敦煌雅丹地层易溶盐特征及其对沉积环境的指示意义

图1 研究区地理位置与采样点分布

Fig.1 Location of the research area and thedistribution of sampling points

2 研究方法

2.1　样品采集

为反映雅丹地层沉积物易溶盐特征的空间差异性，于东西片区在同纬度上选取两个具有代表性的完整的雅丹体作为研究对象，样品编号分别记为YA与YC（图2）。剖面YA坐标为40°29′26.83″N、93°14′29.63″E，海拔902 m，长、宽、高分别约为117、69、27 m，形态表现为三级阶梯状，交界面分别位于高度9 m和17 m附近；剖面YC坐标为40°30′05.14″N、93°00′24.84″E，海拔816 m，长、宽、高分别约为75、43、24 m，形态表现为三级阶梯状，交界面分别位于高度8 m和16 m附近。根据出露雅丹地层的沉积层理特征，按照自上而下逐层取样的原则，每层采集3个不同位置的样品，然后对样品进行均匀混合后所得到的样品即代表这一雅丹地层的沉积物样品。根据以上方法，我们共采集了252个样品，经混合提取后，最终获得84个雅丹沉积物研究样品，其中雅丹YA和YC样品数量分别为44和40个。与此同时，考虑到雅丹沉积环境判别方面研究的需要，对雅丹周围地貌单元进行综合考察的过程中共采集了26个地表沉积物样品，其中BS1~4样品位于北山南缘冲洪积扇，为冲沟地表沉积物；SL1~4取自疏勒河干河床物质；AJ1~4为阿尔金山山前洪流遇阻挡形成的淤积物，依层理取样；XH1~2为疏勒河终端集水区边缘的地表沉积物，在样品采集时具有较高的含水量，代表浅水沉积环境；KS1~10样品采集于库姆塔格沙漠，其中KS1~3代表沙漠不同区域物质，而KS4~10为沙丘横断面样品；YT1~2为季节性积水区干涸后形成的盐土物质，含有薄芒硝层。

图2

图2 雅丹YA（A）与YC（B）的形态与岩性地层特征^［7］

Fig.2 Morphological and lithostratigraphic characteristics^［7］ of yardang YA （A） and YC （B）

2.2　测试与分析

易溶盐组成测定在中国科学院沙漠与沙漠化重点实验室完成，各离子含量的测定方法分别为：首先，称取过2 mm筛孔的风干样品20 g，放于装有100 mL去离子水的200 mL聚乙烯塑料瓶中，置于振荡机上振荡5 min（速度为每分钟250次），静置2 h后移取5 mL泥浆液。随后，采用2 500 r·min^-1离心机，分离20 min，取得清亮的待测澄清液，移取澄清液25 mL进行pH值测定。最后，采用TAS-990原子吸收分光光度计和钙镁空心阴极灯测定Ca²⁺、Mg²⁺、K⁺和Na⁺离子含量；采用双标示剂中和滴定法测定CO $_{3}^{2 -}$ 和HCO $_{3}^{-}$ 离子含量；采用EDTA间接络合滴定法测定SO $_{4}^{2 -}$ 离子含量；采用AgNO₃滴定法测定Cl^-离子含量。易溶盐离子的浓度以g·kg^-1表示。通常用离子总量来表示沉积物的总含盐量（CTS），即全盐量为K⁺、Na⁺、Ca²⁺、Mg²⁺、Cl^-、HCO $_{3}^{-}$ 、CO $_{3}^{2 -}$ 、SO $_{4}^{2 -}$ 离子含量之和。

