青藏高原东北部晚第四纪黄土-古土壤的元素组成及其物源指示

图1 青藏高原东北部各类样品的分布图（底图来自Google Earth）

Fig. 1 Distribution of different samples on the northeastern Qinghai-Tibet Plateau

晚第四纪黄土-古土壤样品（55个）：根据土壤发育程度采集了黄土和古土壤样品。一般地，黄土样品质地较疏松多孔，浅黄色；古土壤样品质地较致密，有机质含量较高，灰黑色。青海湖周边种羊场、江西沟剖面的岩性特征和沉积年代^{［16，18］}显示这些黄土、古土壤样品的沉积年龄约小于15 ka BP，古土壤层通常发育在黄土层之上，二者之间为渐变过渡。位于西宁地区的LD-1和YJC-40、祁连山东缘的WC-1和JZT-1等黄土样品可能形成于末次冰期。因此，本次研究的黄土-古土壤样品的沉积时代不早于末次冰期，为晚第四纪沉积物。

风成砂样品（27个）：风成砂比黄土在质地上更加疏松，且颗粒明显比黄土粗。在青海湖地区，除HD-A、HD-B和HD-C为湖泊东岸沙丘的表层砂（表层0~5 cm）外，其他风成砂样品均取自黄土层之下的风成砂层。柴达木盆地广泛发育风成砂^［28-29］。除了NMHN-1（距地表1.0 m）、NMHN-2（距地表2.0 m）、NMHN-3（距地表1.5 m）样品外，柴达木盆地的其他风成砂样品为沙丘表层0~20 cm的物质。在黄河源区鄂陵湖以东采集了风成砂样品，HHX-5和MD-2取自沙丘表层0~20 cm深，HHX-3取自下伏于黄土地层的风成砂（采样深度75~85 cm）。

河流沉积样品（13个）：在青海湖的主要入湖河流布哈河、沙柳河以及南侧的江西沟采集了现代河流沉积样品。在柴达木盆地出露的洪积扇地层中采集了由粉砂和细砂组成的透镜体中的沉积物。

湖相沉积样品（21个）：青海湖地区的湖相沉积样品采自二郎剑（ELJ-1和ELJ-2）、青海湖东岸（HYW-3、GH-1和GH-2）出露的湖相地层。柴达木盆地的湖相沉积样品均取自湖相沉积地层，这些地层伴随着强烈的风蚀作用，有些已经演变为雅丹地貌。介形虫组合特征表明构成柴达木盆地鸭湖地区雅丹的地层时代为中新世晚期^［30］。

1.2　方法

在风尘堆积（包含第四纪黄土-古土壤）的物源示踪研究中，依据风尘堆积的粒度组成，为了更多地保留风尘堆积的地球化学信息并减小粒度效应对元素相对含量的影响，有学者选用粒度小于75 μm的样品组分进行Sr、Nd同位素的测定^［31-32］。参照上述组分标准，对于松散的样品，将风干样品过200目不锈钢网筛，获得约小于75 μm的组分；对于固结较好的样品，先将风干样品在玛瑙研钵中轻轻碾碎，再过200目不锈钢网筛，获得约小于75 μm的组分。对于取自柴达木盆地西部的湖相沉积样品，由于样品（XT-2、YD-1、YD-2、YD-3、YD-4）的粒度测试结果表明小于75 μm的组分占87%以上，因此不用过筛，直接在玛瑙研钵中磨细即可。

元素含量在中国科学院青海盐湖研究所盐湖化学分析测试中心测定。称取约4 g粉末样品，采用硼酸粘结剂镶边压片，压制成直径为4 cm、高度为0.8 cm的薄片。压好的片采用Axios X射线荧光光谱仪（型号为PW4400）进行元素的半定量测定。为了监测仪器测试的精度，我们对5个样品设置了平行样品。将两次测量的平均值近似地视为测量真实值，平行样品的结果显示，除了Nb的分析误差可达18%外，其他元素的分析误差小于7%。

为了与上地壳（UCC）的元素组成进行对比，将仪器测得的各元素含量，除以34个元素的浓度之和（即表1中的原始总浓度），再乘以100，重新计算了各元素的含量（%）。

表1 青藏高原东北部各类样品的岩性、经纬度和元素组成

Table 1 Lithology， latitude and longitude， and elemental compositions of different samples on the northeastern Qinghai-Tibet Plateau

