显著特点是,岩土界面凸凹不平,突起的部分为埋藏石芽,凹下的部分为溶沟或溶槽。在几米的平距范围内,突起和凹下的高差就可达10m”(III.2001该作者自己注意到的现象)等客观事实是相悖的!还有,对于附图1、2、3、4、5等所反映的碳酸盐岩表层虽已蚀变成白色粉末却为什么没有出现“溶蚀-交代”成红土的迹象呢?更重要的是这些疏松的白色粉末以及该作者在«碳酸盐岩红土风化壳主要特征及红土成因探讨»、
«贵州碳酸盐岩风化壳稀土元素分布特征»等等文章中也确认其研究区的红土与碳酸盐岩过渡带为“结构疏松的白云岩砂;结构疏松的石灰岩的‘烧瓦’的多孔层、疏松结构层”等(III.2001;IV.1998)即便进一步被溶蚀-交代成了红土,其能保存所谓的基岩原生宏观结构和构造等等特征和现象吗?而对于诸如:碳酸盐岩中含有的方解石[CaCO3]+白云石[CaMg(CO3)2]+痕量或少量石英[SiO2](I.1991)又是通过什么方式溶蚀、交代成了高岭石、伊利石、埃洛石等等硅酸盐矿物并形成相应的结构构造特征呢?事实上,红土中的高岭石、伊利石、埃洛石等等次生硅酸盐矿物及红土特有的微团粒结构特征的形成,主要是含有较多硅酸盐原生矿物的母岩风化蚀变及红土化作用的结果。显然,溶蚀交代作用是不可能把方解石、白云石、微量石英、地下水中的可溶性SiO2以及Al、Fe离子等成分逆向变成高岭石、伊利石、埃洛石等等硅酸盐矿物的,这也就更不可能形成由这些硅酸盐矿物等按一定规律排列组合成众所周知的红土特有的团粒结构了«试论碳酸盐岩上覆红土的形成模式及演化趋势»(地质科学.2003)。因此,碳酸盐岩经溶蚀交代作用形成红土这种想法,还违背了矿物风化蚀变及红土化作用的基本规律。为此,“关于地下水如何参与溶蚀交代作用“并怎样形成红土这样一些核心关键问题由于有违客观规律,过去十年没有,将来也不会有任何积极结果的。(4)如果溶蚀交代作用既普遍又能无条件地使碳酸盐岩岩体→土体等体积变化并形成红土,那么,为什么红土只发育分布在碳酸盐岩岩石面之上的地表,而不大规模地出现在碳酸盐岩岩层之中或岩层的下部呢?特别地,如果按照该“溶蚀交代理论”去推测:在碳酸盐岩中,只要有地下水活动过的地方就应该存在着经等体积溶蚀交代形成的红土,而不应该是溶蚀、侵蚀等作用形成的溶洞等空洞了,难道说这些空洞是由碳酸盐岩先溶蚀交代成红土然后才经侵蚀等作用演变而来的吗?照此分析下去,终将否定岩溶基本作用,后果不堪设想!此观点理论自身存在和需要解决的问题还有很多,用这个理论去解释和研究客观实际问题更加困难。的确,在自然界溶蚀作用和交代作用都是较普遍的地质作用形式,但把这两种作用混合叠加起来讨论红土风化壳与碳酸盐岩的关系一定要慎重。从
“溶蚀交代理论“无法架构起碳酸盐岩与其上覆红土成因联系的桥梁,以及它遇到的每一个困难正反映出要把两个毫不相干的事物强扭在一起所面临的尴尬和阻力。为了留有余地,在此驻笔。值得一提的是,该作者注意到“溶蚀残余理论”还同时存在碳酸盐岩风化壳中物质来源不足的问题,已经认识到:“成土物质主要来自外部”(IV.1998)等等,但由于受到“红粘土是碳酸盐岩风化壳”错误观念的束缚,选择了从地下水的“溶蚀交代作用”的角度去探索“碳酸盐岩风化壳”成因的答案,最终陷于更艰难的境地,这更进一步说明坚持“红粘土是碳酸盐岩风化壳”错误观念没有出路。3碳酸盐岩上覆红土的形成模式通过以上评述及长期对红土化作用、碳酸盐岩上覆红土的成因研究发现:坚持以“红粘土是碳酸盐岩风化壳”观念去解释研究相关问题的确没有出路。相反,只有另劈蹊径,大胆设想,用创造性的思维从全新的角度去探究有关问题,才可能获得实质性突破。