3 结果与分析

在干旱半干旱地区，湖泊沉积物含盐量主要受湖水蒸发量与补给量的影响，因此，其变化特征不仅反映了两者之间的对比关系，还蕴含了古气候变化旋回的特定信息^［16］，可作为古环境演化代用指标。相关研究表明，随着环境的干旱化，湖水大量蒸发并不断浓缩，水中各离子含量随之发生变化，由淡水湖转化为盐湖，主要离子变化具有如下阶段性特征，碳酸盐湖泊阶段（以Ca²⁺、HCO $_{3}^{-}$ 和CO $_{3}^{2 -}$ 为主）、硫酸盐湖泊阶段（Mg²⁺、Ca²⁺和SO $_{4}^{2 -}$ 为主）以及最后盐湖（以Na⁺、K⁺和Cl^-为主）的形成^［4，17］。此外，根据湖水含盐量差异性，可以将湖泊分为淡水湖（CTS<0.3‰）、微咸水湖（0.3‰<CTS<1‰）、半咸水湖（1‰<CTS<24.7‰）和咸水湖（CTS>24.7‰）4种类型^［18］。

3.1　雅丹沉积物易溶盐组成特征

从实验分析数据来看，雅丹YA易溶盐组成中阳离子以Na⁺为主，平均值为1.086 g·kg^-1，含量0.001~8.500 g·kg^-1，变异系数较高，为1.95；Ca²⁺含量次之，平均值为0.330 g·kg^-1，含量0.007~1.550 g·kg^-1，变异系数为1.30；K⁺和Mg²⁺含量较小，特征不明显，变异系数较小，地层间含量变化稳定（表1）。阴离子中Cl^-含量最高，平均值为3.728 g·kg^-1，含量0~23.151 g·kg^-1；其次为SO $_{4}^{2 -}$ ，平均含量为2.671 g·kg^-1；HCO $_{3}^{-}$ 和CO $_{3}^{2 -}$ 含量较少，变异系数均较小，表明其含量在地层较为稳定。因此，雅丹YA易溶盐以Na⁺-Ca²⁺-Cl^--SO $_{4}^{2 -}$ 组合为特征，整体上处于硫酸盐湖向盐湖过渡阶段，盐湖特征更为显著。此外，雅丹YA的总含盐量的平均值为8.962‰，推断为半咸水湖，含量介于1.810‰~37.220‰，指示了该剖面在地质历史时期沉积环境具有半咸水湖与咸水湖交替变化特征，也进一步表明了雅丹沉积环境类型的多样性，以及可能存在不同程度的湖泊浓缩与离子赋存迁移过程。

表1 雅丹沉积物易溶盐主要离子含量

Table 1 Eigenvalues of dominant ions' content of soluble salts in yardang sediments

主要离子	雅丹YA				雅丹YC
主要离子	平均值 /（g·kg^-1）	最小值 /（g·kg^-1）	最大值 /（g·kg^-1）	变异系数	平均值 /（g·kg^-1）	最小值 /（g·kg^-1）	最大值 /（g·kg^-1）	变异系数
K⁺	0.025	0.001	0.110	0.97	0.041	0.001	0.111	0.76
Na⁺	1.086	0.001	8.500	1.95	1.469	0.026	5.825	1.10
Ca²⁺	0.330	0.007	1.550	1.30	1.055	0.000	3.877	1.15
Mg²⁺	0.051	0.001	0.310	1.29	1.617	0.001	10.755	1.86
Cl^-	3.728	0.000	23.151	1.27	5.112	0.382	23.666	1.11
HCO $_{3}^{-}$	0.306	0.114	0.961	0.64	0.196	0.069	0.427	0.39
CO $_{3}^{2 -}$	0.043	0.000	0.189	1.23	0.006	0.000	0.093	3.26
SO $_{4}^{2 -}$	2.671	0.394	13.027	0.90	4.826	0.758	17.693	0.91
总含盐量	8.962	1.810	37.220	0.95	14.322	1.950	48.140	0.86