样品编号	岩性	纬度 /（°）	经度 /（°）	测试组分	原始总浓度/%	SiO₂/%	Al₂O₃/%	Fe₂O₃/%	CaO /%	Na₂O /%	K₂O /%	MgO /%	TiO₂/%	P₂O₅/%	MnO /%	Zr/ (mg·kg^-1)	Nb/ (mg·kg^-1)	Hf/ (mg·kg^-1)
ZYC-18	古土壤	36.63	100.87	<75 μm	89.25	62.96	13.94	5.60	9.54	1.35	2.94	2.32	0.73	0.22	0.10	255.04	17.80	7.46
ZYC-25	古土壤	36.63	100.87	<75 μm	88.60	60.44	13.86	5.62	12.17	1.27	2.80	2.55	0.70	0.19	0.10	213.58	17.17	7.14
ZYC-30	古土壤	36.63	100.87	<75 μm	88.81	58.50	13.74	5.40	14.06	1.51	2.68	2.87	0.65	0.18	0.09	195.11	16.47	6.78
ZYC-43	黄土	36.63	100.87	<75 μm	87.89	58.60	12.64	4.89	15.69	1.60	2.50	2.84	0.65	0.20	0.09	234.78	15.47	6.77
ZYC-46	黄土	36.63	100.87	<75 μm	87.71	59.35	12.60	4.77	15.17	1.58	2.46	2.85	0.63	0.21	0.09	257.75	14.86	6.85
HYW-2	黄土	36.82	100.80	<75 μm	86.91	58.39	11.91	4.35	17.49	1.08	2.27	3.41	0.58	0.18	0.08	288.76	14.57	6.73
HBB-1	古土壤	37.03	100.78	<75 μm	87.68	62.34	13.49	5.21	11.62	1.00	2.57	2.54	0.66	0.21	0.09	262.56	16.32	7.27
HBB-2	黄土	37.03	100.78	<75 μm	88.83	62.59	13.00	4.68	11.28	1.49	2.36	3.42	0.64	0.18	0.09	299.48	14.99	7.29
XH-2	古土壤	37.06	100.72	<75 μm	87.79	64.44	13.07	5.27	9.90	1.10	2.70	2.24	0.68	0.23	0.10	296.23	16.80	7.52
GC-1	黄土	37.33	100.12	<75 μm	89.10	64.57	13.04	4.86	9.32	1.48	2.23	3.37	0.64	0.17	0.08	379.09	15.49	7.53
SNH-1	黄土	36.98	99.60	<75 μm	86.41	60.51	12.36	4.48	15.53	0.96	2.50	2.56	0.60	0.19	0.08	258.41	15.48	6.99
QHH-1	古土壤	36.84	99.71	<75 μm	89.03	65.43	13.79	4.93	8.27	1.36	2.53	2.50	0.67	0.18	0.09	268.61	15.80	7.65
HMH	古土壤	36.75	99.75	<75 μm	86.86	63.90	12.51	4.79	11.85	1.11	2.41	2.28	0.66	0.18	0.09	272.67	16.80	7.46
HMH^*	古土壤	36.75	99.75	<75 μm	86.85	63.72	12.61	4.81	11.91	1.11	2.43	2.28	0.63	0.18	0.09	269.44	16.06	7.44
JXG-1	古土壤	36.59	100.30	<75 μm	87.30	63.88	12.82	5.17	10.85	1.18	2.42	2.35	0.65	0.34	0.09	265.69	16.09	7.41
JXG-2	黄土	36.59	100.30	<75 μm	88.69	62.80	13.05	4.66	11.17	1.35	2.40	3.38	0.64	0.20	0.09	284.27	15.89	7.34
151-1	古土壤	36.56	100.47	<75 μm	88.73	65.75	13.28	5.12	8.22	1.30	2.76	2.32	0.68	0.25	0.10	256.37	14.93	7.66
151-2	古土壤	36.56	100.47	<75 μm	89.17	65.18	13.81	5.34	8.02	1.21	2.74	2.48	0.67	0.20	0.10	265.48	16.06	7.52
EH-1	黄土	36.55	100.72	<75 μm	87.49	60.84	11.85	4.57	14.42	1.60	2.33	3.28	0.59	0.18	0.08	248.76	15.41	7.08
DTH-7	古土壤	36.43	101.07	<75 μm	87.96	61.20	13.06	5.16	12.74	0.92	2.60	3.13	0.65	0.17	0.10	238.89	15.90	7.11
DTH-9	古土壤	36.51	100.91	<75 μm	88.16	65.25	13.44	5.54	8.67	1.10	2.63	2.11	0.70	0.20	0.10	259.77	16.97	7.60
DTH-11	黄土	36.55	100.88	<75 μm	86.13	57.37	11.58	4.59	19.46	0.82	2.23	2.84	0.58	0.20	0.08	229.07	14.13	6.51
RYS-1	古土壤	36.43	101.11	<75 μm	89.71	66.35	14.02	5.64	6.32	1.16	2.80	2.41	0.70	0.21	0.11	256.62	16.85	7.72
RYS-2	古土壤	36.43	101.11	<75 μm	88.80	65.90	13.60	5.61	7.55	1.14	2.74	2.22	0.70	0.19	0.10	249.12	16.72	7.68
RYS-3	黄土	36.43	101.11	<75 μm	89.18	64.64	13.70	5.14	8.75	1.30	2.60	2.68	0.67	0.18	0.09	263.10	15.33	7.54
RYS-5	古土壤	36.43	101.07	<75 μm	88.40	63.67	13.17	4.98	10.20	1.72	2.47	2.58	0.68	0.18	0.09	285.92	14.15	7.45
RYS-5	古土壤	36.43	101.07	<75 μm	88.31	63.55	13.16	4.97	10.37	1.70	2.49	2.57	0.66	0.18	0.09	279.93	14.92	7.44
RYS-6	黄土	36.43	101.07	<75 μm	86.97	59.43	12.97	4.56	15.50	1.29	2.32	2.82	0.61	0.16	0.08	265.71	15.74	6.89
LM-1	古土壤	36.24	101.08	<75 μm	87.77	64.10	12.92	4.93	10.61	1.15	2.57	2.55	0.66	0.17	0.09	284.48	16.03	7.45
LM-2	黄土	36.24	101.08	<75 μm	87.77	60.41	12.05	4.30	14.74	1.52	2.30	3.61	0.59	0.16	0.08	247.95	13.66	7.01
TJ-1	古土壤	37.29	99.04	<75 μm	88.11	63.95	13.21	4.89	10.46	1.36	2.49	2.44	0.68	0.17	0.09	269.71	14.56	7.46
TJ-2	黄土	37.29	99.04	<75 μm	87.42	64.79	12.26	4.31	11.28	1.53	2.29	2.32	0.69	0.17	0.09	311.47	14.23	7.55
TJ-3	古土壤	37.20	98.89	<75 μm	88.03	65.09	13.04	5.16	9.26	1.10	2.58	2.57	0.66	0.19	0.10	253.91	15.45	7.62
TJ-4	黄土	37.20	98.89	<75 μm	88.92	61.50	14.14	4.73	11.37	1.33	2.55	3.24	0.64	0.17	0.08	290.76	15.73	7.16
WL	黄土	36.94	98.40	<75 μm	91.38	59.05	15.04	5.55	10.89	1.63	2.92	3.62	0.71	0.19	0.11	189.26	17.35	6.75
WL^*	黄土	36.94	98.40	<75 μm	91.38	59.16	14.97	5.55	10.84	1.64	2.91	3.63	0.71	0.19	0.11	192.38	14.45	6.82
CK	黄土	36.79	99.11	<75 μm	89.80	64.22	12.77	4.24	9.96	1.93	2.48	3.18	0.65	0.18	0.09	345.18	15.89	7.34
LYX-1	黄土	36.15	100.95	<75 μm	85.78	56.84	10.56	3.99	21.45	1.14	2.10	2.90	0.55	0.17	0.07	243.90	14.06	6.52
YJC-40^a	黄土	36.73	101.79	<75 μm	88.44	63.42	13.01	4.44	11.16	1.46	2.45	2.94	0.62	0.17	0.09	270.25	16.15	7.35
LD-1^a	黄土	36.43	102.56	<75 μm	88.76	64.49	12.64	4.41	10.37	1.68	2.38	2.88	0.65	0.18	0.08	310.73	15.45	7.45
HQSK-1	黄土	37.20	101.54	<75 μm	88.46	62.57	13.90	4.67	10.40	2.02	2.61	2.62	0.68	0.17	0.10	281.45	14.68	7.49
HQSK-2	古土壤	37.25	101.45	<75 μm	91.36	66.87	14.92	5.20	4.72	1.81	2.80	2.33	0.73	0.24	0.13	297.33	15.86	7.82
QSZ-1	古土壤	37.63	101.36	<75 μm	90.83	66.49	16.27	6.31	2.30	1.52	3.30	2.39	0.77	0.23	0.13	274.72	17.47	8.22
QSZ-2	黄土	37.63	101.36	<75 μm	83.18	59.40	14.86	5.27	12.47	1.43	2.79	2.56	0.66	0.20	0.11	254.95	15.54	7.86
AR-1	古土壤	38.06	100.46	<75 μm	91.21	63.14	16.20	6.34	4.97	1.68	3.10	3.19	0.79	0.19	0.11	265.27	18.56	7.72
WC-1	黄土	36.73	104.09	<75 μm	90.05	63.02	13.19	5.07	9.72	2.04	2.49	3.28	0.69	0.17	0.09	250.88	15.16	7.32
WC-1^*	黄土	36.73	104.09	<75 μm	90.13	63.43	12.95	5.08	9.54	2.14	2.47	3.20	0.69	0.17	0.09	246.68	15.59	7.30
WC-2	黄土	36.73	104.09	<75 μm	89.35	62.10	12.47	4.77	11.47	2.25	2.41	3.39	0.65	0.17	0.09	250.22	15.24	7.15
JZT-1	黄土	36.10	103.78	<75 μm	88.50	65.57	12.45	4.43	9.82	1.39	2.35	2.89	0.62	0.16	0.08	260.28	14.06	7.57
DXX-1	古土壤	35.65	103.40	<75 μm	87.03	63.97	12.93	4.64	11.52	1.11	2.42	2.23	0.65	0.22	0.08	279.23	14.51	7.53
DXX-2	黄土	35.65	103.40	<75 μm	87.97	64.35	12.65	4.65	10.87	1.40	2.34	2.60	0.65	0.17	0.09	262.60	16.16	7.42
HZ-1	古土壤	34.99	102.92	<75 μm	87.97	66.88	13.04	4.52	8.63	1.23	2.50	2.05	0.63	0.23	0.08	291.88	14.80	7.73
HZ-2	黄土	34.99	102.92	<75 μm	88.20	66.72	12.41	4.25	9.29	1.44	2.41	2.43	0.59	0.16	0.08	258.40	14.98	7.70
LMS-1	黄土	34.11	102.64	<75 μm	93.11	73.44	13.37	4.79	1.18	1.74	2.63	1.73	0.68	0.17	0.06	274.01	17.82	8.10
HR-1	古土壤	35.30	101.18	<75 μm	88.09	67.92	12.75	4.86	7.48	1.27	2.47	2.02	0.68	0.20	0.09	339.24	16.11	7.79
MD-5	黄土	34.97	98.11	<75 μm	86.77	70.05	10.66	3.30	9.59	1.29	1.97	2.11	0.60	0.16	0.07	351.33	14.18	7.87
MD-6	黄土	34.97	98.11	<75 μm	87.33	67.69	11.66	3.57	10.07	1.18	2.19	2.60	0.60	0.16	0.07	398.12	16.20	7.71
HHX-1	黄土	34.67	98.15	<75 μm	87.11	70.29	11.80	3.72	7.91	1.21	2.27	1.68	0.63	0.18	0.07	481.64	15.23	7.92
HHX-2	黄土	34.67	98.15	<75 μm	86.05	64.56	13.02	4.03	12.00	0.96	2.49	1.86	0.58	0.19	0.08	306.12	13.19	7.48
平均值^b						63.58	13.10	4.84	10.72	1.38	2.52	2.66	0.65	0.19	0.09	277.20	15.65	7.40

