中國(guó)沙漠的碎屑長(zhǎng)石礦物與冰期風(fēng)塵示蹤

李 娟，何 同

1.內(nèi)生金屬礦床成礦機(jī)制研究國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，南京大學(xué) 地球科學(xué)與工程學(xué)院，南京 210023；2.南京信息工程大學(xué) 地理科學(xué)學(xué)院，南京 210062

亞洲是世界上第二大粉塵來(lái)源地，釋放的粉塵傳輸距離最遠(yuǎn)可達(dá)北極格陵蘭（Biscaye et al., 1997;Svensson et al., 2000），青藏高原北部區(qū)域的隆升起到了關(guān)鍵作用（孫繼敏，2014; Bory, 2014）。青藏高原北部作為高基巖侵蝕區(qū)，從巖石圈中釋放的砂礫大小的沉積物通過(guò)大氣環(huán)流傳送到黃土高原（Kutzbach et al., 1989）。特別是在冰期階段，地表風(fēng)動(dòng)力更強(qiáng)，有利于青藏高原北部的物質(zhì)被再次搬運(yùn)活化。青藏高原北部的山脈在第四紀(jì)（2.58～0 Ma）經(jīng)歷了多次階段性構(gòu)造抬升（Dai et al., 2006;Li et al., 2014），造成了基巖侵蝕加強(qiáng)的事件（聶軍勝，2003），在周邊的沙漠盆地形成巨厚層的沉積物堆積（Derbyshire et al., 1998）。如果上述假設(shè)成立，塔克拉瑪干沙漠、柴達(dá)木沙漠、巴丹吉林沙漠、騰格里沙漠與毛烏素沙漠會(huì)成為東亞粉塵釋放的最主要來(lái)源地，目前這一推斷還缺乏直接證據(jù)支撐。

亞洲粉塵源區(qū)位于中亞造山帶與青藏高原北部山脈之間。該地區(qū)的地質(zhì)地層主要代表新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)抬升形成的上部大陸地殼物質(zhì)，主要由斜長(zhǎng)石、鉀長(zhǎng)石和石英構(gòu)成（Nesbitt and Young, 1984）。隆升山地周邊的沙漠沉積盆地沉積物主要由上述三種礦物組成，幾乎占到了總質(zhì)量的一半（Ferrat et al.,2011）。采用礦物學(xué)比值，可提供重要的地表物質(zhì)成分區(qū)分方法（Muhs, 2004）。構(gòu)造運(yùn)動(dòng)抬升產(chǎn)生的基巖侵蝕，將地質(zhì)地層的區(qū)域性差異帶入到了地表沉積物中，通過(guò)沉積旋回反映在沉積盆地沉積物的成分變化（Pettijohn et al., 1973），沉積物的化學(xué)成分與礦物成分變化受到構(gòu)造運(yùn)動(dòng)與地質(zhì)地層的約束限定（Dickinson and Suczek, 1979）。青藏高原北部山脈位于板塊構(gòu)造邊緣的新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)構(gòu)造活動(dòng)帶，經(jīng)歷了快速的沉積物堆積，而位于更北方的中亞造山帶位于穩(wěn)定的大陸內(nèi)陸板塊內(nèi)陸克拉通之上，如蒙古戈壁、中國(guó)東北的渾善達(dá)克、科爾沁、呼倫貝爾沙地，從二疊紀(jì)開始就已經(jīng)經(jīng)歷了包括新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)在內(nèi)多次構(gòu)造運(yùn)動(dòng)與沉積旋回，沉積物成分可能不同于青藏高原北部。

