青藏高原東緣第四紀(jì)泥石流沉積物地球化學(xué)分析

魏東嵐，李永化

（遼寧師范大學(xué) 城市與環(huán)境學(xué)院，遼寧 大連116029）

泥石流沉積物是在第四紀(jì)地質(zhì)過(guò)程和特定的地質(zhì)環(huán)境中所形成的產(chǎn)物，為第四紀(jì)沉積物的一種。泥石流沉積物可為認(rèn)識(shí)和說(shuō)明一個(gè)地區(qū)第四紀(jì)時(shí)期巖石、地層、古地理和地球化學(xué)問(wèn)題提供重要的依據(jù)。泥石流沉積體中包含有其形成的條件信息，這些條件決定了泥石流沉積物中化學(xué)元素和化合物的分布。目前我國(guó)第四紀(jì)沉積物地球化學(xué)研究，主要集中在黃土沉積、湖泊沉積、海洋沉積、河流沉積、冰川沉積、洞穴堆積、風(fēng)化殼等幾種類(lèi)型的沉積物中，泥石流沉積物作為第四紀(jì)的一種特殊沉積類(lèi)型，物質(zhì)的風(fēng)化、搬運(yùn)及堆積過(guò)程中與其它類(lèi)型的沉積物有很大差別。目前我國(guó)泥石流的研究朝著內(nèi)容多樣化和定量化方向發(fā)展，研究?jī)?nèi)容多集中于區(qū)域泥石流及泥石流發(fā)育環(huán)境的研究、泥石流沉積學(xué)的研究、泥石流力學(xué)特征和運(yùn)動(dòng)過(guò)程研究以及泥石流發(fā)育史與環(huán)境變遷研究，并積累了許多具有重要學(xué)術(shù)價(jià)值的研究成果［1－3］。而對(duì)第四紀(jì)古泥石流體中不同化學(xué)成分含量和元素積聚、遷移特征及遷移強(qiáng)度涉及較少。

青藏高原東部邊緣是我國(guó)暴雨泥石流發(fā)育最劇烈的地帶，這里地層多經(jīng)受強(qiáng)烈的褶皺和斷裂，新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)強(qiáng)烈，谷坡陡而不穩(wěn)定，加之經(jīng)常發(fā)生巖體崩塌與滑坡、溝谷中松散固體物質(zhì)豐富，同時(shí)多受東南及西南季風(fēng)的影響，第四紀(jì)以來(lái)這里沉積了巨厚的泥石流地層。本研究通過(guò)對(duì)青藏高原東部邊緣地區(qū)最具代表性、泥石流發(fā)育最嚴(yán)重（爆發(fā)頻繁、強(qiáng)度大）的白龍江流域、小江流域古泥石流發(fā)育特性進(jìn)行研究，結(jié)合現(xiàn)代泥石流發(fā)育的環(huán)境［4－5］，為系統(tǒng)研究第四紀(jì)泥石流沉積物的地球化學(xué)特征提供依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

1.1 云南小江流域

小江流域位于云南省東南部瀘西縣，東經(jīng)103°32′—104°00′，北緯24°12′—24°45′，面積1 034km2，流域內(nèi)最低點(diǎn)海拔690m，最高點(diǎn)海拔4 344.10m，相對(duì)高度3 654.10m。小江流域氣候?yàn)楹?、雨兩季分明的亞熱帶高原季風(fēng)氣候，多年平均氣溫15.2℃，多年平均降水量966.8mm；地貌類(lèi)型由山間盆地和盆周山地組成，形成高山、河谷相間，平壩、丘陵交錯(cuò)的地形格局；土地利用以耕地和林地為主。受地形和氣候因素的影響，晚新生代以來(lái)這里的泥石流極為發(fā)育，在小江河谷兩岸保存有大量第四紀(jì)泥石流活動(dòng)留下的堆積物。到目前小江流域仍是我國(guó)泥石流最為發(fā)育的地區(qū)之一，兩岸有大型泥石流溝38條，每到暴雨季節(jié)，各溝泥石流紛紛爆發(fā)，造成巨災(zāi)。

