山東仙境源黃土常量元素特征及其古氣候環(huán)境意義

陳海濤，孔凡彪，徐樹建，婁兆軍，張軍強(qiáng)

1. 山東科技大學(xué)地球科學(xué)與工程學(xué)院，青島 266590

2. 山東省水土保持與環(huán)境保育重點(diǎn)實驗室， 臨沂大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院，臨沂 276000

3. 山東師范大學(xué)地理與環(huán)境學(xué)院，濟(jì)南 250014

4. 長島縣自然資源局，煙臺 265800

5. 臨沂大學(xué)地質(zhì)與古生物研究所，臨沂 276000

黃土作為第四紀(jì)特定氣候環(huán)境下形成的粉塵堆積，其蘊(yùn)含著大氣環(huán)流與沉積環(huán)境等信息，從而成為古氣候環(huán)境研究的重要載體[1-3]。黃土經(jīng)歷了粉塵物質(zhì)的搬運(yùn)、堆積以及堆積后的改造過程，而化學(xué)元素的遷移、富集以及重新組合等行為記錄著整個過程中氣候環(huán)境的變化信息，通過研究黃土地層中化學(xué)元素的含量變化與組合特征可以有效揭示化學(xué)風(fēng)化強(qiáng)度與古氣候環(huán)境的演變過程[4-6]，又因不同化學(xué)元素之間的化學(xué)行為在表生環(huán)境中存在著差異，因此元素含量與相關(guān)參數(shù)在一定程度上也被用來指示黃土粉塵的物源信息[7-9]。元素地球化學(xué)作為黃土物源判別、化學(xué)風(fēng)化強(qiáng)度及古氣候環(huán)境演變分析的重要替代指標(biāo)之一，在風(fēng)塵堆積的研究中得到了廣泛的應(yīng)用[10-15]。

山東位于我國現(xiàn)代季風(fēng)區(qū)的東部，保存了大量的黃土地層。山東黃土蘊(yùn)含著東亞地區(qū)季風(fēng)演變與環(huán)境變化信息，對我國古氣候環(huán)境演化的研究具有重要的意義[16-19]。其中廟島群島作為山東黃土重要的分布區(qū)，其獨(dú)特的海陸地理位置使該區(qū)黃土更完整地保存了中國東部季風(fēng)區(qū)的環(huán)境演變信息。學(xué)者們對廟島群島展開的相關(guān)研究使我們對該區(qū)黃土的物源、成因以及環(huán)境意義有了較為整體認(rèn)識，同時也表明了該區(qū)黃土存在的特殊性[20-22]，雖然對廟島群島黃土元素地球化學(xué)方面的研究有了初步的進(jìn)展，但是相對于西北內(nèi)陸以及南方等地區(qū)的研究而言仍較為薄弱[23]。對此，本文在已有研究的基礎(chǔ)上對長島縣仙境源黃土的常量元素的組成特征進(jìn)行了分析，同時通過與洛川黃土-古土壤[10]及山東其他黃土剖面[24]常量元素之間的對比來探討其在粉塵物源和風(fēng)化強(qiáng)度之間存在的差異性，并結(jié)合化學(xué)元素綜合參數(shù)提取了仙境源黃土堆積過程中氣候環(huán)境的演變信息。

