西安地區(qū)第5層古土壤中的鐵質(zhì)薄膜類型與水文特征*

羅小慶趙景波，2?馬延?xùn)|周 旗邵天杰

（1 陜西師范大學(xué)旅游與環(huán)境學(xué)院，西安 710062）

（2 黃土與第四紀(jì)地質(zhì)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（中國科學(xué)院地球環(huán)境研究所），西安 710061）

（3 寶雞文理學(xué)院，陜西省災(zāi)害監(jiān)測(cè)與模擬重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西寶雞 721013）

西安地區(qū)第5層古土壤中的鐵質(zhì)薄膜類型與水文特征*

羅小慶1趙景波1，2?馬延?xùn)|1周 旗3邵天杰1

（1 陜西師范大學(xué)旅游與環(huán)境學(xué)院，西安 710062）

（2 黃土與第四紀(jì)地質(zhì)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（中國科學(xué)院地球環(huán)境研究所），西安 710061）

（3 寶雞文理學(xué)院，陜西省災(zāi)害監(jiān)測(cè)與模擬重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西寶雞 721013）

揭示西安地區(qū)第5層古土壤中還原層的類型和水分平衡，對(duì)認(rèn)識(shí)西安地區(qū)S5古土壤發(fā)育時(shí)的氣候和植被以及地下水補(bǔ)給來源具有重要科學(xué)意義。通過對(duì)西安地區(qū)第5層古土壤（S5）的調(diào)查和多個(gè)剖面的觀察，在西安東郊任家坡剖面、南郊雙竹村剖面和藍(lán)田田家坡剖面首次發(fā)現(xiàn)該層古土壤黏化層中含有1～5mm大小的低價(jià)氧化鐵的灰綠色斑點(diǎn)。低價(jià)鐵的灰綠色斑點(diǎn)是在地勢(shì)較高和地下水位較深的還原作用下形成的，屬于高位還原層，不同于以往認(rèn)識(shí)的潴育化類型?；揖G色斑點(diǎn)指示S5古土壤發(fā)育時(shí)土壤中上部出現(xiàn)了雨季積水并處于還原環(huán)境，當(dāng)時(shí)雨季還原層含水量達(dá)到了飽和狀態(tài)，土壤中上部含水量為42%左右，土壤水分非常充足。該層古土壤的紅色鐵質(zhì)膠膜遷移到了上部古土壤黏化層頂界之下6.3 m深的黃土中，表明當(dāng)時(shí)高含量重力水分布達(dá)到了6.3 m左右深度，至少出現(xiàn)過較長時(shí)期適于茂盛森林植被發(fā)育的氣候。在西安地區(qū)S5古土壤發(fā)育時(shí)，土壤水分的收入量大于支出量，土壤水分為顯著正平衡。當(dāng)時(shí)大氣降水在經(jīng)過蒸發(fā)、蒸騰與地表徑流損失之后，還有較多剩余的水分通過入滲補(bǔ)給深部土層水。S5古土壤發(fā)育時(shí)降水較豐富是導(dǎo)致該層古土壤出現(xiàn)高位還原層的主要因素。

第5層古土壤；鐵質(zhì)薄膜；高位還原層；古含水量；水分平衡；西安地區(qū)