1.2 甘肅白龍江流域

白龍江流域?qū)匐]南山區(qū)南秦嶺山系西段（北緯34°以南），包括白龍江和西漢水中下游地區(qū)，屬長(zhǎng)江水系嘉陵江上游，地處青藏高原東緣，西秦嶺與岷山山脈交匯地區(qū)，屬青藏高原向黃土高原過(guò)渡的斜坡急劇變形帶。區(qū)內(nèi)山巒重疊，山峻谷深，溝壑縱橫，谷道狹窄，坡陡流急。總體地勢(shì)自西北向東南傾伏，最高點(diǎn)為迭山、海拔4 920m，最低為南部中廟鄉(xiāng)、海拔550m。地貌類(lèi)型包括山地地貌、河谷地貌、黃土地貌、重力地貌等。白龍江上游一般都有溫涼、濕潤(rùn)、冬寒、夏涼的高山氣候特點(diǎn)，為溫帶濕潤(rùn)氣候區(qū)；中游屬暖溫帶濕潤(rùn)氣候區(qū)；而下游屬北亞熱帶濕潤(rùn)氣候區(qū)。白龍江流域從南到北，由于緯度、海拔高度和氣候的不同，呈現(xiàn)出從亞熱帶、溫帶到寒溫帶的森林植被垂直帶譜。

2 樣品的采集與測(cè)試

本研究選取小江流域的蔣家溝附近及白龍江流域武都附近晚更新世八個(gè)不同時(shí)代具有代表性的泥石流剖面進(jìn)行系統(tǒng)采樣與測(cè)試分析。泥得坪臺(tái)地為一基座臺(tái)地，位于蔣家溝溝口北側(cè)，大慶溝溝口南側(cè)，臺(tái)面海拔高1 350m左右，剖面厚127m，ESR年齡137～121kaBP［6］，自下而上等間距采取供試樣品4個(gè)，分別命名為NDP①—NDP④。李家箐剖面位于新村北麻栗坪電站附近，為一山前泥石流扇形地，由于后期河流的下切作用形成天然的剖面，整個(gè)剖面厚約35m，分上下兩個(gè)層位，中間為一個(gè)角度不整合面，上下兩個(gè)層位各采集供試樣品1個(gè)，同時(shí)采取2個(gè)熱釋光樣品，熱釋光測(cè)試結(jié)果表明，不整合面下部地層形成于0.61MaBP以前，不整合面上部地層形成于82.87kaBP以前。達(dá)朵臺(tái)地位于蔣家溝溝口對(duì)面的小江西岸，臺(tái)面高程約1 240m，為一堆積臺(tái)地，地層出露厚度為190m，ESR年齡在92～14kaBP之間［6］。從沉積上看，主要有泥石流沉積、沖積扇漫流沉積和扇面河道沉積，其中泥石流沉積構(gòu)成了臺(tái)地的主體。整個(gè)剖面自下而上等間距采取供試樣品7個(gè)，分別命名為DD①—DD⑦。位于新村盆地邊緣的山腳臺(tái)地是中更新世泥石流堆積臺(tái)地，保存有中更新世泥石流活動(dòng)留下的堆積物［7］，山腳采樣點(diǎn)自下而上等間距采取供試樣品4個(gè)，分別命名為SJ②—SJ⑤。馬槽溝采樣點(diǎn)位于甘肅省武都縣東北13km處，命名為MCG。剃頭坡采樣點(diǎn)位于舟曲縣城東山頂，命名為T(mén)TP。柏林寺采樣點(diǎn)位于武都縣城附近白龍江對(duì)岸三河沿岸，整個(gè)剖面分上下兩個(gè)層位，上下兩個(gè)層位各采集供試樣品1個(gè)，命名為BLS底、BLS頂。泉家溝采樣點(diǎn)位于隴南市區(qū)后山，整個(gè)剖面分上下兩個(gè)層位，上下兩個(gè)層位各采集供試樣品1個(gè)，命名為QJG底、QJG頂。本文化學(xué)分析由原中國(guó)科學(xué)院地理研究所中心實(shí)驗(yàn)室完成，熱釋光年代由國(guó)家地震局地質(zhì)研究所測(cè)定。