ZYC-57	风成砂	36.63	100.87	<75 μm	86.84	64.30	11.37	3.78	12.92	1.80	2.25	2.46	0.61	0.18	0.07	371.65	15.14	7.65
ZYC-60	风成砂	36.63	100.87	<75 μm	87.26	63.68	11.79	3.93	12.80	1.72	2.33	2.62	0.61	0.17	0.08	345.19	14.58	7.51
HD-A	风成砂	36.76	100.77	<75 μm	86.55	63.87	11.23	4.21	13.17	1.62	1.93	2.39	0.89	0.24	0.09	1381.12	22.95	7.86
HD-B	风成砂	36.74	100.77	<75 μm	86.96	62.88	11.24	4.78	13.09	1.68	1.90	2.58	1.07	0.28	0.10	1842.33	29.68	7.91
HD-C	风成砂	36.73	100.78	<75 μm	86.87	61.44	11.20	5.27	13.91	1.61	1.85	2.62	1.23	0.30	0.10	2174.15	31.58	7.98
SNH	风成砂	36.98	99.60	<75 μm	88.05	64.57	12.17	3.90	11.45	1.82	2.39	2.63	0.59	0.16	0.08	270.32	13.69	7.51
SNH-2	风成砂	36.98	99.60	<75 μm	87.11	64.67	11.62	3.95	12.20	1.58	2.17	2.67	0.63	0.18	0.08	388.50	14.68	7.54
RYS-4	风成砂	36.43	101.11	<75 μm	87.53	69.38	12.11	3.53	8.16	1.47	2.27	2.17	0.49	0.15	0.07	272.27	13.70	7.95
JXG-3	风成砂	36.59	100.30	<75 μm	87.51	64.22	11.85	4.06	12.17	1.58	2.09	2.80	0.66	0.23	0.08	585.17	16.48	7.55
GC-2	风成砂	37.33	100.12	<75 μm	89.56	65.84	12.78	4.66	8.40	2.08	2.19	2.88	0.65	0.18	0.08	531.51	16.94	7.67
LM-3	风成砂	36.24	101.08	<75 μm	89.22	62.55	13.42	4.38	10.92	1.88	2.50	3.26	0.59	0.17	0.08	293.54	14.29	7.29
YQZ-1	风成砂	38.23	91.41	<75 μm	90.24	65.77	10.83	3.44	9.53	4.16	2.27	3.05	0.53	0.16	0.07	244.30	15.06	7.61
YQZ-3	风成砂	38.23	91.38	<75 μm	90.61	60.70	15.47	6.31	9.19	1.08	2.90	3.12	0.70	0.15	0.11	152.19	15.00	7.16
XT-3	风成砂	38.05	93.14	<75 μm	90.97	60.95	9.37	3.72	13.02	4.57	1.82	5.23	0.74	0.20	0.08	611.20	17.81	7.30
HX-1	风成砂	37.28	97.45	<75 μm	84.99	58.44	11.33	4.15	19.20	1.33	2.00	2.34	0.71	0.16	0.08	464.20	17.74	7.25
AM-1	风成砂	36.88	96.56	<75 μm	88.06	70.12	10.55	3.34	8.89	1.85	2.08	2.01	0.66	0.18	0.07	542.60	15.98	7.94
AM-3	风成砂	36.97	96.26	<75 μm	88.49	67.35	10.88	3.49	9.59	2.38	2.03	3.18	0.57	0.16	0.07	451.25	15.48	7.74
ZJN-2	风成砂	36.35	97.19	<75 μm	92.18	61.90	10.23	4.37	11.02	3.34	2.04	5.74	0.76	0.22	0.08	798.16	19.47	7.29
NMHN-1	风成砂	36.76	96.51	<75 μm	89.33	62.50	12.90	4.14	11.09	1.76	2.42	4.03	0.54	0.16	0.08	261.10	11.25	7.22
NMHN-2	风成砂	36.76	96.51	<75 μm	89.20	61.80	13.21	4.45	11.59	1.48	2.50	3.74	0.59	0.17	0.08	279.67	14.71	7.21
NMHN-3	风成砂	36.77	96.52	<75 μm	88.94	61.49	12.78	4.16	12.22	2.28	2.43	3.51	0.54	0.15	0.07	235.20	10.40	7.16
DGL-1	风成砂	36.39	95.75	<75 μm	87.63	67.13	10.32	3.71	11.11	1.78	1.93	2.82	0.66	0.22	0.07	511.67	17.03	7.66
HHX-3	风成砂	34.67	98.15	<75 μm	83.98	57.97	12.32	3.45	20.47	1.05	1.98	1.73	0.54	0.13	0.10	219.75	10.31	6.91
HHX-5	风成砂	34.74	98.12	<75 μm	86.28	71.44	10.06	3.07	9.62	1.41	1.76	1.55	0.64	0.16	0.06	457.43	14.39	7.97
MD-2	风成砂	34.80	98.14	<75 μm	88.04	71.29	11.34	3.59	7.43	1.43	2.03	1.67	0.70	0.18	0.07	798.03	17.25	7.93
HR-2	风成砂	35.30	101.18	<75 μm	87.92	66.63	12.03	4.06	9.90	1.44	2.27	2.54	0.63	0.18	0.08	403.15	16.08	7.65
AR-2	风成砂	38.06	100.46	<75 μm	88.34	64.93	13.33	4.40	8.72	1.91	2.47	3.07	0.62	0.19	0.11	273.16	12.93	7.66
平均值						64.36	11.77	4.09	11.55	1.93	2.18	2.90	0.67	0.19	0.08	561.44	16.47	7.56

