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福建红壤矿物学特性研究 第六图书馆 本文根据采自福建省两个生物气候带的红土风化壳以及南亚带漳浦金刚山神话鼓山和中亚热带武夷山主峰黄岗山带 的25个土壤 剖面的粘粒矿物分析资料。本文根据采自福建省两个生物气候带的红土风化壳以及南亚带漳浦金刚山神话鼓山和中亚热带武夷山主峰 黄岗山带 的25个土壤剖面的粘粒矿物分析资料。土壤 红壤 粘粒矿物 组合特点土壤通报张庆刚南京农业大学1998第六 图书馆 土壤通报， 2 9 3 1 0 3 1 o 5 ， 1 9 9 8 Ch i n e S e J o u m a 】 o f S o l l S c i e n c e 福 建 红 壤 矿 物 学 特 性 研 究。 鏖堕 4 庄墨 王果 南京农业天孚南京 2 1 0 0 9 5 一 一_ i 福建农业大学 摘要本文根据采自福建省两个生物气候带的红土风化壳以及南亚热带漳浦金刚山、 福州鼓山和 中亚热带武夷山主峰黄岗山垂直带谱的 2 5个土壤剖面中的粘粒矿物分析资料， 对红壤区粘粒矿物风化的 若干规律性以及其组合的地带性特征进行研究讨论， 为华南热带及亚热带的成土作用特点和现代生物气 候条件下土壤发育方向研究提供矿物学依据。 关键词红壤， 粘粒矿物， 组合特点 红壤的矿物学特性主要表现为土壤粘粒矿物类型 及其组合的特点， 这类矿物不仅包括层状硅酸盐， 也包 括一些不定型的氧化物u j 。通过研究红壤粘粒矿物类 型及其组合特点， 对红壤的成土作用特点研究、 现代生 物气候条件下红壤发育方向研究、 红壤的改 良利用和 生态恢复研 究具 有十分重要的意义。本文对福建省两 个生物气候带红土风化壳以及南亚热带的漳浦金岗 山、 福州鼓山和中亚热带武夷山主蜂黄岗山垂直带谱 的2 5个土壤代表性剖面的粘粒矿物类型、 组合特点进 行研究， 揭示了福建红壤风化壳中粘粒矿物组合的地 带性特征和福建山地土壤垂直带谱中的粘粒矿物组合 特点， 为红壤资源开发利用研究提供了矿物学依据。 一 、材料与方法 本研究选择福建两个典型土壤生物气候带即南亚 热带的漳浦金刚山、 福州鼓山和中亚热带武夷山主峰 黄岗山的代表性剖面， 分别反映福建红壤粘粒矿物的 地带性组合特征和垂直带谱中的组合特征。各个样点 自然地理特征简介如下 福建土壤生物气候带明显地区分为南亚热带和中 亚热带 【 2 ] ， 分 界线 大 致 与海 岸线 平行 ， 呈东 北一 南西 向。南亚热带约占全省土地面积的 1 ／ 3 ， 中亚热带区 约 占 2 ／ 3 。 南 亚 热 带 年 均 温 ≥ 2 0 “1 2 ， ≥ 1 0 “12积 温 ≥ 7 0 0 0 “1 2， 年降 雨量 ≤ 1 4 0 0 mm。 自然 植 被类 型 为 季雨 林， 主要土壤类型为赤红壤。土壤生物气候特点为热、 季节性干旱和强酸性、 大风， 昼夜温差较小的海洋性气 候特点。中亚热带年平均气温≤1 9 “12， ≥1 0 “ 3 积温≤ 6 5 0 0 “1 2， 年 降雨量≥1 5 0 0 mm， 自然植 被类 型为照叶林 ， 主要土壤为红壤， 土壤生物气候特点为凉、 湿、 酸性， 早 晚多山谷风， 昼夜温差较大的内陆性气候特点。 漳浦金 刚山位于东经 1 1 8 。 3 5 ， 北纬 2 4 。 2 5 之间， 中国科学院特别支持国家 自然科 学基金重点资助项 目。 ”由地质矿产部宜 昌地质矿的研 究所熊光权分析， 刘云华复核。 主峰海拔 8 5 9 m， 属燕山早期花 岗岩类 ， 土壤一生 物气候特点属南亚热带季雨林赤红壤区， 土壤垂直带 谱为 赤红壤一红壤一黄红壤。 福州鼓 山位于 东经 1 1 9 。 