[科普中国]-红粘土

形成条件

1.岩性条件

在碳酸盐类岩石分布区内，经常夹杂着一些非碳酸盐类岩石，它们的风化物与碳酸盐类岩石的风化物混杂在一起，构成了这些地段红粘土成土的物质来源。故红粘土的母岩是包括夹在其间的非碳酸盐类岩石的碳酸盐岩系。

2.气候条件

红粘土是红土的一个亚类。红土化作用是在炎热湿润气候条件下进行的一种特定的化学风化成土作用。在这种气候条件下，年降水量大于蒸发量，形成酸性介质环境。红土化过程是一系列由岩变土和成土之后新生粘土矿物再演变的过程。

形成过程红粘土是指在湿热气候条件下，经历了一定红粘土化作用而形成的一种含较多粘粒，富含铁、铝氧化物胶结的红色粘性土。红粘土在形成过程中依次经历了风化作用，微团粒化作用后期对微团粒改造的成土作用，当母岩经历了这一完整的成土过程之后，现代意义上的红粘土便形成了，并具有了特殊的工程地质特性。红粘土形成过程叙述如下。

(1)风化作用

在风化过程中，岩石中暗色矿物（黑云母、辉石、橄榄石等）不稳定，容易被氧化分解，形成高岭石、三水铝石及游离铁质等；浅色矿物（石英、长石、白云母等）也因风化作用形成了相应的风化产物，如高岭石簇矿物、伊利石、蒙脱石、碱的真溶液及硅胶等；岩石中含铁的硫化物、氧化物、碳酸盐等经氧化、碳酸化及水解作用后将形成游离铁质及酸性水溶液。在酸性水介质中，游离铁，铝胶质、高岭石等在静电力作用下，联结成多孔含水并为铁（铝）质所包裹，表面粗糙不平、呈不规则形状的结构单元体。并且在酸性水溶液中，游离铁、铝质与硅胶会吸附在一起形成双电层，通过结合水联结成胶团，这种胶团便将结构单元体胶结成较大的集合体。另外，一些结晶矿物也因结晶作用而使结构单元体之间出现结晶联结。由此便可逐级形成更大的集合体，从而形成高分散呈整体胶结状态的块状红粘土。

(2)微团粒化作用

上述呈整体胶结状态的红粘土当遇高温干燥的气候条件时，其内部因失水收缩出现裂缝。降雨时，水沿裂缝渗透，并借薄膜水的传递楔入，使胶结联结减弱。当然也不排除由于长期雨水浸泡，淋溶出的游离铁、铝、硅胶等又凝聚成新的胶结联结，但若又遇干燥天气，这种新的胶结因土体的再次干裂收缩很快便被破坏。随着这种干燥一降雨一干燥气候的循环往复，势必使红粘土向其结构单元体方向发展，而结构单元体因干燥失水逐渐硬化，且这种硬化趋势是不可逆的，于是这种作用的最终结果是使呈整体胶结的红粘土块体变成了由微细团粒与结构单元体组成的散粒红粘土。

(3)成土作用

在中至晚更新世，由微团粒化作用形成的散粒红粘土，不具备湿热气候条件，淋溶作用较弱，结构单元体经一定的固结压密及少量的游离铁、铝、硅质等重新胶结，便形成现代意义上典型的以结构单元体为骨架通过结合水及接触式胶结物联结的蜂窝状红粘土，具有天然密度小，含水量高，孔隙比大，液、塑限高，压缩性中至低，强度中至高的特性。相应地，把这种形成典型红粘土的作用称为红粘土成土作用。如果这一成土时间较长，即在早至中更新世形成的散粒红粘土，因经历了湿热天气而受到较强的淋溶作用，并在长期的固结压密作用下，形成结构单元体粒径较小，密度大，连接力强的超固结红粘土及网纹状红粘土。而对于晚更新世后期形成的残积红粘土来说，或红粘土化作用还未结束，或被不断剥蚀出露地表成为新红粘土，结构单元体棱角分明，其间基本无联结，具有干燥疏松、易散落，工程性质易变化的特点。2

成分红粘土是热带、亚热带湿热气候条件下的产物，风化程度高，矿物、化学成分变化强烈。碎屑矿物主要是石英和少量末风化长石；粘粒含量较多，粘土矿物以高岭石类为主，伊利石含量较少；含一定量的针铁矿和赤铁矿，部分含有三水铝石。化学成分以SiO2、Al2O3、Fe2O3为主，其他RO、R2O2含量很少，硅铝比小，pH值低，有机质和可溶盐含量极少，比表面积及阳离子交换容量较低，游离氧化物含量较高，尤其是游离氧化铁含量(质量分数)占全铁的50%～80%。总之，红粘土是以亲水性较弱的高岭石和石英为主，活动性较低，有铁质胶结的红色粘性土。红粘土的粒度成分与母岩关系密切，砂岩、砾岩、花岗岩残积红粘土的粒度粗，砂砾含量多，粘粒含量较少（20%～40%）；碳酸盐类岩石和玄武岩残积红粘土，粒度细，粘粒含量多（40%～80%）。2