BHH-1	河流沉积	37.03	99.74	<75 μm	87.16	65.06	11.91	3.96	11.61	1.83	2.11	2.20	0.75	0.20	0.07	731.23	19.73	7.86
BHH-2	河流沉积	37.03	99.74	<75 μm	87.77	62.37	13.18	4.33	12.43	1.60	2.39	2.53	0.65	0.17	0.08	292.80	16.78	7.30
BHH-3	河流沉积	37.04	99.74	<75 μm	87.02	65.53	11.66	4.25	11.43	1.51	2.08	2.26	0.71	0.21	0.08	836.20	18.90	7.81
DTHS-1	河流沉积	36.26	101.07	<75 μm	87.67	66.50	11.67	4.00	10.15	1.97	2.03	2.35	0.76	0.21	0.08	839.65	19.57	7.78
DTHS-2	河流沉积	36.26	101.07	<75 μm	87.66	67.48	12.10	3.86	9.55	1.60	2.24	2.08	0.63	0.18	0.07	400.95	15.70	7.71
JXG-R	河流沉积	36.59	100.30	<75 μm	89.62	74.39	10.43	3.39	5.23	1.82	2.06	1.48	0.70	0.19	0.06	623.57	17.22	8.10
RSC-1	河流沉积	37.16	100.54	<75 μm	87.91	67.79	12.14	4.21	8.90	1.41	2.32	2.07	0.68	0.17	0.08	442.65	17.19	7.84
SLH-1	河流沉积	37.33	100.12	<75 μm	89.53	68.90	12.49	5.22	6.08	1.62	2.19	2.21	0.70	0.21	0.09	763.06	18.34	7.92
LM-4	河流沉积	36.24	101.08	<75 μm	87.20	65.00	11.55	4.58	11.25	1.66	2.08	2.39	0.84	0.22	0.09	1303.52	23.08	7.72
KLKH-N	洪积物	37.36	96.81	<75 μm	87.70	63.89	11.77	4.21	12.20	1.71	2.19	2.85	0.68	0.17	0.09	407.88	16.45	7.42
DCD-1	洪积物	37.73	95.44	<75 μm	91.22	64.43	14.76	4.39	7.50	1.67	2.94	3.31	0.57	0.16	0.08	300.47	13.67	7.51
TSHW-1	河流沉积	37.17	96.66	<75 μm	87.25	64.62	11.38	4.17	12.16	1.60	2.19	2.56	0.74	0.21	0.08	852.00	17.80	7.64
ZJN-1	河流沉积	36.35	97.02	<75 μm	89.00	68.38	10.72	4.08	8.82	1.97	2.17	2.72	0.64	0.21	0.08	281.70	15.29	7.73
平均值						66.49	11.98	4.20	9.79	1.69	2.23	2.39	0.70	0.19	0.08	621.21	17.67	7.72