2 0 ， 北 纬 2 6 1 0 之 间， 主 蜂海拔 9 1 8 m。属燕山早期花岗岩类 瑁 发育的红土 风化壳。土壤一生物气候带处于南亚热带北缘， 显示 过渡特征， 土壤垂直带谱为 赤红壤一红壤一黄红壤。 武夷山主峰黄 岗山位于东 经 1 1 7 。 4 5 ， 北纬 2 7 。 3 O 之间， 主峰海拔 2 1 5 8 m， 属燕山早期岩浆侵入活动形成 的似斑状花岗岩 ， 而 海拔 9 0 0 m 以上 山地 为晚三 迭 统 早侏罗世的熔结凝灰岩。土壤一 生物气候带处于 中亚 热带。壤垂直带谱为 红壤一黄红壤一黄壤一山地 草甸土。 本研究通过野外调查， 选择不 同土壤一生物气候 带和不同海拔的土壤剖面作形态特征观察， 并分层采 样， 进行实验室分析测定。共观察采样 2 5个剖面， 粘 粒矿物种类及其含量比率应用 x 一射线粉晶照像法测 得。 “ 二、 结果与讨论 一 不同土壤一生物气候带粘粒矿物组合特征 通过对两个不同土壤一生物气候带不同土壤风化 B层粘粒矿物的种类和相对含量分析， 在具有土壤季 节性干旱和强酸性淋溶的南亚热带， 红壤中粘粒矿物 的特征性组合以高岭石一三水铝石～赤铁矿为主； 而 具有凉湿气候和酸性淋溶的中亚热带则以高岭石一三 水铝石、 石英或蒙脱石一针铁矿、 赤铁矿为主， 不具结 核层。而过渡区的组合特征则介于二者之中， 以高岭 石一三水铝石一石英、 针铁矿为主， 各种不同粘粒矿物 的相对含量也随土壤一生物气候带的变化而呈规律性 变化 表 1 。 维普资讯 第六图书馆 1 0 4 土壤通报 表 1 不同土壤一生物气候带牯粒矿物 组合的地带性特征 土壤一生物 南亚热带季雨 南一 中亚热带 中亚热带古 林赤红壤 照叶林红壤 植被老红土 气候带 干热 、 强酸 过渡区 湿、 凉、 酸 高岭石 ≥8 O ％ 5 O 一8 O ％ ≤5 O ％ 三水铝石 ≤1 O ％ 1 O 一 1 5 ％ ≥1 5 ％ 石英 ≤5 ％ 2 5 ％ ／5 ％ 伊利石 ≤2 ％ 2 5 ％ ≥5 ％ 赤铁矿 2 3 ％ ≤2 ％ 少量 针铁矿 ≤5 ％ 5 1 O ％ ≥1 O ％ 在中亚热带“ 闽北古陆” 的老红土残积层中， 蒙脱 石少见， 高岭石的含量比率比南亚热带少得多， 但伊利 石却相反， 在中亚热带红壤中普遍存在， 且含量比率相 对较高， 说明在持久性的风化作用下， 高岭石和蒙脱石 都会变得不稳定， 而最终形成稳定的伊利石， 如中亚热 带的崇安兴田、 邵武香林铺和三明荆东， 较老的Ⅲ级阶 地红土层中伊利石的含量比率都较Ⅱ级阶地高， 而高 岭石相对较少 。这个 特点 表明， 可以根据 伊利 石的存 在与否， 比较不 同残积物的相对年龄。此外， 高岭石含 量比率的不同体现了水热条件的不同， 因此可作为土 壤富铝化强度的指标， 从分类的定量角度看， 它较 K i 值更易区分。 伊利石和绢云母都具有与白云母极近似的性状， 福建岩石中的绢云母多是在热液作用下形成的， 而伊 利石则是属于风化变质作用影响下生成的产物， 它是 由原生矿物一云母 结构 中 的夹 层 间 K 部分 被 H 取 代的结果。这个过程一般出现在闽西北常湿润的阔叶 林被 下的 土层 中， 下 渗水 的 H 浓 度较低 ， 呈 微酸性 ， 在年均温 1 5 2 O ℃气候条件下， 由地表下渗水中的 H 取代云母结构中的夹层间 K ， 而转化为较稳定的 伊利石矿物， 若酸性淋溶加强， 直至 K 被 H 分部取 代， 还会形成蛭石。 从南亚热带到中亚热带， 福建不同类型红壤粘粒 矿物的相对含量和组合特征的变化表明， 随着气候带 北移， 雨量增多， 湿度增大， 气温降低， 风化程度明显减 弱。 二 山地土壤垂直带谱中的粘粒矿物组合特点 1 ．