碳酸盐岩现代风化壳 3.风化壳有哪几种主要类型?其特征如何?

作者在四川和贵州等地岩溶区进行工作和研究过程中，对许多碳酸盐岩红色风化壳进行过勘探和现场的仔细观察，发现碳酸盐岩风化壳剖面岩土过渡带大都具有如下特征（表6-1）。

表6-1 石灰岩、白云岩两种主要碳酸盐岩风化壳岩土过渡带特征

首先，白云岩层和石灰岩层上都可发育风化壳，但二者有较明显的差别，主要反映在岩土过渡带的特征上：前者风化壳岩土过渡带（即从风化壳土层至新鲜母岩之间的部分）比较明显，厚度较大，有时可达一至数米，甚至数十至百余米，由贵阳至安顺公路两侧白云岩采砂场上可以看到，有时一座百余米高的山体已全部风化，工人可以自如地用手工工具采砂；相反，石灰岩风化壳的岩土过渡带一般不明显，有时在十几厘米的范围内，迅速过渡为新鲜岩石。二者共同特征是：①下部基岩表面的起伏高差很大，有时在水平距离几米的范围之内，基岩起伏高差可达十余米以上，这主要是由于基岩被差异溶蚀风化壳土层下发育有溶沟溶槽和悬臂岩及埋藏石牙的缘故，对山坡上的埋藏石牙生态条件观察表明，大多数埋藏石牙与山坡上繁茂生长的植被有关，它是风化壳土层下差异溶蚀的产物；②红色风化壳土体的结构、构造受基岩的控制，红色风化壳中经常保留着其下母岩的残留结构和构造。

红土或钙红土残坡积学说~

“红土说”是提出最早、影响最广的铝土矿成因学说。最初“红土”这一术语是由F.Buchanan于1807年针对他在印度南方观察到一种风化物质提出的,后来“红土”一词被扩大到所有在潮湿炎热条件下形成的风化产物(G.巴尔多西,1990,1994)。该学说于20世纪初首先在欧洲出现,认为在基岩的风化过程中,一些易活动组分(如碱金属和碱土金属等)流失,而惰性组分(如Fe、Al、Ti的氢氧化物等)残留并聚集在原地(即红土风化壳)形成铝土矿。
这种学说用以解释近代红土风化壳型铝土矿,如印度、几内亚、澳大利亚韦帕铝土矿的成因几乎是没有争议的。早在新中国成立前,这种学说就流传至我国,谢家荣在“中国铝土矿之成因”一文中就将福建漳州铝土矿列为风化残余矿床,称红土式铝土矿。
国内近年来也有一些研究者把华北、黔中、桂西的铝土矿看做是钙红土的产物。根据钙红土的成因学说,认为钙红土是比铝土矿老的的风化残余物,它就地形成或者搬运距离非常有限(残-坡积)。根据这一学说的成矿机理,可以归结到红土成因学说的范畴中,它们成矿的实质或机理是一样的。矿床都是先成源岩风化残余后富集而成,只不过前者源岩是铝硅酸盐岩,后者为碳酸盐岩的区别而已。
“钙红土说”是由多尔富斯(1904)首次提出的,用以解释法国铝土矿的形成。后来基斯帕蒂克(1912)和塔坎(1912)用这种理论来解释前南斯拉夫的铝土矿的形成。自戴拉帕伦特(1930)的名作发表以后,这种学说在法国被人们广泛接受。
对河南铝土矿的成因持钙红土残坡积观点的,其主要论点为:铝土矿的主要物质来源应属其底板(碳酸盐)岩石,因其经过长期的风化作用(主要是化学风化),使主要含Al、Fe的残余物质保留在原地,或发生近距离搬运,在原地或附近堆积形成最原始的红色高铁铝土矿。同时指出,铝土矿形成于热带,属大陆上的氧化环境。在铝土矿形成前后,地壳逐渐下降,在矿层上出现不同程度的沼泽化,有的地方形成湖泊,植物开始茂盛起来。这样,还原环境就开始叠加在铝土矿之上,由于有机水的作用,使铝土矿产生了褪色、脱铁、再硅化等一系列变化(王恩孚,1987)。其主要论据有:
1)铝土矿均分布在下伏碳酸盐岩的侵蚀间断面上,而在同时期相邻地质单元的连续沉积地层中却没有铝土矿分布。这种空间上的紧密关系用底板的风化残余观点解释最为恰当。
2)铝土矿与基岩岩石的重要化学成分及矿物成分具有一致性。如铝土矿的钛率(w(Al2O3)/w(TiO2))富集系数与基底灰岩几乎一样。
3)含矿岩系剖面与现代风化壳型矿床十分相似,矿层夹在粘土岩中,某些矿区见到含矿岩系下伏基底之上有风化了的碳酸盐岩角砾。
4)矿床具有风化壳矿床特有的夹心构造、矿石中的豆鲕不足以证明沉积成因,在现代风化壳型铝土矿中也常见到。
5)铝土矿中动、植物化石奇缺,与沉积成因不符。
6)铝土矿顶板的碳质页岩是成矿后的湖泊和沼泽沉积,不能代表成矿时的沉积环境,不可相提并论。