斜長(zhǎng)石、鉀長(zhǎng)石、石英的物理性質(zhì)相似，在沉積物中的礦物顆粒形態(tài)密度接近（Deer et al.,1997），在隨著大氣環(huán)流的搬運(yùn)傳輸過(guò)程中，可能具有一致性。目前在東亞下風(fēng)向的北太平洋（Blank et al., 1985; Leinen et al., 1994; Merrill et al., 1994）、格陵蘭（Biscaye et al., 1997; Svensson et al., 2000）都發(fā)現(xiàn)了這些礦物的細(xì)小顆粒。過(guò)去運(yùn)用Pb同位素示蹤的方法，確定了粉塵從東亞遠(yuǎn)距離傳輸?shù)竭@些地區(qū)是可行的（Bory et al., 2003）。通過(guò)對(duì)粉塵的現(xiàn)代大氣觀測(cè)（Jeong et al., 2014），傳輸?shù)膭?dòng)力機(jī)制很可能是北半球行星風(fēng)系西風(fēng)帶。

本文對(duì)東亞10個(gè)沙漠地表沉積物采樣，運(yùn)用自動(dòng)礦物學(xué)分析方法（INCA-Mineral）提供了東亞粉塵源區(qū)沉積物礦物含量的統(tǒng)計(jì)分析，將礦物粉塵的礦物成分變化與板塊構(gòu)造地質(zhì)相聯(lián)結(jié)。研究圍繞三個(gè)方面開展：（1）中國(guó)沙漠與蒙古戈壁沉積物中斜長(zhǎng)石、鉀長(zhǎng)石、石英的含量； （2）通過(guò)礦物比值方法，區(qū)分不同板塊構(gòu)造的沉積物成分； （3）檢驗(yàn)青藏高原北部隆升對(duì)周邊沙漠盆地沉積物成分的影響，結(jié)合先前對(duì)冰期時(shí)段開展的大氣傳輸過(guò)程模擬（Liu et al., 2015），探索東亞粉塵大氣傳輸模式。

1 材料與方法

本文主要研究干旱區(qū)山前盆地堆積的砂質(zhì)松散沉積物，地表砂樣本采集自地表以下20 cm，一共采集了38個(gè)地表砂樣本。采集樣本的空間位置標(biāo)注在圖1。采集了共計(jì)10個(gè)沙漠的沉積物樣本，采集的沙漠盆地包括中國(guó)西北以及北方的塔克拉瑪干、柴達(dá)木、巴丹吉林、騰格里、毛烏素、古爾班通古特沙漠；中國(guó)東北的渾善達(dá)克、科爾沁、呼倫貝爾沙地；蒙古國(guó)南部的蒙古戈壁（圖1）。研究區(qū)共覆蓋150萬(wàn)平方公里的范圍（Sun et al.,1998）。

在空間地理位置角度，北部研究區(qū)包含古爾班通古特沙漠、渾善達(dá)克、科爾沁、呼倫貝爾沙地、蒙古戈壁，沿著中亞造山帶（天山—陰山—燕山—大興安嶺）分布（圖1）。南部研究區(qū)包括塔克拉瑪干、柴達(dá)木、騰格里、巴丹吉林和毛烏素沙漠，位于青藏高原北緣的山脈（昆侖山—祁連山）北麓。

圖1 東亞沙漠的分布及采樣位置Fig.1 Geographical Location of East Asian deserts

細(xì)砂—粉砂大?。?～120 μm粒徑）的顆粒物，在低空大氣中以懸浮氣溶膠的狀態(tài)遠(yuǎn)距離傳輸。故而本文對(duì)每個(gè)砂樣濕篩，以提取5～120 μm的礦物顆粒以備微區(qū)分析。篩取、干燥后的樣本，放置在圓形的模具中（圖2），加上環(huán)氧樹脂與固化劑。樣本固化以后，對(duì)下表面進(jìn)行磨拋，顯微鏡下觀察見砂礫顆粒表面光滑平整。上機(jī)之前經(jīng)過(guò)噴碳鍍膜，增加樹脂靶的導(dǎo)電性。最后置于專用樣品臺(tái)（李娟等，2017），放入場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡進(jìn)行測(cè)試。所用電鏡為南京大學(xué)內(nèi)生金屬礦床成礦機(jī)制研究國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的Carl Zeiss Supra55型場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡，配備牛津儀器（Oxford Instrument）高性能Oxford AZtec X-Max150型能譜儀（EDS）及INCA-Mineral自動(dòng)礦物相識(shí)別分析軟件。