ELJ-1	湖相沉积	36.65	100.43	<75 μm	89.80	65.68	12.77	4.37	8.84	2.16	2.51	2.47	0.69	0.17	0.08	491.58	16.51	7.66
ELJ-2	湖相沉积	36.65	100.43	<75 μm	90.79	61.97	14.61	5.74	8.98	1.79	2.83	2.80	0.75	0.17	0.09	373.31	18.17	7.32
HYW-3	湖相沉积	36.82	100.80	<75 μm	91.04	48.97	13.55	5.11	24.06	0.96	2.52	3.71	0.57	0.13	0.09	244.46	11.19	5.35
GH-1	湖相沉积	37.02	100.59	<75 μm	87.57	67.61	10.81	4.42	9.60	1.48	2.06	2.39	0.94	0.30	0.08	1094.26	20.24	7.91
GH-2	湖相沉积	37.02	100.59	<75 μm	88.47	69.38	11.01	4.35	7.91	1.51	2.24	2.33	0.68	0.28	0.07	513.34	17.58	7.95
BQD-1	湖相沉积	36.52	96.20	<75 μm	86.95	67.82	10.64	4.03	10.35	1.91	2.09	2.01	0.63	0.21	0.08	379.71	15.02	7.84
HTTL-1	湖相沉积	37.37	96.75	<75 μm	90.79	66.34	14.52	5.55	5.87	1.75	2.83	1.95	0.69	0.19	0.09	235.98	16.08	7.67
NLZN	湖相沉积	38.62	93.51	<75 μm	88.94	66.28	11.97	4.45	9.12	1.98	2.38	2.64	0.70	0.19	0.07	318.26	15.06	7.72
XT-1	湖相沉积	38.05	93.14	全岩	91.62	58.12	10.73	3.91	14.88	2.05	2.10	7.11	0.58	0.20	0.08	341.49	14.84	6.79
YQZ-2	湖相沉积	38.23	91.41	全岩	93.48	51.55	9.62	3.70	22.31	1.63	1.88	8.31	0.46	0.16	0.11	159.72	9.41	5.70
YQZ-6	湖相沉积	38.38	91.31	全岩	95.13	58.85	15.74	6.24	7.31	1.98	3.36	5.39	0.65	0.15	0.11	129.52	14.43	6.82
NMHN-4	湖相沉积	36.77	96.52	全岩	93.09	60.34	17.41	5.01	6.86	2.76	3.46	3.23	0.56	0.11	0.05	120.41	11.73	6.91
NMHN-5	湖相沉积	36.77	96.52	全岩	93.38	67.50	14.32	7.11	2.18	2.47	2.87	2.38	0.66	0.15	0.04	240.79	15.83	7.95
XT-2	湖相沉积	37.70	93.61	全岩	88.88	52.81	9.26	3.00	26.41	2.34	1.96	3.39	0.34	0.10	0.06	120.68	6.27	5.78
LH2	湖相沉积	38.66	93.39	全岩	93.94	60.04	13.56	4.67	9.21	1.19	2.67	7.61	0.56	0.13	0.11	179.20	14.00	6.95
YD-1	湖相沉积	38.66	93.27	全岩	91.21	55.99	12.70	4.79	15.77	1.26	2.52	5.92	0.52	0.18	0.10	152.91	12.40	6.30
YD-2	湖相沉积	38.51	92.76	全岩	89.31	52.52	9.71	3.29	25.94	1.97	2.18	3.57	0.34	0.12	0.07	106.53	5.35	5.67
YD-3	湖相沉积	38.30	92.23	全岩	90.63	55.63	11.88	4.42	17.36	1.21	2.44	5.99	0.55	0.15	0.08	183.28	11.83	6.37
YD-3^*	湖相沉积	38.30	92.23	全岩	91.25	54.76	12.25	4.49	17.48	1.27	2.48	6.19	0.57	0.16	0.08	184.76	11.65	6.22
YD-4	湖相沉积	38.03	91.85	全岩	88.70	57.96	10.37	2.38	18.32	3.48	2.12	4.74	0.32	0.09	0.05	107.53	7.19	6.97
AM-2	湖相沉积	36.97	96.26	全岩	90.75	63.66	14.64	5.79	7.63	1.73	2.89	2.50	0.69	0.14	0.08	191.98	16.52	7.29
TSHW-2	湖相沉积	37.17	96.66	全岩	91.30	64.69	14.61	6.11	6.19	1.73	2.63	2.79	0.77	0.15	0.10	231.82	17.28	7.56
平均值^b						60.65	12.59	4.69	12.62	1.87	2.50	3.96	0.60	0.16	0.08	281.75	13.66	6.98