按风化壳所处的形成时期，可分成碎屑状风化壳、含盐风化壳、碳酸盐风化壳、硅铝风化壳、富铝风化壳。此外，还有在上述风化壳上发育的渍水风化壳。
碎屑风化壳
处于风化起始阶段。主要形成于气候严寒、寒冻风化作用强烈的条件下，风化壳很薄。岩石的化学和生物地球化学风化作用弱。标志元素是 H、Al，标志化合物是化学分解微弱的原生矿物。细土物质常填充于石缝内,风化壳中尚残留易风化的角闪石和辉石,粘土矿物以水化度低的水云母为主，一般呈中性反应。[3]

风化壳
含盐风化壳
处于第一时期。形成于干旱、半干旱的条件下，盐分在风化壳中积累。在滨海地区，因海水浸淹亦可形成盐渍风化壳。标志元素是Cl、Na、S(Ca、Mg),标志化合物是碱金属和碱土金属的氯化物和硫酸盐，呈碱性反应。
碳酸盐风化壳
处于第二时期。在暖温带和温带干旱、半干旱条件下,随着大部分易溶盐类的淋溶,不易溶解的碳酸盐开始移动。碳酸盐中主要是 CaCO3。CaCO3积聚的程度取决于生物气候条件和岩石中Ca的含量。标志元素是Ca、Mg，标志化合物主要是Ca、Mg的碳酸盐。Si、Fe、Al等很少移动。粘土矿物以水云母- 蛭石为主。呈碱性反应。
硅铝风化壳
处于第三时期。形成于暖温带、温带和寒温带半湿润条件下。易溶盐类淋失殆尽，碳酸盐也基本淋失。标志元素是 H、Al、Fe、Si，标志化合物为Al2O3、Fe2O3和SiO2等。Fe从硅酸盐矿物中分离出来，由低价氧化物变成游离的氢氧化物，风化壳呈褐色或棕色。风化壳中Ca、Mg、K、Na的氧化物含量减少,硅铝率稍为变小。粘土矿物为 2:1型，蛭石和过渡矿物有明显增加。呈中性或微酸性反应。[3]
富铝风化壳
处于第四时期。形成于湿润的热带、亚热带，风化作用强烈，元素迁移活跃。硅酸盐原生矿物基本分解，硅强烈淋失，而Fe、Al、Ti的水化氧化物相对积聚,风化壳呈鲜明的红色。标志元素是H、Al、Si、Mn、Fe，标志化合物为Al2O3、Fe2O3、SiO2的水化物。风化壳的硅铝率在2以上,粘土矿物以高岭石和三水铝矿为主。呈酸性反应。

风化壳
渍水风化壳
长期处于淹水还原条件下，Fe、Mn还原，使原来包裹土粒和结构物体表面的胶膜消散，并沿剖面向下移动，发生渍水离铁作用，并在一定部位出现锈纹和锈斑。标志元素是Fe、Mn，标志化合物是Fe、Mn的化合物。这个类型可以发育在上述各类型风化壳上。[4]
按氧化还原概念，风化壳可分成氧化系列和还原系列两类。按物质平衡，风化壳可分成淋溶型(负的)、累积型（正的）和过渡型（对于一些化学元素是正的，而对于另一些化学元素是负的）。按风化壳形成年代，风化壳可分成现代风化壳（第四纪或在冰后期形成）和古风化壳（第四纪前形成

奥陶系风化壳产层天然气的来源分析
答：鄂尔多斯盆地中部气田是我国最大的气田之一,其主要产层为奥陶系风化壳产层,其次为石炭—二叠系产层。其中石炭—二叠系产层中天然气主要为煤成气,这一点已得到共识,但对于奥陶系风化壳产层天然气的气源问题仍未取得一致的认识。许多学者已在这方面做了大量的研究工作,多数认为其属上古生界煤成气和下古生界油型气的两...

