在陆地表生环境下,化学风化的本质是组成岩石的矿物与富含氧或二氧化碳的水溶液发生的化学反应,原生矿物不断被破坏发生迁移转化而形成新的次生矿物的过程。含铁硅酸盐矿物在长时间尺度下进行化学风化产生了表生铁氧化物,广泛分布于热带与亚热带的表生环境下,形成纵贯南北的砖红壤-赤红壤-红壤的富铁型土壤发生序列。探讨铁氧化物相在热带亚热带气候条件下的分布状况及其控制机制,对于监测大陆风化过程,完善大陆风化理论,正确评估亚热带大陆风化过程的环境效应有重要意义。富含铁的矿物优先被风化而形成的成壤磁性颗粒是对环境十分敏感的矿物,成壤磁性颗粒对进行土壤分类、开展侵蚀评估、动态污染监测及古气候重建等有重要意义。土壤地形序列中,气候控制下的水热条件和地形影响下物质重新分配导致的化学风化和物理侵蚀可能导致铁氧化物出现明显的迁移与转化,进而导致土壤磁学性质的非地带性变化。基于此,本文选择我国亚热带花岗岩地区的多尺度富铁土地形序列,通过地球化学、土壤化学和环境磁学的方法,开展了坡地序列(FJS)、垂直带序列(FJM)和山地-平原过渡序列(FJL)的化学风化与环境磁学的耦合研究。研究发现:(1)在FJS序列中,从坡上到坡下,受化学风化控制的生土氧化铁总量略有下降,但受水分活动控制的生土氧化铁总量明显下降。同时,针铁矿(Gt)的变化不大,但非晶态氧化铁在斜坡下富集。除超顺磁颗粒(SP)外,单畴颗粒(SD)、多畴颗粒(MD)随赤铁矿(Hm)下降而减小。然而,较细的亚铁磁性粒子相对于较粗的粒子以及亚铁磁性粒子相对于反铁磁性粒子的比例都在坡底增加。它验证了铁磁性颗粒与Hm的遗传关系,但在Hm/(Hm+Gt)较低的花岗岩土中,铁磁性颗粒的生长和向Hm的转化更为迅速。此外,与Hm分离的最细SP颗粒可能通过与无定形铁(Feo)一起运输或从富含非晶态氧化铁的下坡转化而得到增强。(2)东南地区花岗岩从沿海平原到内陆山地的化学风化与海拔呈现非线性关系。该非线性关系与地形气象要素的不同步变化有关。海拔100 m附近山前丘陵地区的高风化强度与区域高气温对应,海拔500 m附近的低山地区高风化强度与区域高降水对应,海拔1000 m的中山地区的高风化强度与区域高海拔对应。山地垂直带尺度和坡地尺度的化学风化也呈现出气候与海拔的共同控制。游离铁(Fed)、Gt和Hm呈现出与化学风化强度类似的响应,但Hm和磁性参数的响应更为敏感。(3)东南花岗岩地区化学风化对游离铁的富集有明显控制作用,硅铝率越低,游离铁愈富集,但不同铁氧化物相的富集速率不同,Gt富集速率与游离铁相当,Hm富集速率明显偏慢,Feo最慢。此外,山地尺度侵蚀沉积过程可能导致部分山前丘陵高硅铝样品也出现高Fed,高Gt以及低Hm,可能与针铁矿为主的游离铁中水化组分向山前丘陵地区的迁移有关。(4)游离铁中的主要铁氧化物组分为Gt,其次为Hm,Feo含量较低。Gt与游离铁呈现明显的正相关。Hm随Fed增长的速度与序列的水热梯度相关。Feo与Fed的变化基本同步,但在低Fed低风化条件下,Feo组分也可能出现显著增长。(5)不同磁性矿物颗粒与铁氧化物具有普遍相关性,证实了磁性组分与铁氧化物之间的成因联系。但不同铁氧化物组分与磁性矿物的联系不同。低磁性土壤中,Gt对不同磁性颗粒有普遍贡献,Feo则对细的磁性颗粒有贡献。高磁性土壤中,Hm对磁性颗粒则有普遍贡献。(6)磁性颗粒分布随磁性富集有明显变化。该地区最细的SP颗粒普遍缺乏,可能与该区域的高侵蚀有关。SD、MD亚铁磁性颗粒与反铁磁性颗粒随磁性同步富集,在低磁化率土壤,各部分增速相当;但高磁化率土壤中,部分样品磁性颗粒出现下降,但却随磁化率保持更快的增长,而且粒径越粗增长越快,暗示低风化与高风化土壤不同的磁性富集模式。