UCC ^c						66	15.2	5.0	4.2	3.9	3.4	2.2	0.68	0.16	0.08

^*，平行样品；a，数据引自文献［23］；b，平行样品的数据不参与计算；c，数据引自文献［33-34］。

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2 结果与分析

2.1　元素测定结果

116个样品的元素测定结果见表1（表中部分数据来自文献［23，33-34］）。其中常量元素SiO₂、Al₂O₃、Fe₂O₃、CaO、Na₂O、K₂O、MgO、TiO₂、P₂O₅、MnO的浓度为百分含量（%）。各类样品均以SiO₂、Al₂O₃、Fe₂O₃和CaO为主，这4种氧化物的含量超过了87%。青藏高原东北部晚第四纪黄土-古土壤的SiO₂、Al₂O₃、Fe₂O₃和CaO含量超过了90%，其中CaO的含量为1.18%~21.45%。

2.2　青藏高原东北部晚第四纪黄土-古土壤的元素组成特征

黄土源区的风化碎屑物质在地表经风力搬运作用而充分混合，第四纪黄土是上地壳的代表性沉积物，常被用于确定UCC的化学组成^［35-36］。与UCC的元素组成相比，青海湖地区（为青藏高原东北部的一部分）晚第四纪黄土-古土壤的元素组成具有

如下特征：CaO、MgO、P₂O₅含量较高，Na₂O、K₂O含量较低，SiO₂、Al₂O₃、Fe₂O₃、TiO₂、MnO的含量与UCC接近（图2A）。

图2

图2 晚第四纪黄土-古土壤常量元素含量UCC标准化图（A，青海湖地区；B，青藏高原东北部）

Fig.2 UCC-normalized abundances of major elements for the loess and paleosol samples from Qinghai Lake area (A), and northeastern Qinghai-Tibet Plateau (B)

青藏高原东北部（包含青海湖地区）晚第四纪黄土-古土壤的常量元素组成具有如下特征：与UCC相比，Na₂O和K₂O的含量较低；除LMS-1和QSZ-1样品的CaO含量较低外，CaO的含量整体较高（图2B）。相比于黄土高原中部洛川第四纪黄土-古土壤较高的CaO含量^［35］，青藏高原东北部黄土-古土壤的CaO含量更高一些。

