关于成土作用

作者:qyxmcad 2007-08-21 00:12 阅读:20888
我在工程实践中不断发现很多问题与传统的岩土工程理论不符,有些问题在传统的岩土工程理论中找不到答案,例如同为红粘土但为何具有相去甚远的不同沉降特性?又如我发现同一种土体在不同的地方却具有不同的结构构造,具有不同的工程强度和沉降特性等等.我认为这和土体不同的形成条件有关。我在七十年代末参加了国内最早的沉积岩岩相古地理与成岩作用研究课题,在个别资料中看到关于土体形成的少量信息。八十年代我进入岩土工程领域,就根据沉积岩成岩作用引伸提出了“成土作用”的概念。

各位不仿拿你所熟悉的某种土体或岩体,在不同的工程场地中所具有的特性做一个对比,就会发现他们有很多不一致的地方.这还仅仅是从个人的观察去看,如果你有兴趣,也有条件的话,不仿把不同产地的同一种土体去作电镜扫描、阴极发光、电子探针等微观分析对比,就更容易发现他们之间有着的明显差别。

谁都知道土是由岩石风化变成的,那麽,某处的土体是由甚麽岩石(我们叫原岩)风化变成的(请注意,同一种土并不都是同一种岩石风化而成,而同一名称的岩石还可以细分成多种不同的类型,具有不同的特性),从岩石变成我们所看到的土,他经历了哪些过程和作用,发生了哪些变化,具有哪些工程特性?原岩--成土环境--成土作用--产物(土体),这就是成土作用及其所要研究的内容。

在近年已经有人开始进行了一些有关的研究。当我们还没有进行广泛的成土作用研究,成土作用的系统理论也尚未建立之前,在工程实践中我们又该如何去考虑与成土作用有关的问题呢?我提几点供大家参考:

1、用成土作用的观点去看问题。从以上我们知道了同一种土可以由不同的原岩和不同的成土作用形成,那我们首先就要改变那种“同一种土都具有相同成因和相同的特性”的认识,在工程实践中对每一个场地的土体都做认真细致的观察,去发现他与其它场地土体的不同之处和不同特性;

2、要特别注意那些与其他场地土体有明显差别的特征,分析这些不同特征可能对土体的工程特性产生哪些影响和后果。如果可能,最好去分析一下土体可能经历过的的成土作用,那怕是很粗略,对你也会有帮助.例如碳酸岩系里的泥质岩石,其成土作用是以物理风化为主,所形成的粘土中会有很多土化作用程度不同的原岩残块,而且所形成的土体稠度状态也不均匀,这就会造成土体的工程特性不均匀,变形特性不良。在工程应用时就要采取相应的应对方案。我特别建议大家在观察岩土标本时使用放大镜,因为有很多细微特征用肉眼是无法发现的。

3、在此基础上,根据建筑工程的特点、规模、荷载等选取最不利的部位进行沉降计算、承载力计算。同时还要根据你所掌握的土体特性,考虑这些计算的可信度以及在使用中可能存在的问题,提出建筑设计应该注意的问题或地基处理措施。不要生硬地去对待和使用计算数据,要特别考虑计算数据不可能涵盖的问题。例如计算结果变形虽然不超标,但你要知道勘察工作有其局限性,还受人为因素的影响,你的计算选点、取值就带有更大的局限性,所以对你的计算成果的可靠度要加以评估。而从成土作用的角度去分析土体的均匀性和变形特性,就可以帮你解决评估问题。

4、在研究土体时,要同时查明他的原岩和特性,分析土体特征与原岩特性之间的内在联系。

由于成土作用研究还未系统开展,没有成果也就谈不上应用。我们目前只能树立成土作用的意识,在工程实践中加强观察,用成土作用的观点去看待和分析问题,不断总结积累,你的技术水平和能力就会明显提高,避免一些不该犯的错误。不过要做到上面这些,就要求技术人员首先必需具有一定的理论水平和工作能力。

