青藏高原典型地區(qū)沉積物地球化學(xué)特征與礦物組成的粒度效應(yīng)

伍永秋，王立輝，杜世松，李靜蕓，申玉龍

（1.浙江師范大學(xué)地理與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，浙江金華 321004；2.北京師范大學(xué)地理科學(xué)學(xué)部防沙治沙教育部工程研究中心，北京 100875）

0 引言

地表松散沉積物的地球化學(xué)與礦物組成與物質(zhì)來源、沉積后的風(fēng)化作用有關(guān)，受到搬運和沉積分選作用的影響，沉積物不同粒級的地球化學(xué)與礦物組成存在差異，這種差異被稱為“粒度效應(yīng)”。Chen等［1］對北方10個主要沙漠和沙地的細(xì)粒級的Nd-Sr同位素進(jìn)行了系統(tǒng)研究，觀察到不同沙漠具有不同的Nd-Sr同位素特征。Biscaye等［2］將沉積物的Sr-Nd等同位素進(jìn)行對比，來確定沉積物的來源地。Ding等［3］利用地球化學(xué)元素來進(jìn)行物源示蹤。Ferrat等［4］將柴達(dá)木盆地與騰格里沙漠的沉積物的地球化學(xué)元素進(jìn)行對比，發(fā)現(xiàn)其地球化學(xué)元素特征相似，推測其物源區(qū)可能為同一個。因此，可以根據(jù)沉積物的地球化學(xué)特征對沉積物的源區(qū)進(jìn)行示蹤研究。

Dong等［5］運用Sr-Nd同位素示蹤的方法，對青藏高原沉積物進(jìn)行分析，結(jié)果表明在青藏高原的粉塵物質(zhì)主要來源于高原上的干旱和半干旱沙漠及表層土壤，在當(dāng)前的氣候條件下中亞的風(fēng)塵不容易傳輸?shù)角嗖馗咴沟亍ong等［6］還將青藏高原、塔克拉瑪干和柴達(dá)木三個地區(qū)的沉積物的Sr-Nd同位素組成和沉積物進(jìn)行比較，結(jié)果顯示這三個地區(qū)的沉積物同位素特征不一致，青藏高原上的冰川和積雪中的粉塵與附近流域沉積物的同位素特征相似，對研究青藏高原地區(qū)大范圍的粉塵輸送和氣候研究具有重要意義。Wei等［7］將北半球不同區(qū)域沉積物的Sr-Nd同位素特征進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)青藏高原是高原東部冰川、黃土高原、中國南海、日本、格陵蘭島這些地區(qū)的重要塵埃來源，并可能對全球風(fēng)塵循環(huán)產(chǎn)生重要影響。

但不同粒級的成分所包含的信息不盡相同，在進(jìn)行過去環(huán)境重建或物源示蹤時，往往需要區(qū)別對待。研究表明，沉積物不同粒級組分的地球化學(xué)特征不同，可能反映了它們的物質(zhì)來源不同［8-10］。塔克拉瑪干沙漠粗顆粒（≥250 μm）與細(xì)顆粒（<53 μm）的微量元素與稀土元素（REE）含量存在顯著差異［8］。鄂爾多斯高原不同粒級風(fēng)成沙的稀土元素與微量元素分布模式不同，粗顆粒（≥75 μm）主要來源于區(qū)域內(nèi)部砂巖的風(fēng)化，而細(xì)顆粒（<75 μm）的REE及其他一些穩(wěn)定微量元素的分布與黃河河沙中的細(xì)顆粒組分（<75 μm）中的元素分布相似［10］。新疆伊犁河谷風(fēng)成沙-古土壤沉積剖面中的常量元素明顯受粒度的影響，表征剖面化學(xué)風(fēng)化程度的指標(biāo)化學(xué)蝕變指數(shù)CIA、Rb/Sr隨粒級增大數(shù)值逐漸變小，Na2O/K2O、K2O/Al2O3、Na2O/Al2O3隨 粒 級 增 加 逐 漸 升高［11］。哈爾濱城市道路表土不同粒級微量和稀土元素分布特征的研究表明，細(xì)顆粒中REE含量略有增加［12］。

