李金嬋，陳秀玲，賈麗敏，李志忠

（1.福建師范大學(xué) 地理科學(xué)學(xué)院，福建省濕潤亞熱帶山地生態(tài)省部共建國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室培育基地，福州 350007；2.中國科學(xué)院地球環(huán)境研究所 黃土與第四紀(jì)地質(zhì)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，西安 710075）

新疆伊犁河谷沙漠沉積不同粒徑組分的地球化學(xué)元素分布特征

李金嬋1,2，陳秀玲1,2，賈麗敏1,2，李志忠1,2

（1.福建師范大學(xué) 地理科學(xué)學(xué)院，福建省濕潤亞熱帶山地生態(tài)省部共建國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室培育基地，福州 350007；2.中國科學(xué)院地球環(huán)境研究所 黃土與第四紀(jì)地質(zhì)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，西安 710075）

本文通過對伊犁河谷西部塔克爾莫乎爾沙漠內(nèi)的可克達(dá)拉（TKP）剖面典型層位樣品的不同粒級(jí)組分地球化學(xué)元素分析，探究西風(fēng)環(huán)流控制的沙漠沉積區(qū)元素特征和化學(xué)風(fēng)化指標(biāo)在不同粒級(jí)組分中的分布特征。研究結(jié)果表明TKP剖面Na和Sr元素趨向于在粗粒級(jí)中富集；Fe、Mg、Al、Rb元素趨向于細(xì)粒級(jí)中富集，K元素含量隨粒徑增大先升高再降低，16 ～ 32 μm粒級(jí)處出現(xiàn)谷值；Ti元素含量與粒度關(guān)系不明確。CIA、Rb/Sr隨粒級(jí)增大逐漸降低，Na2O/Al2O3、Na2O/K2O、K2O/Al2O3隨粒級(jí)增大逐漸升高。TKP剖面地球化學(xué)元素和比值在＜2 μm、2～16 μm、16 ～32 μm細(xì)粒級(jí)組分不同粒級(jí)間變化較為劇烈，32～ 63 μm、63～125 μm、＞125 μm粗粒級(jí)組分變化則不明顯，而且粗粒級(jí)組分在剖面中的變化也比較穩(wěn)定。剖面整體風(fēng)化程度較弱，因此這種現(xiàn)象可能是物源不統(tǒng)一造成的，為塔克爾莫乎爾沙漠具有物源多樣性特點(diǎn)的觀點(diǎn)提供了地球化學(xué)元素方面的證據(jù)。

不同粒級(jí)；主量元素；Rb/Sr比值；物質(zhì)來源；塔克爾莫乎爾沙漠

利用元素在表生環(huán)境中的地球化學(xué)行為提取沉積物中的古環(huán)境信息是第四紀(jì)環(huán)境研究的一個(gè)重要手段，在過去的20多年中得到了廣泛的應(yīng)用，并取得了豐碩的成果（Gallet et al，1996；Yang et al，2004；梁美艷等，2006；Hao et al，2010；喬彥松等，2010；杜青松，2011）。這些研究通常是建立在全巖化學(xué)分析的結(jié)果上，然而黃土沉積物分粒級(jí)的元素分析表明由于風(fēng)力分選、物質(zhì)來源、礦物組成等因素使得沉積物中的多種元素在剖面變化上與粒度高度相關(guān)，模糊了風(fēng)化作用對元素遷移的影響（Yang et al，2006；熊尚發(fā)等，2008）。目前，有關(guān)化學(xué)地球化學(xué)指標(biāo)粒度效應(yīng)的研究仍然相對較少，而對西風(fēng)環(huán)流控制下的中亞干旱區(qū)相關(guān)研究則更是少之又少，這在很大程度上影響了地球化學(xué)指標(biāo)對古氣候變化探討的可靠性，因而急需對不同粒級(jí)組分中的地球化學(xué)特征展開詳細(xì)的對比研究，明確其粒度控制效應(yīng)，以期能夠更為準(zhǔn)確地解譯第四紀(jì)環(huán)境演變信息。塔克爾莫乎爾沙漠位于新疆伊犁河谷的西部，常年深受西風(fēng)環(huán)流控制，區(qū)域內(nèi)廣分布的沙漠沉積真實(shí)地記錄了亞洲內(nèi)陸在第四紀(jì)時(shí)期的環(huán)境演變過程，因而受到了許多學(xué)者的青睞，對此區(qū)域的沉積序列開展了稀土元素、粒度分析、磁化率、微量元素等方面的研究，初步重建了該區(qū)域近4 ka以來的氣候演變過程（李志忠等，2010；陳秀玲等，2010，2013；靳建輝等，2010，2011；姜修洋等，2011）。本文在上述研究的基礎(chǔ)上，也選擇了塔克爾莫乎爾沙漠內(nèi)的可克達(dá)拉（TKP）風(fēng)成沙?古土壤沉積序列為研究對象，系統(tǒng)開展典型層位樣品不同粒徑組分的地球化學(xué)元素分析，揭示其在不同粒級(jí)組分中的分布特征，以及常用的地球風(fēng)化指標(biāo)受粒度效應(yīng)的影響程度，以期為西風(fēng)環(huán)流區(qū)風(fēng)沙?古土壤沉積序列元素遷移的古氣候重建提供更為準(zhǔn)確的資料。