雅丹YC与YA具有较高相似性，但也有所不同。雅丹YC阳离子整体以Mg²⁺、Na⁺、Ca²⁺为主，平均含量依次为1.617、1.469、1.055 g·kg^-1，变异系数均较低，含量变化幅度小。阴离子中Cl^-和SO $_{4}^{2 -}$ 含量占有主导地位，平均值分别为5.112 g·kg^-1和4.826 g·kg^-1，整体上高于剖面YA；HCO $_{3}^{-}$ 和SO $_{4}^{2 -}$ 含量极低，平均值仅为0.196 g·kg^-1和0.006 g·kg^-1。由此可知，雅丹YC易溶盐含量以Mg²⁺-Na⁺-Ca²⁺-Cl^--SO $_{4}^{2 -}$ 组合为特征，同样处于硫酸盐湖向盐湖过渡阶段，但硫酸盐特征更为显著。总含盐量在1.950‰~48.140‰，平均值为14.322‰，略高于雅丹YA，整体上沉积环境以半咸水湖为主，也具有不同程度的咸化过程。

3.2　雅丹沉积物易溶盐组成类型

雅丹沉积物易溶盐Piper三元图可直观反映主要离子的组成类型，并对其一般化学特征及控制单元有明显的辨别作用^［19-20］。由图3可知，雅丹YA主要离子类型以Cl-Na型为主，SO₄-Ca-Mg型为辅；阳离子样点集中于A、D区，表现为Na-K型为主，Ca型为辅；阴离子样点则以Cl型与SO₄型相组合为特征。雅丹YC样点具有与YA相类似的分布与集聚特征，但在阳离子组成类型方面略有不同，出现了更多Mg型与混合型样点，指示了其在气候与水动力条件演化方面具有更高的复杂性。因此，虽然雅丹沉积物主要离子构成类型繁杂多样，但并非无迹可寻，整体上以Cl-Na型与SO₄-Ca-Mg型交替演化为特征，这主要与沉积环境干湿变化有关，氯化物盐类多溶入水，在湿润环境下通常仅少量保存于沉积物中，而在干旱环境下则更易富集；相应地，阴离子样点沿SO₄型向Cl型（箭头方向）依次展布；此外，敦煌雅丹沉积物易溶盐组成类型东西空间差异不大，西侧雅丹（YC）类型更为丰富些，这主要与北山更强的物源控制和冲洪积作用有关^［21］。

图3

图3 雅丹沉积物易溶盐Piper三元图

Fig.3 Piper ternary diagram of soluble salts in yadang sediments

3.3　雅丹地层易溶盐含量变化过程

雅丹YA中主要阳离子Na⁺与K⁺、Ca²⁺和Mg²⁺离子的含量变化曲线表现出较好的相似性（表2），并且与总含盐量的变化趋势大体相同，彼此间相关系数较高，为0.570~0.784；主要阴离子Cl^-与K⁺、Na⁺和总含盐量同样呈较好正相关性，其中与总含盐量的相关系数高达0.910，SO $_{4}^{2 -}$ 离子与其他离子间不具有明显相关性特征；HCO $_{3}^{-}$ 与CO $_{3}^{2 -}$ 离子曲线具有一定正相关性，与上述离子间呈弱负相关关系。由此，根据上述离子间相关性分析结果，结合雅丹沉积物易溶盐组成特征与组成类型，本文选取具有代表性的Na⁺、Ca²⁺、Mg²⁺、Cl^-、SO $_{4}^{2 -}$ 离子作为代用指标对雅丹地层间的易溶盐含量随高度变化趋势进行深入分析。

表2 雅丹YA中易溶盐8大离子及总含盐量相关系数矩阵

Table 2 Correlation coefficients matrix among ion contents of the 8 kinds of main ions and the total of soluble salt in yardang YA