分布规律1.红粘土分布的地域性

我国红粘土主要分布在南方，以贵州、云南和广西最为典型和广泛；其次，在四川盆地南缘和东部、鄂南、湘西、湘南、粤北、皖南和浙西等地也有分布。在西部，主要分布在较低的溶蚀夷平面及岩溶洼地、谷地；在中部，主要分布在峰林谷地、孤峰准平原及丘陵洼地；在东部，主要分布在高阶地以上的丘陵区。

我国北方红粘土零星分布在一些较温湿的岩溶盆地，如陕南、鲁南和辽东等地，多为受到后期营力的侵蚀和其他沉积物覆盖的早期红粘土。

2.红粘土土性的变化规律

各地区红粘土一般具有自西向东塑性和粘粒含量逐渐降低、土中粉粒和砂粒含量逐渐增高的趋势。

3.红粘土厚度变化规律

各地区红粘土厚度不尽相同，贵州地区为3～6m；云南地区一般为7～8m；湘西、鄂西和广西等地为10m左右。

红粘土的厚度变化与原始地形和下伏基岩面的起伏变化关系密切。分布在盆地或洼地中的红粘土大多是边缘较薄、中间增厚；分布在基岩面或风化面上的红粘土厚度取决于基岩面起伏和风化层深度。当下伏基岩的溶沟、溶槽、石芽等发育时，上覆红粘土的厚度变化极大，常出现咫尺之隔厚度相差10m之多的现象。3

物理性质红黏土为碳酸盐岩系出露的岩石经红土化作用形成的棕红、褐黄等色的高塑性黏土。其裂隙发育，液限一般大于50，具有明显的收缩性，但压缩性低。经坡、洪积再搬运后仍保留其基本特征，液限大于或等于45但小于50的红粘土为次生红黏土。矿物成分主要为高岭石，并含一定量的蒙脱石和石英颗粒等，含水率为10%左右，孔隙比为0.5～0.7，干容重为16～17 kN/m3，塑性指数为1l～16。但是随隧洞开挖其含水率不断增加，一般为15%～22%，甚至有的洞段土体含水率达到塑限，天然压缩系数a1-2=0.09-0.1 MPa-1，饱和压缩系数a1-2-0.1～0.15 MPa-1，自由膨胀率为5%～20%。

勘探红粘土地区勘探点的布置，应取较密的间距，以查明红粘土厚度和状态的变化。初步勘察勘探点间距宜取30～50m；详细勘察勘探点间距，对均匀地基宜取12～24m，对不均匀地基宜取6～12m。厚度和状态变化大的地段，勘探点间距还可加密。对不均匀地基，勘探孔深度应达到基岩。不均匀地基、有土洞发育或采用岩面端承桩时，宜进行施工勘察，其勘探点间距和勘探孔深度根据需要确定。当岩土工程评价需要详细了解地下水埋藏条件、运动规律和季节性变化时，应在测绘调查的基础上补充进行地下水的勘察、试验和观测工作。4

保护措施该土种多为荒草地，植被稀疏，水土流失严重，缺水易旱。实行乔、灌、草结合，发展林、牧业生产。对宜垦为农用的要修筑梯田，或修埂筑堰，进行土地深翻，提高土壤的蓄水能力，并实行等高种植耐旱植物，增施有机肥、磷肥，实行粮－豆，粮－肥间作，养用结合，培肥地力。

1、陡坡地红粘土侵蚀严重，应恢复和保护植被；已垦殖的陡坡耕地，应退耕种植林草，控制水土流失。

2、种植绿肥，增施有机肥，秸秆还田，科学施用磷肥，可有效地改善土壤的理化性状。

3、复盐基红黏土的土体深厚，酸碱度适中，盐基饱和，矿质养分较丰富，是浙江沿海岛屿区重要土壤资源之一。利用状况有三种；一是坡耕地，种植大麦、甘薯、玉米和夏类作物。二是林地，主要分布在大、中岛屿上，栽种黑松、毛竹，以黑松为主。黑松较抗风，又耐旱、耐瘠，适应性强。黑松占岛屿林种的93%，但宜间套阔叶树，以防病虫危害；三是灌丛草地，处于半荒芜状态，多分布于边远小岛，而部分大、中岛屿近村庄处的山坡地亦有小面积的分布。