1 剖面概況與研究方法

1.1 剖面概況

塔克爾莫乎爾沙漠（又名霍城沙漠）位于伊犁河谷的西部，是伊犁河流域面積最大的固定、半固定沙漠（陳秀玲等，2013）?？煽诉_(dá)拉剖面（簡稱TKP）位于沙漠腹地霍城至63團(tuán)公路北側(cè)，地理坐標(biāo)43°58'13"N，80°32'39"E，頂部海拔605 m，采樣點(diǎn)地圖見圖1（李志忠等，2010）。整個(gè)剖面（見圖2）從地表到底部共360 cm（未見底），表層為現(xiàn)代風(fēng)沙層，疏松，多植物根系。剖面主體為10層古風(fēng)沙層和10層古土壤、弱古土壤層。古風(fēng)沙層有青灰色沙層、淡棕色粉沙質(zhì)?細(xì)沙層、灰棕色沙質(zhì)粘土層等，古土壤層包含灰褐色腐殖質(zhì)薄層、灰黑色粉沙質(zhì)弱發(fā)育古土壤層。根據(jù)光釋光（OSL）測年和沉積相研究表明剖面為晚全新世以來的連續(xù)沉積，底部年齡為3.7 ka（李志忠等，2010）。

1.2 研究方法

根據(jù)已有的關(guān)于TKP剖面的稀土元素、粒度分析、磁化率、微量元素等的相關(guān)研究結(jié)果，本文選取了40 cm（細(xì)沙）、60 cm（極細(xì)沙）、80 m（古土壤）、140 cm（極細(xì)沙）、180 cm（古土壤）、280 cm（細(xì)沙）和320 cm（弱成古土壤）共七個(gè)典型層位樣品的進(jìn)行分粒級(jí)實(shí)驗(yàn)。TKP剖面的粒度研究表明，該剖面以＜63 μm的粉沙和63～125 μm的極細(xì)砂為主（凌智永，2010）?？夏崴肌づ梢粒?991）認(rèn)為大多數(shù)長距離搬運(yùn)的粉塵是由＜16 μm的顆粒組成,而粘土礦物多為＜2 μm顆粒。因此本文將TKP剖面樣品分為＜2 μm、2～16 μm、16～32 μm、32～63 μm、63～125 μm、＞125 μm六個(gè)粒級(jí)。＞125 μm、63～125 μm和32～63 μm粗粒級(jí)組分采用篩分法獲得，16～32 μm，2～16 μm和＜2 μm細(xì)粒級(jí)組分采用沉降法提取。分粒級(jí)實(shí)驗(yàn)在中國科學(xué)院地球環(huán)境研究所黃土與第四紀(jì)地質(zhì)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室完成。

粒度分級(jí)實(shí)驗(yàn)所獲固體樣品用瑪瑙研缽研磨至200目。稱取樣品置于聚四氟乙烯罐中，加入HNO3、HF、HClO4混合酸，置于防腐罐內(nèi)消解待測。Rb、Sr元素采用美國X-SerieⅡ型ICP-MS質(zhì)譜儀測試。以上實(shí)驗(yàn)在福建師范大學(xué)濕潤亞熱帶山地生態(tài)省部共建教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室完成。主量元素采用Prodigy-H型的ICP-OES光譜儀測試，該實(shí)驗(yàn)在中國科學(xué)院青藏高原研究所大陸碰撞與高原隆升實(shí)驗(yàn)室完成。

圖1 塔克爾莫乎爾沙漠地理位置及采樣點(diǎn)（引自李志忠等，2010）Fig.1 The location of Takermohuer desert and the sampling point（Li et al，2010）