一般來說，87Sr/86Sr比值隨著粒級的變化而變化，而Nd同位素隨粒級的變化波動很小或幾乎與粒度無關(guān)［13-16］。Sun［17-18］選用<20 μm的顆粒來探討黃土的物質(zhì)來源，但Chen等［1］選用了<75 μm作為粒度上限對黃土與潛在物源的Sr-Nd同位素組成進(jìn)行對比研究，將中國的主要戈壁和沙漠分為3個大的區(qū)域，認(rèn)為黃土高原的典型黃土可能最終來源于青藏高原北部［1，19-20］。

青藏高原是世界上最高的高原，有地球第三極之稱，其地表過程以侵蝕為主，可能是其周邊地區(qū)，比如黃土高原沉積物的源區(qū)；但同時青藏高原內(nèi)部也有多種類型的沉積物［21］，其沉積物也具有粒度效應(yīng)。作者曾對雅魯藏布江流域、柴達(dá)木盆地的微量元素和稀土元素的粒度效應(yīng)進(jìn)行過一些討論［22-23］。本文將在此基礎(chǔ)上結(jié)合沉積物輕礦物和Sr-Nd同位素進(jìn)行更全面的探討，以期對利用不同粒級顆粒所包含的信息探討風(fēng)沙物質(zhì)來源提供依據(jù)。

1 研究區(qū)與方法

青藏高原位于我國西南部，在國境內(nèi)的面積約2.58×106km2，平均海拔超過4 500 m［24］。高原上縱橫延展著很多高聳的山脈，除了東南部的橫斷山脈近似南北走向外，其余山脈都是近東西走向。這些巨大的山脈之間鑲嵌分布著地勢較為平坦寬闊的寬谷和盆地。高原具有與同緯度其他地區(qū)不同的氣候特征，其東南部相對暖濕，西北部相對冷干。高原東南部墨脫縣的多年平均降水量超過4 000 mm，而在高原北部柴達(dá)木盆地內(nèi)的冷湖地區(qū)年平均降水不足20 mm［25］。在西風(fēng)環(huán)流和高原地勢共同影響下，高原大部分地區(qū)的年平均風(fēng)速超過3.0 m·s-1，大風(fēng)日數(shù)（瞬時風(fēng)速≥17.0 m·s-1）在50天以上，主要出現(xiàn)在冬春季節(jié)，為風(fēng)沙活動提供了充足的動力。

1.1 研究區(qū)概況

青藏高原松散沉積物分布面積占高原總面積的近一半［21］，主要包括殘坡積物、洪積物、湖積物、沖積物和風(fēng)沙沉積物等，由此形成的沙漠化土地面積約39.3×104km2，占高原總面積的15.1%［26］。本文選取高原南部雅魯藏布江寬谷、高原東北部柴達(dá)木盆地和高原中部錯那湖東岸作為典型區(qū)，對其不同沉積物的粗、細(xì)顆粒分別進(jìn)行地球化學(xué)與礦物分析。選擇這三個典型區(qū)主要基于以下考慮：①其分別位于青藏高原的三種氣候模態(tài)，即季風(fēng)區(qū)、西風(fēng)區(qū)和過渡區(qū)，在氣候方面具有代表意義；②這三個典型區(qū)代表了青藏高原有豐富松散沉積物的三種典型的地貌類型（圖1），即大江大河寬谷、盆地和湖泊。

圖1 青藏高原沉積典型區(qū)景觀Fig.1 Landscape of typical sedimentary areas of Qinghai-Tibet Plateau：sand dunes on the wide valley and river bank of the Maquan River in the upper reaches of the Yarlung Zangbo River（a），flood fan on the foot of the mountains in the Qaidam Basin（b）and Co Nag Lake，east coast sands and Qinghai-Tibet Railway（c）

