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什么是棕色石灰土简述

周敏

又称"褐色石灰土"。石灰(岩)土之一种。主要分布于热带、亚热带较为低矮的石灰岩山丘区,以中国广西西北部及北部石山地区面积较大,常见于山麓坡地或微呈起伏的山间谷地。由于排水良好,碳酸钙淋溶作用较强,一般剖面

土壤分多少类

世界上的土壤分类是多体系并存,各土壤分类系统间有较大差异,但它们之间也有互通之处。

1初育土、粗骨土与冲积土

对于剖面发育不够明显,处于原始发育阶段的土壤,在各分类系统中处理起来差异较大。在美国的分类中对这一类土壤均称新成土,而将河流冲积形成的土壤列为冲积新成土亚纲,并划分出许多相应的类型,将风沙堆积、新风化物所发育的土壤在分类中突出划分出来。在联合国的分类中则将弱发育的土壤列为冲积土、粗骨土、浅层土和红砂土等类型,法国、澳大利亚、非洲等的分类也有相似之处。法国分类将发育不完善的土壤分出粗矿质土及弱发育土,并放在第一、第二土纲较突出的分类位置。这类土壤在我国1978年的暂行分类方案中只有紫色土、黄绵土和风沙土等类型,其他均用粗骨红壤或粗骨棕壤等以表示其发育程度较低,第二次全国土壤普查汇总的分类和新拟的中国土壤系统分类中均设有初育土纲,把这类土壤突出出来。另外,在我国的分类中,将暖温带以南冲积平原上有地下水活动参与成土过程而形成明显锈纹的土壤称潮土,而在国际上这类土壤仍称冲积土。

2石灰(岩)土壤

石灰岩母质风化物所形成的土壤具有特殊的性状。我国分类中列有黑色石灰土、棕色石灰土、红色石灰土、**石灰土和磷质石灰土(由珊瑚礁风化物形成的土壤),其中黑色石灰土和磷质石灰土在联合国分类中归属于浅层土单元的黑色石灰浅层土亚单元,在美国分类中归属于软土纲中的黑色石灰软土亚纲。其他石灰土在联合国分类中归属浅层土、始成土等单元,在美国分类中归属始成土、淋溶土纲。法国分类制在石灰土纲中分为黑色石灰土、棕色石灰土和石膏土。

3变性土和暗色土

变性土是指具有变性特征的土壤。在国外这种土壤最初叫黑土(澳)、黑棉土(印度)、黑粘土(非洲、印尼)、蒂尔黑土(阿尔及利亚)、黑色粘土(美国)。名称大同小异,指的都是热带、亚热带腐殖质粘土(grumusols)。直至1960年美国土壤分类的第七次修改草案发表,才正式称为变性土。同时在范围上扩大到从温带到热带的各种具有变性特征的暗色和艳色土壤。我国新拟的中国土壤系统分类也设有变性土纲。

暗色土是日本土壤名称,指由火山灰发育而成的暗色土壤。目前,在联合国和墨西哥的分类中均把其列为土类。我国新拟的中国土壤系统分类及全国土壤普查办公室拟的分类系统,均称这类土壤为火山灰土。

4荒漠土和干旱土

我国西北内陆的荒漠土是温带、暖温带大陆性干旱气候的形成物,分为棕漠土、灰棕漠土和灰漠土,而非洲、北美洲所见的荒漠土均为热带、亚热带干旱荒漠土,其植被景观及风化性状上都有差异,可作对比,但不尽相同。美国分类中干旱土的范围比我国分类中荒漠土范围要广,前者包括荒漠、半荒漠的所有土壤,相当我国的荒漠土和灰钙土及棕钙土。在联合国分类中,将荒漠、半荒漠土壤分为钙质土和石膏土两个单元,前者包括了半荒漠的灰钙土、棕钙土等,后者相当于澳大利亚分类的荒漠土壤,相当于我国的荒漠土,也相当于美国分类中的正常干旱土。澳大利亚对漠境土壤划分较为详细,有荒漠壤土、灰棕色和红色钙质荒漠土、红色和棕色硬磐土及石质荒漠高原土。

5栗钙土和黑钙土

这是各分类中应用得较多的两个土类。联合国、法国的分类仍沿用栗钙土名称,概念也大体相似。加拿大的分类中称栗钙土为暗棕色土、棕色土。美国的分类中称栗钙土为半干润软土,在冷凉软土中也有一部分是指栗钙土。黑钙土在各国具体引用时有差异,联合国的分类中仍用黑钙土名称,另有湿草原土(黑土)分类单元,相当于我国的黑土。加拿大的分类中黑钙土泛指所有的富含有机质的黑色土壤,它是淡栗钙土、黑钙土和黑土的总称,相当于美国的软土纲。美国的分类把栗钙土、黑钙土、黑色石灰土和黑土均归入软土纲,然后再分出许多亚纲、土类和亚类。