1 材料與方法

1.1 剖面概況與樣品采集

仙境源剖面（37°55′51.7″N、120°44′47.3″E）位于山東省煙臺市長島縣南長山島東部王溝村，海拔46.7 m，剖面厚度約 500 cm，未見底（圖 1）。該區(qū)為暖溫帶季風(fēng)氣候，降水集中，雨熱同期，夏季盛行東南風(fēng)，冬季以西北風(fēng)為主。基于野外觀察沉積物顏色、巖性、沉積結(jié)構(gòu)特征和層間接觸關(guān)系等，該剖面自上而下可劃分為：表土層（0～40 cm），暗灰棕色，結(jié)構(gòu)疏松多孔，含有較多的植物根系，受流水和生物擾動明顯；黃土層（40～280 cm），淺黃色粉砂質(zhì)土，質(zhì)地均勻，較疏松，垂直節(jié)理明顯；古土壤層（280～340 cm），灰褐色粉砂質(zhì)黏土，結(jié)構(gòu)較為緊密，團(tuán)粒結(jié)構(gòu)比較明顯；黃土層（340～370 cm），黃色粉砂質(zhì)土，質(zhì)地均勻，較疏松；古土壤層（370～390 cm），灰褐色粉砂質(zhì)黏土，土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)較為明顯；黃土層（390～430 cm），黃色粉砂質(zhì)土，質(zhì)地均勻，有少量孔隙；古土壤層（430～460 cm），灰褐色粉砂質(zhì)黏土，結(jié)構(gòu)緊實，土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)較明顯；黃土層（460～500 cm），黃色粉砂質(zhì)土，質(zhì)地均勻。通過對仙境源剖面地層年代的研究，結(jié)果表明該剖面為晚更新世以來的黃土沉積[25]，本文根據(jù)該剖面的地層特征，在其40～490 cm 深度范圍內(nèi)共采集了27 個地球化學(xué)樣品用于常量元素測試。

圖1 仙境源剖面地理位置[24]Fig.1 Location of the Xianjingyuan loess section, Shanong Province[24]

1.2 研究方法

常量元素的測試在中科院廣州地化所同位素地球化學(xué)重點(diǎn)實驗室采用Rigaku 100e 型X 熒光光譜分析（XRF）完成，其具體過程為：樣品在瑪瑙研缽內(nèi)研磨至 200 目以下，取約 2 g 樣品置于 105 ℃的烘箱4 h，取出后置于干燥器中保存；稱取1～1.2 g烘干的樣品于瓷坩堝中，放入高溫爐內(nèi)煅燒3 h 后取出，待其冷卻后稱樣品與坩堝的總量；然后稱0.53～0.58 g 燒失后保留的樣品于塑料瓶中，再稱8 倍的Li2B4O7溶膠于塑料瓶中，蓋好，震搖，使樣品與溶膠混勻，加1 滴2%LiBr-1%NH4I 混合助熔劑于XRF 的專用鉑金坩堝中，倒入混合樣品，以數(shù)滴去離子水沖洗塑料杯，溶液倒入鉑金坩堝，熔融制成玻璃餅用以測定常量元素。

2 結(jié)果分析

2.1 仙境源黃土常量元素組成特征

由仙境源黃土剖面常量元素測試結(jié)果（表1）可知，樣品中主要常量元素組合特征為SiO2、Al2O3、CaO、TFe2O3、K2O、Na2O、MgO，其中 SiO2含量最多，為61.56%～69.88%，平均含量為65.47%；Al2O3的含量為11.26%～13.02%，平均含量為11.81%；CaO 的含量為4.42%～7.48%，平均含量為6.00%；TFe2O3（TFe2O3=Fe2O3+FeO）的含量為3.51%～4.37%，平均含量為3.78%；K2O 的含量為2.06%～2.30%，平均含量為2.17%；Na2O 的含量為1.61%～1.85%，平均含量為1.75%；MgO 的含量為1.00%～1.66%，平均含量為 1.47%；而 TiO2、P2O5、MnO 的含量平均值分別為0.67%、0.08%與0.07%，含量較少；仙境源黃土中氧化物平均含量依次為SiO2＞Al2O3＞CaO＞TFe2O3＞ K2O＞ Na2O＞ MgO＞ TiO2＞ P2O5＞ MnO，其中SiO2、Al2O3和CaO 的平均含量之和為83.23%。

與上陸殼UCC[26]相比（表 1，圖2），仙境源黃土中SiO2的含量與UCC 較為接近，CaO 的含量較為富集，而 Al2O3、Fe2O3、MgO、Na2O 和 K2O 的含量相對虧損，其中Na2O 含量的虧損較為明顯，元素含量的變化與化學(xué)風(fēng)化過程中堿金屬元素易淋溶遷移、穩(wěn)定元素相對富集有關(guān)[27]；與洛川黃土[10]相比，除CaO 表現(xiàn)為明顯富集、Na2O 含量比較接近以外，其他元素均呈現(xiàn)虧損特征；與洛川古土壤[10]相比，仙境源黃土中SiO2、Na2O 的含量較為富集，而其他元素含量均呈不同程度的虧損；與山東平陰黃土[24]相比，除了MgO 含量較為接近之外，其他元素含量均呈不同程度的虧損，其中SiO2與CaO的虧損比較明顯；而與同區(qū)域內(nèi)砣磯島黃土[23]的常量元素之間的差異并不明顯，其中仙境源黃土中SiO2、K2O 和Na2O 的含量較砣磯島略有虧損，而Al2O3、TFe2O3與CaO 相對于砣磯島黃土略有富集且CaO 富集程度較為明顯。