1.1.1 雅魯藏布江流域

雅魯藏布江（以下簡稱雅江）是西藏自治區(qū)最長的河流，在中國境內(nèi)全長2 057 km，流域面積約24×104km2，整個流域的平均海拔超過4 000 m。雅江自西向東橫貫西藏南部，從上游至下游分為高原溫帶半干旱氣候—高原溫帶半濕潤氣候—高原溫帶濕潤氣候—亞熱帶濕潤氣候［27］。雅江河谷寬窄相間分布呈串珠狀，自上而下主要包括馬泉河寬谷、日喀則寬谷、山南寬谷和米林寬谷。流域內(nèi)沖積物和風(fēng)成沉積物分布廣泛，主要集中在寬谷段及支流匯入主流處［28］。流域上游至下游氣溫和降水量總體呈逐漸上升和增加的趨勢，而風(fēng)速則呈下降的趨勢。

1.1.2 柴達(dá)木盆地

柴達(dá)木盆地位于青藏高原東北部，面積約為12×104km2，內(nèi)流區(qū)的面積約為27.5×104km2。盆地內(nèi)的平均海拔約為2 800 m，四周被高達(dá)4 000 m以上的阿爾金山、祁連山以及昆侖山等山系環(huán)繞。柴達(dá)木盆地具有明顯的環(huán)狀特征，從盆地中心的鹽湖-沼澤，到沙丘，再到山前洪積扇上的戈壁，以及盆地邊緣的丘陵，最后上升到盆地周邊的山地。盆地常年受西風(fēng)環(huán)流控制，冬春季節(jié)盛行強烈的西風(fēng)和西北風(fēng)，其引發(fā)的沙塵暴等沙塵天氣主要出現(xiàn)在每年的3—5月［29］。柴達(dá)木盆地西部分布著約3.88×104km2的雅丹地貌，是我國面積最大的雅丹群［30］。

1.1.3 錯那湖流域

錯那湖位于高原腹地，屬于高原亞寒帶半濕潤季風(fēng)氣候，冬季受西風(fēng)環(huán)流的影響降水量少；夏季受印度季風(fēng)控制帶來較多降水［31］。該區(qū)多年平均風(fēng)速為4.1 m·s-1，每年的大風(fēng)日數(shù)（≥17.2 m·s-1）超過150天，錯那湖東岸風(fēng)沙活動強烈，冬春季節(jié)大面積的湖灘和河床裸露，在大風(fēng)作用下，湖泊東岸形成大面積的沙質(zhì)沙漠化土地。錯那湖東岸是青藏鐵路沿線風(fēng)沙災(zāi)害最嚴(yán)重的路段之一。

1.2 研究方法

1.2.1 野外調(diào)查與樣品采集

在上述三個典型區(qū)進(jìn)行了野外調(diào)查和采樣，樣品的分布位置具體見圖2。在雅江流域共采集42個地表松散沉積物樣品，包括沙丘沙20個、砂黃土3個、沖積物10個、洪積物7個、殘坡積物2個。在柴達(dá)木盆地內(nèi)共采集48個地表松散沉積物樣品進(jìn)行分析，包括沙丘沙15個、沖積物10個、洪積物15個、湖積物7個、殘積物1個。在錯那湖周邊共采集53個地表松散沉積物樣品，包括沙丘沙21個、沖積物11個、湖積物3個、洪積物6個、殘積物8個、坡積物4個，主要分布在錯那湖的東岸和北岸。