2 結(jié)果與討論

2.1 各粒級(jí)組分元素分布特征

如表1、圖3所示，Na2O和Sr含量隨著粒級(jí)增大逐漸升高；Fe2O3、MgO和Al2O3含量隨著粒級(jí)增大降低，并且Fe2O3、MgO在不同粒級(jí)組分中的變化是同步的；K2O含量隨著粒級(jí)增大先降低再升高，16 ～32 μm粒級(jí)組分含量最低；TiO2含量粒級(jí)增大先升高再降低，16 ～32 μm粒級(jí)組分含量最高；Rb元素含量隨粒級(jí)增大逐漸減小，從16 ～32 μm開始隨粒級(jí)增大又有輕微升高態(tài)勢。化學(xué)蝕變指數(shù)（CIA，解釋見表1）和Rb/Sr隨著粒級(jí)增大而減?。籒a2O/ K2O、Na2O/Al2O3和K2O/Al2O3比值隨粒級(jí)增大而增大；元素含量和元素比值在不同粒級(jí)組分中的分配具有在＜2 μm、2～16 μm、16 ～32 μm細(xì)粒級(jí)組分變化幅度較大，在32～63 μm、63～125 μm、＞125 μm粗粒級(jí)組分變化相對平緩的特征剖面內(nèi)部2～16 μm組分變化最為劇烈；除了Sr元素以外其他指標(biāo)16 ～32 μm、32～63 μm、63～125 μm、＞125 μm粗粒級(jí)組分在剖面中變化較?。怀薙r元素和Rb/Sr以外其他指標(biāo)＜2 μm組分在剖面中的變化也相對較小。

2.2 控制因素初探

富Na和K的碎屑礦物中長石占了主要的比重，長石極易于化學(xué)風(fēng)化卻難于物理風(fēng)化（Liu et al，2001；謝遠(yuǎn)云等，2012；曾蒙秀等，2013）因此趨向于粗顆粒中富集，造成了TKP剖面Na和K的粗粒級(jí)富集。但是K是粘土礦物伊利石的主要成分，而且K離子半徑大于Na離子，土壤有機(jī)質(zhì)、細(xì)顆粒組分等都會(huì)對K產(chǎn)生積聚作用（趙錦慧等，2004；劉安娜等，2006），因此TKP剖面中細(xì)粒級(jí)組分中也有K2O富集。含F(xiàn)e、Mg元素的非碳酸鹽礦物主要是綠泥石、蛭石和少量的角閃石、輝石、黑云母等，這些礦物易于發(fā)生物理風(fēng)化，因而細(xì)顆粒中含量較高。TKP剖面Fe、Mg元素細(xì)粒級(jí)中富集的特征即是這些礦物在不同粒級(jí)中分配的結(jié)果。TKP剖面Fe2O3和MgO在不同粒級(jí)組分中的分布規(guī)律相似，可能是因?yàn)轱L(fēng)力分選過程中鐵鎂硅酸鹽中Fe和Mg元素一起搬運(yùn)，沒有產(chǎn)生分離（劉連文等，2001）。Al在風(fēng)化過程中屬于惰性（略可遷移）元素（李天杰等，2010），并且粘土礦物中多含Al元素，因此在細(xì)粒級(jí)中會(huì)有明顯富集。Ti元素主要來源于富鈦礦物（如金紅石、銳鈦礦等）這些礦物在碎屑沉積物中很常見，是源區(qū)重礦物的一部分（Yang et al，2006），不同粒級(jí)富鈦礦物含量的具有復(fù)雜性，因此TKP剖面TiO2含量隨粒級(jí)變化規(guī)律性不明顯。Rb元素和K元素性質(zhì)類似，易于賦存在含K礦物中，其離子半徑較大易被粘土礦物吸附，在風(fēng)化成壤過程中淋溶遷移量非常有限（曾艷等，2011），因此TKP剖面Rb與K的分配特征比較相似。Sr和Ca性質(zhì)類似，易于賦存在含Ca礦物中，相對于Rb其離子半徑小容易以游離態(tài)的形式被遷移（趙錦慧等，2004）。因而在剖面中變化較為劇烈。而Sr元素含量隨著粒級(jí)增大含量逐漸升高，則與含Ca礦物在不同粒級(jí)組分中的分配有關(guān)。

圖2 可克達(dá)拉剖面綜合柱狀圖（引自靳建輝等，2010）Fig.2 Comprehensive column of TKP section（Jin et al，2010）

