葉玉林，蘇 懷，董 銘，明慶忠，史正濤

1.云南師范大學(xué) 旅游與地理科學(xué)學(xué)院，昆明 650500

2.云南財經(jīng)大學(xué) 旅游文化產(chǎn)業(yè)研究院，昆明 650221

金沙江干熱河谷是我國西南地區(qū)獨特而重要的自然景觀，關(guān)于這種自然景觀的形成歷史目前學(xué)術(shù)界存在較大爭論（許再富等，1985；張建平等，2000；明慶忠和史正濤，2007；馬國君和李紅香，2012）。尋找可靠的地質(zhì)記錄載體是解決這些爭論的有效途徑。所幸的是早在20世紀80年代，有學(xué)者就在金沙江干熱河谷中找到了一定厚度的黃土狀物質(zhì)沉積（羅光照和沈林，1984），隨后的年代學(xué)研究表明這些沉積物至少在晚更新世就已廣泛堆積（蔣復(fù)初等，1999），完全可以成為解讀干熱河谷形成歷史的重要載體（蘇懷等，2013）。利用沉積物解讀古環(huán)境信息的前提是必須清楚它的物源（劉東生，1985），然而，目前這方面的深入研究不多（Pan et al，2014）。論文從元素和礦物組成對比分析入手，通過系統(tǒng)測定金沙江干熱河谷黃土狀物質(zhì)及其可能物源的元素和礦物組成，從物質(zhì)組成相似性方面來判斷其主要來源，進而為利用這些黃土狀物質(zhì)沉積物指示研究區(qū)域環(huán)境演化歷史奠定基礎(chǔ)。

1 樣品的采集與分析

金沙江干熱河谷黃土狀物質(zhì)主要出現(xiàn)在金江街、元謀和巧家等幾個段落（圖1），通常堆積在海拔1600 m以下的河流階地上，在少數(shù)露頭上可以看到垂直節(jié)理和多層古土壤結(jié)構(gòu)。以往的研究表明這些黃土狀物質(zhì)具有一定濕陷性，因而被認為是中國緯度最低的黃土（羅光照和沈林，1984）。傳統(tǒng)理論認為，要發(fā)育黃土除了必須具備半干旱的氣候條件外（干熱河谷為稀樹灌草叢環(huán)境，具備此氣候條件），還必須有充足的碎屑砂源。從地理位置來看，在金沙江干熱河谷，能為本地黃土狀物質(zhì)提供物源的是金沙江河漫灘粉砂、金沙江古堰塞湖粉砂以及金沙江流域內(nèi)本地基巖風(fēng)化的殘積物（山原紅壤）這3類物質(zhì)。通過對比分析這些可能的物源與黃土狀物質(zhì)在元素和礦物組成上的差異，就可以大致判斷出它們對黃土狀物質(zhì)堆積的相對貢獻情況。

圖1 金沙江干熱河谷黃土狀物質(zhì)及古堰塞湖沉積的分布Fig.1 Distribution of loess-like sediments and paleo-dammed lake sediments in Dry-Hot Valleys of Jinsha River

在金江街、元謀和巧家三個段落分別采集黃土狀物質(zhì)樣品、河漫灘粉砂樣品、古堰塞湖沉積物樣品以及本地巖石風(fēng)化土壤（山原紅壤）樣品，每段每類樣品各隨機采5個。之后，將同類樣品等比例均勻混合，過2 mm篩，制成混合分析試樣。

樣品常量元素和微量元素的測定在蘭州大學(xué)西部環(huán)境教育部重點實驗室進行，使用的儀器是Magix PW2403 X熒光光譜儀（XRF），該儀器測量相對誤差在2%以內(nèi)。礦物測定在云南師范大學(xué)利用帕納科X’Pert3 Powder多功能粉末X-射線衍射儀（XRD）完成，該儀器測角準確度優(yōu)于0.02°。元素對比分析采用簡單圖表對比法（Guo et al，2002），設(shè)橫坐標為黃土狀物質(zhì)的元素含量，縱坐標為被對比物質(zhì)相應(yīng)元素的含量，過原點斜線斜率為1（圖2），如果某元素數(shù)據(jù)點越接近斜線，表明被對比物質(zhì)在該元素組成上與金沙江干熱河谷黃土狀物質(zhì)越相似。論文采用元素點與斜線間的距離（無單位）來定量描述這種相似性（表1）。礦物分析采用全樣分析，為了能夠從衍射峰強度上推斷各礦物組分的相對含量，儀器測量參數(shù)的設(shè)定在每個樣品測量時都保持一致。