漳浦金刚山 土壤一生物气候带为南亚热带 季雨林赤红壤区， 土壤垂直带谱为 赤红壤一红壤一黄 红壤 ， 三种土壤风化 B层粘粒矿物相对含量见表 2 。 从表 2 可以看 出， 海拔8 O ％ 一针铁矿 1 O ％ 一三水铝石 5 ％ ， 伴少量石英， 粘粒矿物组合显 示南亚热 带 的 特征， 海拔 3 0 0 ～7 0 0 m 之 间 以红壤 为 主， B层 粘粒矿物组合 特点 为 高岭石 1 5 ％ 一针铁矿 1 O ％ ， 赤铁矿伴少量石英、 2 9卷 长石。海拔7 0 0米， 以黄红壤为主， B层粘粒矿物组 合特 点为 三水 铝 石 4 5 ％ 一 高岭 石 3 5 ％ ～ 4 0 ％ 一蒙脱石 5 ％ ， 伴少量石英、 伊利石和长石， 粘粒矿物组合显示中亚热带特征。 土壤垂直带谱中粘粒矿物组合的主要特征表现 为 1 以高岭石一 三水铝石一 针铁矿为主 ； 2 高岭石 含量比率随海拔升高而递减， 而三水铝石则呈反方向 递增， 粘粒矿物组合随海拔增高显示出类似南亚热带 向中亚热带过渡的特征， 土壤的风化作用逐渐减弱。 3 三水铝石随海拔升高相对含量增加， 高岭石则相 反， 而其它矿物变化不明显， 这说明在低海拔处早期风 化形成的三水铝石转化成为高岭石。从粘粒矿物的消 长情况看， 通常三水铝石的消失总是伴随高岭石的增 加， 或是高岭石的减少伴随三水铝石的增加 。 、 引。 表 2 不同海拔土壤风化 B层 粘粒矿物相对含量 ％ 土壤 赤红壤 红壤 黄红壤 海拔 7 0 0 m 高岭石 8 3 6 1 3 7 三水铝石 5 2 0 4 5 针铁 矿 1 1 1 1 8 石英 2 3 6 赤铁矿 一 5 长石 一 一 一 一 5 蒙脱石 一 伊利石 一 一 一 注 “ 一” 表示 含量极少或无， 后类 同 2 ． 福州鼓山 土壤一生物气候带地处南亚热带 北缘， 土壤垂直带谱为 赤红壤一红壤一黄红壤。鼓山 红壤大面积出 露于海 拔 4 0 0 m 以下 的坡 地， 并 由于构 造运动的影响， 赤红壤被闽江下游的近代冲积物覆盖。 仅在远离鼓山西南坡的新店一带残存着中更新世红土 阶地发育的赤红壤。红壤中粘粒矿物组合仍显示南亚 热带红壤的特点 高岭石 9 O ％ 一赤铁矿 8 ％ ， 针铁 矿 ， 石英少量 表 3 。 表 3 鼓山红壤粘粒矿物相对含量 ％ 土层 a m O ～1 5 1 5 ～7 O 7 O ～1 O O 1 0 0以下 高岭石 8 8 9 O 7 5 8 7 赤铁矿 1 0 8 5 一 针铁矿 1 2 一 石英 2 2 8 3 三水铝石 1 0 处 于 海 拔 7 0 0 m 处 的 黄 红 壤，则 以 高 岭 石 3 5 ％ 一三水铝石 3 0 ％ 、 蒙脱石 1 0 ％ 、 石英组 合为主， 与 4 0 0 m处的红壤相 比， 高岭石相对含量下降 一 半以上， 而三水铝石、 蒙脱石增多， 赤铁矿、 针铁矿少 见， 不具结核层 表 4 。 维普资讯 第六图书馆 2期 张庆刚等 福建红壤矿物学特性研究 表 4鼓 山黄红壤粘粒矿物 相对含量 ％ 海拔 7 0 0 m 土层 c m O ～1 5 1 5 ～4 2 4 2 ～7 5 高岭石 3 8 3 6 3 5 三水铝石 3 4 3 8 4 0 蒙脱石 1 8 1 5 1 2 石 英 1 0 8 1 0 长石 一 3 赤铁矿 一 一 3 针铁矿 一 一 一 这说明， 温度状况下降， 土壤湿润状况增加， 植被 密度加大所形成的酸性淋溶促进了高海拔处土壤粘粒 矿物组合向中亚热带特征过渡， 土壤风化作用逐渐减 弱。三水铝石与高岭石随海拔升高而变化的规律和漳 浦金刚山一致。这种随海拔升高而三水铝石增加显然 不是风化程度加深 的结果 ， 这 种风化早期 形成 的三水 铝石， 可能是 母岩中原生矿物直接风化形成的， 也可能 是由于较强的淋溶作用， 大量移走了风化液中的硅， 使 得铝相对过剩而形成 l 5 ． 