中国南方地区第四纪红土沉积物多分布于31°N以南500 m以下的丘陵、岗地、坡麓或河流阶地上[1]．由于化学风化强烈、沉积不连续等特点，南方红土沉积类型较为多样，区域差异也较大，区分不同地区的红土成因成为目前南方红土和中国中、低纬度第四纪环境演变研究的关键问题．部分学者研究表明，成都平原、长江中下游沿江等地区红土多存在风成沉积特征[2-4]，如叶玮、朱丽东等认为浙北、浙中第四纪红土在粒度、矿物组成、稀土丰度与配分模式以及Sr、Nd同位素等方面与北方风成沉积具有一定相似性[3-4]；也有学者发现，中国江西南部、南岭以南等地区虽然也存在少量的风成红土堆积[5-6]，但主要为坡积、冲洪积、河流相特征的红土沉积[7]，如胡雪峰等人认为泰和、赣州网纹红土多含砾石，粗颗粒含量较高，与北方黄土、下蜀黄土缺乏可比性，表现为冲、洪积相红土[8]．闽北位于中亚热带南部边界处，也是南方地区风成沉积红土和坡积、冲洪积、河流相红土的过渡地区，迄今福建红土研究仍较为薄弱[9]，对闽北红土沉积特征研究有助于明确区域红土成因和为福建其它地区红土研究提供借鉴．通过多次野外考察发现，福建北部闽江二级阶地上有一个11.3 m厚的第四纪红土剖面(大横剖面)，剖面之下为圆-次圆-次棱状的砾石层，剖面内红土层次较分明，是分析福建北部第四纪红土沉积特征及其成因的良好素材．鉴于粒度指标与沉积物的成因、搬运方式及沉积环境等因素有密切联系[10]，本文以大横剖面为研究对象，通过系统的粒度参数测量，探讨闽北红土沉积的粒度特征及沉积成因，以期深化福建红土成因的科学认识．

1 研究区概况与样品采集

大横剖面(26°47′343″ N，118°15′467″E)位于福建北部南平市延平区大横镇，建溪河道西侧约50 m处的闽江二级阶地上(图1)．研究区属中亚热带季风气候，年平均温度17～19 ℃，年降雨量1 684～1 780 mm．闽江发源于闽赣边界的武夷山脉，是东南沿海最大的河流，呈西北-东南方向流入东海，闽江支流众多，建溪是其三大主要支流之一．大横剖面底部距离建溪水面高约15 m，周边地形为低缓丘陵或宽谷，所在阶地地貌类型为基座阶地.剖面高11.3 m，笔者对其进行了野外地层划分(见表1)及5 cm间距连续采样，共获得227个剖面红土样品．

2 实验与结果分析

2.1 实验方法

样品的粒度分析采用激光粒度仪分析法，具体过程为样品自然风干后，称取0.4 g左右的样品于100 mL的玻璃烧杯中，注入10 mL质量分数为10%的双氧水，放入电热板上140 ℃加热，待烧杯内样品有机质消解完全后注入蒸馏水静置24 h，再加入5 mL浓度为0.5 mol·L-1的六偏磷酸钠，放入震荡机震荡10 min，采用Malvern Insteument公司生产的Mastersizer2000激光粒度仪进行粒度参数测量，测量量程0.02～2 000 μm，每份样品重复测量3次，误差<2%．以上实验在福建师范大学湿润亚热带山地生态省部共建教育部重点实验室完成．

粒度参数采用精确度较高的Folk&Ward计算公式[11]:

平均粒径(Mz)=(Φ16+Φ50+Φ84)/3; 标准偏差(σ)=(Φ84-Φ16)/4+(Φ95-Φ5)/6.6;

偏度(Sk)= (Φ84+Φ16-2Φ50)/[2(Φ84-Φ16)]+ (Φ95+Φ5-2Φ50)/[2(Φ95-Φ5)];