圖2 金沙江干熱河谷黃土狀物質(zhì)與可能源區(qū)沉積物的常量元素含量比較Fig.2 Comparison of major element contents (%) of the loesslike sediments in Dry-Hot Valleys of Jinsha River and the possible source region sediments

2 結(jié)果

2.1 元素組成特征對比分析

2.1.1 常量元素分析

測試結(jié)果表明，不論是金沙江干熱河谷黃土狀物質(zhì)，還是河漫灘粉砂以及古堰塞湖沉積等幾個可能的物源，Si是它們最主要的常量元素（圖2），一般含量（以氧化物形式表示）都在55.48%以上，其次是Al，含量也不小于10.25%。但在Ca、Mg、Fe、Na、K等其它常量元素含量方面3類可能物源與金沙江干熱河谷黃土狀物質(zhì)存在一定差異。在3類可能物源中與金沙江干熱河谷黃土狀物質(zhì)在常量元素上差距最大的是山原紅壤，圖表統(tǒng)計顯示山原紅壤的各常量元素與斜率為1的斜線間距離累計和達到44.90（表1），差距最小是古堰塞湖沉積物，距離累積和僅有4.86（表1），其中差距最大的是Ca元素，但其元素點與斜線間的距離也僅為1.39（表1）。

表1 金沙江干熱河谷黃土狀物質(zhì)與可能源區(qū)常量元素含量距離Tab.1 Major element contents (%) distance of the loesslike sediments in Dry-Hot Valleys of Jinsha River and the possible source region sediments

2.1.2 微量元素分析

在金沙江干熱河谷黃土狀物質(zhì)與金沙江河漫灘粉砂、古堰塞湖沉積等幾個可能物源中，能檢測到的微量元素主要有Mn、Ba、Zr、W、P、Sr、Cr、V、Co、Zn、Rb、Cu、Bi、Ni、Nb、Hf等16種，其中Mn、Ba含量普遍較高，多在100 μg ? g?1以上。其中，與金沙江干熱河谷黃土狀物質(zhì)微量元素含量相差最大的還是金沙江流域當(dāng)?shù)鼗鶐r風(fēng)化的山原紅壤（圖3），圖表測算顯示各元素點與斜率為1直線距離的累積和達到3091.66（表2）。其次是河漫灘相沉積物，距離累積和在1085.26（表2）。與常量元素分析結(jié)果相似，在微量元素含量方面最接近金沙江干熱河谷黃土狀物質(zhì)的物源物質(zhì)還是古堰塞湖沉積物，距離累積和僅有403.49（表2）。

圖3 金沙江干熱河谷黃土狀物質(zhì)與可能源區(qū)沉積物的微量元素含量比較Fig.3 Comparison of trace element contents ( μg ? g?1) of the loess-like sediments in Dry-Hot Valleys of Jinsha River and the possible source region sediments

2.2 礦物組成特征對比分析

從礦物的衍射分析圖譜（圖4）中可以看出，無論是在信號強弱方面還是在波峰位置上，與金沙江干熱河谷黃土狀物質(zhì)最接近的是金沙江古堰塞湖沉積，它們不僅包含的主要礦物完全一致，而且各礦物含量也相差不大（表現(xiàn)在波峰信號強度上，各樣品在對比測試時儀器測量參數(shù)設(shè)定完全一致）。另外，與金沙江干熱河谷黃土狀物質(zhì)在礦物成分上比較接近的還有河漫灘相粉砂，但它含有一定芒硝（Th），而此礦物在黃土狀物質(zhì)中并未檢測到。與元素分析的結(jié)果類似，山原紅壤樣品的礦物類型與金沙江干熱河谷黃土狀物質(zhì)相差最大，長石（Fsp）、黑云母（Bt）的信號缺失明顯。

