The reasons for the inheritance of the composition and properties of red-colored soils of the modern weathering crust within the western part of the Sichuan Basin of China

封面

如何引用文章

全文:

开放存取 开放存取
受限制的访问 ##reader.subscriptionAccessGranted##
受限制的访问 订阅存取

详细

In this work, we conducted an experimental evaluation and analysis of the characteristics and makeup of red-colored rocks from four representative Cretaceous and Jurassic sedimentary sequences in the western Sichuan Basin of China, as well as their weathering products. To determine the direction of weathering processes and the cause-and-effect link between the characteristics and composition of the parent rocks and the excess chemical components in the weathered soils, the chemical index of alteration was calculated. The findings demonstrated that, with regard to features like color, density of solid component, organic carbon content, granulometric composition, pH, mineral composition, and content of main chemical elements, all samples of weathered (dispersed) soils are quite comparable to the parent rocks. All samples of weathered soils and parent rocks exhibit similar chemical weathering characteristics and an index, according to the results of the CIAcorr calculation and the examination of the A–CN–K triangle diagrams. Furthermore, all of them have attained a moderate level of chemical weathering, with samples from Jurassic rocks (J3p, J3s, and J2s) having far lower weathering intensities than those from Cretaceous rocks (K1c). The red-colored rocks are characterized by weak chemical weathering and rapid development of physical weathering. This weathering characteristic can be attributed to the parent rock’s uniform texture and mostly clayey composition, which break down readily in environments with high humidity and plenty of heat. The low level of chemical weathering is due to the fact that the parent rock itself has undergone a significant change in chemical composition during sedimentation and subsequent diagenesis, and has acquired a high degree of resistance to subsequent transformation under modern conditions. Therefore, the characteristics and makeup of purple soil are mostly determined by the parent rock.

全文:

