研究生知识库

喀斯特地表环境研究对当地经济和社会的发展有着非常重要的指导意义。喀斯特地区环境变化是一种特殊的区域环境演化形式，这一地区地形地貌复杂，人地环境问题突出，现今主要借助土壤、洞穴沉积物等来进行古气候古环境研究。其中土壤中记录的信息可以很好地反演当地古环境的演变历史，但是研究的前提是土壤为原位风化而来，记录的是当地的古环境信息。中国西南喀斯特地区是世界上面积最广阔的喀斯特区，主要分布在以贵州高原为中心的滇、黔、湘、鄂、川、渝地区，总面积约54万平方公里，是世界上岩溶发育最复杂、类型最齐全、分布面最大的地区。贵州喀斯特地区上广泛分布着厚度不均匀的红色风化壳，是中国南方红色风化壳的重要组成部分，但目前学术界该地区红色风化壳的成因及其物源长期存在争议，对其形成及演化过程认识不清，加上近年来对于该地区古环境的研究迫切需要确定风化壳土壤物源及迁移规律，因此，本研究在贵州黔西南兴义喀斯特地区选取了两处红色风化壳（ND和YK），通过野外仔细观察，确认为原生自然剖面，运用元素分析等研究方法，揭示了剖面土壤的物质来源及成因、元素的富集特征，进而尝试利用Rb/Sr值及同位素讨论当地古环境变化。取得了如下几点认识：（1）土壤理化性质与已知的红色石灰土相近。（2）元素含量、相关性分析结果及分布模式特征指示剖面红土为下伏基岩原位风化的产物，具体结果为：①几乎所有元素的含量在岩土界面处均突变，表明了岩土界面的风化作用最强烈。②在ND和YK剖面中，Si-Ti、Fe-Al、Nb-Ta、Zr-Hf的相关性极好，相关性系数R2均大于0.97，且土壤样品点均在一条过基岩点的直线附近，说明土壤中这几种元素对基岩有很好的继承性，即在成土过程中没有外来物质的加入。③元素比值之间的关系显示，本研究的两个剖面与UCC、PAAS、中国黄土、峨眉山玄武岩相差明显。④UCC标准化分布模式及稀土元素球粒陨石标准化分布模式显示，ND和YK剖面土壤对其基岩均有非常好的继承性，且明显区别与中国黄土和峨眉山玄武岩，证实了剖面为原位风化剖面。⑤稀土模式显示剖面土壤对下伏基岩继承明显，进一步证实了剖面的原位风化特征。（3）元素迁移特征：以Ti作为参比元素，基岩为参比样品，Na、Ca、Mg、Sr等活化元素几乎全部亏损；对环境敏感的元素如P、Fe、Mn的迁移特征则表现出差异性，分析认为pH、风化强度等因素是导致这种差异性原因。由于风化成土过程中，黏土矿物、Fe氧化物和有机质等因素的不同，导致两剖面稀土元素表现出了不同的迁移特征。即ND剖面稀土元素亏损，YK剖面稀土元素富集。（4）尝试利用土壤Rb/Sr值及有机碳氮同位素（δ13Corg和δ15Norg）随时间的变化来讨论古环境变迁，讨论结果为研究区自晚更新世以来可能经历千年尺度上的冷热、干湿交替过程，地表植被中，可能C4植物比例较高。