红色钙质泥岩是古溶蚀残余成土作用的产物再固结形成的

如题所述

桂林晚白垩世红色岩溶建造中的钙质泥岩与现代岩溶区分布的石灰土[18]比较的结果表明,两者在产状、分布及组分特征上具一定程度的相似性。

5.4.2.1 两者的产状、分布均具有分散、不连续的特点

石灰土:由于石灰土是在母岩溶余物的基础上发育起来的,因此,土层浅薄,在地表常作不连续的分布(表5.12)。

钙质泥岩:主要在盆地及其周围的峰体中分散出露,已发现红色岩溶建造残存露头共344处。其中,90%以上露头面积小于0.5km2,最小的仅几至十余平方米。其残留形态多为脉状、斗状、盆状、柱状或囊状,有的构成山体的半边山峰或帽状峰顶[5]

5.4.2.2 两者的化学组分均以SiO2、Al2O3、Fe2O3为主

石灰土:在成土作用过程中,碳酸盐岩成分淋失的次序通常为[19]

Ca2+>Mg2+>K≈Na+>SiO2

据此,尽管在热带、亚热带地区红壤的形成以脱硅富铝化为特征,但在由碳酸盐岩溶蚀风化形成的石灰土中,硅与母岩相比反而是积累的。此外,还有Fe、Al、Mn的淋溶淀积。所以,SiO2、Al2O3、Fe2O3是石灰土的主要成分(表5.13)。

钙质泥岩:分析结果表明,也以SiO2、Al2O3、Fe2O3为主(表5.13)。

表5.13 石灰土和晚白垩世钙质泥岩的化学成分(wB/%)

5.4.2.3 两者具有相同的粘土矿物组成

石灰土:不同类型的石灰土中有不同的粘土矿物组合(表5.14)。桂林附近岩溶区中分布的棕色—红色石灰土中的主要粘土矿物为高岭石、伊利石、绿泥石,以及少量蒙脱石、蛭石等,其中,奇峰镇等地的高岭石、伊利石含量可分别达到44%~66%和27%~55%,蒙脱石约有10%[20]

表5.14 石灰土的粘土矿物组成表

钙质泥岩:以高岭石、伊利石、蒙脱石为主,偶见赤铁矿[5]。与目前桂林岩溶区内分布的棕色—红色石灰土中的主要粘土矿物组成类似。

上述比较说明,桂林晚白垩世的红色钙质泥岩与石灰土的特征基本相同。因此,红色钙质泥岩的物质组成,实际上就是晚白垩世已经形成的石灰土,而且从钙质泥岩的颜色分布、粘土矿物组成等特征来看,这些古石灰土当时已演化到了以棕色石灰土为主。局部向红色石灰土发展的阶段。诚然,若仅从两者的化学组成上比较,钙质泥岩似乎与黑色石灰土更为接近。例如,它们都含有较多的CaO,较少的Fe2O3和Al2O3。然而,这只不过是成岩作用与成土作用殊途同归所产生的巧合,并不能反映两者具有相同的成因。红色石灰土处于碳酸盐岩风化成土演化过程中的初始阶段,所遭受的化学淋溶作用还比较微弱,故其所含的CaO高,Fe2O3和Al2O3低是自然的。晚白垩世的红色钙质泥岩中常可见到粒序层、纹层和交错层理等各种静水或流水状态下形成的沉积结构构造,表明它们系由古棕色—红色石灰土经水流搬运或冲刷到一些低洼的积水环境(岩溶洼地、盆地等)中聚集,经后期压实、脱水等作用固结而成。由于流经碳酸盐岩的水从岩石中溶解r大量的Ca2+、Mg2+,当这些水冲刷或携带古棕色—红色石灰土汇入某一积(汇)水处后,其中的Ca2+、Mg2+不再流失,并由于有岩溶水终年不断地补充而发生过饱和沉淀,与古棕色—红色石灰土一起成岩。因此,红色钙质泥岩中Ca、Mg的含量自然较棕色—红色石灰上的高。目前中国南方用岩溶水灌溉的水田多呈石灰反应,且易发生板结的现象,也是由于上述原因所致,可视为例证。此外,由于石灰土的形成与演化是持续不断的,因此,在某一岩溶区中分布的石灰土就常是以一种为主,兼有别类。各类石灰土经水流搬运或冲刷到低地中聚集的结果,也是造成钙质泥岩中CaO含量高,Fe2O3和Al2O3含量低的原因之一。

综上所述,晚白垩世的红色钙质泥岩与棕色—红色石灰土在分布及组分特征上基本相同,但结构构造和成岩度不同。这些异同说明,钙质泥岩的形成早期,也曾经历过碳酸盐岩的成土作用。由于其中发现有晚白垩世的轮藻、介形虫及植物孢粉化石等,加之目前所见露头中未见有保留碳酸盐岩原生沉积层理等交代成土作用的现象。因此,桂林晚白垩世的红色钙质泥岩主要为溶蚀残余成土作用所形成的古棕色—红色石灰土,经重新沉积—堆积后再固结而成。至于古溶蚀残余成土作用的发生时期,主要是在侏罗纪—白垩纪,特别是晚白垩世。其原因为桂林岩溶区中零星分布一些含晚三叠世孢粉组合的印支期岩溶建造(总出露面积不到1km2),主要由灰、灰绿色或灰黑色的溶积钙质泥岩、钙屑灰岩和钙砾岩组成,其化学成分也以SiO2、Al2O3、Fe2O3为主,一些露头中可见其被晚白垩世红色岩溶建造穿切现象。如果说这些灰绿、灰黑色的溶积钙质泥岩亦系古土壤重新沉积固结而成,其颜色及分布范围小的特点充其量只能说明当时只发育了黑色石灰土,成土作用处于初级阶段。侏罗纪与白垩纪期间石灰土的演化过程,目前还不很清楚,但由于在晚白垩世已演化到了棕-红色石灰土阶段,因此,用红色钙质泥岩中所包含的一些信息来恢复晚白垩世的古岩溶环境是比较可靠的。

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