长江中下游典型红土剖面中1.4nm粘土矿物过渡相的成因及气候环境意义

随着全球变化研究的兴起与不断地深入，古土壤对气候环境变化信息的记录愈来愈受到地质学家的重视。对土壤中粘土矿物过渡相的研究，有助于了解土壤矿物的形成演化、土壤发生以及土壤性质，揭示其气候环境信息的记录。长江中下游的红土剖面中广泛发育1.4 nm粘土矿物过渡相，离子交换性质表明其为羟基Al蛭石，来源于伊利石的风化蚀变，并通过对比分析提出鉴定1.4 nm矿物种属的实验流程。九江红土剖面中，粘土矿物相对含量变化与北方黄土-红土系列相一致，反映了中更新世以冬季风的加强和气候逐渐由暖湿到冷干的转变，红土沉积物记录了全球气候变化在热带亚热带地区的响应。在长江中下游红土剖面中，发现高岭石-蒙脱石混层矿物的存在，剖面上部高-蒙过渡相中高岭晶层含量较低而下部的高岭晶层含量较高，而且高-蒙过渡相中高岭晶层为埃洛石相。HRTEM分析结果表明，高岭石-蒙脱石混层矿物具有特征的卷曲边缘形态,晶格条纹相中可见高岭石晶层侧向并入蒙脱石晶层，表明其来源于蒙脱石晶层的风化分解。伊利石蚀变可形成伊利石/蛭石、羟基铝蛭石-高岭石和伊利石-高岭石过渡相，根据观察与理论计算，建立伊利石蚀变转化过程的相图。九江与宣城红土沉积物具有相同的微量和稀土元素配分模式，具有相近的143Nd/144Nd和147Sm/144Nd同位素成，表明其系上地壳物质经多次的、充分混合的产物，与长江的河流沉积物相似但经历更加强烈的风化成土作用的叠加，明显不同于北方的黄土。本研究的创新之处在于发现了中国南方红土中未曾报道的羟基Al蛭石、高-蒙混层、伊-蛭混层等粘土矿物相，并揭示长江中下游沉积系全球气候变化在热带亚热带地区的响应。