	K⁺	Na⁺	Ca²⁺	Mg²⁺	Cl^-	HCO $_{3}^{-}$	CO $_{3}^{2 -}$	SO $_{4}^{2 -}$	总含盐量
K⁺	1
Na⁺	0.586^**	1
Ca²⁺	0.784^**	0.570^**	1
Mg²⁺	0.682^**	0.579^**	0.878^**	1
Cl^-	0.635^**	0.618^**	0.469^**	0.394^**	1
HCO $_{3}^{-}$	-0.091	-0.165	-0.014	-0.075	-0.189	1
CO $_{3}^{2 -}$	-0.327^*	-0.352^*	-0.371^*	-0.332^*	-0.213	0.295	1
SO $_{4}^{2 -}$	0.165	0.026	0.467^**	0.361^**	0.169	-0.143	-0.027	1
总含盐量	0.687^**	0.733^**	0.689^**	0.601^**	0.910^**	-0.191	-0.260	0.473^**	1

注：**置信度为0.99；*置信度为0.95。

图4A显示，雅丹YA地层间主要离子与含盐量曲线波动性特征显著，起伏程度不尽相同，虽看似杂乱无章，但却并非无迹可寻。以总含盐量变化曲线为主，结合主要离子曲线起伏特征，可自下而上将雅丹YA地层间易溶盐含量变化过程大致划分为5个阶段，其中阶段1、3、5变化特征相似，总含盐量偏低，地层间差异性不明显，主要离子含量亦维持在较低水平，表现为微弱的上升或下降趋势，可能反映了稳定的湖泊沉积环境，盐类物质溶于水中，湖底沉积物中含量较少，结合与SO $_{4}^{2 -}$ 离子的相关性，表明以硫酸盐沉积为主；第2、4阶段演化较为剧烈，总含盐量表现为先快速下降而后极速上升，咸水湖特征显著，主要离子与总含盐量保持在较高水平，指示了湖水蒸发并高度浓缩的过程，根据与Cl^-离子的相关性，指示了以氯盐析出为主要特征。除此之外，阶段3稳定性较为突出，其上下界面分别位于9 m和16 m附近，与雅丹YA三级阶梯形态交界面高度相接近，可能与干湿环境快速转变有关，同时该界线与前人基于岩性、粒度及氧化物对雅丹沉积环境演化的研究结果相一致^{［7，9，22］}。

图4

图4 雅丹YA和YC中主要离子（A、B）与易溶盐指标（C、D）随剖面高度变化曲线

Fig.4 Change curves of main ions （A， B） and soluble salt proxies （C， D） in yardang YA and YC with profile height

雅丹YC地层中主要离子间相关性特征与雅丹YA相一致（表3）。根据主要离子与总含盐量随高度的变化特征，以3、7、8.5、19.5 m附近高度为界可将剖面划分为5个演化阶段（图4B），其中第2、4阶段较为稳定，主要离子与总含盐量水平较低，整体表现为微弱的上升或下降趋势，指示了稳定性湖泊沉积环境；而1、3、5段与之相反，主要离子与总含盐量曲线波动性较大，且含量整体处于较高水平，Cl^-离子与总含盐量相关性高达0.874，在易溶盐沉积中具有控制性作用。

表3 雅丹YC易溶盐8大离子及总含盐量相关系数矩阵

Table 3 Matrix of correlation coefficients among ion contents of the 8 kinds of main ions and the total of soluble salt in yardang YC

	K⁺	Na⁺	Ca²⁺	Mg²⁺	Cl^-	HCO $_{3}^{-}$	CO $_{3}^{2 -}$	SO $_{4}^{2 -}$	总含盐量
K⁺	1
Na⁺	0.649^**	1
Ca²⁺	0.760^**	0.718^**	1
Mg²⁺	0.620^**	0.692^**	0.796^**	1
Cl^-	0.791^**	0.689^**	0.822^**	0.793^**	1
HCO $_{3}^{-}$	-0.186	-0.121	-0.291	-0.283	-0.306	1
CO $_{3}^{2 -}$	-0.035	0.082	0.013	0.088	0.054	-0.032	1
SO $_{4}^{2 -}$	0.144	0.227	0.050	0.350^*	0.124	-0.154	-0.158	1
总含盐量	0.732^**	0.774^**	0.788^**	0.908^**	0.874^**	-0.305	0.003	0.536^**	1