圖2 研究區(qū)采樣點分布Fig.2 Distribution of sampling sites in the study area

1.2.2 室內(nèi)樣品分析測試

用干篩法將沉積物樣品分為<75 μm和≥75～500 μm兩個部分，前者稱為細(xì)顆粒，后者稱為粗顆粒，在實驗室分別進(jìn)行稀土與微量元素、Sr-Nd同位素、輕礦物組成的實驗室分析測試。并對獲得的數(shù)據(jù)運用多元統(tǒng)計分析方法之多維尺度分析，探討沉積物樣品之間的元素組成和礦物組成的相似度。本文選擇75 μm作為粗、細(xì)顆粒劃分的界線主要基于以下考慮：①<75 μm的顆粒在大風(fēng)條件下趨向于懸移，其中<20 μm的顆粒甚至能夠進(jìn)入到高層大氣，從而被遠(yuǎn)距離搬運；②前人的研究表明Nd同位素不受粒度的影響，但87Sr/86Sr在<75 μm的粒級中的變率要遠(yuǎn)小于其在<20 μm顆粒中的變率；③前人在黃土以及現(xiàn)代降塵等粉塵物質(zhì)的物源示蹤研究中大量選用<75 μm的沉積物顆粒作為潛在物質(zhì)來源的示蹤對象［22］。

（1）稀土和微量元素測試

沉積物樣品的微量元素（包括稀土元素）含量測定在核工業(yè)北京地質(zhì)研究院完成，測試儀器為電感耦合等離子體質(zhì)譜儀（ICP-MS）。Rh作為分析過程的內(nèi)標(biāo)元素，樣品的消解是用HNO3（1∶1，指HNO3與水的體積比，下同）和HF在高溫高壓條件下進(jìn)行的，具體步驟參照Yang等［8］的前處理過程。主要包括以下4個步驟：①將1 mL的HF和0.5 mL的HNO3（1∶1）加入到密閉的聚四氟乙烯的溶樣器的內(nèi)罐中，密封，在（185±5）℃的條件下加熱24 h，并在加熱過程中不斷進(jìn)行超聲震蕩以分解硅酸鹽以及其他鹽類；②加入1 mL的HF和0.5 mL的HNO3（1∶1）以及1滴H2MnO4到溶樣器中，密封，并在加熱板上繼續(xù)加熱7天從而進(jìn)一步溶解硅酸鹽、氟化物以及鋯石；③冷卻后再加入2 mL的HNO3（1∶1）并加熱蒸至近干來進(jìn)一步溶解氟化物；④最后再次加入2 mL的HNO3（1∶1）以確保沒有殘渣剩余，并將溶液轉(zhuǎn)移至潔凈的燒瓶中，并加入1%的HNO3定容至50 mL，搖勻后的溶液直接用于ICP-MS測定。每50個樣品為一個批次，分別加入5個平行樣和2個標(biāo)準(zhǔn)土樣進(jìn)行質(zhì)量控制。稀土元素分析的不確定性（相對標(biāo)準(zhǔn)偏差）低于±1%，其他微量元素低于±5%。

（2）釹鍶同位素測試

沉積物樣品先用0.5 mol·L-1的醋酸溶液淋濾掉碳酸鹽成分，主要包括方解石和白云石［32］，碾磨至200目以下以備Nd-Sr同位素分析。Nd-Sr同位素的測試是在核工業(yè)北京地質(zhì)研究院完成的，測試儀器為表面熱電離固體質(zhì)譜儀（TIMS）。樣品具體的消解和測試步驟是按照Chen等［1］的實驗過程。首先準(zhǔn)確稱取100 mg粉末樣品置于低壓密閉溶樣罐中，加入適量的87Rb-84Sr和149Sm-150Nd混合稀釋劑并用混合酸（HF+HNO3+HClO4）在高溫條件下完全溶解［33］。待樣品完全溶解后，蒸干，加入6 mol·L-1的鹽酸轉(zhuǎn)為氯化物蒸干，用0.5 mol·L-1的鹽酸溶液溶解，離心分離，清液保留待用［34］。Rb-Sr和REE的分離和純化是在裝有2 mL AG 50W-X12交換樹脂（200～400目）的石英交換柱內(nèi)進(jìn)行的，而Sm和Nd的分離和純化是在石英交換柱內(nèi)用1 mL P507型萃淋樹脂為交換介質(zhì)完成的［33］。Sr同位素比值測定采用Ta金屬帶和Ta-HF作為發(fā)射劑，而Nd同位素比值測定采用雙Re金屬帶形式［33］。質(zhì)量分餾87Sr/86Sr的結(jié)果用86Sr/88Sr=0.119400校正，標(biāo)準(zhǔn)樣品NBS987的87Sr/86Sr測量結(jié)果為0.710250±7（2σ）。143Nd/144Nd的比值結(jié)果用144Nd/146Nd=0.721900進(jìn)行校正，標(biāo)準(zhǔn)樣品JMC的143Nd/144Nd測量結(jié)果為0.512109±3（2σ）。整個實驗流程空白樣的Sr小于1 ng，而Nd則小于50 pg。