表2 金沙江干熱河谷黃土狀物質(zhì)與可能源區(qū)沉積物微量元素距離Tab.2 Trace element contents (μg ? g?1) distance of the loess-like sediments in Dry-Hot Valleys of Jinsha River and the possible source region sediments

圖4 金沙江干熱河谷黃土狀物質(zhì)與可能源區(qū)沉積物的X-射線衍射峰值曲線比較Fig.4 X-ray diffraction peak curve contrast of the loess-like sediments in Dry-Hot Valleys of Jinsha River and the possible source region sediments

3 討論與結(jié)論

常量元素、微量元素和礦物的對比分析結(jié)果顯示，與金沙江干熱河谷黃土狀物質(zhì)在元素和礦物組成上最為接近的是金沙江古堰塞湖沉積物，相差最大的是同流域內(nèi)的山原紅壤，說明古堰塞湖沉積物是金沙江干熱河谷黃土狀物質(zhì)的主要物源，而當(dāng)?shù)丶t壤對物源貢獻不大。關(guān)于古堰塞湖沉積與黃土狀物質(zhì)在元素組成上的相似性早在前些年就有報到（Pan et al，2014），不過當(dāng)時只在金沙江華彈段做過工作，缺少元謀、金江街等典型黃土狀物質(zhì)分布段落的數(shù)據(jù)支持，尤其是先前的研究沒有同區(qū)域內(nèi)覆蓋面積最廣的山原紅壤進行對比，因此尚不能得出此結(jié)論。近些年通過野外追溯發(fā)現(xiàn)，在金沙江干熱河谷內(nèi)，只要有黃土狀物質(zhì)分布的地區(qū)總能找到一定數(shù)量的古堰塞湖沉積，甚至在一些地段還能出現(xiàn)古堰塞湖沉積階地上堆積黃土狀物質(zhì)的現(xiàn)象，相反在缺少堰塞湖沉積物的河段，黃土狀物質(zhì)沉積比較少見（圖1），這進一步證實了金沙江流域古堰塞湖沉積與黃土狀物質(zhì)的內(nèi)在聯(lián)系。

除了堰塞湖沉積外，金沙江河谷中的河漫灘粉砂與金沙江干熱河谷黃土狀物質(zhì)在元素和礦物組成上也較為接近。河漫灘相粉砂對金沙江干熱河谷黃土狀物質(zhì)的物源有貢獻是可以理解的，因為在隆冬季節(jié)，經(jīng)?？梢栽诮鹕辰蔁岷庸葍?nèi)觀察到河灘揚塵天氣。從現(xiàn)有的資料來看，金沙江干熱河谷的黃土狀物質(zhì)多數(shù)形成于晚更新世。如果對這套黃土狀物質(zhì)進行年代學(xué)和環(huán)境代用指標的深入研究，不僅可以恢復(fù)出干熱河谷晚更新世以來的區(qū)域環(huán)境變化歷史，也可以將其作為晚更新世全球氣候干旱化在西南地區(qū)的表現(xiàn)實例。另外，值得注意的是，在金沙江干熱河谷內(nèi)黃土狀物質(zhì)地層是區(qū)域環(huán)境演化研究中的不可多得的重要材料，因為在這一地區(qū)普遍缺乏石筍、樹輪、冰芯等高分辨率環(huán)境記錄載體，湖相地層也主要以堰塞湖沉積為主，堆積速率快，記錄時間短，連續(xù)性差。唯有黃土狀物質(zhì)可以記錄晚更新世以來，甚至更早時間（蘇懷等，2013）以來的干熱河谷環(huán)境連續(xù)變化的歷史。

總之，從常量元素、微量元素和礦物組成測試分析結(jié)果來看，在山原紅壤、金沙江河漫灘沉積物、古堰塞湖沉積物等3類可能的物源中，金沙江干熱河谷黃土狀物質(zhì)在元素組成和礦物組成上與金沙江古堰塞湖沉積物最為接近，相差最大的是山原紅壤。金沙江古堰塞湖沉積物可能是金沙江干熱河谷黃土狀物質(zhì)的主要物源。