3 第四紀(jì)泥石流沉積物地球化學(xué)元素測(cè)試結(jié)果

3.1 泥石流沉積物的化學(xué)成分

化學(xué)分析結(jié)果表明，云南小江流域泥石流沉積物基質(zhì)中的主要化學(xué)元素（以氧化物表示）有：SiO2，Al2O3，F(xiàn)e2O3，K2O，MgO，P2O5，CaO，Na2O，MnO和TiO2等（表1）。小江流域中更新世以來(lái)除錳、鈦氧化物含量較低且穩(wěn)定外，其它8種元素含量變化均較大：SiO2含量變動(dòng)于21%～57.08%，其中以48.68%～54.54%含量頻率最高，超過(guò)80%；Al2O3含量變動(dòng)于4%～24.39%，其中以20%～23%含量頻率最高，超過(guò)80%；Fe2O3為2.35%～13.71%，多介于9%～11%；CaO含量變化幅度大，以0.01～0.14出現(xiàn)的頻率最高；MgO 變化于13.13%～1.96%，絕大多數(shù)的含量小于4%。K2O為0.90%～4.95%，以3.6%～5%含量頻率最高；Na2O變化于0%～0.15%，絕大多數(shù)的含量小于0.1%。

與小江流域相似，甘肅白龍江流域泥石流沉積物基質(zhì)中的主要化學(xué)元素（以氧化物表示）以SiO2，Al2O3，F(xiàn)e2O3，K2O，MgO 為主，此外還有微量的Na2O，MnO，TiO2，P2O5等（表2）。各種元素的含量波動(dòng)幅度也較大：K2O為2.56%～4.21%，呈現(xiàn)出有規(guī)律性的變化；MgO變化于2.07%～3.57%；SiO2含量波動(dòng)于64.05%～49.26%，除早更新世的剃頭坡剖面（TTP）外，含量多在50.27～49.26%；Al2O3為15.59%～24.49%，以22%～24%出現(xiàn)的次數(shù)最多；Fe2O3變動(dòng)于6.29%～13.2%。

表1 云南小江流域泥石流沉積物化學(xué)元素全量分析

表2 甘肅武都地區(qū)泥石流沉積物化學(xué)元素全量分析結(jié)果

3.2 第四紀(jì)泥石流沉積物中的CaCO3

云南小江流域中更新世早期李家箐（LJJ）扇形地底部泥石流體基質(zhì)中CaCO3含量高達(dá)69.80%；中更新世中期的山腳（SJ）剖面泥石流體基質(zhì)中CaCO3含量在41.785%～49.503%；晚更新世的達(dá)朵臺(tái)地（DD）泥石流體基質(zhì)中CaCO3和含量只有17.24%～10.163%（表3）。

表3 云南小江流域第四紀(jì)泥石流沉積物基質(zhì)中CaCO3含量 %

表4 白龍江流域第四紀(jì)泥石流沉積物中CaCO3含量%

甘肅白龍江流域早更新世的舟曲剃頭坡（TTP）剖面泥石體基質(zhì)中CaCO3的含量高達(dá)70.982%，中更新世的泉家溝（QJG）及馬槽溝（MCG）剖面泥石流體基質(zhì)中CaCO3含量為15%～11.586%；晚更新世的柏林寺（BLS）剖面泥石流體基質(zhì)中CaCO3的含量只有9.946%～7.895%（表4）。

3.3 第四紀(jì)泥石流沉積物的酸堿度及有機(jī)質(zhì)

小江流域泥石流沉積物的pH值相對(duì)穩(wěn)定，變化在9.42～8.34之間，呈堿性（表5），代表末次冰期時(shí)泥石流沉積的達(dá)朵剖面（DD）PH值偏高，在9.0以上。白龍江流域泥石流沉積物早更新世與晚更新世泥石流體的pH值偏高，一般大于9.0，中更新世泥石流體的pH值偏低（表6）。晚更新世泥石流體中有機(jī)質(zhì)的含量低（表7）；白龍江流域早更新世泥石流體中有機(jī)質(zhì)含量高達(dá)0.305%，中更新世泥石流體中有機(jī)質(zhì)含量中等，晚更新世泥石流體中有機(jī)質(zhì)含量最少（表8）。