基于这样的想法并严格遵循“科学应对客观事物一个逻辑上前后一致的解释”这样一个准则,经过反复调查求索,终于对碳酸盐岩上覆红土成因有了一个较为明晰的认识,并提出了碳酸盐岩上覆红土的形成模式。由于在«试论碳酸盐岩上覆红土的形成模式及演化趋势»(地质科学.2003)一文中已对碳酸盐岩上覆红土的形成模式及演化趋势进行了深入详细的论述,在此直接引用该文建立的碳酸盐岩上覆红土两种主要形成模式进行讨论:(1)碳酸盐岩上覆红土的第一种形成模式(图2示):由图2显示,经地壳运动及运积作用,在碳酸盐岩古岩溶面沉积基床上堆积形成非可溶性岩石,这些非可溶性岩石经红土化作用后可部分或全部形成红土(见附图1、3示。附图1显示出堆积在古岩溶石芽上的第三系红色碎屑岩上部形成了红土,下部仍然为岩石;附图大气红土大气经强烈的岩溶作用大气经地壳运动大气非可溶性岩石经红土化作用非可溶性岩石非可溶性岩石可溶性碳酸盐岩沉积基床古岩溶面可溶性碳酸盐岩古岩溶面(可溶性碳酸盐岩成为沉积基床)经运积作用大气红土沉积基床图2碳酸盐岩上覆红土的第一种形成模式3则显示出第三系红色碎屑岩已全部形成红土)。(2)碳酸盐岩上覆红土的第二种形成模式(图3示):由图3显示,碳酸盐岩分布区以外的非可溶性岩石经红土化作用形成红土物源;此外,可溶性碳酸盐岩在岩溶作用下形成一些难溶物质,它们经搬运后最终在古岩溶面沉积基床上形成红土堆积(见附图2、5示)。上述两种形成模式表明,碳酸盐岩上覆红土的主要来源有三种情况:①
堆积覆盖在碳酸盐岩古岩溶面沉积基床之上的非可溶性岩石经红土化作用形成红土;②
分布在可溶性碳酸盐岩岩石以外地区的非可溶性岩石经红土化作用形成红土,经搬运在碳酸盐岩古岩溶面沉积基床上形成红土堆积;③
可溶性碳酸盐岩在岩溶作用下形成的难溶物质,经搬运在异地的古岩溶面沉积基床上不断形成难溶物质堆积。这里之所以要强调难溶物质经“搬运”是因为,如果这种难溶物质在其可溶性碳酸盐岩上原地残留堆积,将因上述(2.2所述)堆积覆盖产生的抑制作用使可溶性碳酸盐岩的体积难以缩小,从而使散布大气经红土化作用大气红土经运积作用红土非可溶性岩石非可溶性岩石大气红土大气经强烈的岩溶作用大气经地壳运动大气可溶性碳酸盐岩由较弱岩溶古岩溶面沉积基床可溶性碳酸盐岩古岩溶面可溶性碳酸盐岩古岩溶面(可溶性碳酸盐岩成为沉积基床)作用形成的难溶物质经搬运图3碳酸盐岩上覆红土的第二种形成模式在可溶性碳酸盐岩中少量的难溶物质没有机会继续溶出形成难溶堆积物。因此,可溶性碳酸盐岩中的难溶物质在溶出的同时,要连续不断的被搬运带走,使碳酸盐岩始终暴露在大气或水(地表或地下水)中遭受溶蚀、侵蚀等作用,只有这样才可能使碳酸盐岩体积持续缩小,源源不断地溶出难溶物质,经运积并最终在异地的古岩溶面(或其它界面、地面)上不断形成难溶堆积物。仅从这一点也反映了“红粘土是碳酸盐岩风化壳”权威观念存在的严重缺陷。据此,有了上述丰富的红土物源,在适宜的地理气候环境条件下,经重力、水流、风等的搬运作用便可在碳酸盐岩上形成红土沉积物。由此便能顺理成章解释红土与碳酸盐岩物质成分的巨大差异、不整合接触的特殊关系,以及我国南方云南、贵州、广西等省区的碳酸盐岩之上为什么堆积有厚度可大于20m的红土等等一系列问题。当然,在上述红土或其它岩土的堆积过程中,不排除由于地壳运动及沉积条件的变化,而在局部地带出现红土(或其它岩土)直接堆积在未经溶蚀、侵蚀的碳酸盐岩的层面、断裂构造面上或堆积在其它界面、地面上等现象,它们作为特殊堆填形式
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