2.2 仙境源黃土化學(xué)風(fēng)化強(qiáng)度判別

化學(xué)蝕變系數(shù)（CIA=[Al2O3/（Al2O3+CaO*+Na2O+K2O）]×100）指示長石風(fēng)化成黏土礦物的程度，是衡量沉積物風(fēng)化作用的代用指標(biāo)[28-29]，式中的CaO*為硅酸鹽相，對其計算采用McLennan[30]的方法。根據(jù)CIA 值的范圍可以將風(fēng)化強(qiáng)度劃分為4 個階段，分別為未受化學(xué)風(fēng)化階段（CIA＜50）、寒冷干燥氣候條件下的初等化學(xué)風(fēng)化階段（50＜CIA＜65）、溫暖濕潤氣候條件下的中等化學(xué)風(fēng)化階段（65＜CIA＜85）和炎熱潮濕的強(qiáng)烈化學(xué)風(fēng)化階段（85＜CIA＜100）[11]。其中，上陸殼 UCC[26]（CIA 為 47.92）處于未受化學(xué)風(fēng)化階段；洛川黃土[10]（CIA 為63.73）處于寒冷干燥氣候條件下的初等化學(xué)風(fēng)化階段；洛川古土壤[10]（CIA 為67.36）處于溫暖濕潤氣候條件下的中等化學(xué)風(fēng)化階段；平陰黃土[24]（CIA 為53.67）與砣磯島黃土[23]（CIA 為57.59）均處于初等化學(xué)風(fēng)化階段（圖3）。仙境源黃土的CIA 值的變化范圍為57.64～62.22，平均值為59.21，表明仙境源黃土也處于初等化學(xué)風(fēng)化作用階段，其中仙境源黃土與砣磯島黃土的CIA 值分布較為集中，而平陰黃土的CIA 值分布比較分散，雖然部分CIA 值接近或者高于仙境源黃土，但CIA 值主要還是集中分布在低于仙境源黃土的一側(cè)。各黃土剖面和UCC 經(jīng)歷的化學(xué)風(fēng)化強(qiáng)度依次為上陸殼（UCC）＜平陰黃土＜砣磯島黃土＜仙境源黃土＜洛川黃土＜洛川古土壤。

表1 仙境源黃土與砣磯島黃土、平陰黃土、洛川黃土-古土壤的常量元素含量Table 1 Major elements contents of Xiangjiangyuan loess, Tuoji loess, Pingyin loess and Luochuan loess-paleoaol

圖2 仙境源黃土與砣磯島黃土、平陰黃土、洛川黃土-古土壤常量元素的UCC 標(biāo)準(zhǔn)化對比Fig.2 UCC normalized pattern of major elements of the Xiangjiangyuan loess and its comparison with Tuoji loess, Pingyin loess and Luochuan loess-paleoaol

因不同礦物之間的風(fēng)化速率不同，且斜長石的風(fēng)化速率遠(yuǎn)大于鉀長石，因此Na/K 比值可通過衡量樣品中斜長石風(fēng)化程度近而來表示化學(xué)風(fēng)化程度，該比值與風(fēng)化程度成反比[31]。由圖3 可知，仙境源黃土樣品中的Na/K 比值分布較為集中，并且與CIA 指數(shù)之間大致呈現(xiàn)為負(fù)相關(guān)性；同時，仙境源黃土中的Na/K 比值與砣磯島黃土較為接近；平陰黃土的Na/K 比值較為分散，雖然部分樣品的Na/K比值低于仙境源黃土并達(dá)到了與洛川黃土相當(dāng)?shù)某潭?，但Na/K 比值總體仍高于仙境源黃土；而洛川黃土與洛川古土壤的Na/K 比值均低于仙境源黃土?？梢钥闯?，上陸殼（UCC）、平陰黃土、砣磯島黃土、仙境源黃土、洛川黃土、洛川古土壤的Na/K比值總體呈現(xiàn)為逐漸減小的變化趨勢，與CIA 指數(shù)呈現(xiàn)出的化學(xué)風(fēng)化強(qiáng)度變化規(guī)律較為一致。