國內(nèi)外研究者對(duì)中國黃土與環(huán)境變化進(jìn)行了大量研究，取得了舉世矚目的重要成果。現(xiàn)已認(rèn)識(shí)到中國黃土比較完整地記錄了約250萬年來陸地生物、氣候等環(huán)境的變化［1-3］，可作為全球陸地環(huán)境變化對(duì)比的重要標(biāo)準(zhǔn)［4-6］。過去的研究還認(rèn)識(shí)到，黃土代表冬季風(fēng)加強(qiáng)的冷干氣候，紅色古土壤代表夏季風(fēng)加強(qiáng)的相對(duì)溫濕氣候［1-5］。過去對(duì)洛川黃土剖面的研究表明，洛川第5層古土壤（S5）為棕褐土［5］。近10余年來的研究揭示，黃土高原南部第5層古土壤發(fā)育時(shí)為亞熱帶氣候，甚至較北亞熱帶更溫暖［7］。雖然過去對(duì)黃土中的古土壤進(jìn)行了許多研究，但到目前為止尚未發(fā)現(xiàn)對(duì)當(dāng)時(shí)土壤含水量和水循環(huán)有重要指示作用的低價(jià)鐵斑點(diǎn)的存在。在中亞和歐洲黃土中，也未發(fā)現(xiàn)古土壤中存在還原層的報(bào)道［8-9］。本文根據(jù)新發(fā)現(xiàn)的含灰綠色低價(jià)鐵斑點(diǎn)的還原層和紅色鐵質(zhì)膠膜的強(qiáng)烈遷移，探討西安地區(qū)第5層古土壤發(fā)育時(shí)的土壤含水量和水分平衡等問題。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

西安市位于關(guān)中盆地中部，處在33°42′～34°44′N，107°40′～109°49′E。西安地區(qū)屬暖溫帶半濕潤季風(fēng)氣候，年平均氣溫為13.1℃，年平均降水量約為600 mm［10］，四季冷暖干濕分明。西安地區(qū)黃土與黃土地貌發(fā)育較好，東郊和南郊分別有黃土構(gòu)成的白鹿塬和少陵塬，白鹿塬第四紀(jì)黃土與古土壤發(fā)育齊全，黃土剖面厚度約120 m。

通過調(diào)查，在西安地區(qū)的西安東郊任家坡、南郊雙竹村和藍(lán)田田家坡S5土壤中發(fā)現(xiàn)了灰綠色低價(jià)鐵斑點(diǎn)。任家坡剖面屬于西安市灞橋區(qū)，位于白鹿塬西端，距西安市東約8 km。雙竹村剖面位于長安區(qū)少陵塬近北端，距長安區(qū)韋曲鎮(zhèn)南約2 km。田家坡屬于藍(lán)田縣安村鄉(xiāng)，田家坡剖面位于白鹿塬東端，距藍(lán)田縣城西3 km左右。

1.2 樣品采集與分析

在西安地區(qū)的西安東郊任家坡、南郊雙竹村和藍(lán)田田家坡S5古土壤3個(gè)剖面中以20 cm左右間距采集鐵質(zhì)膠膜樣品，共采集樣品60塊。研究方法包括野外觀察灰綠色低價(jià)鐵斑點(diǎn)和紅色鐵質(zhì)膠膜的分布層位和存在形式，野外測(cè)量紅色鐵質(zhì)膠膜的遷移深度，用電鏡觀察土壤微結(jié)構(gòu)，利用能譜儀分析鐵質(zhì)薄膜化學(xué)成分。能譜分析是在電鏡下利用能譜儀對(duì)噴金的樣品進(jìn)行化學(xué)成分分析。

2 結(jié) 果

2.1 S5古土壤剖面分層與鐵質(zhì)薄膜的分布

在西安地區(qū)，第5層古土壤（S5）由3個(gè)古土壤分層構(gòu)成。該層古土壤是黃土中發(fā)育最好的土壤，具有典型亞熱帶黃棕壤的特點(diǎn)，可分為5層（圖1）。從上向下第1層為紅褐色黏化層（Bts），厚4.5m（圖1中表示的為0.4m）。黏化層中有結(jié)晶較好的新生黏土礦物，紅色鐵質(zhì)膠膜中Fe2O3和Al2O3含量很高，表明黏化層受到了較強(qiáng)的黏化作用。第2層為含厚片狀紅色鐵質(zhì)膠膜的淺棕紅色風(fēng)化淋濾黃土層（Cf），厚約0.5 m。第3層為含紅色片狀鐵質(zhì)膠膜的棕黃色風(fēng)化淋濾黃土層（Cs），厚1.3 m。第4層為不含鐵質(zhì)膠膜的風(fēng)化淋濾黃土層（Cl），厚約0.5 m。第5層為CaCO3結(jié)核淀積層（Ck），厚約0.4 m。再向下是未受風(fēng)化的黃土母質(zhì)層。