6 J 。 3 ． 武夷山主峰黄岗山 土壤一生物气候带为 中 亚热带古植被老红土区， 土壤垂直带谱为 红壤一黄红 壤一黄壤一山地草甸土。四种土壤风化 B层粘粒矿 物相 对含量见表 5 。 从表 5中可以看出， 高岭石矿物由低海拔 向高海 拔呈递增趋势， 三水铝石也反映出与高岭石同步增长 的特点， 但规律并不很明显， 这可能是由于母质的差异 和特殊地形条件引起的， 理论上看， 黄岗山海拔高， 各 剖面所处部位高差悬殊， 气候条件各异， 粘粒矿物应有 较明显的变化规律， 但事实并非如此， 这可能是由于新 生代以来， 山体急剧的隆起和强烈的断块抬升， 导致剥 蚀一坡积作用 的反 复多 次叠加， 从 而扰乱 正常 土壤 发 育进程和矿物演变趋势。 三、 小结 1 ． 福建红壤中粘粒矿物在不同地带均以高岭石 为主， 相对 含量 变幅 为 2 5 ％～9 0 ％， 其 中南 亚热带 平 均达 8 0 ％以上， 而中亚热带一般5 0 ％。 2 ． 福建南亚热带季雨林赤红壤区粘粒矿物的特 征组合 为 高岭石 ≥8 0 ％ 一赤铁矿 大部分转移形成 结核体和网纹≤1 0 ％ ， 组合较单纯。中亚热带照叶林 1 O 5 红壤 为 高 岭石 ≤5 0 ％ 一三水 铝石、 伊利 石 ≥ 1 5 ％ 、 石英或蒙脱一针铁矿 ≥1 0 ％ 或赤铁矿， 组合 较复 杂， 反映出不同土壤一生 物气候 带土 壤粘粒 矿物 的不同组合特征。 表 5 不同海拔土壤风化 B层 粘粒 矿物 相对含量 ％ 土壤 红壤 黄红壤 黄壤 山地草甸土 海拔 2 0 0 m 8 2 0 m 1 1 8 0 m 2 1 5 8 m 高岭石 3 O 4 4 5 5 6 7 三水铝石 5 2 8 2 O 1 8 蒙脱石 1 5 1 5 石英 1 8 8 8 赤铁矿 1 5 一 长石 一 一 一 2 一 2 5 伊利石 一 3 ． 随着南亚热带向中亚热带过渡， 高岭石、 赤铁 矿相对含量逐渐减 少， 而三 水铝石 、 伊利 石 、 针铁 矿略 有增加， 说明风化条件的变化， 导致粘粒矿物的相对含 量和组成 的变化。 4 ． 山地土壤垂直带谱 中粘粒矿物组合特点在南 亚热带表现为随海拔增加， 高岭石相对含量逐步减少， 而三水铝石则呈现增加趋势。高海拔处粘粒矿组合显 示中亚热带组合特征； 低海拔体现南亚热带组合特征。 而在中亚热带表现为高岭石相对含量随海拔升高而逐 渐增加， 三水铝石、 蒙脱石、 伊利石也有增加趋势， 但规 律性不很明显 。 参 考 文 献 1 ． 许冀泉等． 华南热带和亚热带土壤中的矿物． 中国红壤． 北 京 科学出版社． 1 9 8 3 2 ． 福建农业资源与区划 ． 福建科 学技术出版社 ． 1 9 9 0 ； 4 O～ 4 6 3 ． 周性敦、 王果 ． 福建三个垂直带谱土壤 中的粘粒矿物 ． 土壤 通报． 1 9 9 1 ； 2 2 2 4 9 ～2 5 1 4 ． 王果、 林景 亮． 福建红壤 、 砖 红壤性红 壤粘粒矿物 研究 ． 福 建农 学院学报 ． 1 9 8 7 ； 1 8 5 6 ～6 5 5 ． 熊毅． 土壤胶体性质与土壤发生分类， 土壤胶体， 第三册． 北京 科 学出版社， 1 9 9 0 6 ．Va z q u e F M ． F o r ma t i o n o f g i b b s l t e i n s o i l a n d s a p r o l t e o f t e m p e r a t e h u mi d z o r l s e c l a Y mi ne r a t s ． 1 9 8 1 1 8 4 3～ 5 2 维普资讯 第六图书馆