圖3 仙境源黃土與砣磯島黃土、平陰黃土、洛川黃土-古土壤化學(xué)風(fēng)化參數(shù)CIA 與Na/K 關(guān)系散點(diǎn)圖Fig.3 The scatter diagram of CIA and Na/K molar ratio of Xiangjiangyuan loess, Tuoji loess, Pingyin loess and Luochuan loess-paleoaol

A-CN-K（Al2O3-CaO*+Na2O-K2O）三角模型圖可以反映剖面地層的化學(xué)風(fēng)化趨勢[28,32]。將仙境源黃土數(shù)據(jù)點(diǎn)投到A-CN-K 三角模型圖上可以看出（圖4），仙境源黃土的數(shù)據(jù)點(diǎn)也大致與CN-A 連線平行，表明剖面中的斜長石先開始風(fēng)化分解，Ca、Na 流失，其中，仙境源黃土與砣磯島黃土分布較為集中且重復(fù)性較高；平陰黃土的數(shù)據(jù)樣點(diǎn)也呈現(xiàn)較為分散的特點(diǎn)，雖有部分樣品數(shù)據(jù)呈現(xiàn)的風(fēng)化強(qiáng)度高于仙境源黃土，但總體仍集中分布于風(fēng)化強(qiáng)度弱于仙境源黃土的一側(cè)；而仙境源黃土中雖然也有部分樣點(diǎn)達(dá)到了風(fēng)化強(qiáng)度與洛川黃土相近的位置，但總體仍弱于洛川黃土；各黃土中Ca、Na 的流失程度大致呈現(xiàn)為平陰黃土＜砣磯島黃土＜仙境源黃土＜洛川黃土＜洛川古土壤，說明風(fēng)化強(qiáng)度逐漸增加，與CIA指數(shù)和Na/K 比值呈現(xiàn)出的變化特征較為相似。

圖4 仙境源黃土與砣磯島黃土、平陰黃土、洛川黃土-古土壤的A-CN-K 三角圖Fig.4 A-CN-K diagram of Xiangjiangyuan loess, Tuoji loess,Pingyin loess and Luochuan loess-paleoaol

3 討論

3.1 仙境源黃土常量元素揭示的粉塵物源與環(huán)境差異

雖然黃土堆積后的風(fēng)化過程會使化學(xué)元素發(fā)生遷移與富集等化學(xué)行為[26,28]，但通過各黃土經(jīng)歷的化學(xué)風(fēng)化強(qiáng)度可知，除洛川古土壤達(dá)到了中等化學(xué)風(fēng)化強(qiáng)度以外，仙境源黃土、砣磯島黃土、平陰黃土與洛川黃土均經(jīng)歷了初等化學(xué)風(fēng)化階段，從而使化學(xué)元素受堆積后的影響較小而較好地保留了粉塵源區(qū)的信息。而在黃土常量元素中，Si、Al、Ti 多存在于穩(wěn)定礦物中，在搬運(yùn)與風(fēng)化過程中受外界因素的影響較小，不易流失[33-34]；同時Fe 元素在風(fēng)化過程中多為價態(tài)之間的轉(zhuǎn)變，沒有明顯的遷移行 為[16,33,35]， 因 此 本 文 選 用 SiO2-Al2O3, TiO2/Al2O3-SiO2/Al2O3以及TFe2O3-Al2O3散點(diǎn)圖來對各剖面的粉塵物源進(jìn)行分析?？梢钥闯觯▓D5），仙境源與洛川兩個黃土樣品在SiO2-Al2O3, TiO2/Al2O3-SiO2/Al2O3和TFe2O3-Al2O3散點(diǎn)圖中的分布區(qū)域存在較為明顯的差異，表明其在粉塵物源之間的不同；因此我們認(rèn)為，仙境源黃土與洛川黃土-古土壤在元素組成上存在的差異以及在水熱條件較好條件下風(fēng)化強(qiáng)度卻低于洛川黃土-古土壤的特征主要是因為粉塵物源的不同。