不同元素比值通常可以消除影響化學(xué)元素遷移的多種復(fù)雜原因，并可以指示元素的相對富集程度和沉積環(huán)境特征，因此常常用元素比值作為氣候環(huán)境代用指標(biāo)來衡量化學(xué)風(fēng)化程度（趙錦慧等，2004；劉維明等，2008；熊尚發(fā)等，2008；李傳想等，2012）?；瘜W(xué)風(fēng)化指標(biāo)常用風(fēng)化過程中不活動(dòng)元素（如Al、Rb）和活動(dòng)元素（如Na、Sr等）的比值構(gòu)成?；瘜W(xué)蝕變指數(shù)CIA是常用的表征化學(xué)風(fēng)化程度的指標(biāo)，可以有效地指示沉積物中長石風(fēng)化成粘土礦物的程度（喬彥松等，2012）。Na2O/K2O值是衡量樣品中斜長石風(fēng)化程度的指標(biāo)，風(fēng)化剖面中的Na2O/K2O值與風(fēng)化程度呈反比（Liu et al，2001；喬彥松等，2010）。Na2O/Al2O3、K2O/Al2O3通常用于反映風(fēng)化過程中Na和K相對于Al的遷移程度。而TKP剖面CIA、Rb/Sr隨粒級(jí)增加逐漸降低，Na2O/K2O、K2O/Al2O3、Na2O/ Al2O3隨粒級(jí)增大逐漸升高，五個(gè)代用指標(biāo)都和粒度有較好的相關(guān)性，因此全巖樣品分析時(shí)使用CIA指示剖面化學(xué)風(fēng)化程度會(huì)受到粒度組成的影響。K2O/Al2O3在＜32 μm的細(xì)粒級(jí)組分幾乎沒有變化，K和Al沒有發(fā)生有效地分離，反映了TKP剖面風(fēng)化程度較弱。上述討論表明賦存于不同粒級(jí)組分的礦物類型及含量是控制元素及其比值特征的決定性因素。盡管古氣候是促使母巖礦物分解和轉(zhuǎn)化的重要原因，但是母巖類型、沉積分選和不同來源物質(zhì)的輸入和沉積相變遷都會(huì)造成沉積物中不同粒級(jí)組分中礦物類型和含量的差異。沉積物中不同粒級(jí)組分中礦物類型和含量對元素控制所起到的“粒度效應(yīng)”使得元素特征在物源和沉積環(huán)境穩(wěn)定條件下，氣候變遷和沉積物粒度變化耦合條件下才能準(zhǔn)確反映古氣候變遷。

表1 TKP剖面不同粒級(jí)地球化學(xué)元素分布特征Table 1 Distribution of geochemistry elements in different grain size fractions in TKP section

圖3 元素在不同粒級(jí)組分中的分布特征Fig.3 Distribution of geochemistry elements in different grain size fractions in TKP section

TKP剖面地球化學(xué)元素分析發(fā)現(xiàn)，各地球化學(xué)元素含量和比值在＜2 μm、2～16 μm、16～32 μm細(xì)粒級(jí)組分變化較為劇烈；32～63 μm、63～125 μm、＞125 μm粗粒級(jí)組分中的變化則不明顯。凌智永（2010）和李志忠等（2010）關(guān)于TKP剖面的粒度分析研究發(fā)現(xiàn)，剖面古土壤、弱成古土壤、極細(xì)砂層粒度頻率曲線均為雙峰曲線，而且剖面的分選系數(shù)較大，頻率曲線不對稱，認(rèn)為剖面可能是風(fēng)力遠(yuǎn)源搬運(yùn)沉積和下伏水成沖擊沙的產(chǎn)物。陳煉彪（1980）關(guān)于塔克爾莫乎爾沙漠研究認(rèn)為古代河流沖積物和伊犁盆地強(qiáng)勁的西風(fēng)都會(huì)對沙漠的形成造成影響。李志忠等（2010）研究認(rèn)為塔克爾莫乎爾沙漠風(fēng)成沙具有物源多樣性的特點(diǎn)，伊犁河階地下伏第四紀(jì)晚期到全新世近現(xiàn)代沖積物，北部山前堆積物，西側(cè)毗鄰的中亞沙漠粉塵都可能是其物源。葉瑋等（1998）研究認(rèn)為伊犁地區(qū)＜15 μm的細(xì)粒級(jí)組分應(yīng)該屬于遠(yuǎn)距離懸浮粒組和次生粒組，而＞15 μm的粗粒級(jí)組分則應(yīng)該近距離懸浮粒組和塵暴搬運(yùn)的大氣粉塵組成的粗粒組。由于TKP剖面整體以粉沙、細(xì)沙為主，風(fēng)化成壤作用較弱，剖面的這種地球化學(xué)元素在＜16 μm細(xì)顆粒組分中變化明顯，在＞32 μm的粗顆粒組分中變化平緩的特征可能更多暗示了TKP剖面物源的不統(tǒng)一。楊石嶺等對黃土高原黃土的研究（Yang et al，2006），發(fā)現(xiàn)＜5 μm組分變化劇烈，而＞16 μm組分變化相對平緩，這可能是由于TKP剖面距離物源區(qū)更近，也可能是由于TKP剖面和黃土高原黃土物源不同。

