中国沙漠元素地球化学区域特征及其对黄土物源的指示意义
摘要
沙漠释放的矿物尘是大气气溶胶的重要组分之一. 中国北方干旱半干旱沙漠、沙地和中国北方戈壁及邻近的蒙古国戈壁(下文简称戈壁)是亚洲风尘的潜在源区. 然而, 矿物尘源区常量元素特征缺少系统研究. 本研究采集中国北方12个沙漠(地)及中蒙边境戈壁310个流动或半流动沙丘地表沙样, 结合前人发表的数据, 系统分析了中国沙漠表层样品常量元素特征, 结果表明中国沙漠常量元素存在明显的区域差异性, 可分四个区: (1) 西部的塔克拉玛干、库姆塔格、柴达木沙漠; (2) 中西部的巴丹吉林、腾格里、库布其和毛乌素沙漠; (3) 东北的呼伦贝尔、浑善达克和科尔沁沙地; (4) 戈壁和古尔班通古特沙漠. 中国沙漠的SiO<sub>2</sub>和CaO含量变化较大, SiO<sub>2</sub>平均含量总体上呈现西低东高的变化趋势, CaO平均含量呈现西高东低的变化趋势(SiO<sub>2</sub>和CaO平均含量在西部沙漠分别为64.5%和7.8%; 戈壁为71.3%和2.2%; 中西部沙漠77.6%和2.1%; 东北沙地85.7%和0.8%). 沙漠常量元素含量变化主要受控于两个方面: 源区岩石的组成和新鲜物质的供给. 西部沙漠新鲜物质供应充分, SiO<sub>2</sub>/(Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>+K<sub>2</sub>O+Na<sub>2</sub>O)低, 源岩具有高铁镁质和高碳酸盐物质的特征; 而东北沙地缺少新鲜物质供应, SiO<sub>2</sub>/(Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>+K<sub>2</sub>O+Na<sub>2</sub>O)高, 原岩含钾长石等花岗岩物质, 表现高SiO<sub>2</sub>和K<sub>2</sub>O含量特征. 通过SiO<sub>2</sub>/10-CaO-Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>、(K<sub>2</sub>O+Na<sub>2</sub>O)-CaO-Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub>和CaO-Na<sub>2</sub>O-K<sub>2</sub>O等三角图解可较好地将各个区域的沙漠加以区分. 黄土丰富的碳酸盐矿物, 结合Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub>/Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>和K<sub>2</sub>O/Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>等其他元素地球化学特征, 我们认为西部与中西部沙漠可能是黄土高原黄土潜在的物源区.