峰态(Kg)= (Φ95-Φ5)/[2.44(Φ75-Φ25)]．

2.2 实验结果分析

实验结果表明(图2)，大横剖面红土粒度组成总体以粉砂(4～63 μm)为主，含量为32.26%～59.86%，其中又以细粉砂(2～16 μm)含量占优势，最高可达41.88%，10～50 μm 含量为15.77～35.51%，粘土(<4 μm)含量次之，为17%～48.33%，砂 (>63 μm)含量变化于6.78% ～ 47.57%，基本不含砾石(实验中未发现砾石，但野外细致观察发现大横剖面红土内含有非常少量2～ 5 mm的砾石)．中值粒径变化范围为4.23～53.35 μm，表现为自表层向下随剖面深度增加，中值粒径先下降后上升，红土先变细后变粗的趋势．各沉积层粒度组成变化明显，具体表现为：D1沉积层(0～0.4 m)粘土、粉砂、砂含量平均值分别为30.42%,39.96%,29.62%，以粉砂含量为主但各粒级组成较接近；D2沉积层(0.4～1.5 m)粘土和粉砂含量平均值为34.07%和41.46%，较上层(D1)含量略微增加，砂含量平均值为24.46%，较上层含量减少；D3沉积层(1.5～4.3 m)粘土和粉砂含量平均值为36.6%和45.62%，较上层(D2)含量仍略微增加，砂含量逐渐下降，平均值减少为17.79%；D4沉积层(4.3～6.5 m)粘土含量平均值较上层增加至39.65%，粉砂含量平均值增加至47.27%，砂含量平均值减少到剖面沉积层最低值13.08%；D5沉积层(6.5～8.9 m)粘土含量出现大幅下降，平均值较上层减少到27.62%，粉砂含量平均值增加至剖面沉积层最大值49.17%，砂含量明显提升，平均值增加到23.21%；D6沉积层(8.9～11.3 m)粘土含量平均值下降到20.4%，粉砂含量平均值下降到40.03%，而砂含量迅速增加，平均值达到剖面沉积层最大值39.56%，其中粗砂含量(>125 μm)增加明显．

不同沉积层间各粒级含量的组成可分为3种类型(图3)，第1类，粘土、粉砂、细沙含量基本相当，主要存在于0～0.4 m沉积层(图3(a))；第2类，众数集中分布在2～16 μm之间，以细粉砂为主，其次为粘土，砂含量较少，此种类型主要存在于0.4～6.5 m沉积层(图3(b))；第3类，以粉砂和砂为主，粘土较少，不同样品间变化幅度较大，主要存在于6.5～11.3 m沉积层(图3(c))．通过频率分布曲线(图3)可以看出，大横剖面频率分布存在多峰态，不同沉积层峰凸程度不同．

剖面红土粒度参数中，平均粒径(Mz)的变化范围为4.93～7.73Φ(表2)；标准偏差(σ)的变化范围为1.73～3.41，剖面整体颗粒大小均匀程度低，分选效果差；偏度(Sk)的变化范围为-0.32～0.5，接近对称分布；峰态(Kg)的变化范围为0.67～1.53，以平坦或正态分布为主，说明沉积物来源多样．综合整个剖面分析，剖面不同沉积层粒度参数变化明显，可能指示了各沉积层的物质来源不一定相同．将剖面与临近地区的其它沉积物粒度参数值对比(表2)，大横剖面粒度参数与镇江下蜀黄土[12]、宣城加积型红土[13]、九江网纹红土[14]、株洲均质红土[14]相比平均粒径相对偏粗，分选效果差，峰态过于平坦；与湘潭[15]洪冲积红土和汉江古洪水冲积物[16]相比平均粒径相对偏细，峰态也较为平坦，相似性都较低．推测原因为大横剖面红土与这些地区沉积物存在不同的沉积动力或者物质来源更为多样．

C-M图通过对沉积物粒度特征的分析，能够有效地判别沉积物的成因[17-19]．不同沉积物研究发现，C-M图上风成沉积物风选较好分布集中；河流沉积物主要分布在“S型”封闭曲线(如图4的“S型”封闭曲线)附近[10，17]．从图4可以清楚看出，相比较宣城河流相样品和风成沉积的西峰黄土样品[20]，大横剖面红土样品1%含量对应的粒径偏粗，在C-M图上与西峰黄土存在较大区别，仅有少部分红土样品与宣城河流相相似．