本實(shí)驗(yàn)電鏡參數(shù)設(shè)置：使用20 kV，60 Aperture光闌進(jìn)行分析測(cè)試，圖像掃描分辨率1024×800。定量分析使用牛津儀器的INCA-Mineral自動(dòng)礦物相識(shí)別分析軟件（圖2），實(shí)現(xiàn)單個(gè)樣本靶分析顆粒數(shù)目40000的分析數(shù)目，包括約20000個(gè)石英單顆粒，約10000個(gè)斜長(zhǎng)石與鉀長(zhǎng)石顆粒，其他礦物顆粒約10000個(gè)。借助高分辨率掃描電鏡圖像，通過(guò)INCA-Mineral單顆粒摳圖（圖2），識(shí)別并剔除多礦物構(gòu)成的復(fù)雜顆粒，約500個(gè)單顆粒。對(duì)獲得的分類為石英、鉀長(zhǎng)石、斜長(zhǎng)石的礦物單顆粒，進(jìn)行面積加總統(tǒng)計(jì)，乘以礦物密度，獲得石英、鉀長(zhǎng)石與斜長(zhǎng)石的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)。INCA-Mineral系統(tǒng)區(qū)別于過(guò)去采用的QEM-SCAN以及MLA等礦物相自動(dòng)分析系統(tǒng)（Fandrich et al., 2007），后兩種通常將多礦物復(fù)雜顆?；烊雴晤w粒進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。采用礦物單顆粒的分析方法，剔除了復(fù)雜顆粒，測(cè)試分析可靠性更高，并且相比于過(guò)去誤差較大（>10%）的X光粉末晶體衍射法（XRD）要有效得多。

圖2 沙漠砂樣本的INCA-Mineral分析流程圖Fig.2 The schematic map for automated mineralogy analysis under INCA-Mineral system

2 結(jié)果

本文運(yùn)用INCA-Mineral方法，從沙漠砂沉積物中鑒定了33種礦物。最主要的礦物成分包括石英（35%～56%）、斜長(zhǎng)石與鉀長(zhǎng)石（19%～53%）、方解石與白云石（0～25%）。其他少量礦物經(jīng)鑒定，包括白云母、黑云母、綠泥石以及重礦物。INCAMineral方法，與過(guò)去采用的XRD分析（Ferrat et al., 2011）都能實(shí)現(xiàn)礦物鑒定，但本文通過(guò)前者進(jìn)行礦物分析的誤差更小，更加適合于大跨度的沙漠沉積物成分定量分析。

東亞沙漠位于歐亞大陸板塊內(nèi)部，豐度最高的幾種礦物包括石英、鉀長(zhǎng)石、鈉長(zhǎng)石、含鈣斜長(zhǎng)石，它們之間的相對(duì)含量最能代表沙漠沉積物的成分。本文采用特征礦物含量比值的方式區(qū)分物源。鉀長(zhǎng)石/鈉長(zhǎng)石比值、斜長(zhǎng)石/石英比值（圖3）顯示，較高的比值范圍位于北部沙漠研究區(qū)。而南部沙漠研究區(qū)（圖1：構(gòu)造分界線A-B以南），絕大多數(shù)樣本的鉀長(zhǎng)石/鈉長(zhǎng)石比值<1，斜長(zhǎng)石/石英比值<0.3。南北兩個(gè)研究區(qū)，統(tǒng)計(jì)差異區(qū)分顯著。

