Причины унаследованности состава и свойств красноцветных грунтов современной коры выветривания в пределах западной части Сычуаньской впадины Китая

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

В работе на примере западной части Сычуаньской впадины Китая экспериментально оценены и проанализированы особенности состава и свойств красноцветных пород из четырех типичных осадочных толщ мелового и юрского периодов и продуктов их выветривания. Рассчитаны геохимические показатели выветривания (The Chemical Index of Alteration; CIAcorr); сделаны выводы о направленности процессов выветривания и причинно-следственной связи между составом и свойствами материнских пород и превышении содержания химических элементов в выветрелых грунтах. Результаты показали, что образцы выветрелых (дисперсных) грунтов довольно схожи с материнскими породами по таким характеристикам, как: цвет, плотность твердого компонента, содержание органического углерода, гранулометрический состав, pH, минеральный состав и содержание основных химических элементов. Результаты расчета CIAcorr и анализ треугольных диаграмм A–CN–K показали, что все образцы выветрелых грунтов и материнских пород имеют схожий индекс и характеристики химического выветривания. Кроме того, можно утверждать, что все они достигли умеренной интенсивности химического выветривания, причем интенсивность выветривания образцов из пород мелового возраста (K1c) значительно выше, чем у образцов, отобранных из пород юрского возраста (J3p, J3s, J2s). Красноцветные породы при выходе на поверхность подвергаются быстрой физической дезинтеграции, а их химическое преобразование слабо выражено. Причиной подобной направленности процесса выветривания является однородная текстура, существенно глинистый состав материнской породы, легко разрушающейся в условиях повышенной влажности и обилия тепла. Незначительное химическое выветривание обусловлено тем, что сама материнская порода в процессе осадконакопления и последующего диагенеза претерпела заметное изменение химического состава и приобрела высокую степень устойчивости к последующему преобразованию в современных условиях. Таким образом, материнские породы в значительной степени определяют состав и свойства красно-желтых ферралитных грунтов.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

И. Пэн

Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова

Автор, ответственный за переписку.
Email: 354151007pyz@gmail.com

геологический факультет, кафедра инженерной и экологической геологии

Россия, Ленинские горы, 1, Москва, 119991

И. Ю. Григорьева

Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова

Email: ikagrig@inbox.ru

геологический факультет, кафедра инженерной и экологической геологии

Россия, Ленинские горы, 1, Москва, 119991

Список литературы

  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.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Морфология анализируемых образцов: нижнемеловых K1c (формация Канси), верхнеюрских J3p (формация Пэнлайчжэнь), J3s (формация Суйнинга) и среднеюрских J2s (формация Шаксимяо) отложений.

Скачать (356KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Расположение точек отбора проб и профили выветрелых толщ, сформированных на красноцветных верхнемеловых и юрских отложениях: a − расположение Сычуаньской впадины на территории Китая (изучаемая часть региона выделена светло-серым); б − точки отбора проб в пределах Сычуаньской впадины: квадраты (K1c), круги (J3p), треугольники (J3s) и крестики (J2s) – места отбора проб из соответствующих отложений. Опробуемые профили в пределах отложений: в − нижнемеловых K1c (формация Канси); г − верхнеюрских J3p (формация Пэнлайчжэнь); д − верхнеюрских J3s; е − среднеюрских J2s (формация Шаксимяо).

Скачать (1MB)
Метаданные
4. Рис. 3. Обобщенные профили содержания основных оксидов в анализируемых образцах из осадочных горизонтов K1c, J3p, J3s, J2s. Цифрами по вертикали обозначено общее количество образцов.

Скачать (232KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Изменение индекса CIAcorr (а) и тренды выветривания A–CN–K для материнских пород и красно-желтых ферралитных (выветрелых) грунтов (б).

Скачать (333KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 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».