注：**置信度为0.99；*置信度为0.95。

由此可知，雅丹地层沉积物总含盐量1.810‰~48.140‰，以半咸水湖为主，具有半咸水湖与咸水湖交替变化特征，主要离子含量同样具有明显的旋回变化特征，其中以硫酸盐和卤化物交替沉积为主，二者对雅丹易溶盐沉积具有决定性控制作用。与此同时，针对各段内不同程度的小型旋回变化特征，仅以湖泊演化过程难以有效解释，还可能涉及风力与流水作用的影响，存在多种复杂的沉积环境类型。

4 雅丹易溶盐沉积对环境的指示意义

4.1　易溶盐与环境演化

获取合适的环境变化代用指标，检验其在长时间尺度内应用的有效性对于利用雅丹地层沉积重建环境演化过程与复原古地貌格局具有重要意义。易溶盐含量作为一种反映环境变化的代用指标，在沉积相稳定的内陆湖泊沉积物研究中已获得广泛应用^［23］。在封闭湖盆中，随着湖泊浓缩演化，在溶解度控制作用下碳酸盐—硫酸盐—卤化物随溶解度增大而相继发生沉积^［24］。除此之外，Cl^-对流域气候变化非常敏感，当流域降水增多，湖水位上升，大量氯化物盐类溶解于水中，仅少量Cl^-保存于湖底沉积物中，相反则湖水浓缩，Cl^-浓度增加，沉积物中Cl^-含量升高。结合前人研究成果，（K⁺+Na⁺）/（Ca²⁺+Mg²⁺）、Mg²⁺/Ca²⁺、（Cl^-+SO $_{4}^{2 -}$ ）/（HCO $_{3}^{-}$ +CO $_{3}^{2 -}$ ）以及Cl^-/SO $_{4}^{2 -}$ 等4类指标被证明在湖泊沉积与环境演化研究中应用效果良好，其中（K⁺+Na⁺）/（Ca²⁺+Mg²⁺）值可反映区域降水变化趋势，值越高代表越干旱，而Mg²⁺/Ca²⁺比值方面盐度越高，Mg²⁺含量越高，比值越高^［5］。（Cl^-+SO $_{4}^{2 -}$ ）/（HCO $_{3}^{-}$ +CO $_{3}^{2 -}$ ）值和Cl^-/SO $_{4}^{2 -}$ 值可以反映优势阴离子，均对湖水咸化过程具有指示意义，随着盐度的升高，SO $_{4}^{2 -}$ +Cl^-会逐渐成为优势阴离子，而相对于SO $_{4}^{2 -}$ 离子Cl^-含量增幅较高，因此，（Cl^-+SO $_{4}^{2 -}$ ）/（HCO $_{3}^{-}$ +CO $_{3}^{2 -}$ ）比值随之升高，Cl^-/SO $_{4}^{2 -}$ 值同样随之升高，反之亦然^［25］。

根据作者前期研究成果，敦煌雅丹地层以湖泊沉积环境为主，雅丹YA、YC中湖泊沉积物所占比重分别为63.92%和53.68%^［11］。同时，基于敦煌雅丹沉积物易溶盐以Cl-Na型和SO₄-Ca-Mg型为主的特征，本文选取Mg²⁺/Ca²⁺与Cl^-/SO $_{4}^{2 -}$ 比值作为环境演化代用指标，对雅丹沉积环境演化进行深入解读。理论上，Mg²⁺/Ca²⁺与Cl^-/SO $_{4}^{2 -}$ 值均随盐度升高而变大，两者应表现为正相关关系，并且应与干旱环境呈正相关，而与湿润环境呈负相关。然而，根据图4C、D所示，雅丹剖面中两项代用指标曲线间整体上不具有明显相关性特征，同时与引入的风成沉积环境端元和稳定湖泊沉积环境端元亦相差甚远，表明易溶盐环境代用指标在雅丹沉积环境演化识别中不具有明显适用性。尽管如此，但也并不能对其完全予以否定，通过对指标曲线的阶段性分析可以发现，在雅丹沉积较为稳定的阶段内，如雅丹YA的1、3、5段（图4A）和雅丹YC的第4段内（图4B），环境指标间存在不同程度的合理性相关变化特征，表明了在环境较为稳定的湖泊沉积阶段上述易溶盐指标对判别环境演化仍具有一定指示意义。

