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  纪多旋回的生物气候环境变迁[1]。黄土是干冷冰期构成的风尘沉积物，这些沉

  的土壤环境条件[2]。Huang 等[3-4]使用古气候目标、黄土-古土壤的矿藏学分

  第五层古土壤(S5)构成于0.62～0.48 Ma B.P.，是我国黄土高原发育最好的古

  土壤，其土层厚度大、呈赤色、粘粒胶膜发育杰出，它记录了近1.2 Ma B.P.间

  最暖湿的气候期[5]。在黄土高原大大都区域，S5 是由3 个古土壤间层(自上而

  下别离为S5-1、S5-2 和S5-3)组成的复合古土壤地层[4,6]。在陕西省刘家坡和

  宝鸡一带 S5 的孢粉组合中，有栎、胡桃和椴等温带阔叶林中常见的典型植被，

  北亚热带阔叶林[7]。显着，孢粉剖析依据成果得出其时具有亚热带土壤发育的条件。

  在长时刻成土进程中，各种胶膜 (如铝硅酸盐胶膜、碳酸盐胶膜、含铁粘粒胶膜、

  移和固相-液相-植物-空气相互效果的重要信息载体之一[9]。因而，胶膜的元素

  学者们曾对S5 中的粘粒胶膜散布作了系列研讨[7,11-13]，但大都会集在土壤

  依据，在很大程度上约束了对 S5 发育进程中成土效果和成土环境演化的知道。

  因而，本文以黄土高原南缘(陕西武功)S5-1 的胶膜和基质土壤为研讨目标，对

  比剖析二者的矿藏学和地球化学特征差异，清晰胶膜类型，提醒S5-1 构成过

  14 ℃、650～750 mm；地带性土壤归于土垫旱耕人为土(我国土壤系统分类)。

  武功第五层古土壤(S5)包含3 个发育杰出的赤色古土壤间层S5-1、S5-2 和S5-

  3，每个间层下均具有30～50 cm 厚的钙积层[4]。S5-1 是发育最好的古土壤间

  层，其40～80 cm土层中有较多深色胶膜[4]。因而，在该土层中以20 cm 的

  距离搜集2 个土层的原状土壤样品(图1A)，每个土层搜集3 个重复样品。

  壤样品中挑选具有深色胶膜的土壤结构体(图1B)，并用刀片细心搜集其外表深

  MgCl2、KCl、C3H8O3 等，均为剖析纯，购于国药集团化学试剂有限公司。

  使用重铬酸钾外加热法测定土壤有机质[14]。土壤pH 值用电位法(1∶1 的水土质

  量比)测定。用环刀法测定土壤容重(ρb，g/cm3)[15]。选用气量法测定土样

  CaCO3 含量[16]。土壤的粒度组成使用吸管法测定，并按美国制进行分级。

  用硝基盐酸(HNO3∶HCl 体积比为1∶3)125 ℃下消化提取全样的Si、Al、Fe、

  暗条件下浸提4 h[17]，游离铁(Fed)用连二亚硫酸钠-重碳酸钠-柠檬酸钠(DCB)