大型不整合面与风化壳岩溶发育关系——以塔中地区奥陶系为例_百度知 ...
答：塔中地区奥陶系主要发育有两个大型的不整合面T47和T07,它们受构造和海平面的共同控制,暴露时间长,规模大,在区域上控制了两期强烈的风化壳岩溶事件的发育。第一期位于下奥陶统顶部不整合面之下,第二期位于上奥陶统顶部不整合面之下,这两期岩溶特征因其上覆不整合面的特征不同而不同。不整合面对岩溶发育的控制...

3.风化壳有哪几种主要类型?其特征如何?
答：[4]按氧化还原概念，风化壳可分成氧化系列和还原系列两类。按物质平衡，风化壳可分成淋溶型(负的)、累积型（正的）和过渡型（对于一些化学元素是正的，而对于另一些化学元素是负的）。按风化壳形成年代，风化壳可分成现代风化壳（第四纪或在冰后期形成）和古风化壳（第四纪前形成 ...

红土或钙红土残坡积学说
答：3)含矿岩系剖面与现代风化壳型矿床十分相似,矿层夹在粘土岩中,某些矿区见到含矿岩系下伏基底之上有风化了的碳酸盐岩角砾。4)矿床具有风化壳矿床特有的夹心构造、矿石中的豆鲕不足以证明沉积成因,在现代风化壳型铝土矿中也常见到。5)铝土矿中动、植物化石奇缺,与沉积成因不符。6)铝土矿顶板的碳质...

塔河地区碳酸盐岩储层预测技术方法研究
答：石炭系底部巴楚组是在中下奥陶统风化壳之上的填平补齐式沉积,其厚度可间接反映中下奥陶统风化壳型岩溶的地貌特征。石炭系巴楚组顶部的双峰灰岩是区域标志层,它代表一种沉积环境相对稳定情况下的沉积。我们利用地震资料的层拉平技术,将地震数据体或奥陶系顶面构造图沿双峰灰岩顶面拉平,拉平后的奥陶系顶面的构造面貌...

影响风化作用的主要因素是什么?如何划分岩石的风化带
答：影响风化作用的主要因素：A、岩石性质的影响；B、地质构造的影响；C、气候的影响；D、地形条件的影响。岩石的风化带划分的主要依据是岩石中矿物成分和结构、构造的变化，破碎情况，物理力学性质的变化等。将风化带分为全风化带、强风化带、弱风化带、微风化带等。

气田主要地质特征
答：生物碎屑灰岩段溶蚀作用与奥陶系灰岩的大缝大洞式的风化壳溶蚀有所不同,溶蚀孔洞表现为针孔或海绵状,主要属于埋藏期硫酸溶蚀作用。 有效裂缝包括构造缝和成岩缝。构造缝密度为20～485条/m,未充填—半充填,为主要的渗滤通道。成岩缝主要为发育在生物碎屑灰岩条带中的垂直缝,不穿层,裂缝短而宽,缝长一般为10～...

碳酸盐岩古风化壳
答：作者认为，处于地壳表层（现代的或古代的）碳酸盐岩岩体均处于水、热、光、气（氧气）、生物等等各种地质营力作用之下，都处于地壳表层开放体系之中，因此均不可避免地与各种风化营力之间，进行着物质、能量与信息的交换，其结果就形成了古代的和现代的红色风化壳。碳酸盐岩红色风化壳全风化层土体中，保...

碳酸盐岩以外的内源沉积岩
答：我国红土型铝质岩(铝土矿)分布广泛,主要产于第四纪玄武岩的风化壳中。沉积型铝质岩(铝土矿)则分布更广,主要产于石炭、二叠纪地层中。 四、铁质岩 人们习惯上将含铁量大于15%的沉积岩称为铁质岩(H.J.Janes,1966)。如果铁的品位达到了工业可采要求(如赤铁矿石>30%、菱铁矿石>25%)即成为铁矿石。 1.铁质岩的...

微量元素的地球化学行为
答：从所分析的12个微量元素含量在碳酸盐岩红色风化壳剖面中的分布（图1-4）来看，除Sr以外，其他11个微量元素Cu、Pb、Zn、Ni、Co、Cr、Rb、F、B、As和Cl在碳酸盐岩风化成土过程中都有不同程度的富集。各剖面微量元素含量的变化基本上没有出现明显的过渡趋势，仅在剖面底部岩土界面附近几个样品之间部...