CaO在青藏高原东北部各个不同点位、不同深度的黄土-古土壤中具有较大的变化幅度（图2B），可能与黄土形成于相对冷干而古土壤形成于相对暖湿的气候状态有关。一般地，古土壤形成时期，由于降水较多，CaO在风化过程中易遭受淋滤而流失，从而导致古土壤层中的CaO比黄土层的要低。

青藏高原东北部黄土-古土壤、风成砂、河流沉积和湖相沉积样品的常量元素含量平均值UCC标准化图显示：这4类沉积物的CaO、MgO含量较高，Na₂O、K₂O含量较低，其他常量元素的含量与UCC的含量接近；与风成砂、河流沉积和湖相沉积相比，黄土-古土壤的Na₂O含量略低，Al₂O₃和Fe₂O₃的含量略微偏高（图3）。

图3

图3 青藏高原东北部各类样品常量元素含量平均值UCC标准化图

Fig.3 UCC-normalized abundances of major elements (average value) for different samples from the northeastern Qinghai-Tibet Plateau

化学蚀变指数（CIA）指示了样品中长石风化成黏土矿物的程度，从而成为一个反映化学风化程度的指标^［37］。CIA的计算公式为：CIA=n（Al₂O₃）/n（Al₂O₃+CaO*+Na₂O+K₂O）×100，其中CaO*仅为硅酸盐中的CaO，不包含碳酸盐和磷酸盐中的CaO^［37］。由于缺少CO₂的数据，我们参照文献［38］描述的方法依据P₂O₅的含量进行了磷酸盐的校正^［39］并计算了青藏高原东北部黄土-古土壤的CIA值。

依据地球上的主要矿物和一些反映古气候的代表性沉积物的CIA值^［37］，有学者认为CIA值小于50时指示未受化学风化的状态，CIA值为50~65时指示干冷气候条件下的低等化学风化程度，CIA值为65~85时指示暖湿气候条件下的中等化学风化程度，CIA值大于85时反映炎热、潮湿气候条件下的强烈化学风化程度^［40］。

由于钾长石的蚀变速率小于斜长石的蚀变速率，Na₂O/K₂O（摩尔比）比值能够反映沉积物中斜长石风化的程度，进而反映沉积物遭受的化学风化程度^［41］。我们采用K₂O/Na₂O（摩尔比）比值来作为化学风化强度的一个指标，比值越高，化学风化强度越强。

青藏高原东北部黄土和古土壤的CIA值小于70（55.4~69.4），K₂O/Na₂O（摩尔比）比值为0.7~1.9。依据CIA值对应的化学风化程度^［40］，青藏高原东北部黄土-古土壤的CIA值指示它们遭受低等、中等的化学风化程度（图4），与青藏高原东北部整体相对冷干的气候状态相对应。

图4

图4 青藏高原东北部黄土-古土壤的CIA值和K₂O/Na₂O比值

Fig.4 CIA values and K₂O/Na₂O ratios for loess and paleosol deposits on the northeastern Qinghai-Tibetan Plateau

2.3　青海湖地区晚第四纪黄土-古土壤的物源

由于钾长石比斜长石更抗风化，且硅酸盐矿物中的部分K在风化过程中紧密地结合在伊利石黏土矿物的晶格中，使其在风化过程中的活动性变差，在干旱-半干旱区处于低等和中等化学风化条件下的风化剖面中的K不易迁移^［42］。Ti、Al在风化过程中不易从风化剖面中迁出，是不易迁移的稳定元素^［43］。K₂O/Al₂O₃和TiO₂/Al₂O₃比值在中国黄土不同粒级组分中的比值基本上一致，从而表明这两个比值受沉积分异的影响较小，能够用于示踪风成沉积的物源^［44］。K₂O/Al₂O₃和TiO₂/Al₂O₃图解被用于示踪中新世风尘堆积的物源^［45］。

在风化过程中，赋存于碎屑岩中的元素Zr、Nb具有相对较低的移动性，基本上不发生改变，可以指示母岩的特征^［46］，从而具有物源指示意义。Zr/Ti和Zr/Nb比值已被用于中国南方下蜀黄土的物源示踪研究^［42］。

与青海湖地区的风成砂、河流沉积和湖相沉积的TiO₂/Al₂O₃比值（0.039~0.140）相比，该区黄土-古土壤的TiO₂/Al₂O₃比值较为集中，为0.058~0.071；与青海湖地区的风成砂、河流沉积和湖相沉积的Zr/Ti和Zr/Nb比值相比，该区黄土-古土壤的Zr/Ti和Zr/Nb比值也比较集中，分别为0.05008~0.09925和11.846~24.483（图5）。

图5

图5 青海湖地区各类样品的K₂O/Al₂O₃-TiO₂/Al₂O₃、TiO₂/Al₂O₃-Zr/Nb、K₂O/Al₂O₃-Zr/Ti、K₂O₃/Al₂O₃-Zr/Nb图解

Fig.5 Plots of K₂O/Al₂O₃ vs. TiO₂/Al₂O₃, TiO₂/Al₂O₃ vs. Zr/Nb, K₂O/Al₂O₃ vs. Zr/Ti, and K₂O₃/Al₂O₃ vs. Zr/Nb for samples from the Qinghai Lake area