通過仙境源黃土與平陰黃土的樣品在SiO2-Al2O3與TFe2O3-Al2O3散點(diǎn)圖中的分布可以看出，二者之間有著較高的重合區(qū)域，結(jié)合化學(xué)組成與化學(xué)風(fēng)化強(qiáng)度之間呈現(xiàn)出的相似性，說明山東內(nèi)陸黃土與廟島黃土具有相似的粉塵物源與氣候環(huán)境背景；但對于平陰黃土的風(fēng)化強(qiáng)度總體較弱于仙境源黃土，我們認(rèn)為是因平陰剖面位于魯中南山地，仙境源剖面位于廟島島嶼，地理位置的不同使兩個地區(qū)受到的海陸作用之間存在差異，進(jìn)而使氣候產(chǎn)生了區(qū)域性的差異；而對于平陰黃土中的各風(fēng)化判別指標(biāo)、SiO2-Al2O3與TFe2O3-Al2O3樣品點(diǎn)的分布均呈現(xiàn)出較為分散的分布特征，對此我們認(rèn)為可能與其粉塵的物質(zhì)來源有關(guān)，即平陰黃土除了有末次冰期時期萊州灣裸露地層的粉塵物質(zhì)以外，還可能接受了黃泛平原的近源物質(zhì)[18,24]，這一點(diǎn)在平陰黃土SiO2與Na2O 等粗粒度效應(yīng)的元素含量較高的特征中也有體現(xiàn)[24]。此外，對于平陰黃土中出現(xiàn)部分樣品的風(fēng)化強(qiáng)度較強(qiáng)于仙境源黃土并達(dá)到與洛川黃土相似的強(qiáng)度，結(jié)合平陰黃土的樣品點(diǎn)在SiO2-Al2O3與TFe2O3-Al2O3的散點(diǎn)圖中與洛川黃土之間的重合區(qū)域相對較多，對此我們推測平陰黃土可能比仙境源黃土更易接受來自西北內(nèi)陸的粉塵物質(zhì)。

仙境源黃土與砣磯島黃土在化學(xué)元素組成與風(fēng)化強(qiáng)度之間呈現(xiàn)為較高的相似性，并且兩個剖面在 SiO2-Al2O3, TiO2/Al2O3-SiO2/Al2O3和 TFe2O3-Al2O3散點(diǎn)圖中的分布比較集中且重合度較高，從而表明了同區(qū)域內(nèi)的仙境源與砣磯島黃土在粉塵物源與區(qū)域環(huán)境上的一致性；而在粉塵物源與區(qū)域環(huán)境相似的背景下，砣磯島黃土的化學(xué)風(fēng)化強(qiáng)度總體略低于仙境源黃土。通過野外基礎(chǔ)調(diào)查我們發(fā)現(xiàn)，砣磯島剖面堆積位置為山地且較為孤立，而仙境源剖面堆積位置基本為山間盆地，對此我們認(rèn)為其可能因兩個剖面所在地形之間的差異使水、熱條件發(fā)生變化，進(jìn)而對風(fēng)化強(qiáng)度產(chǎn)生了影響。

圖5 各黃土剖面 SiO2-Al2O3（a）, SiO2/Al2O3-TiO2/Al2O3（b）及 TFe2O3-Al2O3（c）散點(diǎn)圖Fig.5 Plots of SiO2-Al2O3（a）, SiO2/Al2O3-TiO2/Al2O3（b）and TFe2O3-Al2O3（c）of Xiangjiangyuan loess, Tuoji loess, Pingyin loess and Luochuan loess-paleoaol