表5 小江流域泥石流沉積體中pH值

表6 白龍江流域第四紀(jì)泥石流堆積體的pH值

表7 小江流域泥石流體中的有機(jī)質(zhì)含量 %

表8 白龍江流域泥石流體中的有機(jī)質(zhì)含量 %

3.4 泥石流堆積物中的可溶鹽含量

Ca2＋，Mg2＋，K＋及 Na＋在各時(shí)代泥石流體中含量變化幅度較大，規(guī)律性不強(qiáng)，詳見(jiàn)表9。

表9 云南小江流域泥石流體中可溶鹽分析結(jié)果 %

4 第四紀(jì)泥石流沉積物化學(xué)元素成分分析

4.1 泥石流沉積物化學(xué)元素全量分析

泥石流體沉積物基質(zhì)中的SiO2主要來(lái)自易于溶解的硅酸鹽［1］（如橄欖石、輝石、角閃石等），沉積體的表層水、氧和碳酸都是促使硅酸鹽礦物和石英分解的重要因素［2］。一般認(rèn)為，在熱帶、亞熱帶濕潤(rùn)炎熱的氣候條件下，沉積物及巖石表層經(jīng)風(fēng)化作用形成的黏土礦物還要進(jìn)一步發(fā)生紅土化作用，這種作用主要是使黏土礦物再度分解［2］，使其中的鋁和硅分離，硅氧被地下水帶走，而鋁則相對(duì)富集。這種作用過(guò)程的必要條件是要使黏土礦物充分分解的熱力條件和使SiO2被帶走或稀釋的充足雨量。對(duì)泥石流沉積體表層而言，可能存在這種過(guò)程，而對(duì)厚達(dá)幾十米或上百米的巨厚泥石流沉積體的內(nèi)部而言，無(wú)論是熱力條件還是水力條件都不能達(dá)到上述要求，相反表層被稀釋帶走的SiO2隨著地下水向下滲透，在泥石流體內(nèi)部重新聚合為黏土沉淀。氣候越濕熱，硅酸鹽礦物分解的越快、表層淋失的越多，泥石流體內(nèi)部SiO2沉淀的也就越多，因而呈現(xiàn)出了與風(fēng)化殼及土壤層相反的變化規(guī)律。

鋁的氧化物基本不溶于水，在各種表生作用中，鋁不易進(jìn)行遠(yuǎn)距離的遷移，所以就一個(gè)地區(qū)而言，鋁的氧化物具有明顯的繼承性。泥石流的物源主要來(lái)自前期的各種第四紀(jì)松散沉積物質(zhì)（如泥石流沉積、風(fēng)化殼、河流沉積物等），這些沉積物中所含的鋁的氧化物往往被繼承下來(lái)，在不斷累積過(guò)程中，越到后期，泥石流沉積物中鋁的氧化物含量也就越高。

泥石流沉積物中主要化學(xué)元素含量在不同地區(qū)及不同時(shí)代剖面上的變化顯示出一定的規(guī)律性：泥石流體中SiO2含量表現(xiàn)為時(shí)代越老含量越高，中間具有一定的波動(dòng)性。云南小江流域山腳剖面底部（SJ②）泥石流體（TL＞0.296MaBP）SiO2含量為57.08%；達(dá)朵剖面頂部（DD）泥石流體（ESR＝0.014 MaBP）SiO2含量只有49.70%；甘肅白龍江流域舟曲剃頭坡剖面（TTP）（早更新世）SiO2含量高達(dá)64.85%；馬槽溝剖面（MCG）泥石流體（0.5MaBP左右）SiO2含量為51.63%；柏林寺剖面（BLS）泥石流體（晚更新世）SiO2含量只有50.27%。

Al2O3含量與SiO2含量相反，表現(xiàn)為時(shí)代越老含量越低，云南小江流域山腳剖面（SJ）底部泥石流體（TL＞0.29Ma）中 Al2O3含量只有18.95%；泥得坪底部（NDP）泥石流體中Al2O3含量為23.14%；達(dá)朵剖面（DD）頂部泥石流體中Al2O3的含量可達(dá)24.39%。甘肅白龍江流域舟曲剃頭坡剖面（TTP）泥石流體（早更新世）中 Al2O3的含量只有15.59%；馬槽溝剖面（MCG）泥流體中Al2O3含量為22.66%；柏林寺剖面（BLS）泥石流體中Al2O3含量高達(dá)24.39%。