（3）輕礦物含量測試

輕礦物組成是在中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物質(zhì)研究所測試完成的，測試儀器為日本理學(xué)D/MAX-2400型X射線衍射儀。具體的分析條件為Cu靶，掃描范圍3°～65°，采樣步長0.02°（2θ）掃描速度4°（2θ）·min-1，電壓為40 kV，電流為60 mA。實驗步驟：①樣品制備。取適量樣品在磨樣機(jī)上研磨至300目以下的粉末。將標(biāo)準(zhǔn)樣品座放在平板玻璃板上，將粉末樣品放入樣品座中間的方孔中，填滿，將方孔中的粉末樣品壓實。該制樣法一般情況下，偏心誤差較小、擇優(yōu)取向性較輕。②在前述提到的實驗條件下對粉晶樣品進(jìn)行X射線衍射分析。③數(shù)據(jù)分析。本研究中的沉積物樣品的輕礦物組成是半定量的結(jié)果，但足以反映沉積物的基本特征。

2 結(jié)果與分析

2.1 稀土及微量元素組成的粒度效應(yīng)

測試結(jié)果表明，柴達(dá)木盆地和雅魯藏布江流域沉積物的細(xì)顆粒富集稀土元素以及測試的大多數(shù)的微量元素。圖3所示的是基于歐式距離構(gòu)建的柴達(dá)木盆地48個地表沉積物粗顆粒和細(xì)顆粒，以43個稀土和微量元素含量作為指標(biāo)的距離矩陣，采用古典多維尺度分析方法，對柴達(dá)木盆地松散沉積物的相似性進(jìn)行分析，其擬合度指標(biāo)是Stress和RSQ。其中，Stress值越小越好，一般在0.2以內(nèi)為最佳，RSQ值越接近于1越好，一般在0.6以上可以接受［35-36］。本研究模型在二維空間上的Kruskal應(yīng)力Stress和決定系數(shù)RSQ分別為0.168和0.932，其擬合效果較好。從圖3中可知，粗顆粒與細(xì)顆粒之間具有非常明顯的界線，反映了粗細(xì)顆粒之間稀土和微量元素組成的顯著差異。其粗、細(xì)顆粒的元素分布模式圖顯示，細(xì)顆粒中富集了稀土和微量元素［22］。雅魯藏布江流域元素組成的多維尺度分析，以及稀土元素特征參數(shù)分析，顯示了類似的結(jié)果［23］。綜上所述，兩個典型區(qū)的沉積物的粗顆粒與細(xì)顆粒都具有顯著的稀土及微量元素組成差異，研究結(jié)果能夠相互佐證。

圖3 柴達(dá)木盆地沉積物粗細(xì)顆粒的元素組成多維尺度分析結(jié)果散點圖Fig.3 Scatter plot of the results of multidimensional scale analysis of the elemental composition of coarse and fine particles of sediments in the Qaidam Basin

2.2 輕礦物組成的粒度效應(yīng)

本文對雅江流域沉積物上述兩個粗、細(xì)顆粒組分的輕礦物組成進(jìn)行了對比研究，結(jié)果表明主要礦物石英和鈉長石在粗顆粒和細(xì)顆粒中的含量差異不大（圖4）。鉀長石則主要在粗顆粒中富集，在總共42個沉積物樣品中有32個樣品其粗顆粒的鉀長石含量高于細(xì)顆粒。而沉積物的細(xì)顆粒則顯著富集方解石和云母，這是因為這兩種礦物的硬度較小，在搬運過程中極易因為機(jī)械磨損變小從而在細(xì)顆粒中富集。此外，綠泥石和高嶺石等黏土礦物也在細(xì)顆粒中有一定程度的富集，特別是高嶺石只在部分細(xì)顆粒中出現(xiàn)，反映了化學(xué)風(fēng)化對沉積物的細(xì)顆粒組分有非常明顯的影響。