由此可知，上述易溶盐环境指标仅适用于封闭湖盆沉积过程，在雅丹地层研究中具有一定的局限性，同时也进一步证明了敦煌雅丹地层并非由稳定的湖泊沉积发育而来，稳定性湖泊沉积过程仅占一部分，其具有更加开放、多样且复杂的沉积过程和环境类型，这与众多学者对雅丹沉积环境研究的结果相吻合^{［7，26-28］}。

4.2　易溶盐与沉积环境判别

自然界中的离子通常随气候和水动力条件变化表现出不同的迁移过程，在湿润、水动力活跃的条件下，氯化物盐多溶于水中，Cl^-随水体迁移特征显著，仅少量保存于沉积物中；而在径流滞缓、蒸发强烈的条件下易溶盐更易富集，Cl^-含量显著升高^［29-30］。因此，Cl^-对环境干旱化演化较为敏感，在不同环境下尤其是水动力条件差别较大时或可作为识别沉积环境的有效指标。此外，根据上述对易溶盐组成类型的分析结果（图3），在阴离子三元图中雅丹样点随Cl^-含量变化表现为不同程度的集聚特征（图5），据此可将雅丹YA划分为3类，分别为YA-1（Cl^-<45%）、YA-2（45%<Cl^-<70%）和YA-3（Cl^->70%），同样，雅丹YC样点以30%和65%为界亦可聚为3类；雅丹样点由聚类1向聚类3演化，Cl^-含量逐渐提升，SO $_{4}^{2 -}$ 含量随之减少，符合湖泊浓缩演化下由硫酸盐向卤化物沉积逐步转变的特征，指示了气候由湿润环境向干旱化的发展趋势，也表明了沉积环境由不同阶段的湖泊沉积组成，并且随着干旱化过程的加剧，可能存在由“水下”向“气下”环境转变的可能。由此可知，Cl^-含量可作为环境干湿变化的代用指标，但单一指标在判别沉积环境类型方面有所不足；此外，CO $_{3}^{2 -}$ +HCO $_{3}^{-}$ 含量在不同聚类和不同剖面间差异显著，可能代表了不同于湖泊的其他沉积环境类型。

图5

图5 雅丹沉积物主要阴离子三元图及其集聚特征

Fig.5 Ternary diagram and aggregation characteristics of main anions in yardang sediments