K2O含量，在小江流域泥石流體中K2O的含量為0.90%～4.95%，平均為3.962%。從時(shí)代上來(lái)看，中更新世山腳剖面（SJ）泥石流體中的K2O平均含量為3.74%，晚更新世末冰期時(shí)期堆積的達(dá)朵臺(tái)地（DD）泥石流體中K2O的平均含量4.692%，高于山腳剖面。甘肅白龍江流域泥石流體中K2O的平均含量為3.495%，早更新世的泥石流體中的含量為2.65%，中更新世泥石流體中的平均含量為3.39%，晚更新世泥石流體中的平均含量為4.075%，白龍江流域與小江流域不同時(shí)代泥石流體中K2O的含量具有相同的變化特征。即時(shí)代越老K2O含量越低，時(shí)代越新K2O的含量越高。

4.2 CaCO3 含量分析

泥石流體中CaCO3含量高是青藏高原東部邊緣地區(qū)泥石流沉積物的顯著特征之一，由于碳酸鹽的存在使不同時(shí)代的泥石流沉積物具有不同的膠結(jié)狀態(tài)。泥石流沉積物基質(zhì)CaCO3含量變化同樣也反映了泥石流形成時(shí)的古氣候特征，與區(qū)域內(nèi)其它類(lèi)型的第四紀(jì)沉積物（如黃土等）相比，泥石流沉積CaCO3含量較高，波動(dòng)范圍也較大。從縱向的分布特征來(lái)看，時(shí)代越老的泥石流體中CaCO3的含量越高，越新含量越低。

從橫向分布特征來(lái)看，同一時(shí)代，處于溫濕氣候區(qū)的小江流域泥石流體基質(zhì)中的CaCO3含量要遠(yuǎn)比處于干旱—半干旱地帶的白龍江流域泥石流體基質(zhì)中的含量高；從時(shí)代上來(lái)看，泥得坪剖面（NDP）（ESR＝0.137～0.121MaBP）與達(dá)朵剖面（DD）（ESR＝0.092～0.013MaBP）分別代表了末次冰期旋回末次間冰期與末次冰期階段小江流域的泥石流沉積特征。剖面中CaCO3的含量具有一定的波動(dòng)性，代表末次間冰期時(shí)期溫暖濕潤(rùn)氣候條件下泥石流沉積物特征，泥得坪剖面（NDP）與達(dá)朵剖面的底部（DD①）CaCO3含量高；代表末次冰期寒冷偏干氣候時(shí)期泥石流沉積特征的DD②—DD⑦CaCO3含量低，中間仍有一定的波動(dòng)性。泥石流體中CaCO3在縱向及橫向上的含量變化規(guī)律，我們可以發(fā)現(xiàn)氣候溫暖、濕潤(rùn)，CaCO3含量同；氣候寒冷干燥時(shí)，CaCO3含量低。CaCO3含量的這種變化規(guī)律與封閉湖相地層中CaCO3含量的變化很相似，但形成機(jī)制卻不相同。

泥石流體中CaCO3主要來(lái)源于從源區(qū)搬運(yùn)來(lái)的碎屑碳酸鹽巖，在氣候較溫暖濕潤(rùn)的時(shí)期，泥石流沉積體頂部古土壤發(fā)育，泥石流表層的碎屑方解石及灰?guī)r開(kāi)始被大量溶解淋濾，這些在表層溶解的碎屑方解石、灰?guī)r，以溶解的CaCO3形式被地下水帶到泥石流體內(nèi)部，爾后，隨著水體逐漸被蒸發(fā)，水中的CaCO3殘留在土體中，并在那里開(kāi)始淀積富集，因而時(shí)代越老，淀積的時(shí)間越長(zhǎng)，CaCO3的含量就越高，氣候越溫暖濕潤(rùn)、降水越多，CaCO3的含量也就越多。泥石流體中CaCO3的含量有兩個(gè)方面的指示意義：一是指示泥石流體形成的時(shí)代，青藏高原東部邊緣地區(qū)第四紀(jì)時(shí)期堆積的泥石流體沉積中CaCO3的含量早更新世為70%左右，中更新世一般為20%～40%，晚更新世一般為10%～17%，呈現(xiàn)出明顯的規(guī)律性變化；二是對(duì)氣候的指示意義，如達(dá)朵剖面（DD）CaCO3含量高低的節(jié)奏性變化，反映了末次冰期以來(lái)小江流域多次干濕、冷暖的氣候波動(dòng)。小江流域與白龍江流域在同一時(shí)期（如中更新世）形成的泥石流堆積物中Ca－CO3含量上的差別，反映了這兩個(gè)地區(qū)在氣候方面的巨大差別。