對比元素在TKP剖面中的變化，發(fā)現(xiàn)2～16 μm組分在剖面中變化最為劇烈，＞32 μm粗粒級(jí)組分在剖面內(nèi)變化較小。肯尼思·派伊（1991）研究認(rèn)為大多數(shù)長距離搬運(yùn)的粉塵均由＜16 μm的顆粒組成，“地方性”顆粒比一般較長距離搬運(yùn)的粉塵顆粒要粗的多，但是“地方性”粉塵的粒度分布強(qiáng)烈的接受著源區(qū)物質(zhì)粒度的控制。因此TKP剖面＞32 μm粗粒級(jí)組分可能以“地方性”顆粒為主，而且來源比較穩(wěn)定。該粒級(jí)組分對剖面記錄氣候信息上貢獻(xiàn)也較少。鹿化煜和安芷生（1998）對黃土高原的研究認(rèn)為細(xì)顆粒的含量變化與風(fēng)化成壤作用相關(guān)，但是TKP剖面2～16 μm組分在剖面中的變化要遠(yuǎn)比＜2 μm組分劇烈。因此2～16 μm組分可能是長距離搬運(yùn)的顆粒和近源“地方性”顆粒的混合，剖面中的的變化記錄的更多是其物源的變化同時(shí)也有區(qū)域的氣候信息。

3 結(jié)論

（1）TKP剖面分粒級(jí)化學(xué)元素分析結(jié)果表明，Na和Sr元素趨向于在粗粒級(jí)中富集，F(xiàn)e、Mg、Al、Rb元素趨向于細(xì)粒級(jí)中富集，K元素隨粒徑變化呈現(xiàn)先降低再升高的態(tài)勢，16～32 μm粒級(jí)出現(xiàn)谷值。Ti元素含量與粒度關(guān)系不明確。CIA隨粒度增加逐漸降低，Na2O/Al2O3、Na2O/K2O、K2O/ Al2O3、Rb/Sr隨粒度增加均呈現(xiàn)出了明顯的逐漸減小的規(guī)律。說明在西風(fēng)沉積區(qū)元素含量及常用化學(xué)風(fēng)化指標(biāo)都明顯受到沉積物粒度的影響，使用時(shí)需謹(jǐn)慎。

（2）TKP剖面各地球化學(xué)元素含量和比值在＜2 μm、2～16 μm、16～32 μm細(xì)粒級(jí)組分變化劇烈；32～63 μm、63～125 μm、＞125 μm粗粒級(jí)組分中的變化不明顯，而且剖面中變化也比較穩(wěn)定。TKP剖面整體風(fēng)化成壤作用較弱，這一特征可能是TKP剖面物源不統(tǒng)一造成的。為塔克爾莫乎爾沙漠具有物源多樣性特點(diǎn)的觀點(diǎn)提供了地球化學(xué)元素上的證據(jù)。

陳煉彪. 1980. 塔克爾穆庫爾沙漠成因的探討[J]. 新疆林業(yè), (2): 62– 64. [Chen L B. 1980. A study on causes of Takermohuer Desert [J]. Forestry of Xinjiang, (2): 62– 64.]

陳秀玲, 李志忠, 凌智永, 等. 2010. 新疆伊犁河谷晚全新世以來的風(fēng)砂沉積與環(huán)境演化[J]. 海洋地質(zhì)與第四紀(jì)地質(zhì), 2010, 30(6): 35 – 42. [Chen X L, Li Z Z, Ling Z Y, et al. 2010. Holocene aeolian deposits and environmental evolution in Yili Valley, Xinjiang [J]. Marine Geology & Quaternary Geology, 30(6): 35– 42.]

