东北沙地表土<10 μm粒径组分揭示的化学风化特征

doi:10.7522/j.issn.1000-694X.2026.00015

摘要/Abstract

摘要：

化学风化作用是地表元素循环的关键环节，其过程记录了气候环境演化信息。本研究对浑善达克沙地、科尔沁沙地和松嫩沙地表土<10 μm粒径组分的元素地球化学特征进行分析，探讨其化学风化程度，揭示化学风化强度的空间分布规律，剖析其主控因素，并探索基于地球化学指标定量重建气候的潜力。结果表明：东北沙地整体处于化学风化的初级阶段，且3个沙地的风化强度均呈现显著的空间异质性。浑善达克沙地和松嫩沙地的风化作用主要受年降水量的控制，基于α^AlMg、α^AlSr等指标成功构建了定量气候转换函数；而科尔沁沙地的风化过程则受降水、温度等多种气候因子的协同驱动，无单一主导因素，导致无法建立有效的单一指标气候函数。本研究证实，在气候驱动模式相对单一的沙地，<10 μm组分的地球化学指标能够作为有效的气候代用指标，这为深入理解该区地表过程及开展古环境定量重建提供了关键依据。

关键词: 东北沙地, 元素地球化学, 气候函数, 化学风化

Abstract:

Chemical weathering serves as a critical component in the surface elemental cycle， faithfully recording information on climatic and environmental evolution. This study conducted elemental geochemical analyses on the <10 μm particle-size fraction of surface soils from the Hunshandake Sandy Land， Horqin Sandy Land， and Songnen Sandy Land. The objectives were to investigate the degree of chemical weathering， reveal the spatial distribution patterns of chemical weathering intensity， identify the main controlling factors， and explore the potential for quantitatively reconstructing paleoclimate using geochemical indicators. The results indicate that the sandy lands of Northeastern China are generally in the initial stage of chemical weathering， with significant spatial heterogeneity in weathering intensity observed across the three regions. In the Hunshandake and Songnen Sandy Lands， chemical weathering is primarily controlled by mean annual precipitation. Based on indicators such as α^AlMg and α^AlSr， quantitative climate transfer functions were successfully established. In contrast， the weathering process in the Horqin Sandy Land is jointly driven by multiple climatic factors， including precipitation and temperature， with no single dominant factor， which prevents the development of an effective single-indicator climate function. This study confirms that in sandy lands where the climate-driven pattern is relatively simple， geochemical indicators of the <10 μm fraction can serve as effective paleoclimate proxies. This provides a crucial basis for deepening the understanding of surface processes in the region and for conducting quantitative paleoenvironmental reconstructions.

Key words: Northeastern China Sandy Lands, elemental geochemistry, climate transfer function, chemical weathering

中图分类号:

P531

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图/表 10

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样品编号	CIA	CIW	WIP	样品编号	CIA	CIW	WIP
OD8(<63)	49.40	56.48	57.81	OD8(<10)	50.89	57.51	54.86
OD9(<63)	53.08	61.79	56.95	OD9(<10)	54.32	62.47	54.41
OD12(<63)	55.47	64.00	51.93	OD12(<10)	56.57	64.57	49.07
OD15(<63)	50.71	57.70	52.51	OD15(<10)	53.38	60.56	52.52
OD16(<63)	55.92	63.86	50.85	OD16(<10)	56.93	64.65	50.18
OD17(<63)	52.26	59.20	51.15	OD17(<10)	53.95	60.85	50.68
OD18(<63)	51.93	58.64	41.16	OD18(<10)	53.34	59.96	33.77
OD19(<63)	50.92	58.50	52.34	OD19(<10)	52.71	59.93	50.17
OD20(<63)	50.54	57.46	50.73	OD20(<10)	52.82	59.64	44.01
HQ1(<63)	49.22	57.19	56.89	HQ1(<10)	51.39	58.62	53.82
HQ2(<63)	52.91	62.43	56.99	HQ2(<10)	53.02	61.18	56.14
HQ12(<63)	52.79	62.11	57.02	HQ12(<10)	53.28	61.36	54.47
HQ13(<63)	53.39	62.30	55.66	HQ13(<10)	53.40	61.17	53.42
HQ15(<63)	53.58	62.98	56.60	HQ15(<10)	53.73	61.77	54.23
HQ16(<63)	52.66	62.63	57.50	HQ16(<10)	52.35	60.40	54.68
HQ17(<63)	53.79	63.15	55.72	HQ17(<10)	53.60	61.70	54.52
HQ18(<63)	53.50	62.50	55.74	HQ18(<10)	53.82	61.73	53.69
HQ22(<63)	52.44	62.59	57.86	HQ22(<10)	51.94	60.24	55.53
SN3(<63)	49.00	56.09	61.94	SN3(<10)	50.83	57.49	55.99
SN4(<63)	53.24	60.48	55.56	SN4(<10)	55.88	62.83	49.18
SN5(<63)	51.41	58.72	57.64	SN5(<10)	54.19	61.27	51.94
SN6(<63)	49.41	56.47	59.11	SN6(<10)	50.94	57.48	54.85
SN9(<63)	51.08	58.20	59.14	SN9(<10)	53.09	60.00	54.75
SN11(<63)	53.75	62.16	60.90	SN11(<10)	54.05	61.95	60.06
SN12(<63)	55.27	63.62	57.55	SN12(<10)	54.95	62.36	47.72
SN13(<63)	54.52	63.10	58.47	SN13(<10)	54.67	62.36	56.82
SN15(<63)	53.82	61.25	55.31	SN15(<10)	53.39	60.18	55.45

样品编号	CIA	CIW	WIP	样品编号	CIA	CIW	WIP
OD8(<63)	49.40	56.48	57.81	OD8(<10)	50.89	57.51	54.86
OD9(<63)	53.08	61.79	56.95	OD9(<10)	54.32	62.47	54.41
OD12(<63)	55.47	64.00	51.93	OD12(<10)	56.57	64.57	49.07
OD15(<63)	50.71	57.70	52.51	OD15(<10)	53.38	60.56	52.52
OD16(<63)	55.92	63.86	50.85	OD16(<10)	56.93	64.65	50.18
OD17(<63)	52.26	59.20	51.15	OD17(<10)	53.95	60.85	50.68
OD18(<63)	51.93	58.64	41.16	OD18(<10)	53.34	59.96	33.77
OD19(<63)	50.92	58.50	52.34	OD19(<10)	52.71	59.93	50.17
OD20(<63)	50.54	57.46	50.73	OD20(<10)	52.82	59.64	44.01
HQ1(<63)	49.22	57.19	56.89	HQ1(<10)	51.39	58.62	53.82
HQ2(<63)	52.91	62.43	56.99	HQ2(<10)	53.02	61.18	56.14
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HQ13(<63)	53.39	62.30	55.66	HQ13(<10)	53.40	61.17	53.42
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HQ22(<63)	52.44	62.59	57.86	HQ22(<10)	51.94	60.24	55.53
SN3(<63)	49.00	56.09	61.94	SN3(<10)	50.83	57.49	55.99
SN4(<63)	53.24	60.48	55.56	SN4(<10)	55.88	62.83	49.18
SN5(<63)	51.41	58.72	57.64	SN5(<10)	54.19	61.27	51.94
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SN9(<63)	51.08	58.20	59.14	SN9(<10)	53.09	60.00	54.75
SN11(<63)	53.75	62.16	60.90	SN11(<10)	54.05	61.95	60.06
SN12(<63)	55.27	63.62	57.55	SN12(<10)	54.95	62.36	47.72
SN13(<63)	54.52	63.10	58.47	SN13(<10)	54.67	62.36	56.82
SN15(<63)	53.82	61.25	55.31	SN15(<10)	53.39	60.18	55.45

