沈阳地区深厚黄土剖面中土壤铁锰结核的分布及理化特征

发布时间：2018-02-11 13:28

本文关键词： 沈阳黄土铁锰结核氧化还原　出处：《沈阳农业大学》2017年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：土壤中铁锰结核是在土壤处于氧化还原交替环境下形成的一种新生体,反映着土壤形成环境和土壤性状,通常用于土壤诊断和分类,并在古气候、古环境及古地貌的解译与重建中具有重要作用。铁锰结核作为土壤中重要的吸附载体,参与土壤中的各种化学反应,在土壤污染修复中的具有重要作用,随着环境污染问题的突出,铁锰结核已成为研究的热点之一。以往的土壤调查中,在东北地区发育于黄土状母质、处于高平地景观(通常地下水位较深)的土壤,发现有广泛的铁锰结核存在,对它们的形成机理尚不清楚。为此,本研究拟以沈阳地区发育于黄土状母质的深厚剖面(0～450 cm)为研究对象,在野外按照土壤发生层进行实地观察与采样,在室内采用湿筛法分离提取各层中的铁锰结核,并运用地球化学方法、X射线荧光光谱法和立体显微技术,研究铁锰结核在土壤剖面中分布的数量、大小、颜色等形态特征和地球化学元素组成,目的在于为深刻认识土壤铁锰结核的分布特征与形成机制奠定了理论基础,并为进一步研究土壤发生与分类、解译区域古地理环境提供了科学依据。初步得到以下结论:(1)沈阳黄土中形成的铁锰结核,形状规则,多呈球状或椭球状,颜色为亮棕色、棕色、暗棕色和黑色。不同粒径的铁锰结核丰度是不同的,0.5～2 mm铁锰结核丰度最高,2 mm铁锰结核丰度次之,0.1～0.5 mm铁锰结核丰度最低,0.1 mm铁锰结核丰度平均值为10.59 g·kg-1。0.5 mm铁锰结核大多数有环带结构,铁锰结核粒径越大,环带数目越多,结核的核心有棕色和黑色两种,结核环带分为两种:暗棕色环带和黑色环带相间分布,暗棕色环带和棕色环带相间分布。铁锰结核大环带由更为细薄的小环带组成,说明铁锰结核的形成经历了多次氧化还原作用,形成过程漫长并记录形成时期的成土环境。(2)沈阳黄土中不同粒径的铁锰结核对元素的富集程度是不同的,0.5-1 mm的铁锰结核对元素的富集能力整体上要微高于1-2 mm的铁锰结核。通过对铁锰结核中53个元素的测试发现,富集元素有40个,其平均富集顺序由高到低为:Mn、Co、Mo、Pb、Ce、Cd、P、Sb、Ni、V、Fe、Ba、Ho、Gd、W、Er、Tm、Dy、Tb、Yb、Lu、Tl、Eu、Y、Be、Sm、Ga、Nd、Cr、Pr、Cu、La、U、Th、Bi、In、Zn、Sc、Zr、Hf;亏损元素有13个,平均亏损由低到高为:Ca、Ti、Sr、Nb、Cs、Ta、Al、Mg、K、Rb、Si、Li、Na;其中锰的富集倍数最高,为29.51,铁的富集倍数为3.41。在高度富集的元素中,Co、Ni、Mo、Ba、Cd、Pb和Mn存在极显著的正相关关系,而与Fe存在负相关关系,P、V、Sb和Fe呈显著的正相关关系。(3)在0.5-1 mm铁锰结核中,稀土元素(REE)与Mn存在显著的正相关关系而与铁存在负相关关系,并且Mn与Fe存在极显著的负相关关系。1-2mm铁锰结核中,Fe主要和重稀土元素(HREE)存在显著的负相关相关关系,和其它轻稀土元素(LREE)存在不显著的负相关关系,而Mn主要和LREE存在显著的正相关关系,与HREE存在不显著的正相关。土壤和铁锰结核中LREE和HREE出现分化,铁锰结核的分化程度大于土壤。土壤中Ce出现微弱的负异常,Eu出现显著的负异常;铁锰结核中Ce表现出强烈的正异常,Eu表现出负异常。土壤各发生层稀土元素配分模式相同,说明形成土壤的物源相同。(4)铁锰结核中的铁氧化物主要以游离铁存在,游离铁中主要以晶质铁存在,铁锰结核中游离铁含量远高于土壤中的游离铁,铁锰结核中的铁的活化度整体高于土壤。铁锰结核中锰氧化物主要以游离锰为主,游离锰主要以晶质氧化物存在,结核中铁的游离度小于锰的游离度,铁锰结核中锰的活化度小于土壤。
[Abstract]:In the field of soil survey , iron - manganese nodules , which are important in soil , have been studied and sampled . The results are as follows : ( 1 ) The abundance of Fe - Mn nodules in soil is the highest , and the abundance of iron - manganese nodules is 10 . 59 g 路 kg - 1 . 0 . 1 - 0 . 5 mm . The large girdle of iron - manganese nodules is composed of a thinner small girdle , which shows that the formation of iron - manganese nodules has undergone multiple redox processes , and the formation process is long and the formation period is recorded into the soil - forming environment . ( 2 ) The enrichment degree of Fe - Mn nodules of different grain sizes in Shenyang loess is different , and the enrichment capacity of Fe - Mn nodules of 0.5 -1 mm is slightly higher than that of 1 - 2 mm . The average enrichment order of Fe - Mn nodules in Shenyang loess is 40 , the average enrichment order is from high to low : Mn , Co , Mo , Pb , Ce , Cd , P , Sb , Ni , V , Er , Tm , Dy , Tb , Yb , Lu , Tl , Eu , Y , Be , Sm , Ga , Nd , Cr , Be , Cu , La , U , Th , Bi , In , Zn , Sc , ( 3 ) There is a significant negative correlation between REE and REE in Fe - Mn nodules , and there is no significant negative correlation between Mn and LREE . ( 4 ) The iron oxides in the Fe - Mn nodules mainly exist in the free iron , and the free iron content in the Fe - Mn nodules is much higher than that in the soil . The iron content in the Fe - Mn nodules is much higher than that in the soil . The manganese oxides in the iron - manganese nodules are mainly free manganese . The free manganese is mainly in the presence of crystalline oxides . The free degree of the iron in the nodules is less than that of the manganese , and the activation degree of the manganese in the iron - manganese nodules is less than that of the soil .

【学位授予单位】：沈阳农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：S153

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