圖1 西安東郊任家坡第5層古土壤剖面分層Fig. 1 Subdivision of section of S5paleosol at Renjiapo in eastern suburbs of Xi’an

上述表明，S5古土壤的CaCO3淀積層和紅色鐵質(zhì)黏土膠膜分布特別，他們均遷移到了第6層黃土的中部。紅色鐵質(zhì)膠膜的遷移深度達(dá)到了第6層黃土頂面之下1.8 m深處。從上向下，紅色黏土膠膜含量減少，從厚片狀變?yōu)楸∑瑺罴鞍唿c(diǎn)狀，多分布在裂隙和孔隙土體表面。如從第5層古土壤頂界算起，紅色鐵質(zhì)膠膜遷移深度達(dá)到了6.3m，CaCO3結(jié)核淀積層的遷移深度達(dá)到了6.7m。因?yàn)樵谘芯繀^(qū)第5層古土壤剖面中只有一層 CaCO3結(jié)核淀積層，所以可確定其的遷移深度為6.7m。

2.2 灰綠色低價(jià)鐵斑點(diǎn)與紅色高價(jià)鐵膠膜的分布

通過野外觀察，首次發(fā)現(xiàn)西安東郊任家坡、南郊雙竹村和藍(lán)田田家坡S5古土壤上部分層的黏化層中均含有灰綠色低價(jià)鐵的斑點(diǎn)?；揖G色斑點(diǎn)多為不規(guī)則形態(tài)，直徑一般約為1～5 mm（圖2），個(gè)別可達(dá)7～10 mm，主要分布在黏化層的中部，位于黏化層頂面之下約0.3～0.6m深處，占據(jù)厚度約25 cm，這與土壤中部含水量一般較高相符合。土壤膠膜有多種類型，有黏粒膠膜、氧化物膠膜、鐵質(zhì)膠膜和碳酸鹽薄膜等［11］。本研究觀察得知，灰綠色鐵質(zhì)斑點(diǎn)與紅色鐵質(zhì)膠膜不同，灰綠色斑點(diǎn)一般不具有光亮的表面，也沒有明顯的厚度，表明它不是膠體物質(zhì)，而是呈溶解狀態(tài)的二價(jià)鐵經(jīng)過略遷移沉淀形成的非膠體成分，可稱之為灰綠色斑點(diǎn)或薄膜。在土壤上部，由于易受到蒸發(fā)作用影響，水分含量較低，不會(huì)出現(xiàn)還原和缺氧的環(huán)境。在土壤中部，黏化作用最強(qiáng)，受蒸發(fā)影響較上部小，加之黏化強(qiáng)隔水性好，利于水分聚集和出現(xiàn)還原條件。在土壤下部，由于受降水的補(bǔ)給不如中上部快，水分聚集較中部少，較難達(dá)到飽和條件，不利于出現(xiàn)還原環(huán)境。

圖2 西安地區(qū)S5古土壤中的灰綠色低價(jià)鐵斑點(diǎn)Fig. 2 Greyish-green spots of ferrous iron in S5in Xi’an area

觀察與測(cè)量表明，S5古土壤中的紅色膠膜發(fā)育很好，紅色鐵質(zhì)膠膜不僅分布在土壤黏化層中，而且遷移到了黏化層底界之下1.8 m深的黃土中（圖1），并從上向下逐漸減少。在黏化層底界之下1m左右深處之上的黃土中可見紅色膠膜呈較大片狀分布（圖3a～圖3d），在1～1.8 m左右的黃土中分布減少，并主要分布在孔洞內(nèi)（圖3e～圖3f）。

