四川仁寿牛角寨石窟盐风化作用机理与气候响应

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中文摘要：盐风化作用是石质文物风化劣化的重要机制之一,但其作用机理及其与气候的响应过程仍需进一步的研究.笔者等以仁寿牛角寨石窟的岩芯样品和风化样品为对比研究对象,采用镜下鉴定、X射线荧光光谱(XRF)及X射线衍射(XRD)和电子探针(EPMA)对样品的化学组成和矿物组成进行对比研究,并重点研究了样品中可溶盐的组成及结晶状态.化学组成上,风化样品中SO3平均含量是岩芯样品的16倍以上;矿物组成上,岩芯样品仅在表层0～22 cm中发现微量的石膏,而风化样品中检出了至少17.5倍高于岩芯的石膏以及微量的Na2SO4和NaCl,这指示石窟砂岩的风化劣化与可溶盐尤其是硫酸盐有关.通过对Na2SO4、NaCl及石膏性质的研究,发现Na2SO4可以响应气候条件发生反复的Na2SO4+10H2O(≒)Na2SO4·10H2O结晶-脱水反应,结晶时体积膨胀416％,特别是在潮湿气候条件下Na2SO4的二次结晶作用可对岩石产生更强的破坏;NaCl的存在可以降低Na2SO4的脱水相变温度(最低可至17.6℃)和溶解度,放大Na2SO4在岩石风化过程中的作用;CaSO4对岩石风化劣化的贡献较小,但其可作为在风化作用下岩石中可溶盐聚集的指示产物.结合对温度、湿度监测数据的研究,发现每日温度、湿度随时间的变化天然契合Na2SO4-NaCl体系的温度、湿度转变条件.气候条件耦合盐风化作用是牛角寨石窟表层砂岩的主要风化方式.

外文标题：Salt weathering mechanism and climate response in Niujiaozhai Grottoes,Renshou,Sichuan

外文关键词：

Renshou Buddhaweathering mechanismsalt weatheringNa2SO4—NaCl systemclimatic conditionsconservation of stone cultural relics

作者：

任科法、谢振斌、汪灵、姜鹏东、赵甫峰、陈思、孙丰云

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作者单位：

成都理工大学地球科学学院,成都,610059

四川省文物考古研究院,成都,610041

成都理工大学材料与化学化工学院,成都,6100593

四川蜀工公路工程试验检测公司,成都,610199

成都大学机械工程学院,成都,610100

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关键词：

四川仁寿大佛风化机理盐风化 Na2SO4-NaCl 石膏气候条件石质文物保护

基金：

四川省科技计划

项目编号：

2020YFS0391

出版年：

2023

DOI：

10.16509/j.georeview.2023.02.065

地质论评

中国地质学会

地质论评

CSTPCDCSCD北大核心

影响因子：1.842

ISSN：0371-5736

年,卷(期)：2023.69(4)

参考文献量33