最新评论

dhszheng 2008-03-17 21:52
谢谢专家分享!
“碳酸岩系里的泥质岩石,其成土作用是以物理风化为主,所形成的粘土中会有很多土化作用程度不同的原岩残块”???
有几个小问题一直想不明白,请问专家:
1、“碳酸岩系”为何物,碳酸盐岩呢还是碳酸岩?
2、碳酸盐岩夹泥质岩(或者二者互层)作为风化原岩,如何判断覆盖其上的土壤形成是以物理风化为主,而不是差异风化,或者“化学风化+物理风化”,其风化强度如何判断呢?
谢谢先!
mulanhua 2008-03-20 00:02
对我有帮助,以前工程地质没好好学
kofi12 2008-03-23 19:26
够专业,佩服
zyx07020201 2008-04-07 12:59
确实不错!有很高的参考价值!
jiangsiyin 2008-04-16 17:05
顶!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
litao 2008-06-14 14:26
向专家学习、致敬
qyxmcad 2008-08-27 20:58
今天才看到38楼的帖子,迟复为憾!

1、“碳酸岩系”为何物,碳酸盐岩呢还是碳酸岩?

碳酸盐岩(有人简称碳酸岩),指的是其化学成份为Rco3的岩石,主要有石灰岩(Caco3)和白云岩(Mgco3)。在沉积岩的沉积过程中由于沉积环境或沉积物源的变化,在碳酸盐岩层中也会夹有泥岩和碎屑岩等非碳酸盐岩石,即以碳酸盐岩层为主夹有泥岩或碎屑岩的地层就叫碳酸岩系。

2、碳酸盐岩夹泥质岩(或者二者互层)作为风化原岩,如何判断覆盖其上的土壤形成是以物理风化为主,而不是差异风化,或者“化学风化+物理风化”,其风化强度如何判断呢?

风化作用只是为成土作用提供物源。所有的风化作用都是化学风化+物理风化。差异风化只是岩石抗风化能力不同的结果,不能与物理风化、化学风化的风化作用混为一谈,后者是因,前者是果。
qyxmcad 2008-08-29 00:07
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喀斯特流域风化成土作用及其矿质元素行为与环境质量

关键字: 喀斯特流域 风化成土 矿质元素 地球化学行为 环境质量

中文摘要: 岩石风化成土作用是生态系统矿质元素的重要来源,也是全球矿质元素生物地球化学循环的重要环节。因此,岩石风化成土过程中矿质元素的行为与环境质量研究有助于我们深入了解矿质元素的生物地球化学循环及其生态环境效应,同时对农业生产和环境保护也具有重要意义。选择乌江流域沉积岩-土壤-植被-河流系统作为研究对象,采集了多个小流域盆地岩石、土壤、植物及溪水样品。通过测试样品的矿物、元素组成以及元素存在形态等,分析了喀斯特流域的矿物学与地球化学特征,研究了喀斯特流域的成土物源、风化成土方式及风化成土作用的控制因素,探讨了风化成土过程中矿质元素的行为与环境质量,为进一步进行喀斯特地区土壤-植被系统矿质元素的生物地球化学循环研究奠定基础,为喀斯特地区生态环境保护和修复以及稀土等矿质元素的农业利用提供科学依据,同时为核废料的地质处置提供参考。通过研究,取得了如下一些成果和认识: (1) 提出了弱淀积元素的概念,改进了侵蚀前后风化剖面中元素的演化模型。 (2) 硅酸盐岩地区土壤来源于下伏基岩的风化成土作用,其风化成土过程中存在脱硅富铝作用。 (3) 连续碳酸盐岩地区土壤最终来源于碳酸盐岩的...
英文摘要: Weathering and pedogenesis of rocks are important sources of mineral elements for ecological systems, and key processes of global biogeochemical cycling of mineral elements. Therefore, it is helpful for our learning biogeochemical cycling of mineral elements and its ecological and environmental effects, and of great importance for agricultural production and environmental protection to study behavior of mineral elements during weathering and pedogenesis of rocks and environmental quality. We took sedimentar...
目录:摘要 3-4
Abstract 4-5
前言 8-9
第一章 绪论 9-25
    第一节 化学风化作用地球化学研究现状概述 9-15
    第二节 土壤中矿质元素形态研究方法概述 15-21
    第三节 选题依据及研究工作概况 21-25
第二章 区域背景 25-29
    第一节 乌江流域概况 25-27
    第二节 研究区概况 27-29
第三章 材料与方法 29-36
    第一节 样品采集 29
    第二节 主要实验方法 29-32
    第三节 数据处理 32-36
第四章 喀斯特流域风化成土作用初步研究 36-55
    第一节 矿物学与地球化学特征 36-45
    第二节 成土物源与风化成土方式 45-51
    第三节 风化成土作用的控制因素探讨 51-53
    第四节 小结 53-55
第五章 风化成土过程中矿质营养元素的行为与环境质量 55-94
    第一节 镁、钙、钠、钾和锶的行为与环境质量 55-66
    第二节 铁、锰、钒、钴、镍和锌的行为与环境质量 66-76
    第三节 铜和钼的行为与环境质量 76-84
    第四节 磷的行为与环境质量 84-92
    第五节 小结 92-94
第六章 风化成土过程中稀土元素的行为与环境质量 94-108
    第一节 稀土元素的分布 94-100
    第二节 稀土元素的赋存状态 100-102
    第三节 风化成土过程中稀土元素的迁移与转化——REE分布的控制机制探讨 102-105
    第四节 稀土元素富集与释放的环境效应 105-106
    第五节 小结 106-108
第七章 风化成土过程中其它矿质元素的行为与环境质量 108-140
    第一节 铅、镉、铬和铊的行为与环境质量 108-118
    第二节 铀和钍的行为与环境质量 118-129
    第三节 铝的行为与环境质量 129-138
    第四节 小结 138-140
第八章 总结 140-143
    第一节 主要结论及创新点 140-142
    第二节 论文的创新性、不足与展望 142-143
参考文献 143-155
发表文章目录 155-156
个人简历 156-157
致谢
qyxmcad 2008-08-29 00:09
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贵州碳酸盐岩红色风化壳稀土富集与分异的机理研究 