2.3 灰綠色斑點(diǎn)與紅色鐵質(zhì)膠膜化學(xué)組成

為了確認(rèn)紅色鐵質(zhì)膠膜和灰綠色斑點(diǎn)的化學(xué)組成，本研究采用電子顯微鏡對(duì)紅色膠膜和灰綠色斑點(diǎn)樣品進(jìn)行了觀察和能譜分析，代表性分析結(jié)果見表1。由表1可知，紅色鐵質(zhì)黏粒膠膜在電鏡下呈現(xiàn)兩種形態(tài)：一是呈膠體形態(tài)，無定型（圖4a，圖4b）；二是呈微小的新生黏土礦物晶粒（圖4c，圖4d），具有明顯定向排列。表明膠膜中除膠體形態(tài)的氧化鐵之外，還有許多新生黏土礦物?；揖G色斑點(diǎn)在電鏡下呈膠體形態(tài)，未見新生黏土礦物出現(xiàn)。能譜分析結(jié)果（表1，圖5）顯示，紅色鐵質(zhì)膠膜和灰綠色斑點(diǎn)中Fe2O3含量較高，含量變化在12.85%～17.15%之間，平均為15.28%。Al2O3含量也較高，在20.45%～25.07%之間，平均為23.07%。SiO2含量占首位，含量在47.19%～54.17%之間，平均為52.13%。CaO含量在2.13%～4.4%之間，只有1個(gè)樣品含量高達(dá)11.30%。MgO含量在2.07%～3.94%之間。K2O含量在2.25%～3.33%之間。由分析結(jié)果可知，紅色膠膜與灰綠色斑點(diǎn)中Fe2O3的含量差別很小，其他成分也無明顯差別。需要指出的是灰綠色斑點(diǎn)是分布在紅色黏土膠膜表面的，是低價(jià)鐵溶液微量沉淀的顯示，能譜分析顯示的灰綠色斑點(diǎn)的Fe2O3和 Al2O3含量實(shí)際上主要是與紅色鐵質(zhì)膠膜混合后的含量，這也是灰綠色斑點(diǎn)中Fe2O3和Al2O3含量高的原因。紅色鐵質(zhì)膠膜形成于酸性條件下，在這樣的條件下土層中不應(yīng)該含有CaCO3，CaO顯示的含有一定量的CaCO3應(yīng)該是從上覆黃土中后期遷移來的成分。

圖3 西安地區(qū)S5古土壤之下第6層黃土中的紅色鐵質(zhì)膠膜Fig. 3 Red ferri-argillans in sixth loess layer under S5in Xi’an area

圖4 西安地區(qū)S5的紅色鐵質(zhì)膠膜超微結(jié)構(gòu)Fig. 4 Ultra microstructure of ferri-argillans of S5in Xi’an area

表1 能譜分析獲得的西安地區(qū)S5鐵質(zhì)薄膜化學(xué)組成Table 1 Chemical composition of ferri-argillans of S5determined by energy spectrum

圖5 西安地區(qū)S5鐵質(zhì)黏粒膠膜能譜分析曲線Fig. 5 Energy spectrum curve of ferri-argillans of S5in Xi’an area

3 討 論

3.1 S5古土壤中灰綠色低價(jià)鐵斑點(diǎn)的形成

通常認(rèn)為，土壤還原層的形成有兩種作用，一是土壤的潛育化作用，二是潴育化作用。潛育化發(fā)生在地勢(shì)地平、地下水位接近地表的條件下，土壤常年處于還原環(huán)境，造成整個(gè)土壤層均具有藍(lán)灰色或青灰色、灰綠色的還原特征［12］。潴育化發(fā)生在地下水位較高且土壤氧化與還原環(huán)境交替的條件下［12］。在雨季地下水位升高時(shí)土壤水分飽和，處于還原環(huán)境，形成灰綠色的低價(jià)氧化鐵；在旱季地下水位下降時(shí)土壤處于氧化環(huán)境，形成高價(jià)氧化鐵。因此，潴育化作用導(dǎo)致土壤既有灰綠色的還原特點(diǎn)又有紅色的氧化特點(diǎn)［12］。