6盐土和碱土

这是争议不大的两个土类。联合国分类中将盐土与碱土分为两个独立单元。澳大利亚的分类中也分出盐土和碱土(包括脱碱化碱土在内)。在法国的分类中独立列出盐成土纲。加拿大的分类单独列出碱化土。美国的分类则将盐土归属于干旱土和盐化潮湿始成土,同时把碱土分属于干旱土、软土和淋溶土纲中去。

7水成土、半水成土和水稻土

关于水成土、半水成土、潜育土、沼泽土、草甸土和水稻土这一系列土壤的分类概念在各分类制中很不一致。在多水量条件下,大量有机质累积所形成的泥炭土,国际上大都称有机土。对没有明显有机质累积的水成土的分类就有很大差异。在联合国分类制中分出潜育土,相当于我国的沼泽土和部分草甸土,此外,在盐土中列出潜育盐土,实际上是相当于我国的草甸盐土,碱土的潜育亚单元,也是草甸碱土概念。在美国分类中除有机土外,并未单列潜育土类型,也未引用潜育一类的概念,土壤水成特性在亚纲分类单元的“潮湿”和“湿润”两个概念上得到反映。法国分类中单列水成土纲,其中包括有机土、泥炭土和非腐殖质潜育土。

土壤淹水种稻,经干湿交替的作用,形成特有的特征,其中有锈斑出现。我国、日本和一些东南亚国家均将水稻土作为一个土类,但在其他一些国家土壤分类中均被归入水成土或潜育土中,没有单独加以划分。

8灰壤、粘磐土、漂白土和白浆上

联合国分类中灰壤和粘磐土为两个土壤单元,灰壤是指具有灰化淀积B层的土壤,粘磐土是指有漂白E层的土壤,其发生特征和我国的白浆土相似。美国分类中将灰壤改称灰土,把具有白土层的土壤分别归入淋溶土纲的漂白潮湿淋溶土、软土纲中的漂白软土以及老成土纲的漂白潮湿老成土等。法国的分类则分出灰化土和假灰化土,把具有漂洗层的土壤称为假灰化土。不过,欧洲分类中仍有把具有白土层的土壤称灰化土的,如荷兰莫尔曼(Moorman)编的越南南方的白土(水稻土中的白土)称“灰化土”。

9棕壤、褐土和始成土

棕壤一词在土壤分类中应用得很广泛,早期分类对棕壤有很多的不同概念,争论较多,后期在棕壤中分出褐土。在美国分类制中,把没有明显诊断层,而具有雏形层的土壤均称始成土,主要是指棕壤、褐土等。联合国分类的始成土也有近似的概念,凡具有雏形层的土壤均属之。在联合国世界土壤图中,把我国的黄棕壤、棕壤、褐土、紫色土均归入始成土,这样划分的结果,必然把很多可以区分开来的土壤又混为一谈而未加区别。

10淋溶土

联合国、美国、法国分类制中所称的淋溶土,在概念上是有区别的。法国土壤分类中淋溶土(sols lessives)是指由粘粒移动及淀积作用所形成的土壤。美国分类制的淋溶土(alfisols)在概念上比较广泛,凡是盐碱、粘粒、胶粒移动淀积所形成的土壤均属淋溶土纲。联合国分类中的各类淋溶土概念相对狭义,只指粘粒的淋溶与淀积所形成的土壤。

11热带、亚热带富铝化土壤

中国、前苏联、澳大利亚等土壤分类制将湿润热带高度风化的土壤,称砖红壤,将湿润亚热带土壤,称黄壤和红壤。法国分类制将热带、亚热带土壤归入富三、二氧化物土和铁铝土。美国分类制中将砖红壤、红壤和黄壤大部分归入老成土和氧化土中。联合国分类将这些土壤归入低活性强酸土、高活性强酸土、铁铝土和网纹土,对于粘粒含量高、有粘磐层的红色土壤另立分类单元,称强风化粘磐土。澳大利亚根据微形态特征,把富铝化土壤划为砖红色砖红壤性土、砖红壤性红壤、红壤、黄壤、红色石灰土等,这与我国的划分方式大体相似。

从以上土壤分类单元的评比可以看出,各国对有些土壤看法比较一致,但对很多土壤类型在分类概念上差异很大。

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。

5421 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512)。

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05km2,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]。

5422 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513)。

钙质泥岩:分析结果表明,也以SiO2、Al2O3、Fe2O3为主(表513)。

表513 石灰土和晚白垩世钙质泥岩的化学成分(wB/%)

5423 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514)。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514 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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