陳秀玲, 李志忠, 賈麗敏, 等. 2013. 新疆伊犁可克達(dá)拉剖面的稀土元素沉積特征及其環(huán)境意義[J]. 第四紀(jì)研究, 33(2): 368 –375. [Chen X L, Li Z Z, Jia L M, et al. 2013. Rare earth element characteristics of desert sediments in Ili Valley and their environmental implication [J]. Quaternary Sciences, 33(2): 368 –375.]

杜青松. 2011. 黃土高原黃土?古土壤序列古氣候代用指標(biāo)綜述[J]. 西北地質(zhì), 44(2): 177–185. [Du Q S. 2011. Research on Loess-paleosol sequence paleclimatic proxies in Loess Plateau [J]. Northwestern Geology, 44(2): 177–185.]

姜修洋, 李志忠, 陳秀玲, 等. 2011. 新疆伊犁河谷風(fēng)沙沉積晚全新世孢粉記錄及氣候變化[J]. 中國沙漠, 31(4): 855 – 861. [Jiang X Y, Li Z Z, Chen X L, et al. 2011. Late Holocene climate and environment changes inferred from pollen recorded in Takelmukul Desert in Yili Valley of Xinjiang, China [J]. Journal of Desert Research, 31(4): 855 – 861.]

靳建輝, 李志忠, 陳秀玲, 等. 2010. 新疆伊犁伊犁河谷晚全新世風(fēng)沙沉積主量元素特征及其氣候意義[J].古地理學(xué)報(bào), 12(6): 675– 684. [Jin J H, Li Z Z, Chen X L, et al. 2010. Major elements in Aeolian sediments of the Late Holocene in Yili Valley and their climatic implications [J]. Journal of Paleogeography, 12(6): 675 –684.]

靳建輝, 李志忠, 陳秀玲, 等. 2011. 新疆伊犁塔克爾莫乎爾沙漠全新世晚期沉積微量元素反映的古氣候變化[J]. 沉積學(xué)報(bào), 29(2): 336 –345. [Jin J H, Li Z Z, Chen X L, et al. 2011. Paleoclimatic significance of geochemical elements from Takermohur Desert, Xinjiang since Late Holocene [J]. Acta Sedimentologica Sinica, 29(2): 336 –345.]

肯尼思·派伊. 1987. 風(fēng)飏粉塵及粉塵沉積物[M]. 臺(tái)益和, 譯. 北京: 海洋出版社. [Kenneth P. 1991. Aeolian dust and deposits [M]. Tai Y H, translated. Beijing: China Ocean Press. ]

梁美艷, 郭正堂, 顧兆炎. 2006. 中新世風(fēng)塵堆積的地球化學(xué)特征及其與上新世和第四紀(jì)風(fēng)塵堆積的比較[J].第四紀(jì)研究, 26(4): 657– 664. [Liang M Y, Guo Z T, Gu Z Y. 2006. Geochemical characteristics of the Miocene eolian deposits and comparison with the Pliocene and Quaternary eolian deposits [J]. Quaternary Sciences, 26(4): 657– 664.]

李傳想, 宋友桂, 王樂民. 2012. 新疆伊犁黃土元素地球化學(xué)特征及古環(huán)境意義[J]. 新疆地質(zhì), 30(1): 103–108. [Li C X, Song Y G, Wang L M. 2012. Geochemical characteristics and paleoen-vironmental significance of the loess in the Ili Region, Xinjiang [J]. Xinjiang Geology, 30(1): 103–108.]

李天杰, 趙 燁, 張科利, 等. 2010. 土壤地理學(xué)[M]. 北京: 高等教育出版社. [Li T J, Zhao Y, Zhang K L, et al. 2010. Soil geography [M]. Beijing: Higher Education Press.]

李志忠, 凌智永, 陳秀玲, 等. 2010. 新疆伊犁河谷晚全新世風(fēng)沙沉積粒度旋回與氣候變化[J]. 地理科學(xué), 30(4): 613–619. [Li Z Z, Ling Z Y, Chen X L, et al. 2010. Late Holocene climate changes revealed by grain-size cycles in Takemukul Desert in Yili of Xinjiang [J]. Scientia Geographica Sninca, 30(4): 613–619.]

凌智永. 2010. 塔克爾莫乎爾沙漠晚全新世環(huán)境演變研究[D]. 烏魯木齊: 新疆師范大學(xué). [Ling Z Y. 2010. A study of environmental changes in Takermohuer Desert during Late Holocence [D]. Urumqi: Xinjiang Normal University.]

