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user: 3. 实验结果及其分析 3.1. 实验结果 Tongyan Lu [ 4 ] 、Sonia Castallo [ 21 ] 等研究表明Al、Na、Mg、Fe含量不仅受制于母岩、风化程度，还会随着沙尘粒径的变小而含量增大 [ 22 ] 。所以本文选取对风化敏感的Na、K、Ca、Mg元素 [ 23 ] [ 24 ] 和风化中期和后期含量高的Al和Si [ 25 ] 以及非造岩元素Fe作为测试元素。在样品消解前，均经过100目的筛子的筛选。按氧化物分析统计结果见表2。 Table 2 Element content (单位：% 区域 元素 Mu Kq Ul Tg Bd Tk Cd UCC Ht PASS Jc Al 2 O 3 平均值 10.24 8.96 8.36 8.61 8.59 8.91 7.71 15.20 12.01 18.90 13.20 最大值 11.10 9.81 8.77 8.97 8.75 9.37 8.44 最小值 9.03 8.40 7.09 7.99 8.34 8.37 7.08 CaO 平均值 2.19 3.29 3.31 2.15 3.96 6.27 5.47 4.20 7.26 1.30 4.68 最大值 3.46 4.48 4.04 3.00 4.81 7.13 9.04 最小值 1.47 1.98 2.42 1.46 2.75 5.48 4.03 Fe 2 O 3 平均值 2.81 2.89 2.57 2.77 3.19 2.57 2.03 5.00 4.95 7.22 5.50 最大值 4.43 3.64 3.16 3.18 3.51 3.84 2.36 最小值 1.38 2.28 2.10 2.49 3.02 2.37 1.55 K 2 O 平均值 2.15 1.73 1.74 1.89 1.67 1.71 1.53 3.40 2.12 3.70 2.54 最大值 2.43 1.87 1.95 2.07 1.70 1.94 1.70 最小值 1.79 1.50 1.62 1.73 1.65 1.57 1.42 Na 2 O 平均值 2.75 1.94 1.77 1.74 1.64 2.07 1.82 3.90 1.45 1.20 1.45 最大值 3.16 2.19 1.89 1.98 1.68 2.18 2.06 最小值 1.81 1.63 1.51 1.42 1.58 1.95 1.61 MgO 平均值 0.71 1.08 1.26 1.21 2.06 1.78 1.16 2.20 2.05 2.20 2.94 最大值 1.14 1.29 1.59 1.26 2.41 2.00 1.87 最小值 0.50 0.87 0.93 1.10 1.61 1.61 0.70 SiO 2 平均值 68.97 71.79 72.80 73.69 67.44 60.04 66.85 66.00 58.26 62.80 55.58 最大值 72.15 76.05 75.12 75.88 71.41 64.30 72.62 最小值 62.45 67.24 69.83 70.94 64.54 54.76 51.65 表2. 元素含量测定结果表 注：Ht (洛川黄土)数据参考文献 [ 46 ] ， Jc (北京降尘)参考文献 [ 47 ] 。UCC和PASS均参考文献 [ 32 ] . 可以看出，各个沙漠(沙地)的常量元素含量是不同的，Na和K元素在不同的区域变化有相关性，可能是由于其化学特相似的缘故。同一种元素不同沙漠(沙地)也是有差异的，这些差异来源于区域母岩、造岩的差异和区域风化程度的不同。 3.2. 结果分析与讨论 3.2.1. 常量元素含量 1) 变幅和变异系数 图2中变幅最大的是SiO 2 ，其次是CaO。主要原因是Si元素是地壳中仅次于O的第二大元素，在碎屑沉积物中砂岩和砾岩中含量高且有一定的变幅 [ 25 ] 。CaO在柴达木沙漠的变幅更为显著，可能是风化程度、降雨等因素的不一所致。其余各个区域的氧化物变幅均比较小。 变幅是数据变化程度的衡量，变异系数是对数据变异程度的体现。如图3所示，Al 2 O 3 在各个沙漠(沙地)的变异系数相差不是很大，只有巴丹吉林沙漠的变异系数显著大于其余地区；Na 2 O、K 2 O、SiO 2 、Fe 2 O 3 在各个区域的变异系数都比较小；所有样品中MgO和CaO的变异系数均较大。这个结果与刘维明 [ 20 ] 的我国西部粉尘源区表层物质分析结果类似。 