其余少量礦物成分也呈現(xiàn)明顯的南北差異。南部沙漠研究區(qū)綠泥石礦物含量更高，方解石（3.5%～19.5%）和白云石（0.74%～10.5%）礦物含量，也要比北部沙漠研究區(qū)含量更高。考慮到諸多特征礦物的含量呈現(xiàn)出南北差異。

3 討論

3.1 東亞沙漠沉積物成分的南北分區(qū)

依據(jù)石英、斜長(zhǎng)石、鉀長(zhǎng)石礦物相對(duì)成分的變化，研究北美沙漠、北非沙漠的物源已經(jīng)很常用（Muhs, 2004），但是應(yīng)用在東亞南部沙漠研究區(qū)和北部沙漠研究區(qū)物源如何變化這一問(wèn)題上尚屬首次。特別是東亞南部沙漠研究區(qū)，位于構(gòu)造快速隆升區(qū)。構(gòu)造隆升事件顯著影響了山前盆地沉積物的礦物成分，目前亟待獲取用于構(gòu)造事件診斷的礦物特征組合（Dickinson and Suczek, 1979）。

構(gòu)造快速隆升區(qū)的基巖成分與上部大陸地殼平均成分一致（Rudnick and Gao, 2004）。沿著青藏高原北部山脈分布的沙漠盆地（圖1），沙漠沉積物成分可以用來(lái)代表上部大陸地殼平均成分，圖3顯示南部沙漠研究區(qū)鉀長(zhǎng)石/鈉長(zhǎng)石比值介于0.4～1.3，而在非快速隆升區(qū)域的北部沙漠研究區(qū)，鉀長(zhǎng)石/鈉長(zhǎng)石比值在0.6～4.2（圖3）。

南部沙漠研究區(qū)沿著青藏高原北部昆侖山—祁連山分布，該區(qū)域在2.6 Ma以來(lái)快速隆升，巖石剝露侵蝕，堆積形成的沉積物鈉長(zhǎng)石含量較高，鉀長(zhǎng)石含量較低。反之，北部研究區(qū)的沙漠盆地，沿中亞造山帶（阿爾泰山—天山—陰山—燕山—大興安嶺）分布，構(gòu)造褶皺運(yùn)動(dòng)始于二疊紀(jì)末，隆起時(shí)間較早，最晚一次抬升事件發(fā)生在5±3 Ma（Jolivet et al., 2007）?；鶐r侵蝕速率相對(duì)新構(gòu)造隆升區(qū)較低（Cunningham, 2005）。

圖3 （a）東亞沙漠鉀長(zhǎng)石/鈉長(zhǎng)石含量比值的比對(duì)；（b）東亞沙漠含鈣斜長(zhǎng)石/石英含量比值的比對(duì)Fig.3 Comparison of K-feldspar/albite ratio in East Asian deserts（a）and Ca-plagioclase/quartz ratio in East Asian deserts（b）

南部沙漠研究區(qū)和北部研究區(qū)的構(gòu)造環(huán)境背景差異，很可能導(dǎo)致了北部沙漠研究區(qū)沉積物平均成分偏離了上部大陸地殼平均值。南部沙漠研究區(qū)沿著昆侖山—祁連山，位于塔里木板塊與華北板塊（北部研究區(qū)的板塊構(gòu)造界限，用紅色線表示，圖4），而北部沙漠研究區(qū)沿著阿爾泰山—天山—陰山—燕山—大興安嶺分布，位于蒙古—西伯利亞板塊（圖4南部研究區(qū)的板塊構(gòu)造界限用綠色線表示）。南北兩個(gè)沙漠研究區(qū)的構(gòu)造差異很可能導(dǎo)致了沉積物碎屑長(zhǎng)石化學(xué)成分的不同（圖1）。