西安地區(qū)發(fā)現(xiàn)有灰綠色斑點(diǎn)還原層的S5剖面均位于地勢(shì)很高的黃土塬區(qū)，在該層土壤發(fā)育時(shí)地下水位也很深，在S5剖面10多米厚度范圍內(nèi)沒有指示地下水存在的針鐵礦及鐵錳結(jié)核層出現(xiàn)，因此該層土壤中還原層的形成與地下水位無關(guān)。S5古土壤總體呈現(xiàn)紅褐色，僅在黏化層中部發(fā)育灰綠色斑點(diǎn)，顯示還原條件不是很強(qiáng)。顯然，S5古土壤中的還原成分是在雨季積水條件下形成的，屬于土壤潴育化作用的產(chǎn)物。因?yàn)镾5還原層形成于地勢(shì)高和地下水位深的條件下，與通常的土壤還原層形成于地形低洼和地下水位很高完全不同，所以本研究提出這種還原層應(yīng)該稱之為高位還原層。根據(jù)入滲率研究，該層土壤入滲率較低，在西安地區(qū)為0.14 ～0.21 mm min-1［13-14］，利于產(chǎn)生土壤積水。然而這樣的入滲率仍然可將土壤水輸送至深部土層，土壤積水主要還是降水量較豐富造成的。根據(jù)古氣候的研究，該層土壤發(fā)育時(shí)的年降水量達(dá)到了1 000 mm左右［15］，也表明豐富的降水是導(dǎo)致土壤積水主要原因。

3.2 高位還原層與紅色鐵質(zhì)膠膜指示的土壤水分存在形式與含量

土壤水分存在形式主要有重力水和薄膜水。在關(guān)中平原地區(qū)，當(dāng)土壤含水量大于20%時(shí)就有重力水出現(xiàn)，小于20%為薄膜水［16］?；揖G色鐵質(zhì)斑點(diǎn)代表的S5古土壤的潴育化指示的是雨季出現(xiàn)了積水，造成土壤中部缺氧。調(diào)查得知，這種雨季的積水不是局部的地形低洼造成的，當(dāng)時(shí)在西安地區(qū)普遍存在。這種積水也不是一年發(fā)生的，而是較長時(shí)期存在的。土壤雨季積水的發(fā)生能夠非?？煽康刂甘驹搶庸磐寥腊l(fā)育時(shí)土壤水分處于飽和狀態(tài)。西安地區(qū)S5古土壤孔隙度為42%左右［13-14］，可以確定當(dāng)時(shí)土壤黏化層中部含水量為42%左右。當(dāng)時(shí)土壤中含有很多的能夠自由流動(dòng)的重力水。這一含水量是在當(dāng)時(shí)雨季經(jīng)過土壤蒸發(fā)、植物吸收與蒸騰及徑流損失之后的剩余含水量，指示當(dāng)時(shí)土壤水分很充足。

紅色鐵質(zhì)膠膜是不可溶的成分，它只能在較強(qiáng)重力水的推動(dòng)下才能發(fā)生遷移，它的分布下界至少代表了重力水到達(dá)的下界。該層古土壤的黏化層厚度為4.5 m，加上紅色鐵質(zhì)膠膜在古土壤底界之下黃土中遷移的1.8 m深度，可以確定當(dāng)時(shí)重力水的分布深度至少達(dá)到了6.3 m。根據(jù)能夠指示重力水分布深度的CaCO3結(jié)核淀積層［17］遷移深度確定，重力水分布深度為6.7 m左右。由此可見，在該層古土壤發(fā)育時(shí)，6.3 m以上土壤含水量較高。

