成都盆地位于中国地形的二级阶地向一级阶地过渡的地带,地理位置特殊,并且广泛分布第四纪红土沉积物,记录了强烈的风化作用下气候环境演化信息。以往对红土的研究主要集中在磁性地层、 碳同位素及粒度分析等方面,而红土中的矿物学特征研究则较为匮乏。 本文对成都盆地双流地区胜利红土剖面沉积物中的粘土矿物以及铁矿物进行提纯与处理,综合运用 X 射线衍射测试技术(XRD)、高分辨透射电子显微技术( HRTEM)及漫反射光谱测试技术( DRS)等现代测试手段,对该剖面的粘土矿物学及铁矿物学的特征进行了深入系统的研究, 并据此探究古气候环境演化过程。 X 射线衍射测试分析结果表明,成都盆地胜利红土剖面沉积物中的粘土矿物主要组成为伊利石、高岭石、蒙脱石、蛭石,以及少量的伊利石-蒙脱石和高岭石-蒙脱石混层粘土矿物。 高分辨透射电镜下的伊利石普遍显示稳定的晶格条纹像,晶格条纹较为平直并且无缺陷,展现以 1.0 nm为重复结构的规则晶格条纹像。 高岭石晶层间距约为 0.7 nm,在镜下的晶格条纹像一般较为弯曲且不清晰。 另外,蒙脱石的晶层因塌陷缩小至约 1.2 nm,并且有弯曲的现象。有时高龄石晶层与蒙脱石晶层叠附生长,形成高龄石-蒙脱石混层矿物过渡相,与 XRD 分析的结果相一致。土壤沉积物中铁矿物(尤其是赤铁矿与针铁矿) 的种类与含量影响着沉积物的颜色,并因为其形成与转换敏感地响应于周围的环境状态而被认为是灵敏的古气候替代指标。 高分辨透射电镜的结果显示胜利剖面各个层位中普遍出现赤铁矿与针铁矿,其颗粒细小、结晶度差、晶形不规则,常常赋存于粘土矿物表面或夹层之间。其中赤铁矿多呈纳米多孔状,推测其可能来源自水铁矿脱水。漫反射光谱测试分析的结果显示胜利红土剖面中赤铁矿的一阶导数峰出现在 555 到 580nm,随着赤铁矿含量的增加,其波长与峰高都会增长。针铁矿具有两个一阶导数峰,分别出现在 535 nm和 435 nm,在 535 nm的峰因为赤铁矿峰的存在而并不显著。 结合胜利红土剖面沉积物中粘土矿物、铁矿物以及主量元素的含量变化得出中国南方在第四纪以来经历了比北方更强烈的风化成土过程,其中成都盆地地区在 1.2 Ma 以来的气候有逐渐干冷化的总趋势,期间有回暖的气候阶段。另外其降温过程呈阶梯式下降,并在 1, 0.45, 和 0.1 Ma 出现了明显的降温事件,与海洋中的气候记录相一致,并响应于全球气候变化。