青藏高原东部黄土的元素地球化学特征及其环境意义

摘要

风尘堆积与大气环流、源区环境状况密切相关，是揭示古大气环流演化和古环境变化机制的理想地质记录之一。青藏高原东部主要受高原季风和西南季风的影响，其上广泛分布的黄土-古土壤序列，是研究青藏高原古环境变化与环流系统演化的理想材料。系统的研究高原东部黄土的元素地球化学特征，有助于深入理解高原黄土沉积特征、物质来源和环境意义。因此，本文详细分析了青藏高原东部黄土的常量、微量元素空间变化特征及其物源指示意义，进而探讨了末次冰期以来高原东部黄土的物源变化和化学风化过程。研究主要取得以下进展：　　在空间尺度上，对青藏高原东部地区典型黄土-古土壤和表土，进行了系统的常量、微量元素组成分析，结果显示，青藏高原东部黄土主要常量元素氧化物为SiO2、Al2O3、CaO和Fe2O3，黄土中SiO2和CaO含量差别较大；总体上川西地区常量元素组成与北方黄土高原黄土具有一定相似性。黄土、古土壤的微量元素含量差别较大，其中 Rb、Sr、Ba、Zr、V 占了微量元素的主要部分。与高原东部的风沙沉积、黄土高原黄土、河西走廊黄土进行对比，表明青藏高原东部黄土组分的常量元素之间的比值（SiO2/Al2O3、TiO2/Al2O3）、常量与微量元素之间的比值（Zr/Al、Zr/Ti、K/Rb、K/Ba）、微量元素之间的比值（Zr/Hf、Y/Nb）、常量元素三角图（Ca-Mg-K、Ca-Mg-Na）等与其他地区黄土有明显差异，而青藏高原东部黄土与高原表土沉积物及河流砂、风成砂样品元素特征比较接近。以上特征均指示了青藏高原东部黄土与黄土高原黄土物源的差异，其物源可能主要来自于青藏高原内部。　　对川西高原的甘孜XS黄土剖面、金川MC黄土剖面进行系统的常量、微量元素组成分析，结果显示末次冰期以来甘孜地区的CaO、Na2O呈现逐步增加的趋势；而Al2O3、Fe2O3、MgO、K2O等趋势相反。在金川地区，自S2以来，SiO2、Na2O含量呈现出先减小后增加的趋势；而Al2O3、Fe2O3、MgO、K2O、CaO等趋势相反，其中 CaO 曲线波动较大，反映了金川地区在冰期间冰期的干湿交替变化。微量元素Co、Cr、Cu、Ni、V、Zn、Rb、Sr、Ba在甘孜XS剖面随深度微量元素含量不断增大，而金川MC剖面随深度先增大后减少，示踪元素比值表明川西高原黄土自身的常量元素比值（SiO2/Al2O3、TiO2/Al2O3、SiO2/TiO2）、常量与微量元素比值（Zr/Al、Zr/Ti、Y/Al）随深度无明显变化，说明川西黄土物源无明显变化，相对稳定。　　甘孜黄土化学蚀变指数（CIA）为56.73~68.53，处于低等风化阶段，金川黄土的CIA为61.34~71.37，处于中等风化强度。甘孜黄土-古土壤序列的风化强度，从末次冰期以来呈现减少的趋势，说明末次冰期以来黄土风化强度不断减弱。金川黄土-古土壤序列的风化强度随着冰期-间冰期的交替不断波动，CIA、化学蚀变替代指标（CPA ）值在冰期时明显偏低，而在间冰期时较高。甘孜黄土CaO*/MgO、Na/K以及(Ca*+Na+K)/Al随深度减小的趋势，金川黄土CaO*/MgO、Na/K以及(Ca*+Na+K)/Al随深度先减后增的趋势，共同指示了末次间冰期以来川西地区逐渐变干的趋势。　　本研究对于认识青藏高原东部黄土-古土壤序列的元素地球化学特征及其古环境意义，理解高原黄土沉积过程、区域环境演化和古环境重建具有重要作用。

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