受限制的访问

作者简介

Yizhou Peng

Lomonosov Moscow State University

编辑信件的主要联系方式.
Email: 354151007pyz@gmail.com

Geological Faculty

俄罗斯联邦, Leninskie gory 1, Moscow, 119991

I. Grigorieva

Lomonosov Moscow State University

Email: ikagrig@inbox.ru

Geological Faculty

俄罗斯联邦, Leninskie gory 1, Moscow, 119991

参考

  1. Большая советская энциклопедия / Гл. ред. А. М. Прохоров. В 30 т., 3-е изд. М.: Сов. Энциклопедия, 1969. Т. 20. С. 448–449. [The Great Soviet Encyclopedia]. In 30 volumes. A.M. Prokhorov, Ed., 3rd edition. Moscow, Sov. Entsyklopedia Publ., 1969, vol. 20, pp. 448–449 (in Russian)
  2. ГОСТ 26213–91. Почвы. Методы определения органического вещества. https://docs.cntd.ru/document/1200023481 [GOST 26213–91. Soils. Methods of organic matter determination]. https://docs.cntd.ru/document/1200023481 (in Russian)
  3. Золотарев Г.С. Инженерная геодинамика. М.: Изд-во МГУ, 1983. 328 с. Zolotarev, G.S. [Engineering geodynamics]. Moscow, MSU Publ., 1983, 328 p. (in Russian)
  4. Amundson R., Jenny H. On a state factor model of ecosystems. Bioscience, 1997, no, 47, pp. 536–543.
  5. Barshad I. The effect of a variation in precipitation on the nature of clay mineral formation in soils from acid and basic igneous rocks. In: Proc. Int. Clay Conference, 1996, pp. 167–173.
  6. [Chinese soil classification and codes (GB-17396-2009)]. China National Institute of Standardization, 2009. (in Chinese)
  7. Cox, R., Lowe, D.R., Cullers, R.L. The influence of sediment recycling and basement composition on evolution of mudrock chemistry in the southwestern United States. Geochimica et Cosmochimica Acta, 1995, no. 59, pp. 2919–2940.
  8. Crystal structures of clay minerals and their X-ray identification. Brindley G.W., Brown G., Eds., Mineralogical Society of Great Britain and Ireland, 1980, no. 5, chapter 6, 495 p.
  9. Du, J., Luo, Y., Zhang, W., Xu, C., Wei, C. Major element geochemistry of purple soils/rocks in the red Sichuan Basin: China implications of their diagenesis and pedogen. Environmental Earth Sciences, 2013, no. 69, pp. 1831–1844.
  10. FAO/UNESCO. Soil map of the World. Revised legend, with corrections. Rome: FAO, Technical Paper 20. Reprint of World Soil Resources Report 60, 1988.
  11. Gao, Y.X., Li, J. [1:4 million China soil map]. Map Press Publ., 2000. (in Chinese)
  12. Garzanti, E., Padoan, M., Setti, M., et al. Weathering geochemistry and Sr–Nd fingerprints of equatorial upper Nile and Congo muds. Geochem. Geophys. Geosyst., 2013, no. 14, pp. 292–316.
  13. Han, G.Z., Huang, L.M., & Tang, X.G. Potassium supply capacity response to K-bearing mineral changes in Chinese purple paddy soil chronosequences. J. of Soils and Sediments, 2019, no. 19, pp. 1190–1200.
  14. He, Y., Yang Zhuang W., Liu, C. et al. Crop residue removal effects on soil erosion and phosphorus loss in purple soils region, southwestern China. Agronomy, 2023, no. 13(4):1137.
  15. He, Y.R. [Purple soils in China]. Chinese Science Press, Beijing, 2003, pp. 80–126 (in Chinese)
  16. Hu, J., Huang, Z., Li, S. et al. Assessing profile uniformity of soils from weathered clastic sedimentary rocks in southwest China. Catena, 2023, no. 224, pp. 70–107.
  17. Jenny, H. Factors of soil formation: a system of quantitative pedology. Dover Publications. 1994, 281 p.
  18. Kamp, P.C., Leake, B.E. Petrography and geochemistry of feldspathic and mafic sediments of the northeastern Pacific margin. Transactions of the Royal Society of Edinburgh Earth Sciences, 1995, no. 76(4), pp. 411–449.
  19. Li Jun, Huang Chengmin, Wen Xingyue, Zhang Maochao. [Mesozoic paleoclimate changes in the Sichuan Basin: evidence from deep-time paleosols]. J. of Sedimentary Sciences, 2021, no. 39(5), pp. 1157–1170. (in Chinese)
  20. Li, Z., Wang, P., Liu, L., et al. High negative surface charge increases the acidification risk of purple soil in China. Catena, 2021, no. 196, pp. 19–48.
  21. McLennan, S.M. Weathering and global denudation. Journal of Geology, 1993, no. 101, pp. 295–303.
  22. Methods of soil analysis: part 4. Physical methods. Dane, J.H., Topp, G.C., Eds. Soil Science Society of America, Book series, vol. 5, 2002, 866 p.
  23. Nesbitt, H.W, Young, GM. Prediction of some weathering trends of plutonic and volcanic rocks based on thermodynamic and kinetic considerations. Geochimica et Cosmochimica Acta, 1984, no. 48(7), pp. 1523–1534.
  24. Nesbitt, H.W., Young, G.M. Early proterozoic climates and plate motions inferred from major element chemistry of lutites. Nature, 1982, no. 299, pp. 715–717.
  25. Nesbitt, H.W., Young, G.M., Mclennan, S.M., Keays, R.R. Effects of chemical weathering and sorting on the petrogenesis of siliciclastic sediments, with implications for provenance studies. Journal of Geology, 1996, no. 104, pp. 525–542.
  26. Panahi, A., Young, G.M., Rainbird, R.H. Behavior of major and trace elements (including REE) during Paleoproterozoic pedogenesis and diagenetic alteration of an Archean granite near Vile Marie, Québec, Canada. Geochimica et Cosmochimica Acta, 2000, no. 64(13), pp. 2199–2220.
  27. Sichuan Bureau of Geology and Mineral Resources. Geology of Sichuan province. Geological Publ. House. 1991.
  28. Sichuan Geological Bureau Oil Census Brigade. 1:200,000 Geological Map of China. China Geological Reference Library. 1960 Sichuan Basin Group H-48-10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18.
  29. Soil Survey Staff. Keys to soil taxonomy (11th Edition). Washington, USDA, Natural Resources Conservation Service, 2010, 338 p.
  30. Targulian, V.O., Krasilnikov, P.V. Soil system and pedogenic processes: Self-organization, time scales, and environmental significance. Catena, 2007, no. 71, pp. 373–381.
  31. Taylor, S.R., McLennan, S.M. The continental crust: its composition and evolution. Blackwell, London, 1985, 277 p.
  32. The state forestry administration of the People’s Republic of China. Forestry industry standards of the People’s Republic of China, LY/T 1224–1999, Determination of soil density in forests. 1999.
  33. The state forestry administration of the People’s Republic of China. Forestry industry standards of the People’s Republic of China, LY/T 1250–1999, Determination of calcium carbonate in forest soil. 1999.
  34. The state forestry administration of the People’s Republic of China. Forestry industry standards of the People’s Republic of China, LY/T 1239–1999, Determination of forest soil pH. 1999.
  35. The state forestry administration of the People’s Republic of China. Forestry industry standards of the People’s Republic of China, LY/T 1225–1999 Determination of the particle composition (mechanical composition) of forest soils. 1999.
  36. Wei, C.F., Ni, J.P., Gao, M. et al. Anthropic pedogenesis of purple rock fragments in Sichuan basin, China. Catena, 2006, no. 68(1), pp. 51–58.
  37. Wronkiewicz, D.J., Condie, K.C. Geochemistry and provenance of sediments from the pongola supergroup, South Africa: Evidence for 3.0 Ga Old Continental Craton. Geochimica et Cosmochimica Acta, 1989, no. 53, pp. 1537–1549.
  38. Yizhou Peng, Grigorieva, I.Yu. Purple soil inheritance and source of parent rock material and tectonic background in the Sichuan Basin, China. Geology, Ecology, and Landscapes, 2023. https://doi.org/10.1080/24749508.2023.2265125.
  39. Yu, F., Hunt, A.G. Predicting soil formation on the basis of transport-limited chemical weathering. Geomorphology, no. 301, pp. 21–27.
  40. Zhong, S., Han, Z., Du, J. et al. Relationships between the lithology of purple rocks and the pedogenesis of purple soils in the Sichuan Basin. China, Scientific Reports, 2019.