现代类比法，即通过与已知对象的归类比较进而对未知事物提出推断，被认为是目前判别沉积环境类型的有效方法^{［11，31］}。由此，本文引入研究区周边不同环境沉积物作为已知对象，通过提取环境特征参数对雅丹沉积环境类型进行有效表征，具体如表4、图6所示。不同沉积环境下的物质在主要阴离子组成结构方面具有差异性表现特征，其中浅水环境沉积物样点集聚于高Cl^-，低SO $_{4}^{2 -}$ 、CO $_{3}^{2 -}$ 和HCO $_{3}^{-}$ 区域，Cl^-含量小于30%；干盐坪物质（盐土）与“水下”环境相反，氯化物盐沉积明显，Cl^->70%，样品中出现了芒硝薄层，预示着强干旱过程的发育^［23］，为氯化物沉积提供了前提条件；河流物质包括北山冲洪积与疏勒河沉积物，样点间离散程度较高，Cl^-含量跨度较大，介于15%~60%，CO $_{3}^{2 -}$ +HCO $_{3}^{-}$ 含量较高且差异性较大，研究表明HCO $_{3}^{-}$ 与径流量呈正相关关系^［32］，为识别水动力条件提供了有效依据；风成沉积物（库姆塔格沙漠风成沙）集中于50%<Cl^-<70%区域，其主要来源于荒漠土壤表面吹蚀盐分在沙丘上的沉积（风成积盐），由于降水稀少，易溶盐呈难淋溶状态^［33］，含量普遍较高。由此可知，基于Cl^-与CO $_{3}^{2 -}$ +HCO $_{3}^{-}$ 的含量特征可获得环境干旱化趋势线与水动力强化趋势线两种演化模式，而通过Cl^-与CO $_{3}^{2 -}$ +HCO $_{3}^{-}$ 的组合特征可获得不同沉积环境的判别参数。此外，为进一步验证干旱化趋势线的有效性，我们引入徐莉等^［30］对罗布泊盐湖易溶盐特征的研究成果进行检验，LB15~LB12为“大耳朵”不同“耳轮”环带地表样品，由外围“耳轮”向湖心依次分布，代表了罗布泊盐湖逐级浓缩干化过程，与LB15向LB12中Cl^-含量逐渐升高相吻合，这一变化特征与干旱化趋势线相一致。

表4 不同环境地表沉积物易溶性盐主要离子含量 (g·kg^-1)

Table 4 Eigenvalues of dominant ions' content of soluble salts in sediments from various environments

样品编号	K⁺	Na⁺	Ca²⁺	Mg²⁺	Cl^-	SO $_{4}^{2 -}$	HCO $_{3}^{-}$	CO $_{3}^{2 -}$
NM1	0.012	0.660	1.035	0.038	1.455	0.739	0.706	0.000
NM2	0.022	3.925	1.602	0.240	1.091	1.277	0.613	0.000
NM3	0.024	0.543	0.156	0.027	1.818	1.046	0.178	0.000
NM4	0.005	1.135	1.037	0.053	0.727	2.832	0.183	0.000
SL1	0.133	0.985	1.060	0.199	0.592	2.448	0.397	0.000
SL2	0.047	3.350	0.107	0.013	1.091	2.448	1.800	1.590
SL3	0.033	0.595	1.337	0.024	1.455	1.507	0.854	0.000
SL4	0.046	0.108	0.011	0.033	1.818	1.968	0.114	0.000
AJ1	0.100	0.410	1.740	0.710	0.860	3.460	0.260	0.000
AJ2	0.210	0.360	1.220	0.700	1.070	3.170	0.390	0.000
AJ3	0.190	0.360	1.570	0.970	0.650	4.030	0.380	0.000
AJ4	0.180	0.630	1.710	0.680	0.680	2.690	0.390	0.000
XH1	0.152	17.925	1.030	0.106	1.455	26.736	0.374	0.000
XH2	0.185	5.575	1.000	0.087	2.182	7.344	0.130	0.000
KS1	0.024	0.125	0.041	0.031	0.859	0.662	0.201	0.000
KS2	0.018	0.051	0.009	0.011	2.195	0.970	0.236	0.000
KS3	0.012	0.043	0.005	0.015	2.910	2.813	0.249	0.000
KS4	0.010	0.014	0.123	0.005	1.241	0.355	0.244	0.000
KS5	0.006	0.186	0.253	0.010	2.577	2.179	0.366	0.000
KS6	0.010	0.084	0.056	0.021	3.722	2.928	0.186	0.000
KS7	0.006	0.550	0.222	0.012	2.910	1.296	0.233	0.000
KS8	0.009	0.633	0.007	0.007	3.531	2.736	0.160	0.000
KS9	0.008	0.040	0.096	0.005	4.294	3.120	0.328	0.000
KS10	0.020	0.027	0.024	0.008	1.091	0.528	0.275	0.000
YT1	0.208	5.350	0.199	4.688	4.001	1.258	0.191	0.000
YT2	0.140	7.158	0.872	6.315	3.951	0.682	0.305	0.000

