甘孜黄土的地球化学特征及其环境指示意义

【摘要】风尘堆积与大气环流及物源区的环境状况密切相关，是研究过去大气环流形成、演化以及古环境变迁过程与机制的理想地质记录。川西高原河流谷地内零星分布的沉积连续且年代较老的风成黄土-古土壤序列记录了西南季风和高原季风的演化过程，对探讨高原隆升与大气环流演化关系以及由此导致的气候变化研究具有重要的意义。地球化学方法作为风尘堆积研究中的重要方法之一，在揭示化学风化过程、研究古气候演化规律以及物质来源示踪方面得到广泛的应用。本文对川西高原甘孜地区不同时期黄土、古土壤样品的常、微量元素和Sm-Nd同位素进行测试分析，以探讨甘孜黄土经历的化学风化过程、揭示甘孜地区古气候演化规律、对甘孜黄土物质来源做出合理性推测。取得的阶段性成果有：根据常量元素中的易迁移元素的百分含量变化以及化学风化指标的变化探讨了甘孜黄土所经历的化学风化过程，对物源区和沉积区的化学风化指标进行了区分：认为甘孜黄土处于初级风化阶段，主要经历了钠长石的分解、成壤碳酸盐淋溶、Fe元素价态变化的过程；Ca*（硅酸盐中的Ca）、Na元素的迁移程度代表物源区风化强度，成壤碳酸盐的淋溶与淀积以及Fe元素价态变化反映沉积区的气候变化。根据物源区和沉积区风化指标变化，揭示了L3以来物源区和沉积区的古气候演化的差异性：从L3到L2，物源区和沉积区的古气候变化呈相反趋势，物源区气候逐渐变暖湿，冬季风和夏季风的差异明显；沉积区气候逐渐变干冷，冬季风和夏季风的差异不明显；S1期间物源区气候处在干冷期，沉积区气候相对暖湿；S1以来沉积区和物源区古气候变化具有相同的趋势，物源区和沉积区冬季风和夏季风的差异变得明显。通过化学性质稳定的常微量元素的含量及其比值、Sm-Nd同位素数据的差异性证明甘孜黄土的物源与黄土高原黄土不同，并根据甘孜样品的微量元素含量特征初步推断甘孜黄土主要来源于青藏高原：甘孜黄土具有较高的∑REE、Li、Cs、Rb、Bi、Zr及Hf含量，较高的La/Nb、Hf/Nb、Th/Nb，明显偏低的Ba/Rb、Zr/Hf、Nd（0）和147Sm/144Nd；根据区域地质资料分析，较高的Zr、Hf、Bi含量可能与青藏高原大面积发育的酸性岩浆岩有关，而Li、Cs、Rb的高含量则与青藏高原独特的高背景值相关。根据稳定元素含量及其比值、同位素数据大幅度波动的特点推断甘孜黄土的物质来源不稳定，并推断了物源不稳定的原因：青藏高原差异构造抬升导致下垫面性质以及搬运动力的方向和强度发生改变，导致常量元素TiO2/Al2O3和K2O/TiO2，稀土元素∑REE、Eu、LREE/HREE，微量元素La/Nb、Hf/Nb、Th/Nb和La/Th有较大的变动幅度。本文对甘孜黄土的古气候代用指标进行了梳理，划分出物源区和沉积区适用的指标，为甘孜地区古气候研究工作提供基础性参考；证明物源区和沉积区气候变化具有差异性、物质来源不稳定，揭示了高原隆升对局部气候变化具有重要作用；对物质来源区域的判断结合物源区古气候演化的研究对深入理解粉尘的产生过程以及大气环流的输送模式有重要意义。
【作者】綦琳；
【导师】张绪教；乔彦松；
【作者基本信息】中国地质大学（北京），第四纪地质学，2014，硕士
【关键词】地球化学；风化作用；物源；黄土；甘孜；

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