南部研究區(qū)鉀長(zhǎng)石含量較低，鈉長(zhǎng)石含量較高，與出露的基巖化學(xué)成分一致。對(duì)出露地層開展的大范圍地球化學(xué)填圖顯示，南部研究區(qū)與北部研究區(qū)相比，基巖主量元素化學(xué)成分K2O含量偏低（淡藍(lán)色表示K2O含量較低值，深紅色表示K2O含量較高值，圖4）。野外巖石露頭樣本的主量元素化學(xué)分析測(cè)試結(jié)果（Dash et al., 2016; Wang et al.,2016）也支持了本文的假設(shè)，蒙古阿爾泰山侵入巖，相比青藏高原北部噴發(fā)形成的巖漿巖，化學(xué)成分明顯富集K2O。大范圍噴發(fā)的火成巖化學(xué)成分，很可能在隨后的基巖侵蝕作用下，限定了周邊沙漠盆地沉積物的鉀長(zhǎng)石含量。

南部沙漠研究區(qū)與北部沙漠研究區(qū)沉積物成分的差異，同樣反應(yīng)在了Nd同位素的研究結(jié)果中（Liu et al., 1994）。青藏高原北部區(qū)域的沙漠，相比北部中亞造山帶，沉積物的Nd同位素值偏負(fù)；進(jìn)一步的地殼Nd模式年齡計(jì)算揭示了北部中亞造山帶有更多的地幔來(lái)源物質(zhì)的加入（Liu et al., 1994），導(dǎo)致了北部研究區(qū)的沙漠沉積物放射性同位素εNd值（Chen et al., 2007）和 εHf值（Zhao et al., 2014）明顯偏正。地幔來(lái)源物質(zhì)增多，使得侵入巖體的形成溫度更高，長(zhǎng)石礦物在成巖結(jié)晶分異過(guò)程中，碎屑長(zhǎng)石中鉀長(zhǎng)石的比例顯著增加（圖3a），并且與裸露基巖大規(guī)模地球化學(xué)填圖的結(jié)果（圖4）相互印證。

3.2 青藏高原北部沙漠碎屑長(zhǎng)石成分示蹤對(duì)冰期古風(fēng)向的啟示

碎屑長(zhǎng)石礦物成分（圖3）、巖石地球化學(xué)填圖（圖4）、放射性同位素比值等研究資料，一致揭示了東亞粉塵源區(qū)由南部沙漠研究區(qū)和北部沙漠研究區(qū)這兩個(gè)端元組成。過(guò)去認(rèn)為近地表傳輸?shù)亩撅L(fēng)主要搬運(yùn)并混合了南部和北部?jī)蓚€(gè)端元來(lái)源的風(fēng)沙物質(zhì)，堆積在黃土高原（Che and Li, 2013; 李高軍等，2013），兩個(gè)端元的貢獻(xiàn)都是主要的（Zhang et al., 2015）。然而關(guān)于冰期黃土物質(zhì)“雙來(lái)源”的觀點(diǎn)，受到了多項(xiàng)研究的挑戰(zhàn)。位于鄂爾多斯盆地的毛烏素沙漠，開戰(zhàn)了詳細(xì)的地表砂地球化學(xué)填圖，研究結(jié)果認(rèn)為毛烏素沙漠通過(guò)“中轉(zhuǎn)站”的作用，通過(guò)風(fēng)力搬運(yùn)侵蝕作用，再次循環(huán)了黃河泛濫搬運(yùn)自上游青藏高原的物質(zhì)，為黃土高原提供了充足的風(fēng)砂物質(zhì)來(lái)源（Nie et al., 2015; Stevens et al.,2013）。

圖4 南部研究區(qū)與北部研究區(qū)沙漠盆地的構(gòu)造示意圖（板塊構(gòu)造分界線據(jù) Chen et al.，2007；底圖據(jù)謝學(xué)錦，2005）Fig.4 The tectonic plate for the southern and northern research area (The tectonic boundary is modified from Chen et al., 2007)