2) 元素配分特征 UCC (上陆壳)标准化是研究元素特征主要方法，为区域样品元素平均值与上陆壳平均值的比值。 同一个沙漠(沙地)的不同采样点不同地区的地质、气候差异在元素配分会有所体现。图4(b)中库布其沙漠巴音淖尔样品CaO与其它样品相比，上陆壳(UCC)富集，其余区域则是亏损。巴丹吉林沙漠(图4(e))的额济纳样品和柴达木沙漠(图4(g))的平坦、东台和锡铁山西也是表现出CaO的富集。Ca元素是碳酸盐有紧密的联系 [ 26 ] ，而且碳酸盐和降雨是正相关的 [ 27 ] 。在同一个沙漠(沙地)采样点相差较远，降雨量是有差异，因此不同采样地点CaO有可能有富集或亏损。在巴丹吉林沙漠的额济纳采样点，处于干旱区域，相比沙漠公园采样点，降雨少与塔克拉玛干沙漠相似 [ 28 ] 。毛乌素沙地、巴丹吉林沙漠和柴达木沙漠中SiO 2 不同地点则表现出富集和亏损。在所测的其余氧化物除了巴丹吉林沙漠中额济纳采样点的MgO是富集的。其余所有的氧化物均是亏损的。而且同一个沙漠(沙地)样品变化趋势具有良好的一致性。 图2. 不同沙漠(地)氧化物含量图 图3. 不同沙漠(沙地)同种氧化物的变异系数 图4(h)中毛乌素沙地、库布其沙漠、乌兰布和沙漠、腾格里沙漠和巴丹吉林沙漠元素配分相似，都是只有SiO 2 是富集，与洛川黄土和降尘于CaO、Fe 2 O 3 和SiO 2 都有区别。柴达木沙漠、塔克拉玛干沙漠和洛川黄土元素配分相似，都是CaO富集，其余氧化物亏损。与降尘相比，降尘中的MgO和Fe 2 O 3 是富集的，其余元素配分相似。元素配分结果表明柴达木沙漠和塔克拉玛干沙漠的风沙十分的接近黄土高原的常量元素配分，这也间接证实了Guan Qingyu [ 29 ] 、TStevens [ 30 ] 等人提出黄土高原物源并非来自于较近的巴丹吉林沙漠、毛乌素沙地，而是来自更远的青藏高原、塔克拉玛干沙漠等地。 3.2.2. A-CN-K图解 1) A-CN-K图解与风化特征 为了量化化学风化趋势以及化学风化过程中的化学成分和矿物的变化，Nesbitt H W [ 31 ] 等依据质量平衡原理、长石淋溶实验和矿物稳定性热力学基础提出A-CN-K图解大陆风化趋势预测模型。该模型在地质化学趋势研究和风化化学成分变化有广泛的应用 [ 6 ] [ 23 ] 。 陆源页岩是上陆壳典型的风化产物，所以上陆壳(UCC)指向PASS是大陆风化趋势线。毛乌素沙地、库布其沙漠、乌兰布和沙漠、腾格里沙漠和柴达木沙漠风化趋势线均是平行A-CN连线，说明以上区域在风化的初始阶段，处于脱钙、钠的层次，即斜长石风化的初步风化，而且毛乌素沙地的脱钙、钠程度要低于其他地区。库布其沙漠、乌兰布和沙漠和腾格里沙漠三者相似，落点均在斜长石和钾长石连线以上。塔克拉玛干沙漠也是处于初步的脱钙、钠阶段，就其风化特征和毛乌素沙地相似，巴丹吉林沙漠风化程度最高。但整个研究区域都处于风化的初步脱钙、钠阶段，只是其程度大小而已。我国西部气候干燥、降雨稀少，造成母岩风化的自然动力不足，是所研究区域风化程度不高的主要原因 [ 23 ] 。 2) CIA和Na/K 上陆壳风化程中最主要的变化的是上陆壳母岩中的长石矿物。长石风化时碱金属组成的粒子会首先从母岩中大量流失，而留下稳定的Al 2 O 3 [ 32 ] 。根据此原理，Nesbitt [ 31 ] 提出了表示化学风化程度的化学蚀变指数(CIA)，其表达式为： 图4. 元素配分特征图 CIA = Al 2 O 3 Al 2 O 3 + CaO + K 2 O + Na 2 O × 100 (1) 式中均为氧化物的分子摩尔数 [ 33 ] ，分化程度越强CIA越大。Na、K都是活跃的化学元素，在风化作用中容易产生淋溶、迁徙，所以该指标常表征沉积物中化学风化程度，是衡量沉积物中斜长石风化程度指标。由于斜长石的风化速度大于钾长石，所以Na/K (分子摩尔比)与风化程度是反比 [ 34 ] 。 如图6所示，CIA和Na/K是负相关，相关系数为−0.598 (n = 49)。虽然个别样品有稍微的出入，是由于采样点空间差别较大，但是总体考虑还是可以从左到右分为三个层次：1) 毛乌素沙地。2) 柴达木沙漠、塔克拉玛干沙漠。3) 库布其沙漠、乌兰布和沙漠、腾格里沙漠和巴丹吉林沙漠。所有的样品都与洛川黄土和降尘有较大的区别，降尘有一部分是本地的，但是大部分都是来源于外地 [ 35 ] ，经过长距离传输的颗粒都是经过风选相比于沙尘源区小粒径占较大比例的颗粒 [ 36 ] 。颗粒较小则CIA值大，风化趋势强烈 [ 4 ] [ 6 ] [ 22 ] [ 21 ] ，关于黄土高原物源的来源问题有较大的争议 [ 37 ] ，洛川黄土和降尘的CIA和Na/K相似，可以初步确定黄土高原是降尘的堆积。