圖4 雅魯藏布江流域沉積物不同粒級的輕礦物含量對比散點圖Fig.4 Comparative scatter plot of light mineral content of different grain classes in Yarlung Zangbo River basin sediments（The numbers on the dotted line in the figure indicate the number of samples with equal percentages of coarse and fine particles of minerals，the numbers on the left of the dotted line indicate the number of samples where the percentage of coarse particles is greater than the percentage of fine particles，and the numbers on the right of the dotted line represent the number of samples where the percentage of fine particles is greater than the percentage of coarse particles）

圖5所示的是基于歐式距離構(gòu)建的雅江流域42個地表沉積物粗顆粒和細(xì)顆粒，以7個輕礦物含量作為指標(biāo)的距離矩陣，采用古典多維尺度分析方法對雅江流域松散沉積物的相似性進(jìn)行分析，模型在二維空間上的Kruskal應(yīng)力Stress和決定系數(shù)RSQ分別為0.169和0.923，這表明本模型的擬合效果較好。從圖5中可知，粗顆粒與細(xì)顆粒之間具有非常明顯的界線，表明粗細(xì)顆粒之間輕礦物組成的顯著差異，這與上面根據(jù)沉積物不同粒級的輕礦物組成進(jìn)行對比得到的結(jié)論是一致的（圖4）。沉積物不同粒級組分的輕礦物組成明顯不同。

圖5 雅魯藏布江流域沉積物不同粒級的輕礦物含量組成多維尺度分析結(jié)果散點圖Fig.5 Scatter plot of the results of multidimensional scale analysis of the composition of light mineral content of different grain sizes in the sediments of the Yarlung Zangbo River basin

錯那湖流域沉積物不同粒級的輕礦物組成對比結(jié)果表明（圖6），主要礦物石英明顯在粗顆粒中富集。鉀長石和云母則在粗顆粒和細(xì)顆粒中的含量差異不大，其中鉀長石在粗顆粒中的平均含量略高于細(xì)顆粒，而云母在細(xì)顆粒中的平均含量略高一些。而細(xì)顆粒則顯著富集鈉長石、方解石、白云石和綠泥石，這是因為方解石和白云石礦物的硬度較小，在搬運過程中極易因為機(jī)械磨蝕從而在細(xì)顆粒中富集。此外，斜長石和綠泥石等礦物在細(xì)顆粒中的富集反映了化學(xué)風(fēng)化對沉積物的細(xì)顆粒組分有非常明顯的影響。

圖6 錯那湖流域沉積物不同粒級的輕礦物含量對比散點圖Fig.6 Comparative scatter plot of light mineral content of different grain classes in Co Nag Lake basin（The numbers on the dotted line in the figure indicate the number of samples with equal percentages of coarse and fine particles of minerals，the numbers on the left of the dotted line indicate the number of samples where the percentage of coarse particles is greater than the percentage of fine particles，and the numbers on the right of the dotted line represent the number of samples where the percentage of fine particles is greater than the percentage of coarse particles）

2.3 Sr-Nd同位素組成的粒度效應(yīng)

選擇柴達(dá)木盆地27個樣品的粗顆粒組分，13個樣品的細(xì)顆粒組分進(jìn)行了Sr-Nd同位素組成分析，結(jié)果如圖7所示，細(xì)顆粒的87Sr/86Sr范圍為0.712112～0.718495，均值為0. 715270；而粗顆粒的87Sr/86Sr范 圍 為0.711764～0.723899，均 值 為0.717354［22］，由 圖7可 知 同 一 樣 品 的 粗 顆 粒的87Sr/86Sr高于細(xì)顆粒。細(xì)顆粒的εNd（0）范圍為-12.97～-8.54，均值為-10.57，而粗顆粒的εNd（0）范圍為-12.50～-4.99，均值為-8.84，同一樣品的粗顆粒的εNd（0）值也同樣高于細(xì)顆粒。