  谱搜集。扫描规模为200～4 000 cm-1，激起波长为532 nm，样品单次扫描时

  游离铁后，别离制成镁-甘油饱满(Mg-glycerol)与钾饱满(K-25 ℃)定向片，以及

  粘土矿藏的剖析。粉末片扫描视点规模为(2θ)5°～85°，扫描速度为1(°)/min；

  定向片扫描视点规模为(2θ)3°～30°，扫描速度为10(°)/min。比照剖析不同处理

  的XRD 图谱特征峰的改变，辨别土壤粘土矿藏类型。镁-甘油饱满定向片的衍

  别核算各个峰的面积占总和的百分数[19]，各矿藏的相对含量以百分数标明。

  武功S5-140～80 cm土层的理化性质列于表1。土壤呈碱性，pH 值在7.8～

  7.9，土壤有机质含量较低，在3.2～4.4 g/kg。40～80 cm土层土壤颗粒以粉

  在显微镜下，挑选土壤结构体外表3 个不一样的色彩和光泽的代表性微区(A、B 和

  C)摄影，并进行拉曼光谱搜集，如图2 所示。照片中十字星标识点为拉曼光谱

  体上呈灰黑色，且具有弱小的玻璃光泽。微区B 的拉曼光谱与微区A 的类似，

  但其相对峰强显着削弱。微区C 虽呈黑色，但其拉曼光谱仅在400～800 cm-1

  常见(氢)氧化锰与(氢)氧化铁首要的拉曼光谱特征峰均会集于200～800 cm-1。

  因而，微区C 处拉曼光谱中400～800 cm-1 的接连宽峰可能是多种铁锰矿藏的

  混合光谱。土壤中的(氢)氧化锰常呈黑色，而土壤中的(氢)氧化铁因价态不同常

  由图3 可见，基质土壤全样的XRD 图谱中呈现较强的石英衍射峰，其次是长

  含量次之。此外，XRD 图谱还呈现绿泥石和高岭石的特征峰，但相对峰强较弱，

  (温度及降水量)。从基质土壤的不同处理XRD 图谱(图4A)可以精确的看出：各处理

  XRD 图谱中1.0 nm 处的衍射峰标明伊利石的存在；相对于Mg-甘油处理XRD

  图谱，K-25 ℃处理图谱中1.42 nm 衍射峰相对峰强削弱，并向高视点缩短使得

  1.0 nm衍射峰的相对峰强增强，这标明蛭石的存在；而在K-550 ℃处理后仍存

  在1.42 nm 的衍射峰，标明绿泥石的存在；相较于其他处理，K-550 ℃处理图

  胶膜粘粒的XRD 图谱(图4B)与基质土壤粘粒(图4A)的类似，阐明二者的粘土

  膜全样的化学组成类似，均以SiO2、Al2O3 和Fe2O3 为主，三者总量约占

  (3.5%)是基质土壤(0.7%)的5 倍。可是，胶膜中Fe2O3 的含量与基质土壤中的

  适当。因而，胶膜的Mn/Fe 物质的量的比为0.23，远高于基质土壤(0.04)。这

  1.7 g/kg)。铁的游离度(Fed/Fet)可作为含铁硅酸盐矿藏化学风化开释铁的目标。

  基质土壤中23.9%的铁以游离铁的方式存在；而胶膜中33.3%的铁以游离铁的

  方式存在。相对于基质土壤，胶膜中较高的Fed/Fet 比值标明其化学风化效果

  铁和锰(氢)氧化物是土壤结核[20]和胶膜[9]中常见的矿藏成分。复原态铁和锰溶

  膜[21-22]。因而，在排水不良的土壤、具有季节性地下水位动摇的湿地和水稻

  土中，易产生铁和锰的搬迁和堆集[23]。S5-1 下部土层(60～140 cm)的粘粒含

  量显着高于上部土层[4]。剖面这种颗粒散布与粘粒沿土壤剖面的机械淋溶与淀

  积有关，并导致容重增大和总孔隙度下降(表1)，以此来下降土壤的渗透性。在成

  土进程中，S5-1 底部30～50 cm 厚的坚固的钙积层可作为“隔水层”[4]。剖面中

  的粘化层和钙积层可下降S5-1 的水分入渗功能。在S5 发育期间，黄土高原南

  缘区域的年平均降雨量比现在高约500 mm，属与亚热带气候类型[7]。因而，

  S5-1 古土壤间层发育期间高的降水量及其本身低的渗透性使得季节性滞水层的

  Fe 和(或)Mn 胶膜中的氧化物一般与有机物以有机-金属络合物的方式搬迁[24]，

  并淀积在粘化层孔隙壁上[25]。因为地质时期有机质长时刻的矿化效果，S5-

  分条件下，S5-1 中的 Fe2+/Mn2+向下搬迁，并在枯燥气候特征情况下产生再氧化，

  黄土高原南部武功区域S5-1 胶膜中的锰含量高于基质土壤中的锰含量，阐明

  胶膜中富含锰(氢)氧化物；而胶膜中Fe2O3 的含量略低于基质土壤(表3)。

  (0.77 V)[26-27]。所以，土壤水分改变进程中锰更易产生氧化复原反响，然后

  0.23(表3)，显着低于我国中部亚热带区域土壤中胶膜Mn/F 物质的量的比

  (0.60～0.85)[9]。这标明S5-1 中铁、锰的别离和堆集未到达亚热带区域典型

  铁锰胶膜的水平。S5-1 中构成紧实的粘化层与不透水的钙积层后，才具有铁锰

  胶膜发育的成土环境条件。因而，S5-1 中铁锰胶膜的构成产生在成土进程的后

  期。因而，Mn/Fe 比值较低原因是铁、锰别离富集时刻较短。Guo 等[8]的

  实地调查证明，黄土高原南缘宝鸡区域(N 34°25′，E 107°07′)S5-1 中也存在铁

  锰胶膜。铁锰胶膜广泛散布于关中平原S5-1 中，阐明黄土高原南缘S5-1 发育

  胶膜中比较来说较高的Fed/Fet 比值标明，胶膜中的化学风化尤其是含铁矿藏的风

  高，且晶质氧化铁的构成时刻短于基质土壤[9]。故胶膜的Feo 含量和Feo/Fed

  比值别离是基质土壤的2.5 倍和2 倍。但是，因为铁锰氧化物含量低、结晶性

  物组成中得以表现，胶膜(包含全样和粘粒部分)的XRD 图谱与基质土壤的图谱

  综上所述，粘粒的机械淋溶淀积构成了容严重、孔隙度低的粘化层，下降S5-1

  缘武功区域S5-1 中土壤结构体外表的深色胶膜为铁锰胶膜。这标明 S5-1 发育

  后期，在季节性淹水条件下产生了周期性的氧化复原进程。但是，S5-1 胶膜中

  铁、锰的别离和堆集未到达亚热带区域典型铁锰胶膜的水平，其Mn/Fe 比值

  较低。胶膜与基质土壤中Fed/Fet 比值所反映出的化学风化差异并未在矿藏组

  成中得以表现。铁锰胶膜的呈现进一步证明，在S5-1 发育期间黄土高原南缘