本文通過(guò)南部沙漠研究區(qū)與北部沙漠研究區(qū)沉積物的碎屑長(zhǎng)石成分，確認(rèn)了兩個(gè)基本事實(shí)：（1）毛烏素沙漠成分確實(shí)與青藏高原北部物質(zhì)成分一致，在冰期時(shí)段，屬于黃土高原的重要物源，支持了過(guò)去依據(jù)黃土高原北部和中部粒度空間分布規(guī)律得到的推斷（Ding et al., 2005）；（2）北部研究區(qū)的沙漠，沿著中亞造山帶分布，無(wú)法排除其對(duì)黃土高原北部的貢獻(xiàn)（Zhang et al., 2016），然而北部研究區(qū)的沙漠對(duì)黃土高原中部和南部的貢獻(xiàn)尚不明確，其定量數(shù)值迫切需要在今后詳細(xì)開展。本文碎屑長(zhǎng)石成分的記錄揭示了中亞造山帶對(duì)冰期黃土較小的貢獻(xiàn)量（圖3b）。

黃土高原中部靈臺(tái)剖面（孫友斌等，2001）末次冰盛期的黃土碎屑長(zhǎng)石成分高度均一，鉀長(zhǎng)石/鈉長(zhǎng)石比值穩(wěn)定在0.5附近，完全位于青藏高原北部沙漠的范圍內(nèi)。為了驗(yàn)證這一發(fā)現(xiàn)，筆者引入了含鈣斜長(zhǎng)石/石英的比值，結(jié)果依舊顯示了高度均一的特性（Jahn et al., 2001）。末次冰期黃土完全位于青藏高原北部沙漠的范圍內(nèi)，特別是與毛烏素沙漠高度重疊。據(jù)此推斷，冰盛期黃土高原中部的黃土物質(zhì)來(lái)源于青藏高原北部，與冰盛期時(shí)段，青藏高原北部基巖侵蝕的加強(qiáng)有（He et al., 2017），可能是通過(guò)冰川規(guī)模擴(kuò)大造成的下蝕（He et al.,2016），也可能是由于黃河上游河流侵蝕作用加劇所致（Nie et al., 2015）。

本文運(yùn)用碎屑長(zhǎng)石成分重新闡釋了黃土高原中部靈臺(tái)黃土剖面的風(fēng)塵物源，對(duì)于研究冰盛期我國(guó)北方大氣環(huán)流傳輸模式具有重要啟示。黃土沉積序列為研究地質(zhì)歷史時(shí)期風(fēng)力傳輸方向提供證據(jù)（Ding et al., 1995; Muhs, 2018）。氣候特別寒冷或者是降溫快速的時(shí)段，容易發(fā)生大氣環(huán)流的經(jīng)向移動(dòng)，自北向南發(fā)生遷移（Ding et al., 2000）。冰期時(shí)段，鄂爾多斯盆地與柴達(dá)木盆地雅丹風(fēng)蝕地貌發(fā)育，出露面積廣，具有區(qū)域代表性（Pullen et al.,2011）。冰盛期的古風(fēng)向自西向東傳輸，與現(xiàn)代冬季中國(guó)北方盛行的西風(fēng)傳輸方向一致，西風(fēng)帶的主軸位置很可能遷移到了青藏高原北部柴達(dá)木盆地一帶。很可能現(xiàn)代冬季西風(fēng)帶的主軸位置（圖4），就是當(dāng)時(shí)大氣環(huán)流的主要傳輸通道。

3.3 東亞來(lái)源粉塵的全球傳輸機(jī)制

假設(shè)上述推論成立，青藏高原北部沙漠沉積物在冰盛期通過(guò)西風(fēng)帶實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離傳輸。超遠(yuǎn)距離傳輸很可能遠(yuǎn)至格陵蘭島（Bory, 2014）。為驗(yàn)證這一假設(shè)，亟待對(duì)格陵蘭粉塵成分開展物源研究。據(jù)大氣環(huán)流傳輸模擬，冰盛期時(shí)段，格陵蘭粉塵源自于東亞（Reader et al., 1999），Pb同位素的研究比對(duì)結(jié)果也揭示了東亞作為格陵蘭島粉塵的重要來(lái)源（Biscaye et al., 1997）。然而來(lái)自東亞南部沙漠研究區(qū)，還是北部沙漠研究區(qū)尚不明確。