4.3 有機(jī)質(zhì)含量分析

有機(jī)質(zhì)是一定生物氣候條件下的產(chǎn)物，其含量和性質(zhì)都與環(huán)境有關(guān)，泥石流物質(zhì)在源區(qū)及沉積區(qū)必然經(jīng)受了各種風(fēng)化和成土作用，同時(shí)也伴隨有各種高等和低等的生物活動(dòng)。各種動(dòng)、植物的機(jī)體、組織及分泌物、排匯物等都是泥石流體中有機(jī)物的原始來(lái)源，受氣候和生物條件的影響，不同時(shí)代及不同地區(qū)的泥石流沉積物中有機(jī)質(zhì)的含量也呈現(xiàn)出一定的差異（表7—8）。

有機(jī)質(zhì)是特定氣候條件下的產(chǎn)物，氣候溫暖濕潤(rùn)，自然植被生長(zhǎng)好，有利于有機(jī)質(zhì)的產(chǎn)生和積累。反之，氣候干燥寒冷，自然植被生長(zhǎng)不良，有機(jī)質(zhì)相對(duì)貧乏。早更新世氣候溫暖、濕潤(rùn)，植被生長(zhǎng)良好，因而泥石流體中有機(jī)質(zhì)的含量高。到了中更新世，隨著青藏高原隆起至3 000m的高度［8］，西南暖濕氣候受阻，我國(guó)內(nèi)陸繼續(xù)向干旱方向發(fā)展，在白龍江流域開(kāi)始出現(xiàn)離石黃土沉積，自然植被生長(zhǎng)不良，因而這一時(shí)期的泥石流體中有機(jī)質(zhì)含量與早更新世相比明顯降低。進(jìn)入晚更新世，隨著青藏高原隆起至4 000m以上［9］，再加上末次冰期的來(lái)臨，內(nèi)陸地區(qū)的降水量明顯減少，植物生長(zhǎng)受到很大限制，因而這一時(shí)期的泥石流沉積物中有機(jī)質(zhì)的含量也隨之明顯減少。有機(jī)質(zhì)的含量不僅取決于植物生長(zhǎng)狀況，還取決于當(dāng)時(shí)的溫濕條件，氣溫高、濕度大，有機(jī)質(zhì)腐爛快；反之，有機(jī)質(zhì)腐爛慢。因而在利用有機(jī)質(zhì)含量推測(cè)環(huán)境時(shí)，只能在同一類(lèi)型的環(huán)境中進(jìn)行比較。

4.4 可溶鹽分析

泥石流沉積作用包括風(fēng)化、侵蝕、搬運(yùn)、沉積等過(guò)程，這些過(guò)程相互相關(guān)，而不是獨(dú)立進(jìn)行的，泥石流體的組成和性質(zhì)與氣候和物源組成有關(guān)。組成泥石流固體物質(zhì)的巖石幾乎是不溶于水的，但經(jīng)風(fēng)化作用后，形成的碎屑物與易溶的鹽類(lèi)隨即以離子或次生硅酸鹽的形式溶于水中。原始的泥石流漿體中的固體物質(zhì)，含有大量的黏粒（0.005～0.000 5mm），這些黏粒均由黏土礦物組成，更細(xì)的部分為膠體，黏粒和膠體均帶負(fù)電荷，吸附水中的陽(yáng)離子，隨著泥石流體中的水分的不斷被蒸發(fā)，相應(yīng)的電解質(zhì)濃度不斷增加，當(dāng)增加到一定程度時(shí)，就會(huì)析出可溶鹽類(lèi)而粘附于顆粒表面，整個(gè)失水過(guò)程對(duì)其成分和含量影響不大，隨著可溶鹽的遷移，各層位的可溶鹽含量卻發(fā)生了明顯的變化。因而泥石流體中可溶鹽的含量受物源的化學(xué)風(fēng)化程度，黏粒含量的多少，水體中電解質(zhì)的濃度以及當(dāng)?shù)貧夂驐l件，頂部沉積物等諸多因素的影響（表9）。

