点击蓝字，关注我们
研究综述
由于受到母岩（质）及地形地貌的影响，垂向土壤厚度差异性和横向上土壤景观的多样性，是燕山山地地球关键带空间异质性的两个重要表现。风化作用是地球关键带形成的基础，直接影响着成土作用并控制着地球关键带的演化过程，具体表现为风化过程将风化前锋推入新鲜岩石中，不断改变关键带的物质组成，受母岩岩石的矿物组分、结构构造等影响，产生不同厚度的风化层及土壤层，因此岩性是山地地球关键带形成及演化的主要影响因素之一。本文以燕山山地细粒角闪斜长片麻岩和粗粒黑云斜长片麻岩为研究对象，研究片麻岩地球关键带结构的演化过程，研究岩性与地球关键带结构演化的耦合关系，识别影响地球关键带垂向结构的主控因素，建立了燕山山地片麻岩地球关键带垂向结构演化机制模式。结果表明片麻岩的物理风化程度较高，化学风化程度低且细粒角闪斜长片麻岩化学风化程度相对较高，发育等体积风化，化学损耗低于0.5。在风化成土过程中黑云母含量和矿物粒径影响风化程度，从而影响其地球关键带结构，风化初始阶段黑云母通过铁氧化和层间钾被其他水合阳离子替代而扩张，岩石破碎，形成大量裂隙，渗透率提高。粗矿物颗粒导致母岩比表面积较低，物理崩解程度较高，促进孔隙度和渗透率提高，因此粗粒黑云斜长片麻岩风化前锋可达到5 m，强风化层可达1 m，土壤平均厚度多大于20 cm，而角闪斜长片麻岩风化前锋深度减至1.5 m以内，平均土壤厚度多小于20 cm。该研究成果有助于认识山区土壤形成过程，为国土空间规划提供科学依据。
主要结论
（1）研究区内片麻岩主要包括细粒角闪斜长片麻岩和粗粒黑云斜长片麻岩，主要成分为斜长石、角闪石、石英和黑云母等。前者石英和云母含量分别为1%~2%和5%，SiO2含量为52.5%~59.6%；后者石英和云母含量分别为10%~15%和5%~10%，SiO2含量为57.1%~70.9%，铁、镁、钙含量高。
（2）片麻岩类以物理风化作用为主，化学风化作用较弱，化学风化程度总体处于低等，岩性矿物组分和结构差异亦会影响其风化程度，角闪斜长片麻岩土壤层CIA平均值（65.4）高于黑云斜长片麻岩（61.4）。
（3）未风化的角闪斜长片麻岩的岩石孔隙度为5.97%~8.44%，渗透率为0.058~1.77 mD，而风化岩石的孔隙度为12.2%~16.2%，渗透率为5.39~8.91 mD；未风化的黑云斜长片麻岩岩石孔隙度为2.15%~4.48%，渗透率为0.359~1.16 mD，而风化岩石的孔隙度为5.77%~17.9%，渗透率为12.3~770 mD。经过风化作用后，黑云斜长片麻岩岩石渗透率远高于角闪斜长片麻岩，推断与黑云斜长片麻岩中黑云母含量较高且矿物颗粒较大有关。角闪斜长片麻岩风化前锋深度减至1.5 m以内，平均土壤厚度多小于20 cm，而黑云斜长片麻岩风化前锋可达到5 m，强风化层可达1 m，土壤平均厚度多大于20 cm。
主要图表
图1 燕山山地片麻岩风化壳的野外剖面变化特征
a—黑云斜长片麻岩中嵌入角闪斜长片麻岩；b—角闪斜长片麻岩风化特征；c—黑云斜长片麻岩风化特征
图2 燕山山地片麻岩类变质岩标本及镜下照片
a—黑云斜长片麻岩标本照片；b—角闪斜长片麻岩标本照片；c—黑云斜长片麻岩显微照片；d—角闪斜长片麻岩显微照片；Pl—斜长石；Bt—黑云母；Hb—角闪石；Q—石英
图3 燕山山地片麻岩风化剖面裂隙分布特征
a—黑云斜长片麻岩风化剖面裂隙分布图；b—黑云斜长片麻岩风化剖面微观裂隙影像图；c—黑云斜长片麻岩显微特征；d—角闪斜长片麻岩风化剖面裂隙分布图；e—角闪斜长片麻岩风化剖面微观裂隙影像图；f—角闪斜长片麻岩显微特征；Pl—斜长石；Hb—角闪石；Bt—黑云母；Q—石英；Qr—钾长石
图4 燕山山地片麻岩地球关键带结构与演化模式
a—细粒角闪斜长片麻岩地球关键带；b—粗粒黑云斜长片麻岩地球关键带；CIA—风化指数；Ki—钾长石；Am—闪石；Cpx—单斜辉石；Q—石英；Pl—斜长石；Bt—黑云母；Ver—蛭石
本文受承德市国家生态文明示范区综合地质调查项目（DD20160229）资助。
文章刊登于《矿产勘查》第15卷第8期
引用格式：孙紫坚，陈自然，卫晓锋，王书来，殷志强，张守林，周亦. 2024. 燕山山地片麻岩风化过程与地球关键带结构耦合关系研究[J]. 矿产勘查, 15(8): 1491-1499.
Citation: Sun Zijian, Chen Ziran, Wei Xiaofeng, Wang Shulai, Yin Zhiqiang, Zhang Shoulin, Zhou Yi. 2024. Rock weathering process and its relationship with the structure of the critical zone of gneiss in Yanshan mountain[J]. Mineral Exploration, 15(8): 1491-1499.
编辑：王宏伟
校对：贺昕宇
审核：王学明
若您觉得这篇文章不错，请点击右上角，分享给更多的朋友。
往期推荐
Mineral Exploration
微信｜矿产勘查编辑部
✦
✦
点击“阅读原文”了解更多文章详情