圖7 柴達(dá)木盆地沉積物粗細(xì)粒級Sr-Nd同位素分布Fig.7 Sr-Nd isotopic compositions for the coarse-and finegrained fractions of the sediments in the Qaidam Basin

3 討論

3.1 粗、細(xì)顆粒的地球化學(xué)特征與礦物組成差異明顯

柴達(dá)木盆地48個沉積物樣品兩個粒級稀土和微量元素含量的多維尺度分析結(jié)果（圖3）表明，粗、細(xì)顆粒具有顯著的差異，雅魯藏布江流域具有類似的特點［23］，兩個典型區(qū)的研究結(jié)果能夠相互驗證，本質(zhì)是它們的礦物組成存在差異。

雅江流域和錯那湖沉積物兩個粒級的輕礦物組成情況也證實了這一點（圖4、圖6），細(xì)顆粒相比于粗顆粒更富集綠泥石和高嶺石等黏土礦物，特別是高嶺石只在部分樣品的細(xì)顆粒中出現(xiàn)。綜合對比雅江流域和錯那湖流域沉積物不同粒級的輕礦物組成，可以發(fā)現(xiàn)，這兩個典型區(qū)的研究結(jié)果有相同點也有不同點，相同點是二者的細(xì)顆粒都富集硬度較小的礦物（方解石、云母等）和黏土礦物（綠泥石、高嶺石等），而不同之處則是雅江流域沉積物的粗顆粒富集鉀長石，而錯那湖流域沉積物的粗顆粒則富集石英，這兩者的差異可能是由于為沉積物提供物質(zhì)來源的山脈剝蝕區(qū)的地質(zhì)背景不同。

柴達(dá)木盆地Sr-Nd同位素組成分析表明（圖7），同一沙丘沙的粗、細(xì)顆粒的87Sr/86Sr有差異，其比值粗顆粒高于細(xì)顆粒。中國北方沙丘沙7個粒級Sr-Nd同位素的研究表明鄂爾多斯沙漠沙丘沙87Sr/86Sr比值隨著粒徑減小而增加，而騰格里和古爾班通古特沙漠沙丘的87Sr/86Sr比值的變化則隨粒徑減小而減小［37］。也就是說，沉積物的Sr同位素組成受粒度控制，但沒有一致性的變化規(guī)律。本文研究沙丘沙的87Sr/86Sr比值與騰格里和古爾班通古特沙漠沙丘的變化具有相似的規(guī)律。

Nd同位素組成在騰格里和古爾班通古特沙漠的不同粒級沙丘沙中沒有明顯區(qū)別，各粒級組分有相同的物質(zhì)源區(qū)，Nd同位素組成在鄂爾多斯沙漠≥100 μm和<100 μm的沙丘沙顆粒中明顯不同，這兩個粒級的沙丘沙顆粒被認(rèn)為具有不同的源區(qū)或物源組合［37］。對中國北方沙漠-黃土過渡帶晚第四紀(jì)滴哨溝灣剖面風(fēng)成和河湖相沉積的研究表明沉積物εNd（0）在兩個粒級中的變化沒有明顯的規(guī)律，有些樣品的粗細(xì)粒級之間具有相似的εNd（0），而另一些樣品的粗細(xì)顆粒則存在明顯的Nd同位素特征的差異，認(rèn)為原因是這些樣品的粗細(xì)顆粒具有不同的源區(qū)［38］。對河流和海洋沉積物不同粒級Sr-Nd同位素的研究表明εNd（0）在不同粒級中沒有明顯變化［39-41］。