劉安娜, 龐獎(jiǎng)勵(lì), 黃長春, 等. 2006. 甘肅莊浪全新世黃土?古土壤序列元素分布特征及意義[J]. 地球化學(xué)，35(4): 453– 458. [Liu A N, Pang J L，Huang C C, et al. 2006. Element distributions of Zhuanglang Holocene loesspaleosol sequence, Gansu Province and its signif cance [J]. Geochimica, 35(4): 453 – 458.]

劉維明, 楊勝利, 方小敏, 等. 2008. 中國西北主要粉塵源區(qū)地表物質(zhì)的常量元素分析[J]. 中國沙漠, 28(4): 642–647. [Liu W M, Yang S L, Fang X M, et al. 2008. Major elemental characteristics of the major dust source regions in Northwest China [J]. Journal of Desert Research, 28(4): 642– 647.]

鹿化煜, 安芷生. 1998. 黃土高原黃土粒度組成的古氣候意義[J].中國科學(xué)(D輯), 28(3): 278–283. [Lu H Y, An Z S. 1998. The grain size of China Loess Plateau and its paleoclimate implication [J]. Science in China (Series D), 28(3): 278–283.]

喬彥松, 趙志中, 王 燕, 等. 2010. 川西甘孜黃土?古土壤序列的地球化學(xué)演化特征及其古氣候意義[J].科學(xué)通報(bào), 55(3): 255–260. [Qiao Y S, Zhao Z Z, Wang Y, et al. 2009. Variations of geochemical compositions and the paleoclimatic significance of loess-soil sequence from Ganzi County of western Sichuan Province, China [J]. Chinese Science Bulletin, 54: 4697– 4703.]

謝遠(yuǎn)云, 孟 杰, 郭令芬, 等. 2012. 地球化學(xué)組成在不同粒級(jí)中的分布特征——以哈爾濱城市道路表土為例[J]. 地理科學(xué), 32(11): 1397–1403. [Xie Y Y, Meng J, et al. 2012. The distribution of geochemical composition in different grain-size fractions: A case study of road surface in Harbin City [J]. Scientia Geographica Sninca, 32(11): 1397–1403.]

熊尚發(fā), 朱園健, 周 茹, 等. 2008. 白水黃土?紅粘土化學(xué)風(fēng)化強(qiáng)度的剖面特征與粒度效應(yīng)[J]. 第四紀(jì)研究, 28(5): 812– 821. [Xiong S F, Zhu Y J, Zhou R, et al. 2008. Chemical weathering intensity and its grain-size dependence for the loess-red clay deposit of the Baishui Section, Chinese Loess Plateau [J]. Quaternary Sciences, 28(5): 812 – 821.]

葉 瑋, 靳鶴齡, 趙興有，等. 1998. 新疆伊犁地區(qū)黃土的粒度特征與物質(zhì)來源[J]. 干旱區(qū)地理, 21(4): 1–8. [Ye W, Jin H L, Zhao X Y, et al. 1998. Depositional features and material sources of loess in Yili region, Xinjiang [J]. Arid Land Geography, 21(4): 1–8.]

葉 瑋. 2001. 新疆西風(fēng)區(qū)黃土沉積特征與古氣候[M].北京: 海洋出版社, 95 – 97. [Ye W. 2001. The loess deposition features and paleoclimate in westerly region of Xinjiang [M]. Beijing: China Ocean Press, 95 – 97.]

葉 瑋, 矢吹真代, 趙興有. 2005. 中國西風(fēng)區(qū)與季風(fēng)區(qū)黃土沉積特征對比研究[J]. 干旱區(qū)地理, 28(6): 781–794. [Ye W, Sadayo Y, Zhao X Y. 2005. Comparison of the sedimentary features of loess between the westerly and monsoon regions in China [J]. Arid Land Geography, 28(6): 781–794.]

曾蒙秀, 宋友桂. 2013. 新疆伊犁昭蘇黃土剖面中的礦物組成及其風(fēng)化意義[J]. 地質(zhì)評(píng)論, 59(3): 575 –586. [Zeng M X, Song Y G. 2013.Mineral composition and their weathering significance of Zhaosu Loess-Paleosol sequence in the Ili Basin, Xinjiang [J]. Geological Review, 59(3): 575 –586.]