HCO－3變化于0.051%～0.003%，有由老到新逐漸增加的趨勢(shì)，代表末次間冰期時(shí)期的泥石流沉積LJJ②及NDP①NDP④剖面中HCO－3的含量與代表末次冰期沉積的DD①—DD⑦剖面中HCO－3相比含量明顯減少。

Cl－變化于0.007%～0.096%。巖石經(jīng)風(fēng)化后氯離子游離，從巖石中釋出，由于Cl—溶解度大，具有很強(qiáng)的遷移性不能形成難溶礦物，不被膠體所吸附，也不被生物所積累，因而易被流水帶走，所以氣候溫和、降水量增加，Cl—易于被淋濾，為流水帶走，泥石流體中Cl—含量減少（如末次間冰期時(shí)期沉積NDP①、NDP②）。

在土壤中氯的含量受氣候條件的影響，在干旱及干旱季節(jié)，氯常集中在表土或近表土帶，小江流域晚更新世受構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的影響，地形高差不斷加大，典型的干熱河谷已經(jīng)形成，因而在泥石流體表層（如DD⑦），氯的含量急劇增大，達(dá)0.096%。

SO2－4：硫酸根離子也具有很強(qiáng)的遷移能力，黏粒與膠體幾乎不能阻留，在潮濕的氣候條件下，土壤很難保存硫酸鹽，大部分被淋濾到河流內(nèi)，搬運(yùn)到海洋中，在干旱和半干旱的氣候條件下，大部分硫酸鹽仍保存在土壤中，因而間冰期濕潤(rùn)氣候條件下形成的泥石流堆積物中SO2－4含量偏低，而冰期時(shí)形成的泥石流沉積物中SO2－4含量偏高。

5 第四紀(jì)泥石流沉積物化學(xué)元素遷移特征分析

硅鋁系數(shù)常用來(lái)表征化學(xué)元素遷移強(qiáng)度，本文選取硅鋁系數(shù)，詳細(xì)計(jì)算不同時(shí)代泥石流沉積物的化學(xué)元素遷移特征值（表10—11）。

表10 云南小江流域泥石流沉積物化學(xué)元素遷移特征值

表11 甘肅武都地區(qū)泥石流沉積物化學(xué)元素遷移特征值

在第四紀(jì)沉積物中反映著某些礦物的含量關(guān)系，對(duì)氣候條件及風(fēng)化程度有一定的指標(biāo)意義［8］。黃土的硅鋁系數(shù)為6.48～9.65，表明黃土是在干燥或半干燥地區(qū)堆積的［9］。北京周口店第一地點(diǎn)北京猿人洞穴堆積第14層、15層（龍骨山組）SiO2／Al2O3為3左右，反映了該地區(qū)中更新世早期（0.8～0.7MaBP）溫暖、潮濕的氣候環(huán)境［10］。但由于不同沉積類(lèi)型的第四紀(jì)沉積物物質(zhì)來(lái)源及沉積過(guò)程存在巨大差異，因而對(duì)氣候的指示意義也不相同。各種研究資料表明，青藏高原東部地區(qū)在第四紀(jì)期間經(jīng)歷了從早更新世溫暖濕潤(rùn)的氣候環(huán)境向后來(lái)干旱化的轉(zhuǎn)變過(guò)程，但小江流域及白龍江流域第四紀(jì)泥石流沉積物中的SiO2／Al2O3硅鋁系數(shù)卻呈現(xiàn)出從早更新世到晚更新世越來(lái)越小的變化規(guī)律。云南小江流域中更新世山腳剖面（SJ）底部泥石流沉積物的硅鋁系數(shù)高達(dá)5.199，晚更新世早期泥得坪剖面（NDP）底部泥石流沉積物的硅鋁系數(shù)為3.86，晚更新世晚期達(dá)朵剖面（DD）頂部的硅鋁系數(shù)只有3.464（表10）。

甘肅白龍江流域早更新世剃頭坡剖（TTP）泥石流沉積物的硅鋁系數(shù)高達(dá)7.07，中更新世馬槽溝（MCG）剖面泥石流沉積物的硅鋁系數(shù)為3.87，晚更新世柏林寺剖面（BLS）泥石流沉積物的鋁系數(shù)只有3.43。從區(qū)域特征來(lái)看，中更新世位于內(nèi)陸地區(qū)的白龍江流域泥石流沉積物的硅鋁系數(shù)為3.8～3.9，而小江流域泥石流沉積物的硅鋁系數(shù)為5.1～4.3。晚更新世白龍江流域泥石流沉積物的硅鋁系數(shù)3.43左右，而小江流域泥石流沉積物的硅鋁系為3.85～3.46。