化学指标	浑善达克沙地	科尔沁沙地			松嫩沙地
化学指标	浑善达克沙地	西部	中部	东部	松嫩沙地
Mg/Al	-0.77^**	-0.66	-0.05	-0.56	0.33^*
Na/K	0.21	-0.76^*	0.11	-0.03	-0.32^*
Ca/Al	-0.66^**	-0.59	0.00	-0.70^*	-0.14
Rb/Sr	0.58^**	0.58	-0.43	0.80^**	0.60^**
CIA	0.26	0.48	-0.16	0.70^*	0.48^**
CIW	0.38	0.54	-0.15	0.66^*	0.47^**
α^AlNa	-0.48^*	-0.04	-0.09	0.42	0.33^*
α^AlCa	0.71^**	0.51	-0.05	0.74^**	0.24
α^AlSr	0.64^**	0.73^*	-0.60	0.88^**	0.64^**
α^AlMg	0.81^**	0.62	0.08	0.41	-0.43^**
α^AlK	-0.58^**	-0.82^*	-0.02	0.68^*	0.32^*
α^AlRb	0.30	-0.22	-0.02	0.20	-0.04
ba₂	-0.78^**	-0.61	0.02	-0.67^*	0.01
ba₃	-0.67^**	-0.52	0.15	-0.87^**	-0.07

化学指标	浑善达克沙地	科尔沁沙地			松嫩沙地
化学指标	浑善达克沙地	西部	中部	东部	松嫩沙地
Mg/Al	-0.77^**	-0.66	-0.05	-0.56	0.33^*
Na/K	0.21	-0.76^*	0.11	-0.03	-0.32^*
Ca/Al	-0.66^**	-0.59	0.00	-0.70^*	-0.14
Rb/Sr	0.58^**	0.58	-0.43	0.80^**	0.60^**
CIA	0.26	0.48	-0.16	0.70^*	0.48^**
CIW	0.38	0.54	-0.15	0.66^*	0.47^**
α^AlNa	-0.48^*	-0.04	-0.09	0.42	0.33^*
α^AlCa	0.71^**	0.51	-0.05	0.74^**	0.24
α^AlSr	0.64^**	0.73^*	-0.60	0.88^**	0.64^**
α^AlMg	0.81^**	0.62	0.08	0.41	-0.43^**
α^AlK	-0.58^**	-0.82^*	-0.02	0.68^*	0.32^*
α^AlRb	0.30	-0.22	-0.02	0.20	-0.04
ba₂	-0.78^**	-0.61	0.02	-0.67^*	0.01
ba₃	-0.67^**	-0.52	0.15	-0.87^**	-0.07

化学指标	浑善达克沙地	科尔沁沙地			松嫩沙地
化学指标	浑善达克沙地	西部	中部	东部	松嫩沙地
Mg/Al	0.48^*	-0.61	0.72^*	0.33	0.48^**
Na/K	-0.25	-0.71^*	-0.18	0.01	-0.16
Ca/Al	0.32	-0.57	0.74^*	0.26	0.20
Rb/Sr	-0.16	0.62	0.18	-0.23	0.06
CIA	-0.69^**	0.50	-0.34	-0.11	0.04
CIW	-0.71^**	0.55	-0.53	-0.19	0.02
α^AlNa	0.15	0.04	0.59	0.20	0.18
α^AlCa	-0.73^**	0.54	-0.79^**	-0.40	-0.15
α^AlSr	-0.37	0.59	0.14	-0.17	0.01
α^AlMg	-0.53^*	0.60	-0.72^*	-0.51	-0.47^**
α^AlK	-0.11	-0.74^*	0.64^*	0.38	0.15
α^AlRb	-0.70^**	-0.48	-0.15	0.42	-0.18
ba₂	0.63^**	-0.59	0.82^**	0.43	0.38^*
ba₃	0.56^*	-0.52	0.32	0.18	0.44^**