值得注意的是，来自青海湖东岸现代沙丘表层样品的TiO₂/Al₂O₃、Zr/Ti和Zr/Nb比值在所有样品中最高（图5），显著高于来自下伏于黄土地层的古代风成砂，青海湖东岸现代沙丘的物源值得深入研究。

具有物源指示意义的K₂O/Al₂O₃和TiO₂/Al₂O₃、TiO₂/Al₂O₃和Zr/Nb、K₂O/Al₂O₃和Zr/Ti、K₂O/Al₂O₃和Zr/Nb图解显示：青海湖地区的黄土-古土壤与研究区的风成砂、河流沉积和湖相沉积具有明显的不同（图5），表明该区的黄土-古土壤为远源搬运沉积，其物源与近源沉积的河流沉积和湖相沉积不同。这一结果与之前采用少量样品得出的结果^［24］一致。由于青海湖地区位于柴达木盆地的下风向，根据粉尘搬运的特性，我们推测柴达木盆地可能为青海湖地区的晚第四纪黄土-古土壤提供了物源。接下来将对整个青藏高原东北部的黄土-古土壤样品与来自柴达木盆地的各类样品进行比较和分析，进一步探讨青藏高原东北部黄土-古土壤的物源。

2.4　青藏高原东北部晚第四纪黄土-古土壤的物源

青海湖地区属于青藏高原东北部的一部分。为了验证柴达木盆地可能为青海湖地区的晚第四纪黄土-古土壤提供了来源物质的推测，利用TiO₂/Al₂O₃、Zr/Nb等具有物源指示意义的元素比值将青藏高原东北部的所有晚第四纪黄土-古土壤（包含青海湖地区的黄土-古土壤）与柴达木盆地的风成砂、河流沉积和湖相沉积进行了比较。在K₂O/Al₂O₃和TiO₂/Al₂O₃、TiO₂/Al₂O₃和Zr/Nb、K₂O/Al₂O₃和Zr/Ti、K₂O/Al₂O₃和Zr/Nb图解中，青藏高原东北部的晚第四纪黄土-古土壤的元素比值落在柴达木盆地风成砂、河流沉积和湖相沉积圈闭的范围内，与它们难以区分开来（图6），从而表明青藏高原东北部（包括青海湖地区）的晚第四纪黄土-古土壤很可能来自柴达木盆地的风化碎屑物质。

图6

图6 青藏高原东北部各类样品的K₂O/Al₂O₃-TiO₂/Al₂O₃、TiO₂/Al₂O₃-Zr/Nb、K₂O/Al₂O₃-Zr/Ti、K₂O₃/Al₂O₃-Zr/Nb图解

Fig.6 Plots of K₂O/Al₂O₃ vs. TiO₂/Al₂O₃, TiO₂/Al₂O₃ vs. Zr/Nb, K₂O/Al₂O₃ vs. Zr/Ti, and K₂O₃/Al₂O₃ vs. Zr/Nb for samples from the northeastern Qinghai-Tibet Plateau

柴达木盆地为典型的西北干旱内陆盆地，是青藏高原最大的盆地（约700 km×300 km）^［47］，区内广泛分布干旱气候条件下独有的盐湖和沙漠。由于柴达木盆地四周被高山环绕，在祁连山的南坡和东昆仑山的北坡，发育大量的洪积扇。柴达木盆地气候干旱，且温差较大，地表植被覆盖度低，在物理风化和化学风化的长期作用下，盆地内部形成了大量的风化碎屑物质。

柴达木盆地的近地面风为西北风^［48］，中纬度西风带在盆地的上空盛行。柴达木盆地碎屑锆石的U-Pb年龄谱和黄土高原黄土-古土壤沉积物中锆石的U-Pb年龄谱表明在西风的作用下柴达木盆地为黄土高原的黄土-古土壤序列提供了大量的物源^［27］。碎屑锆石U-Pb年龄谱显示青藏高原东北部的黄土主要来自上风向的柴达木盆地等区域^［25］。柴达木盆地风蚀作用强烈，风和风沙对沉积地层进行改造，将它们塑造成了可观的雅丹地貌，被风蚀作用吹走的沉积物向东输送，很可能为柴达木盆地下风向地带的黄土-古土壤提供了主要物源^［27］。

依据上述分析，我们认为在近地面西北风和高空西风的作用下，柴达木盆地周围高山岩石风化进入盆地的细碎屑物质以及盆地内部沉积地层的风化产物很可能为青藏高原东北部的黄土-古土壤提供了丰富的物源。

3 结论

与UCC的元素组成相比，青藏高原东北部晚第四纪黄土和古土壤的元素组成具有CaO含量较高、Na₂O含量较低的特点。

青藏高原东北部的晚第四纪黄土-古土壤的CIA值小于70，指示这些沉积物经历低等、中等的化学风化程度。

具有物源指示意义的K₂O/Al₂O₃（摩尔比）、TiO₂/Al₂O₃（摩尔比）、Zr/Ti和Zr/Nb比值的图解显示青海湖地区的晚第四纪黄土-古土壤为远源搬运沉积。

在近地面西北风和西风环流的作用下，柴达木盆地很可能作为主要的源区为青藏高原东北部（包含青海湖地区）的黄土-古土壤提供了丰富的细碎屑物质。

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