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本项研究对我国东部地区从从华南海南岛到东北黑龙江约北纬18°到50°之间的广大区域进行了表土、风化层,母岩的样品采集,测定了这些样品的主量元素、微量元素、稀土元素的含量,对得到的数据进行的综合分析得到了如下一些认识:
中国东部41个表土样品的化学蚀变系数CIA表现为从北到南的略微增大,Fe2O3/FeO比值的上升较为显著,而全岩样品的硅铝率和硅铁铝率则完全不能显示任何趋势。中国东部30个风化剖面的主量元素变化规律显示的风化程度整体趋势是从北到南逐渐加强的。
中国东部50个表土样品的23种微量元素的算术平均值整体上比中国土壤、中国东部平原土壤、中国东部上陆壳的要高。其中Ti、Cr、Co、Ni、Cu、Nb、Ta的平均值尤其高。
中国东部29个玄武岩表土的Sc、Ti、V、Cr、Mn、Co、Ni、Cu、Zn、Ga、Ge的元素含量都表现出了不同程度的由北到南逐渐变大的趋势,而Rb、Sr、Ba、Pb则由北到南逐渐减小。显示出地带性变化的规律。发现玄武岩表土的Ba/Nb比值和Sr/Nb比值与年均温及年降水量的相关性极好,也就是说Ba/Nb比值和Sr/Nb比值可以指示风化程度的强弱。
中国东部31个风化剖面中玄武岩发育的剖面特征十分明显,表土和风化层中元素Cs和Pb相对母岩表现出强烈富集,Sr相对母岩亏损;在折线图上表现出Cs和Pb处极显著的峰和Sr元素处的谷。其它岩类发育的剖面则没有明显的特征。另外,Rb在表土和风化层的富集也比较显著,在玄武岩发育的剖面中更是如此。
中国东部50个表土样品中的稀土元素总量在82.19~862.48 ug/g范围内变化,算术平均值为265.82 ug/g,显著高于世界土壤和中国土壤的稀土元素含量平均值。稀土元素总量的样品分布峰值为200~300 ug/g,比美国及其邻区土壤中稀土元素总量100~200 ug/g这个范围偏高100 ug/g左右。大部分剖面中,表土和风化层的∑LREE/ΣHREE比值比母岩更大。研究中发现在气候达到中热带地区的湿热程度及风化作用的强度时,重稀土才会产生显著的淋失,从而导致∑LREE/∑HREE比值变大。另外,在气候达到北热带地区的湿热程度及风化作用的强度时,表土会出现显著的Ce正异常。
稀土元素间的相关性较好,特别是相邻稀土元素的相关系数特别高,最高达0.998;Y元素和重稀土元素的相关系数也较高,其中和Ho元素、和Er元素的相关系数也都超过了0.99。原因大概是因为绝大部分样品都采自未受干扰的自然状态下的土壤。
Ce/Eu对Eu/Sm图解可以较好的区分不同来源的表土,剖面中表土和风化层相对母岩有Ce/Eu比值变大、Eu/Sm比值变小的趋势。
本文用多种表土地球化学参数建立了一套年均温和年降水量的转换方程,这一套表土地球化学-气候环境转换方程克服了前人以往一些模型的采样区域不全面和成土母质单一的缺陷,从而更具有可操作性、普遍性、代表性与合理性,并为古环境研究中半定量一定量描述古气候环境参数提供了合理的基础参照系,可以重建古温度和古降水曲线。