松嫩平原罗家窝棚组红层黏土矿物组合特征及其揭示的早更新世暖湿古环境

针对松嫩平原罗家窝棚组(LJWP)红层沉积环境争议问题，研究人员通过XRD、SEM、HRTEM等多技术联用，揭示其黏土矿物以高岭石(57–73%)为主，证实早更新世暖湿气候下强烈化学风化导致赤铁矿纳米颗粒沉淀致色，挑战了传统冰川成因观点，为东亚第四纪古气候重建提供新证据。

　　

在广袤的松嫩平原东部，一组被称为罗家窝棚组(LJWP)的紫红色砂砾岩层静静诉说着早更新世的古老故事。这些醒目的红层长期被归因于寒冷气候下的冰川沉积，但其中高含量的赤铁矿/褐铁矿(87.5%)又暗示着炎热条件，这种矛盾使学界对其成因争论不休。更棘手的是，传统地层对比法难以精确界定其形成年代，而黏土矿物作为"地质温度计"的关键作用尚未被充分挖掘——正是这些科学谜团，激发了来自黑龙江省自然科学基金和国家自然科学基金联合资助的研究团队揭开红层身世之谜的决心。

研究人员运用X射线衍射(XRD)锁定矿物晶体结构，扫描电镜(SEM)捕捉微观形貌，高分辨透射电镜(HRTEM)甚至看清了纳米级赤铁矿的沉淀过程。他们特别聚焦于地层中的粉砂质透镜体和泥质填隙物，通过对比不同层位样品，构建出完整的矿物转化链条。

^{矿物组合揭示风化强度}
XRD数据显示黏土矿物中高岭石占比高达57-73%，这种在强化学风化条件下形成的矿物，其典型的假六方板状结构在SEM下清晰可见。与之伴生的伊利石(25-41%)和黑云母/蛭石(0-4%)则记录了矿物转化过程：伊利石→高岭石，黑云母→黑云母/蛭石→高岭石。

^{纳米致色机制解密}
HRTEM震撼性地捕捉到黑云母风化时释放的铁元素如何形成纳米赤铁矿，这些直径仅数十纳米的红色颗粒附着在矿物表面和孔隙中，如同天然的矿物染料。这一发现直接解释了红层鲜艳色彩的来源，推翻了过去认为颜色继承自源岩的观点。

^{古气候密码破译}
高岭石主导的组合如同地质"黑匣子"，忠实记录了早更新世温暖湿润的气候条件。当时强烈的化学风化使黑云母等矿物持续释放铁元素，在季节性干湿交替条件下氧化为赤铁矿。这与重矿物分析显示的炎热信号完美吻合，共同否定了冰川成因假说。

这项发表在《CATENA》的研究不仅厘清了松嫩平原红层的成因机制，更建立了黏土矿物组合-古气候的解译标尺。其揭示的暖湿期特征为理解全球变冷背景下中国东北的气候异动提供了关键锚点，对预测当代气候变化下的区域响应具有启示意义。微观尺度揭示的纳米赤铁矿致色机制，更开创了陆相红层研究的新范式。