曾 艷, 陳敬安, 朱正杰, 等. 2011. 湖泊沉積物Rb/Sr比值在古氣候?古環(huán)境研究中的應(yīng)用與展望[J]. 地球科學(xué)進(jìn)展, 26(8): 805 – 810. [Zeng Y, Chen J A, Zhu Z J, et al. 2011. Advance and prospective of Rb/Sr ratios in lake sediments as an index of paleclimate/paleoenvironment [J]. Advance in Earth Science, 26(8): 805 – 810.]

趙錦慧, 王 丹, 樊寶生, 等. 2004. 延安地區(qū)黃土堆積的地球化學(xué)特征與最近13萬年東亞夏季風(fēng)氣候的波動(dòng)[J]. 地球化學(xué), 33(5): 495–500. [Zhao J H, Wang D, Fan B S, et al. 2004. Geochemical characteristics of the loess deposit at Yan’an and its implication to changes of East Asia summer monsoon during the past 130 ka [J]. Geochimica, 33(5): 495–500.]

Gallet S, Jahn B M, Masayuki T. 1996. Geochemical characterization of the Luochuan loess-paleosol sequence, China and paleoclimatic implications [J]. Chemical Geology, 133: 67– 88.

Hao Q Z, Guo Z T, Qiao Y S, et al. 2010. Geochemical evidence for the provenance of middle Pleistocene loess deposits in southern China [J]. Quaternary Science Reviews, 29: 3317–3326.

Liu L W, Chen J, Wang H T, et al. 2001. A chemical index of weathering without effect of wind sorting: Fe/Mg ratios in the acid-insoluble phases of loess deposits [J]. Chinese Science Bulletin, 46(16): 1384 –1387.

Nesbitt H W, Yong G M. 1982. Early Proterozoic climates and plate motions inferred from major element chemistry of lutites [J]. Nature, 299: 715 –717.

Yang S L, Li C X, Yang D Y, et al. 2004. Chemical weathering of the loess deposits in the lower Changjiang Valley, China, and paleoclimatic implications [J]. Quaternary International, 117: 27–34.

Yang S L, Ding F, Ding Z L. 2006. Pleistocene chemical weathering history of Asian arid and semi-arid regions recorded in loess deposits of China and Tajikistan [J]. Geochimical et Cosmochimica Acta, 70: 1695–1709.

The distribution of geochemical elements in different grain-size fractions of desert sediments in Ili Valley of Xinjiang, China

LI Jin-chan1,2, CHEN Xiu-ling1,2, JIA Li-min1,2, LI Zhi-zhong1,2
(1. Key Laboratory for Subtropical Mountain Ecology ( Ministry of Science and Technology and Fujian Province Funded ), School of Geographical Sciences, Fujian Normal University, Fuzhou 350007, China; 2. State Key Laboratory of Loess and Quaternary Geology, Institute of Earth Environment, Chinese Academy of Sciences, Xi'an 710075, China)

Previous studies have found that there is correlation between the distribution of minerals in whole rock samples and grain size, which makes great influence on chemical weathering proxies. Therefore the inf uence of grain size should be taken into consideration when using geochemical proxies. In this study, we analyze geochemical elements of representative samples in Kekdala section (TKP) in Takelmukul Desert, Ili valley, Xinjiang and explore the distribution character of geochemical elements among different grain size fractions in westerly region. The results show that the concentrations of Na and Sr increase as the enlargement of size fraction, while Fe, Mg, Al, and Rb concentrations show the opposite phenomenon. K concentration decreases at first and then increases with the grain size increasing, and the lowest value exists in size 16～32 μm. CIA, Na2O/Al2O3, Na2O/K2O, K2O/Al2O3and Rb/Sr vary regularly with grain-size changing. The distribution character indicates that the chemical weathering proxies above considerably depend on grain size in westerly region and need carefully used.Most of the element concentration and ratios of TKP section change f ercely in f ne size (＜2 μm, 2～16 μm, 16～32 μm) and slightly in coarse size (32～63 μm, 63～125 μm, ＞125 μm). All of these afford new proof to tell us that the TKP sand sediment has various source areas.

different grain size fractions; major element; Rb and Sr; material source; Takermohuer Desert

P595

：A

：1674-9901(2014)02-0102-09

10.7515/JEE201402007

2014-02-17

國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（41302149，41172166）；黃土與第四紀(jì)地質(zhì)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開放基金（SKLLQG1103，SKLLQG1113）；中科院科技創(chuàng)新交叉與合作團(tuán)隊(duì)資助項(xiàng)目；福建省科技計(jì)劃項(xiàng)目公益類項(xiàng)目（K3-296）

陳秀玲，E-mail: xiulingchen@163.com