3.2 仙境源黃土化學(xué)元素綜合參數(shù)對古氣候環(huán)境的指示意義

由于單個化學(xué)元素并不能很好地指示氣候環(huán)境的變化，因此化學(xué)元素綜合參數(shù)在黃土古氣候研究中得到了較為廣泛的應(yīng)用[6,36]。其中，殘積系數(shù)（Al2O3+Fe2O3）/（CaO+MgO+Na2O）指示著風(fēng)化淋溶作用的強(qiáng)弱，當(dāng)Al、Fe 殘積較多時，系數(shù)值增加，表明氣候暖濕[37]；退堿系數(shù)（Na2O+CaO）/Al2O3指示著化學(xué)元素的淋溶遷移，因Na、Ca 化學(xué)性質(zhì)較活潑，易遷移，而Al 相對穩(wěn)定，因此當(dāng)氣候暖濕時，該系數(shù)值減小[38]；化學(xué)風(fēng)化淋溶系數(shù)（Na2O+CaO+K2O）/A12O3）指示著黃土中活動組分與惰性組分間的消長關(guān)系，當(dāng)氣候濕潤時，土壤的淋溶作用越強(qiáng)，該系數(shù)值對應(yīng)減小[39]。因此，本文通過采用以上三種化學(xué)元素綜合參數(shù)并結(jié)合Na/K 值與CIA 指數(shù)，來對仙境源黃土堆積過程中環(huán)境演變信息進(jìn)行綜合分析。

仙境源黃土的堆積過程主要經(jīng)歷了MIS5、MIS4、MIS3 與 MIS2 四個階段[25]（圖 6）。在 MIS5 階段內(nèi)，CIA 指數(shù)與殘積系數(shù)總體較高并在MIS5a 時期出現(xiàn)了最高峰值（其年代大致為81.43 ka），退減系數(shù)、淋溶系數(shù)與Na/K 值偏小并對應(yīng)出現(xiàn)了最低谷值，表明該階段內(nèi)的風(fēng)化淋溶與風(fēng)化成壤作用較強(qiáng)，氣候較為暖濕，整體與中國東亞季風(fēng)區(qū)MIS5 時期的暖濕氣候之間存在良好的對應(yīng)關(guān)系[40]，并且水熱條件在MIS5a 時期達(dá)到了最佳[41-42]；同時MIS5a 也對應(yīng)為海平面的上升時期[43-44]，此時仙境源黃土中的粗粒組分含量減小，細(xì)粒組分含量增加[25]。在MIS4階段內(nèi)，殘積系數(shù)減小且出現(xiàn)最低谷值，退堿系數(shù)與淋溶系數(shù)增大并出現(xiàn)最高峰值，同時Na/K 比值增加，CIA 指數(shù)減小，表明該階段內(nèi)的風(fēng)化淋溶與風(fēng)化作用較弱，氣候環(huán)境呈現(xiàn)為干冷特征；同時該階段的海平面較低[44]，仙境源黃土中的粗粒組分含量增加[25]。在MIS3 階段內(nèi)的殘積系數(shù)與CIA 指數(shù)相對于MIS4 階段有所增加，但比MIS5階段要小；退減系數(shù)、淋溶系數(shù)與Na/K 比值相對于MIS4 階段有所減小，但總體上大于MIS5 階段；表明MIS3 階段內(nèi)的風(fēng)化淋溶作用與風(fēng)化成壤作用雖相對于MIS4 階段有所增強(qiáng)，但仍較弱于MIS5 階段。而風(fēng)化淋溶與化學(xué)風(fēng)化該階段的MIS3a（其年代大致為28～41 ka）和 MIS3c（其年代大致為 52～58 ka）兩個時期較強(qiáng)，在 MIS3b（其年代大致為 41～52 ka）時期減弱的變化過程與MIS3 弱暖期階段的全球溫度變化過程較為一致[45]；進(jìn)一步結(jié)合仙境源黃土粒度組分含量與MIS3 階段海平面的波動變化[44-45]我們認(rèn)為，仙境源黃土細(xì)粒級組分含量增加、化學(xué)風(fēng)化增強(qiáng)同樣與海平面的上升時期存在著對應(yīng)關(guān)系。MIS2 階段內(nèi)的各指標(biāo)均出現(xiàn)明顯的階段性變化，我們對其做了進(jìn)一步的階段性劃分，在深度170～280 cm 范圍內(nèi)殘積系數(shù)與CIA 指數(shù)明顯減小并呈現(xiàn)為低值的波動變化，退減系數(shù)、淋溶系數(shù)與Na/K比值出現(xiàn)增加且呈現(xiàn)為高值的波動變化，表明該階段內(nèi)的化學(xué)淋溶作用與風(fēng)化作用均比較弱，與末次冰盛期的干冷氣候存在對應(yīng)關(guān)系；同時該時期內(nèi)的海平面迅速下降[44]，仙境源黃土中的粗粒組分含量與沉積速率均出現(xiàn)增加的變化[25]。40～170 cm 范圍內(nèi)的殘積系數(shù)相對于冰盛期有所增加、退減系數(shù)與淋溶系數(shù)出現(xiàn)減小，且均趨于平穩(wěn)的波動變化，表明在該時期的化學(xué)淋溶作用相對于階段早期有所增強(qiáng)，氣候由干旱轉(zhuǎn)向濕潤的變化；Na/K 比值呈現(xiàn)出減小的變化趨勢，但CIA 指數(shù)卻呈現(xiàn)出明顯的波動變化。通過推測CIA 指數(shù)波動峰值與谷值的年代將其大致劃分為5 個階段并與氣候事件進(jìn)行對比后發(fā)現(xiàn)，CIA 指數(shù)增加階段1（年代范圍為15.12～14.54 ka）大致與 Meiendorf 間冰段存在著對應(yīng)關(guān)系；而后的減小階段2（年代范圍為14.54～13.96 ka）大致對應(yīng)著OD 冷事件發(fā)生時期；增加階段 3（年代范圍為 13.96～13.37 ka）大致與和的快速升溫階段相對應(yīng)；隨后出現(xiàn)的減小波動 4（年代范圍為 13.37～12.60 ka）則對應(yīng)著YD 冷事件發(fā)生時期；最后的CIA 指數(shù)增加階段5（年代范圍為 12.60～11.82 ka）則對應(yīng)為 YD 事件后期的溫度快速回升階段[46-48]，對此我們認(rèn)為，仙境源黃土的化學(xué)風(fēng)化強(qiáng)度在末次冰消期出現(xiàn)的波動變化是對該時期冷暖氣候事件的區(qū)域性響應(yīng)。