白龍江流域與小江流域第四紀(jì)泥石流沉積物硅鋁系數(shù)相同的變化規(guī)律，顯示了第四紀(jì)時(shí)期兩個(gè)地區(qū)氣候總體波動(dòng)的一致性，即氣候波動(dòng)的總體趨勢(shì)是干燥程度逐漸增加。從以上不同時(shí)代、不同地區(qū)泥石流沉積物的硅鋁系數(shù)變化規(guī)律可以看出，泥石流沉積物的硅鋁系數(shù)對(duì)環(huán)境的指示特征與風(fēng)化殼及洞穴堆積物相反，氣候溫暖溫潤(rùn)，硅鋁系數(shù)大，反之，硅鋁系數(shù)小，其原因與泥石流體中SiO2與Al2O3的富集過(guò)程有關(guān)。

6 結(jié)論

青藏高原東緣第四紀(jì)泥石流沉積物中主要化學(xué)元素含量在不同地區(qū)及不同時(shí)代剖面上的變化顯示出一定的規(guī)律性：泥石流體中SiO2含量表現(xiàn)為時(shí)代越老含量越高；Al2O3含量表現(xiàn)為時(shí)代越老含量越低；K2O含量表現(xiàn)為時(shí)代越老越低，時(shí)代越新越高。泥石流沉積物中CaCO3的含量在早更新世的泥石流體中含量高，在晚更新世含量越低；有機(jī)質(zhì)含量從早更新世到晚更新世，隨著氣候逐漸的干冷，含量明顯減少。第四紀(jì)泥石流沉積物可溶鹽具有以下變化規(guī)律：HCO－3有由老到新逐漸增加的趨勢(shì)；Cl—隨著溫濕條件變化而變化，溫濕條件好Cl—含量減少，反之增多；間冰期濕氣候條件下形成的泥石流堆積物中SO－2含量偏低，而冰期時(shí)形成的泥石流沉積物中SO－2含量偏高。

泥石流沉積物的硅鋁系數(shù)對(duì)環(huán)境的指示特征與風(fēng)化殼及洞穴堆積物相反，氣候溫暖溫潤(rùn)，硅鋁系數(shù)大，反之，硅鋁系數(shù)小，其原因與泥石流體中SiO2與Al2O3的富集過(guò)程有關(guān)。白龍江流域與小江流域第四紀(jì)泥石流沉積中硅鋁系數(shù)相同的變化規(guī)律，顯示了第四紀(jì)時(shí)期兩個(gè)地區(qū)氣候波動(dòng)的總體趨勢(shì)是干燥程度逐漸增加。

［1］ 田連全，康志成，張有富，等.泥石流及其綜合治理［M］.北京：科學(xué)出版社，1993.

［2］ 吳積善，康志成，田連全，等.云南蔣家溝泥石流觀測(cè)研究［M］.北京：科學(xué)出版社，1990.

［3］ 崔之久.泥石流沉積與環(huán)境［M］.北京：海洋出版社，1996.

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［5］ Jomelli V，Brunstein D，Grancher D，et al.Is the response of hill slope debris flows to recent climate change univocal A case study in the Massif des Ecrins（French Alps）［J］.Climatic Change，2007，85（1／2）：119-137.

［6］ 李吉均，況明生.小江流域第四紀(jì)沉積物的ESR年代、山原紅壤發(fā)育年齡與地層劃分的研究［C］∥“八五”攀登計(jì)劃青藏高原項(xiàng)目.1995年學(xué)術(shù)年會(huì)論文集.蘭州：蘭州大學(xué)出版社，1995：64-78.

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［8］ 文啟忠.中國(guó)黃土地球化學(xué)［M］.北京：科學(xué)出版社，1989.

［9］ 劉東生.黃土的物質(zhì)成分和結(jié)構(gòu)［M］.北京：科學(xué)出版社，1996.

［10］ 謝又予.以沉積學(xué)方法論“北京猿人”生活時(shí)期的古氣候［J］.地理科學(xué)，1982，2（4）：319-325.