补充文件

附件文件
动作
1. JATS XML
下载
2. Fig. 1. Morphology of the analyzed samples: Lower Cretaceous K1c (Kangxi Formation), Upper Jurassic J3p (Penglaizhen Formation), J3s (Suining Formation) and Middle Jurassic J2s (Shaksimiao Formation) deposits.

下载 (356KB)
索引源数据
3. Fig. 2. Location of sampling points and profiles of weathered strata formed on the red-bedded Upper Cretaceous and Jurassic sediments: a − location of the Sichuan Basin in China (the studied part of the region is highlighted in light grey); b − sampling points within the Sichuan Basin: squares (K1c), circles (J3p), triangles (J3s) and crosses (J2s) are sampling locations from the corresponding sediments. Sampled profiles within the sediments: c − Lower Cretaceous K1c (Kangxi Formation); g − Upper Jurassic J3p (Penglaizhen Formation); d − Upper Jurassic J3s; e − Middle Jurassic J2s (Shaksimiao Formation).

下载 (1MB)
索引源数据
4. Fig. 3. Generalized profiles of the content of the main oxides in the analyzed samples from the sedimentary horizons K1c, J3p, J3s, J2s. The numbers along the vertical axis indicate the total number of samples.

下载 (232KB)
索引源数据
5. Fig. 4. Change in the CIAcorr index (a) and weathering trends A–CN–K for parent rocks and red-yellow ferralitic (weathered) soils (b).

下载 (333KB)
索引源数据

版权所有 © Russian Academy of Sciences, 2024

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».