3 大横剖面沉积特征及其成因研究

大横红土剖面的砂含量(>63 μm)变化于6.78%～ 47.57%，平均值为23.74%，明显高于宣城和九江加积型红土的砂含量(0.16%和0.91%)[13]，其中>125 μm的含量平均值甚至可以达到14.04%，远高于镇江下蜀黄土>100 μm的含量(0.02%)[12]，并且野外观察发现剖面含有非常少量2～5 mm的砾石，表明大横剖面的红土粗颗粒含量相较于下蜀黄土和北亚热带加积型红土明显偏多．同时，上面的分析也发现剖面红土粒度频率变化曲线呈现多峰态，不同沉积层内粒度参数变化较明显，C-M图上剖面红土与西峰黄土的分布有较大区别．综合分析可知，大横剖面红土应该为近源搬运，且物质来源多样，剖面存在风成堆积的可能性小．虽然在冬季风强劲时期北方粉尘有可能被输送到福建地区，但由于输送路径较长，到达的颗粒数量较少，并且粒径较小，加上闽北地区的降水丰富，地势高差较大，因而难以沉积保存下来．同时，由于闽北地区植被覆盖高，不存在大面积干燥裸露沙源，闽江河床底部以砾石为主，含砂量少，即使在干季，河漫滩也难以提供大量可扬起沙源[21]，因而该区沉积为就地风沙吹扬堆积的可能性也不大．

大横红土剖面之下有许多磨圆度较好的砾石，结合剖面东侧存在宽谷地形和河流，剖面基底应该为早期闽江支流的古河床，后期受到区域构造运动影响，河流下切[22]，河床抬升出露水面并接受进一步沉积．对该剖面不同沉积层成因进行具体分析认为，D1沉积层粘土、粉砂、砂含量相近，这可能与表层植被的发育，降雨和坡面片流对地表的次生改造作用有关，植被的发育一方面可增加地表粗糙率，另一方面又可加剧地表物质的生物风化，滞留地表径流中小粒级土壤颗粒的流失，使表土中细颗粒含量提高，粗颗粒的含量下降[23]．D2、D3沉积层随着地层深度的增加，粒径逐渐变细，相邻样品间粒级组成波动缓和，说明沉积层内红土沉积动力和物质来源都相对均一，沉积层粘土含量平均值分别达到34.07%和36.60%，但D2、D3沉积层仍然发现存在非常少量2～5 mm的砾石，沉积层有较多粘粒胶膜、团块结构特征，D3沉积层有类网纹结构，说明D2、D3沉积层在发育过程中受到了强烈的化学风化和成壤作用[24]，推测为近源高处古土壤或碎屑物质在降雨或剖面径流的侵蚀作用下向地势平缓的地区迁移沉积形成．D4沉积层中值粒径偏细(4.27～8.82 μm)且波动平缓，但沉积层内底部粒级组成波动较明显，推测可能是沉积层内物源的变化或者沉积环境的改变导致．D5沉积层随地层深度增加中值粒径迅速增加，并在7.5 m以下中值粒径和各粒级组分都出现剧烈波动，样品明显分选不均匀现象，这样的红土粒级变化特征结合沉积层内存在多量植物根孔和碳屑，可能是较大的古洪水爆发携带大量山地古土壤或风化壳碎屑物质在阶地上快速沉积的结果．D5沉积层底部沉积于古洪水暴发时，水动力强劲，易沉积大量颗粒较粗、分选不均匀的沉积物，D5沉积层顶部发生于古洪水退却时，水动力较弱，洪水流速减慢造成大量的细粉砂或粘土沉积[10]．结合D3与D5沉积层沉积成因分析，推测D4沉积层应该是形成于这两种不同沉积成因的过渡阶段，从而造成沉积层内物源的变化和沉积层底部样品粒级组成的明显波动．D6沉积层是整个剖面深度最深，红土粒径最粗的层位，沉积层内不同样品中值粒径波动非常大，分选不均且波动无规律，结合剖面底部有许多磨圆度的砾石，应该为河漫滩相沉积．

4 结论

通过对福建北部闽江二级阶地大横剖面的粒度特征及其成因分析，认为大横剖面红土的粒级组成以粉砂含量为主，频率分布曲线为多峰，分选差，表现出近源物质混杂堆积的特点．剖面0～6.5 m可能为近源高处古土壤或碎屑物质在降雨或坡面径流的侵蚀作用下逐渐向地势平缓的地区搬运沉积形成，6.5～8.9 m则可能是较大的古洪水爆发携带大量山地古土壤和风化壳碎屑物质在阶地上快速沉积的结果，8.9～11.3 m为河漫滩相沉积．

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