近期对贵州碳酸盐岩红色风化壳研究发现,碳酸盐岩基岩中稀土含量一般为几十个μg/g,而在岩-土界面附近REE显示超常富集,REE总量最高可达31000μg/g以上,远高于碳酸盐岩基岩和一般风化壳REE含量。同时,稀土富集的部位是剖面底部,而在其它的风化壳中稀土往往在剖面中部即全风化层底部富集。REE超常富集的样品同时伴有Ce的强烈亏损,δCe值最低为0.007,这也是目前报道过的风化壳中的最低值。另外,风化前缘稀土相对于PAAS标准化后显示MREE富集的特征。弄清碳酸盐岩红色风化壳中稀土富集和分异的机理,有助于丰富稀土表生地球化学知识,同时也为喀斯特地区风化成土地球化学过程和土壤物质来源的示踪提供了重要依据。本文通过对稀土赋存状态的实验研究,结合稀土元素质量迁移系数,系统的分析了稀土元素在碳酸盐岩风化壳中的迁移、转化行为,探讨了稀土发生富集和分异的机理。本次研究取得了如下认识: 1、通过对白云岩和灰岩风化壳稀土赋存状态的对比,发现在碳酸盐岩红色风化壳中稀土具有相同的赋存和转化规律。稀土富集层中稀土主要以专性吸附态和残渣态的形式存在,其次是有机质结合态。稀土的赋存状态说明粘土矿物对稀土的...
qyxmcad 2008-08-29 00:15
下面的文章是从土壤学的角度去讨论成土作用,"他山之石可以攻玉",对我们也具有重要的参考价值.