碎屑長(zhǎng)石是地殼中豐度最高的礦物，從東亞大陸至北太平洋上空，再到格陵蘭島的粉塵中廣泛出現(xiàn)，很可能為超遠(yuǎn)距離粉塵物源示蹤提供證據(jù)。基于上述假設(shè)，我們將已發(fā)表的北太平洋東部、西部，格陵蘭島冰盛期粉塵氣溶膠的長(zhǎng)石礦物成分，與北非、北美、東亞潛在粉塵源區(qū)，進(jìn)行了比對(duì)（圖5）。過(guò)去發(fā)表的數(shù)據(jù)，主要依據(jù)X光粉末晶體衍射（XRD），無(wú)法區(qū)分出鈉長(zhǎng)石、含鈣斜長(zhǎng)石、鉀長(zhǎng)石等長(zhǎng)石族亞種礦物，因此本文采用了使用最廣泛的長(zhǎng)石/石英比值，以最大化使用已經(jīng)發(fā)表的數(shù)據(jù)。

依據(jù)全球尺度粉塵的長(zhǎng)石/石英比值對(duì)比（圖5），格陵蘭粉塵與北非（O’Hara et al., 2006; Refaat and Hamdan, 2015; Svensson et al., 2000）、北美粉塵（Mostafa et al., 1993）呈現(xiàn)較大的差異，比對(duì)結(jié)果支持了東亞南部沙漠研究區(qū)作為格陵蘭粉塵的主要原產(chǎn)地。格陵蘭粉塵長(zhǎng)石/石英比值在0.1～1.2，平均值0.4與青藏高原北部沙漠（0.3～0.7，均值0.5）最為接近，略低于中亞造山帶沙漠（0.3～1.2，均值0.7）。運(yùn)用Hf-Nd以及Nd-Sr同位素體系對(duì)格陵蘭Dye-3冰芯鉆孔進(jìn)行粉塵來(lái)源示蹤研究（Lupker et al., 2010）與青藏高原北部沙漠成分最為相近，與本文得到了相同的結(jié)果，并不支持先前依據(jù)Nd-Sr同位素體系獲得的青藏高原北部沙漠與中亞造山帶沙漠物質(zhì)混合，形成亞洲粉塵的“雙來(lái)源”假說(shuō)（Biscaye et al., 1997; Svensson et al., 2000;újvári et al., 2016）。

類似的結(jié)論還可以從粘土礦物特征含量獲得。通過(guò)較少的東亞粉塵的樣本，獲得了東亞粉塵源的高嶺石/綠泥石礦物含量比值（0.1～1）（Bory et al., 2002）。而格陵蘭冰芯GRIP鉆孔與GISP2鉆孔，高嶺石/綠泥石含量比值范圍分別為0.32～0.82與0～0.6，與東亞粉塵源的特征匹配，然而采樣分辨率無(wú)法區(qū)分出青藏高原北部沙漠與中亞造山帶沙漠（Bory et al., 2002）。本文提供的東亞沙漠沉積物的樣本數(shù)以及覆蓋范圍相比過(guò)去都有所提高，為進(jìn)一步精確限定格陵蘭粉塵來(lái)源提供了可能性。盡管本文實(shí)驗(yàn)樣本的粘土礦物含量較少（顆粒物比例＜5%），依然準(zhǔn)確獲得了高嶺石/綠泥石比值，南部研究區(qū)沙漠比值范圍在0～0.2，平均值0.1，北部研究區(qū)則幾乎不含高嶺石，因而比值接近0。比對(duì)結(jié)果顯示格陵蘭粉塵主要來(lái)源于青藏高原北部的沙漠沉積物。

