理縣黃土地球化學(xué)特征分析

(成都理工大學(xué) 四川 成都 610000)

一、剖面中氧化物的比值及其變化

根據(jù)風(fēng)化淋溶系數(shù)、鈣鎂比(Ca/Mg)、鎂鋁比(Mg/Al)、鉀鈉比(K/Na)等氣候代用指標(biāo)來探討黃土沉積環(huán)境的變化特征。喇嘛寺黃土剖面常量元素組合特征隨深度變化值見表1。

風(fēng)化淋溶系數(shù)(ba)，反映了活性元素和惰性元素的關(guān)系，與氣候的干冷濕潤密切相關(guān)。喇嘛寺黃土剖面自下而上ba值有降低的趨勢。5.5～8.6m處ba值平均值為0.91，反映這一階段氣候干冷；0～5.1m處ba值平均值為0.66，比上一段低出現(xiàn)氣候回旋，揭示這一階段氣候逐漸變得濕潤。

Ca/Mg這一比值反映堿金屬Ca和Mg的分異程度，也就是Ca和Mg在風(fēng)化作用過程當(dāng)中遷移能力和遷移程度的表現(xiàn)。Ca/Mg高值說明黃土沉積期間氣候較為干冷，少降雨。喇嘛寺黃土剖面鈣鎂比變化范圍為1.76～3.28，平均值為2.07，Ca/Mg值在剖面自下部向上部有降低的趨勢。

Mg/Al高值指示氣候環(huán)境較為干冷，反之則指示氣候環(huán)境較濕潤。喇嘛寺黃土剖面Mg/Al值變化范圍為0.10～0.20，平均值為0.16。鎂鋁比變化曲線與Ca/Mg曲線與風(fēng)化淋溶系數(shù)曲線變化幾乎一致，都自剖面下部向上部有降低的趨勢，揭示了理縣沉積環(huán)境氣候由干冷變得濕潤。

喇嘛寺黃土剖面K/Na值變化范圍為1.67～2.87，平均值為2.10。鉀鈉比自剖面下部向上部有增加的趨勢，反映了沉積環(huán)境氣候逐漸變得濕潤。

表1 喇嘛寺黃土剖面常量元素比值

二、常量元素的分異

圖1 喇嘛寺黃土剖面UCC標(biāo)準(zhǔn)化曲線

注：UCC值(引自遲清華等，2007)

常量元素在黃土沉積物中的分布受兩個因素的影響。第一，黃土沉積時物源的基礎(chǔ)成分；第二，沉積后風(fēng)化成壤過程中元素的遷移與富集。為了研究喇嘛寺黃土剖面常量元素的分布特征，獲得喇嘛寺黃土剖面的化學(xué)風(fēng)化程度以及元素遷移特征，為揭示理縣氣候變化提供重要的依據(jù)。本文將喇嘛寺黃土剖面9個樣品常量元素氧化物UCC標(biāo)準(zhǔn)化曲線進行分析，如圖1。

元素Ca、Mg、Na較活躍，容易被遷移，而K、Si、Al相對穩(wěn)定，多殘留在土壤中。通過喇嘛寺黃土剖面常量元素氧化物與地殼平均化學(xué)組成對比分析，SiO2、Al2O3、K2O的含量與地殼平均化學(xué)成分(UCC)比較接近，差異性不大。其中SiO2比較接近UCC曲線，但是一直虧損，整個剖面呈現(xiàn)缺硅的現(xiàn)象；MgO在剖面下部幾乎接近UCC曲線，可能后期氣候變得濕潤，由于Mg元素的活躍，發(fā)生淋溶遷移。CaO在剖面下部富集明顯，在剖面上部虧損，地表淋濾作用強，CaO一部分隨水分流失，一部分向土層下部遷移，導(dǎo)致CaO在剖面下部富集；Al2O3相對穩(wěn)定，只在距今才出現(xiàn)稍微富集；Fe2O3在距今出現(xiàn)較為明顯的富集，可能是因為氣候的回暖，風(fēng)化作用增強，大量Fe2+被氧化成Fe3+；K2O表現(xiàn)為輕度虧損，Na2O虧損明顯。因K離子因相比Na離子半徑更大，可以更好吸附在黏土中；Na2O的變異系數(shù)大，在濕潤的氣候條件下容易發(fā)生遷移。喇嘛寺黃土剖面表現(xiàn)出明顯的虧硅富鈣的現(xiàn)象，反映了理縣氣候以干冷為主的特點，剖面上部呈現(xiàn)一定程度的富集鐵、鋁現(xiàn)象，印證氣候后期轉(zhuǎn)為濕潤。

三、化學(xué)風(fēng)化程度

化學(xué)蝕變指數(shù)(CIA)是判斷源區(qū)化學(xué)風(fēng)化程度的化學(xué)指標(biāo)。CIA指數(shù)表示為：

CIA=[Al2O3/(Al2O3+CaO*+Na2O+K2O)]×100

喇嘛寺黃土剖面CIA值變化范圍為47.07～65.36，平均值為54.78，表明喇嘛寺黃土剖面經(jīng)歷了低等化學(xué)風(fēng)化過程，氣候寒冷少雨，也很好得解釋了黃土黏土礦物所含有的伊利石，而在寒冷的氣候下伊利石更容易保存下來。表明理縣整體氣候呈干冷的環(huán)境條件，化學(xué)風(fēng)化程度呈低等。

四、結(jié)果討論

喇嘛寺整個剖面呈現(xiàn)富集CaO的現(xiàn)象，變異系數(shù)最大，沉積期間出現(xiàn)一次明顯的氣候旋回。0～5.5m處，CaO平均含量為5.44%；5.5～8.6m處，CaO平均含量為8.35%，說明理縣氣候以干冷為主，并逐漸向濕潤發(fā)展。風(fēng)化淋溶系數(shù)(ba)、鈣鎂比(Ca/Mg)、鎂鋁比(Mg/Al)、鉀鈉比(K/Na)等氣候代用指標(biāo)對氣候的指示意義與上述幾乎一致。化學(xué)蝕變指數(shù)CIA值指示理縣經(jīng)受了低等強度化學(xué)風(fēng)化程度，風(fēng)化作用較弱，自末次間冰期130ka BP以來，理縣氣候呈干冷的氣候條件，化學(xué)風(fēng)化作用較弱，氣候變化趨勢是由干冷向濕潤發(fā)展。