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成土作用
土壤形成的过成称为成土过程,这也是母质产生肥力而转变成土壤的过程。母质又是岩石的风化产物。因此从母岩变成土壤,实际上包括两个相互关联的不同过程,即从母岩形成母质的风化过程和由母质形成土壤的成土过程。成土过程是在生物因素参与下发生的,它只能发生在地球上出现生命(特别是绿色植物)之後,成土过程一经发生,便不可能再孤立,它一定与风化过程同时进行,因为岩石开使风化也就开始了成土过程,因此两个过程是无法分离的。所以土壤的形成和发育过程,可以看作是以母质为基础,与各个自然的要素不段进行物质和能量交换的过程。 成土作用除了添增作用、淋溶作用、洗入作用和洗出作用四种作用外,尚有下列数种作用,兹简介如下:
脱钙作用
脱钙作用(decalcification)指含碳酸质的水分与含碳酸钙的矿物作用,将其溶解成碳酸氢钙并流去的作用。
钙化作用
钙化作用(calcification)与上述脱钙作用相反。在乾燥地区,因雨水不足以淋溶可溶性矿物,如碳酸钙等,故会在土壤中产生钙质的积聚作用。
分层作用
分层作用(horizonation)为经由各种成土作用,渐渐会形成几个与地面平行的土壤分层的作用。
qyxmcad 2008-08-29 00:16
成土过程
也叫土壤形成过程,是指在各种成土因素的综合作用下,土壤发生发育的过程。它是土壤中各种物理、化学和生物作用的总和,包括岩石的崩解,矿物质和有机质的分解、合成,以及物质的淋失、淀积、迁移和生物循环等。在不同的成土因素作用下,有不同的成土作用和成土过程,从而形成不同类型的土壤。如在热带和亚热带的湿热气候和常绿阔叶林下,土壤进行脱硅和富铁、铝化过程,形成砖红壤、红壤、黄壤等;在寒温带冷湿润气候的针叶林下,土壤发生灰化过程,黏粒和铁、铝淋失并淀积于下层,上层的硅相对富集,形成灰化土;干旱和半干旱地区,因灌溉不当,排水不畅,地下水位上升,盐分随水上升积聚于地表,造成次生盐渍化过程,形成次生盐土。研究成土过程,了解土壤中各种物质的移动转化规律,对合理施肥和耕作,培育肥沃土壤,有重要的理论和实践意义。
qyxmcad 2008-08-29 00:21
"黄土-古土壤"序列中氧化铁和有机质对磁化率的影响INFLUENCE OF IRON OXIDES AND ORGANIC MATTER ON MAGNETIC SUSCEPTIBILITY IN THE LOESS-PALEOSOL SEQUENCE
<<土壤学报 >>2004年01期
胡雪峰

对黄土高原的灵台剖面"黄土-古土壤"序列的研究表明,黄土与古土壤中游离态铁(Fed)、活性态铁(Feo)和有机质含量均与磁化率(χ)呈极显著的正相关性(p<0.01).Fed对磁化率的显著影响,说明了成土作用强度,会影响古土壤铁磁性矿物的形成.有机质对磁化率产生的显著影响可能与生物成磁作用有关.另外,成土过程中有机质的存在,有利于次生磁赤铁矿的形成;以及古土壤形成后,有机质的存在可妨碍磁赤铁矿的老化,使之不易转化为赤铁矿,可能也是重要原因.Feo与磁化率的极显著相关性,主要应与Feo和Fed、有机质的密切联系有关.


南京老虎山黄土-古土壤剖面不同粒级组分的磁化率及其古气候意义
Magnetic Susceptibility of Partide Size Fractions from Laohushan Loess- paleosol Sequence and Paleoclimate Significance in Nanjing, China
<<土壤通报 >>2004年02期
谢昌仁 , 李福春 , 王力波 , 金章东 , 潘根兴

利用沉降离心法将老虎山黄土-古土壤的酸不溶相分离成<2μm、2~45μm和>45μm三个粒级组分,并分别测定了这些组分和全岩的磁化率.结果表明,无论是全岩,还是三个不同粒级组分,它们的磁化率都可以单独作为长江中下游地区古气候演变的参考指标.其中,<2μm粒级的质量磁化率明显大于全岩和2~45μm、>45μm两粒级,而且其分辨率也明显高于2~45μm和>45μm这两个粒级组分.本实验结果还显示,虽然<2μum的质量磁化率最大,但对全岩质量磁化率的贡献率与2~45μm粒级相当,>45μm粒级的贡献率较低.


南京老虎山黄土剖面中铷锶地球化学和磁化率与古气候变化的关系
Rubidium and strontium geochemistry in the Laohushan loess section,Nanjing,and relation between magnetic susceptibility and paleoclimatic change
<<中国地质 >>2003年01期
李福春 , 谢昌仁 , 金章东 , 潘根兴

宁镇地区的下蜀黄土记录了古气候变化的丰富信息.作为中国北方风尘堆积的南部边缘相,下蜀黄土在全球环境变化研究中占有重要的地位.本文以10cm间距系统分析了老虎山剖面的Rb、Sr含量和频率磁化率.结果显示,磁化率和Rb含量可以较好地指示东亚冬季风强度变化;Rb/Sr比可以作为下蜀黄土化学风化强度的替代性指标;剖面的Rb/Sr比由下至上升高是南京地区12万年以来化学风化作用增强的结果.
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