青藏高原北部自西向東分布的高海拔山脈，昆侖山—祁連山，影響到大氣環(huán)流的傳輸，加強(qiáng)了西風(fēng)急流的氣流強(qiáng)度（An et al., 2001; Kutzbach et al.,1989）。冰期時(shí)段，西風(fēng)帶主軸位置南移至30°N（Pullen et al., 2011），受到高山阻擋作用的加強(qiáng)遠(yuǎn)距離搬運(yùn)能力提升（Liu et al., 2015）。據(jù)過(guò)去的粉塵示蹤結(jié)果，青藏高原北部沙漠沉積物的傳輸距離可達(dá)10000 km（Bory, 2014），在昆侖山—祁連山山麓前沿形成了主要的東亞風(fēng)沙傳輸通道（Liu et al.,2015）。本文通過(guò)碎屑長(zhǎng)石含量特征比值，獲得的格陵蘭粉塵物源新證據(jù)，與上述研究結(jié)果一致指出青藏高原隆升對(duì)北半球全球尺度粉塵傳輸?shù)闹卮笥绊?。考慮到格陵蘭粉塵主要由粘土礦物構(gòu)成，未來(lái)的研究工作可能圍繞南部和北部研究區(qū)沙漠沉積物的粘土粒級(jí)開展碎屑長(zhǎng)石成分以及粘土礦物含量分析，更精確限定格陵蘭粉塵的源，最終與青藏高原北部的地表風(fēng)蝕地貌、粉塵釋放通量等研究工作相互支持與印證。

4 結(jié)論

本文對(duì)中國(guó)沙漠和蒙古戈壁沉積物的碎屑長(zhǎng)石礦物進(jìn)行了礦物定量研究，研究區(qū)沙漠沉積盆地的長(zhǎng)石族礦物，包括鉀長(zhǎng)石、鈉長(zhǎng)石、含鈣斜長(zhǎng)石等三個(gè)礦物亞種。基于碎屑長(zhǎng)石成分的不同，東亞研究區(qū)的10個(gè)沙漠，表現(xiàn)出明顯的區(qū)域性。

沿著青藏高原北部山脈分布的塔克拉瑪干、柴達(dá)木、巴丹吉林、騰格里、毛烏素沙漠，鉀長(zhǎng)石/鈉長(zhǎng)石、含鈣斜長(zhǎng)石/石英含量比值均較低；分布在中亞造山帶兩側(cè)的古爾班通古特、蒙古戈壁、渾善達(dá)克、呼倫貝爾、科爾沁沙漠，沉積物的兩種長(zhǎng)石礦物指標(biāo)均具有較高值。東亞沙漠長(zhǎng)石含量空間變化呈“雙來(lái)源”特征，支持了板塊構(gòu)造運(yùn)動(dòng)基底控制造山帶山前盆地沉積物成分的假說(shuō)。

黃土高原中部靈臺(tái)剖面末次冰期黃土的碎屑長(zhǎng)石特征，與青藏高原北部山脈的物質(zhì)成分高度一致。青藏高原北部山脈周邊的沙漠成為冰期黃土高原中部的主導(dǎo)性物源。結(jié)合雅丹風(fēng)蝕地貌研究，以及當(dāng)代氣象觀測(cè)，冬季西風(fēng)急流的主軸位于青藏高原北部，本文推斷西風(fēng)急流很可能是冰期黃土的主要搬運(yùn)載體。分布在青藏高原北緣的沙漠沉積物，很可能通過(guò)西風(fēng)帶遠(yuǎn)距離傳輸。

致謝:感謝季峻峰老師的指導(dǎo)工作；陳忠、趙萬(wàn)蒼副教授在野外采樣工作中的幫助；感謝劉連文、陳旸老師對(duì)論文的深化討論，感謝盛雪芬老師對(duì)論文的修改提出的寶貴意見。