图6

图6 雅丹与周边典型地表沉积物主要阴离子三元图对比分析

Fig.6 Comparison of dominant anions' ternary diagram in yardang and surrounding typical surface sediments

通过将雅丹与已知不同环境沉积物的对比分析可以发现（图6）：聚类YA-1和YC-1首先与浅水沉积环境样点（AJ、XH）分布区域相一致，其中YC-1与其完全吻合，指向了水动力较弱的湖泊沉积环境，而YA-1还具有与部分河流样点（BS、SL）重合的特征，表现出了较强的水动力特征，基于YA-1中以湖泊沉积为主，因此推断该部分CO $_{3}^{2 -}$ +HCO $_{3}^{-}$ 含量较高的样点可能为水动力较强的湖滨相沉积；聚类YA-3和YC-3分布区域与干盐坪物质相同（Cl^->70%），根据干旱化趋势特征，该类物质应为极端干旱下湖泊干涸形成的沉积物，然而显著含量的氯化物沉积不仅需要适当的干旱气候条件还需要持续的水和物质供给^［23］，罗布泊干涸后的湖心沉积物（LB12）中Cl^-含量亦小于70%。因此，根据北山为敦煌雅丹沉积提供了大量物质基础这一结论^［21］，推断该类物质为北山冲积扇远端泥坪沉积；聚类YA-2和YC-2则较为复杂，与河流、风成及罗布泊（LB12、LB13）物质均具有一定程度的相似性，指示了该类物质处于由“水下”环境向“气下”环境转变的阶段，河流与湖泊的干涸以及持续风化作用为风成沙的形成提供了大量的物质基础，这也是干旱地区河流与风成沉积物在理化特征上具有相似性的主要原因。因此，该类物质为湖滨、河流与风成物质的混合，由于这3类沉积环境在水或风动力条件方面的复杂性，仅基于离子特征难以进一步区分判别。

综上所述，由主要阴离子组成的三元图对雅丹沉积环境识别具有一定的指示意义，其中Cl^-与CO $_{3}^{2 -}$ +HCO $_{3}^{-}$ 含量变化可作为干旱化趋势与水动力条件差异的代用指标，而样点在三元图中的分布特征指示了雅丹沉积物由静水湖泊、湖滨、河流、风成及冲积扇远端泥坪沉积共同组成。

5 结论

敦煌雅丹地层沉积物总含盐量1.810‰~48.140‰，以半咸水湖为主；优势离子以Mg²⁺-Na⁺-Ca²⁺-Cl^--SO $_{4}^{2 -}$ 组合为特征，主要离子类型以Cl-Na型为主，SO₄-Ca-Mg型为辅；在雅丹地层间，主要离子与总含盐量具有明显的旋回变化特征，其中以硫酸盐和氯化物盐交替演化为主，二者对雅丹易溶盐沉积具有决定性控制作用

环境代用指标Mg²⁺/Ca²⁺、Cl^-/SO $_{4}^{2 -}$ 等仅适用于封闭湖盆沉积过程，在雅丹地层研究中具有一定的局限性，同时也证明了稳定湖泊环境在雅丹沉积过程中所占比重较少。

阴离子三元图对雅丹沉积环境识别具有一定的指示意义，根据与已知环境沉积物的对比研究可知，雅丹地层是不同沉积环境和动力机制下形成的多种沉积物交替沉积的结果，主要包括静水湖泊、湖滨、河流、风成和冲积扇远端泥坪物质。此外，Cl^-与CO $_{3}^{2 -}$ +HCO $_{3}^{-}$ 可作为指示干旱化趋势与水动力条件差异的有效代用指标，这对于雅丹沉积环境判别研究具有重要的理论意义。

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