綜上所述，沉積物的Sr同位素組成受粒度控制，但沒有一致性的變化規(guī)律，而Nd同位素組成基本只與物源有關(guān)，因此在進(jìn)行沉積物物源示蹤分析時，應(yīng)用Nd同位素數(shù)據(jù)獲得的信息較為可信，選取相同粒級進(jìn)行對比研究時Sr同位素數(shù)據(jù)可以充當(dāng)輔助角色。

3.2 細(xì)顆粒的環(huán)境意義

如前所述，沉積物的稀土和微量元素組成以及輕礦物組成與粒度關(guān)系密切，雅江流域沉積物細(xì)顆粒的稀土元素分布曲線以及特征參數(shù)比對應(yīng)的粗顆粒更分散［23］。由于高原獨特的地貌格局，雅江流域從上游至中游下段的氣候條件變化很大，上游是以冷干為主要特征的高原溫帶草原氣候，而中游則為高原溫帶半濕潤氣候［27］，降水量從流域下游至上游方向逐漸減少。在4個寬谷段中，年平均氣溫從上游至下游逐漸上升。由于氣候條件的差異，流域不同寬谷區(qū)地表沉積物受到的化學(xué)風(fēng)化程度具有一定的差異，這種影響對細(xì)顆粒的作用相比于粗顆粒更大一些，使得不同氣候區(qū)的細(xì)顆粒更分散，地球化學(xué)特征差異更大，這反映了細(xì)顆粒可能蘊含有更多的環(huán)境信息。

錯那湖流域沉積物細(xì)顆粒相比于粗顆粒更富集綠泥石和高嶺石等黏土礦物，特別是高嶺石只在部分樣品的細(xì)顆粒中出現(xiàn)（圖6）。柴達(dá)木盆地沉積物細(xì)顆粒的稀土元素分布曲線以及特征參數(shù)同樣比對應(yīng)的粗顆粒更分散一些［22］，也是對上述討論的一種佐證，表明沉積物的細(xì)顆粒組分相比于粗顆粒蘊含著更多的環(huán)境信息。總的來看，沉積物的細(xì)顆粒富含容易受化學(xué)風(fēng)化影響的黏土礦物以及硬度較小容易被磨蝕的方解石等礦物，這表明沉積物的細(xì)顆粒組分相比于粗顆粒蘊含著更多的環(huán)境信息。

4 結(jié)論

綜上所述，沉積物的細(xì)顆粒部分蘊含了更多的環(huán)境信息，容易受到化學(xué)風(fēng)化的影響，在物源示蹤中不同氣候區(qū)的沉積物細(xì)顆粒不宜進(jìn)行直接比較，應(yīng)根據(jù)樣品的粒度分布情況優(yōu)先選擇合適的粗顆粒組分進(jìn)行物源示蹤?？紤]到沙質(zhì)沙漠化土地的主要粒級，結(jié)合不同粒級顆粒的運動方式，沙質(zhì)沙漠化土地的物源示蹤分析可主要基于粗顆粒（≥75～500 μm）進(jìn)行。

致謝：崔之久先生是本文第一作者走上科研道路的引路人，30年前在崔先生指導(dǎo)下從昆侖山埡口盆地走上了青藏高原，此后科研工作基本沒有離開高原。作者感觸最深的就是先生是一位純粹的科學(xué)家，對大自然充滿好奇，并持之以恒地不斷探索，絕少功利之心。先生在耄耋之年仍幾乎每年上青藏高原進(jìn)行野外工作。2019年先生86歲高齡之際，感覺體力已不如前，但尚有科學(xué)問題縈繞在心，因此邀約幾位學(xué)生共赴青藏高原東部岷江源地區(qū)，將自己所思和學(xué)生進(jìn)行了交流，希望相關(guān)工作能持續(xù)不斷開展下去。本人有幸參加了這次野外，當(dāng)時相約兩年后再上高原，可惜受新冠疫情影響，2021年的高原野外沒能成行，希望以后還有機(jī)會。先生對科學(xué)的執(zhí)著追求是我們后輩學(xué)習(xí)的榜樣!