圖6 仙境源黃土剖面元素綜合參數(shù)深度變化圖Fig.6 Variation of integrated element parameters of Xianjingyuan loess

4 結(jié)論

（1）仙境源黃土中常量元素以 SiO2、Al2O3和CaO 為主，常量元素含量呈現(xiàn)為SiO2＞Al2O3＞CaO＞Fe2O3＞K2O＞Na2O＞MgO＞TiO2＞P2O5＞MnO 的組合特征。

（2）CIA 指數(shù)、Na/K 比值以及 A-CN-K 三角形模型結(jié)果顯示仙境源黃土處于初等化學(xué)風(fēng)化階段；并通過化學(xué)綜合參數(shù)進(jìn)一步表明，仙境源黃土從MIS5 到MIS2 階段的堆積過程中大致經(jīng)歷了5 次暖濕-干冷的變化，其中在MIS5 階段氣候最為暖濕，風(fēng)化強(qiáng)度最強(qiáng)，MIS2 階段的末次冰盛期氣候最為干冷，風(fēng)化強(qiáng)度最弱，以及在MIS2 階段末次冰消期內(nèi)氣候變化的不穩(wěn)定初步表明仙境源黃土記錄的氣候環(huán)境變化是對全球氣候變化的區(qū)域性響應(yīng)，并在堆積過程中受到海平面升降的影響。

（3）仙境源黃土與砣磯島黃土以及平陰黃土的常量元素組成和化學(xué)風(fēng)化強(qiáng)度對比表明，山東黃土的粉塵物源與氣候環(huán)境總體存在著較高的相似性，但其之間的差異表明了海陸位置與地形的影響使氣候存在區(qū)域性的差異，而仙境源黃土與平陰黃土之間的明顯差異除了因氣候的影響以外，也受到粉塵物質(zhì)來源的影響，進(jìn)一步體現(xiàn)了山東黃土物質(zhì)來源與成因復(fù)雜性的特點(diǎn)；而對于仙境源黃土與洛川黃土-古土壤之間存在的差異性，我們認(rèn)為主要是因二者的粉塵物質(zhì)來源不同。