3.3 S5古土壤發(fā)育時(shí)的土壤水分平衡與植被發(fā)育條件

林地土壤水分平衡為：W＝P-I-R-E，式中，W為土壤儲(chǔ)水量，P為年降水量，I為樹冠截流量，R為地表徑流量，E為土壤總蒸發(fā)量（土壤水蒸發(fā)量和植物蒸騰量之和）。前人的多年觀測(cè)表明，在年平均降水量600 mm左右條件下的黃土高原，林地土壤總蒸發(fā)量與年降水量基本保持平衡，即土壤年總蒸發(fā)量與年均降水量基本相等［16］。在年均降水量多于600 mm的年份土壤水量平衡值為正值，在年均降水量少于600 mm的年份土壤水量平衡值為負(fù)值［16］。如前所述，西安地區(qū)S5發(fā)育時(shí)年均降水量達(dá)到了1 000 mm左右［15］，由此可以推斷當(dāng)時(shí)年降水量顯著大于年土壤總蒸發(fā)量。土壤化學(xué)成分遷移深度是指示年降水量和土壤總蒸發(fā)量相對(duì)多少的可靠證據(jù)，而且還能用于判定大氣降水對(duì)地下水的補(bǔ)給情況。土壤化學(xué)成分遷移深度越大，代表的降水量越多，化學(xué)成分遷移達(dá)到了一定深度就能夠指示年降水量大于土壤總蒸發(fā)量。土壤的CaCO3淀積層遷移深度超過2 m指示土壤為明顯的淋溶類型［12，17-18］，表明年降水量等于或略大于土壤年總蒸發(fā)量。如前面所述，S5的CaCO3淀積層遷移到了4.2 m深度，F(xiàn)e2O3也發(fā)生了顯著遷移，顯然指示當(dāng)時(shí)年降水量顯著大于土壤總蒸發(fā)量。由此可以確定，在S5發(fā)育時(shí)期，關(guān)中平原年降水量顯著大于年土壤總蒸發(fā)量，每年有剩余的大氣降水補(bǔ)給深部土層水。

上述分析表明S5發(fā)育時(shí)土壤水分不但能夠滿足森林植被的生長，而且還有很多水分的剩余。有的研究者根據(jù)土壤微結(jié)構(gòu)的研究認(rèn)為當(dāng)時(shí)主要是森林植被［19］，有的認(rèn)為出現(xiàn)過短期森林植被［20］。然而同位素資料顯示當(dāng)時(shí)發(fā)育的植被不是森林，而是森林草原［21］。這一問題很值得深入研究。到目前為止，即使認(rèn)為以草原和森林草原植被為主的研究者一般也承認(rèn)在典型溫濕的間冰期有過短期的落葉闊葉林發(fā)育。黃土塬區(qū)能否發(fā)育森林植被取決于降水量的多少，只要降水量達(dá)到森林發(fā)育的要求，就能夠發(fā)育森林植被。過去的研究得出，在厚層黃土發(fā)育的黃土塬區(qū)，年降水量達(dá)到800 mm就能發(fā)育森林植被［22］。本文研究的S5古土壤是250萬年來最濕潤的氣候條件下發(fā)育的，當(dāng)時(shí)年降水量超過了800 mm，所以那時(shí)發(fā)育森林植被是完全可能的。因此，根據(jù)碳同位素研究得出的黃土高原南部間冰期無森林植被發(fā)育的認(rèn)識(shí)是值得商榷的。

4 結(jié) 論

西安地區(qū)S5古土壤上部分黏化層中部發(fā)育了灰綠色低價(jià)鐵斑點(diǎn)，土壤黏化層中部出現(xiàn)了雨季積水和高位還原環(huán)境。S5古土壤發(fā)育時(shí)降水較豐富是導(dǎo)致該層土壤出現(xiàn)高位還原環(huán)境的主要因素。S5上部分層古土壤發(fā)育時(shí)土壤含水量豐富，雨季土壤黏化層中部含水量處于飽和狀態(tài)，積水時(shí)期含水量為42%左右。S5上部分層古土壤發(fā)育時(shí)土壤黏化層中存在持續(xù)性重力水。重力水分布深度至少達(dá)到了6.3 m左右。在6.3 m深度范圍內(nèi)土壤含水量充足，適于茂盛森林植被發(fā)育。S5古土壤發(fā)育時(shí)水分為明顯的正平衡，即在經(jīng)過蒸發(fā)與蒸騰及徑流損失之后，還有剩余水分通過入滲補(bǔ)給深部土層。

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Ferruginous Adhesive Film and Hydrographic Features of the Fifth Palaeosol in Xi’an Area

LUO Xiaoqing1ZHAO Jingbo1，2?MA Yandong1ZHOU Qi3SHAO Tianjie1
（1 College of Tourism and Environment，Shaanxi Normal University，Xi’an 710062，China）
（2 State Key Laboratory of Loess and Quaternary Geology，Institute of Earth Environment，Chinese Academy of Sciences，Xi’an 710061，China）
（3 Shaanxi Key Laboratory of Disasters Monitoring and Mechanism Simulation，Baoji University of Arts and Sciences，Baoji，Shaanxi 721013，China）

【Objective】To reveal the water loggogenic type of the fifth palaeosol in Xi’an area，and identify the water content，moisture balance and possible vegetation types when the S5developed.【Method】Field investigation，electron microscope observation and energy spectrum analysis were used to research relevant problem.【Result】The fifth palaeosol was composed of three layers，which was the best ancient soil in the loess. Based on the field investigation of the fifth palaeosol in Xi’an area，celadon spots were first discovered in the argillic horizon of this palaeosol，proving the accumulated water in the middle and upper paleosol and reducing environment during the development of S5. The red ferruginous adhesive film developed very well，which has two kinds of micro structure under the electron microscope，one was crystal structure composed of newborn clay minerals，the other was amorphous colloid structure. According to the energyspectrum analysis，the content of Fe2O3、Al2O3and SiO2in the red ferruginous adhesive film and celadon spots was between 12.85%～17.15%、20.45%～25.07% and 47.19%～54.17%，with average of 15.28%、23.07% and 52.13%，separately. Resulting from the deposition of green iron film on the surface of the red adhesive film，the difference of Fe2O3content between the red ferruginous adhesive film and celadon spots was quite small. The migration depth of red ferruginous adhesive film is 1.8m under the bottom of argillic horizon，and that was 6.3m from the top of the palaeosol.【Conclusion】These celadon spots in the fifth palaeosol were formed under the condition of deep ground water level. The major factor was abundant precipitation for reducing layer appearance above deep ground water level. The distribution depth of gravity water is up to 6.3m when the S5developed and the climate would have been favorable to sustain forest development for a long period. At that time moisture content of reducing layer reached saturation state and that in the upper part of the soil was about 42%，generally speaking，soil moisture was quite adequate at then. During the development of S5，the volume of receipts of soil water was more than the volume of expenditure，and the value of soil moisture balance was positive. Meanwhile，there was still sufficient atmospheric precipitation infiltrating to groundwater after evaporation，transpiration and surface runoff loess.

The fifth palaeosol；Ferruginous adhesive film；Reducing layer above deep ground water level；Paleo-moisture content；Moisture balance；Xi’an area

X14

A

10.11766/trxb201603280072

（責(zé)任編輯：檀滿枝）

* 陜西省自然科學(xué)基金項(xiàng)目（2015JM4135）、中國地質(zhì)調(diào)查局西安地質(zhì)調(diào)查中心項(xiàng)目《關(guān)中盆地第四系形成與演化》（水［2016］4）、國家自然科學(xué)基金國際合作項(xiàng)目（41210002）資助 Supported by the Natural Science Foundation Research Project of Shaanxi Province（No.2015JM4135），Xi’an Geological Survey Center Project of China Geological Survey《Formation and evolution of Quaternary in Guanzhong Basin》（No.Water［2016］4），National Natural Science Foundation of China （No.41210002）

? 通訊作者：趙景波，博士，教授，主要從事第四紀(jì)研究。 E-mail：zhaojb@snnu.edu.cn

羅小慶（1989—），女，漢族，陜西岐山人，碩士研究生，主要從事自然地理研究。E-mail：luoxq0815@126.com

2016-03-28；

2016-08-10；優(yōu)先數(shù)字出版日期（www.cnki.net）：2016-09-19