謝 遠(yuǎn)云，孟 杰，郭 令 芬，王 艷 茹，何 葵

（黑龍江省普通高等學(xué)校地理環(huán)境遙感監(jiān)測(cè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，哈爾濱師范大學(xué)，黑龍江哈爾濱 150025）

表土分粒級(jí)碳酸鹽與碳同位素分布特征及其風(fēng)塵源區(qū)示蹤意義

謝 遠(yuǎn)云，孟 杰，郭 令 芬，王 艷 茹，何 葵

（黑龍江省普通高等學(xué)校地理環(huán)境遙感監(jiān)測(cè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，哈爾濱師范大學(xué)，黑龍江哈爾濱 150025）

對(duì)科爾沁沙地、松嫩沙地及哈爾濱道路松散裸土等不同區(qū)域表土樣品進(jìn)行粒度分級(jí)，分別測(cè)定碳酸鹽含量和碳同位素組成，發(fā)現(xiàn)大部分沙地樣品和全部道路表土樣品的碳酸鹽含量隨粒度變細(xì)而增大。松嫩沙地的部分樣品和科爾沁沙地的大部分樣品碳酸鹽含量隨粒度變化還表現(xiàn)出其它復(fù)雜關(guān)系，風(fēng)成砂和經(jīng)歷過(guò)強(qiáng)烈成壤作用改造的沙地樣品中的碳酸鹽含量與粒度的關(guān)系皆表現(xiàn)為隨粒度變細(xì)而減?。淮蟛糠稚车貥悠泛偷缆繁硗翗悠凡煌＜?jí)組分的碳酸鹽δ13C組成表現(xiàn)出隨粒度變細(xì)而趨于偏正的特征，但變化范圍較小。松嫩沙地和科爾沁沙地碳酸鹽含量的地區(qū)差異性極不明顯，且各粒級(jí)組分碳酸鹽含量的變化幅度大大超過(guò)了其碳酸鹽區(qū)域差異值，故不能作為區(qū)分松嫩沙地和科爾沁沙地風(fēng)塵源區(qū)的示蹤指標(biāo)；而科爾沁沙地和松嫩沙地碳酸鹽δ13C組成存在明顯差異，且不同粒級(jí)組分碳酸鹽δ13C值差別較小，是一個(gè)比碳酸鹽含量更好的風(fēng)塵源區(qū)示蹤指標(biāo)。

碳酸鹽；碳酸鹽碳同位素；分粒級(jí)組分；風(fēng)塵源區(qū)示蹤

0 引言

研究表明，沙塵潛在源區(qū)、風(fēng)塵沉積物和現(xiàn)代風(fēng)塵中的碳酸鹽含量［1－5］及其碳同位素組成［6］變化明顯，同時(shí)不同粒級(jí)的表土樣品中碳酸鹽的δ13C值基本一致［4］，且在風(fēng)蝕、搬運(yùn)和沉降過(guò)程中通常是不變的，因此可以作為潛在的沙塵物源示蹤指標(biāo)［1－7］。但沉積物中的地球化學(xué)組成不僅受控于物源區(qū)，而且與粒度分選作用有關(guān)。在不同粒級(jí)組分中往往具有不同的地球化學(xué)組成，這是地球化學(xué)組成的“粒度效應(yīng)”問(wèn)題。粒度效應(yīng)產(chǎn)生的地球化學(xué)組成在不同粒級(jí)組分中的差異性不僅增加了地球化學(xué)源區(qū)示蹤的復(fù)雜性，也影響了其作為風(fēng)塵源區(qū)示蹤指標(biāo)的可靠性。目前用于風(fēng)塵源區(qū)示蹤的碳酸鹽含量及其碳同位素組成分析主要是基于全粒級(jí)樣品，而碳酸鹽礦物在風(fēng)力分選過(guò)程中容易粉碎且不同粒級(jí)組分對(duì)風(fēng)塵的貢獻(xiàn)也不盡相同，將沙塵源區(qū)的全粒級(jí)樣品（粒度較粗）與沙塵沉降物（粒度較細(xì)）直接對(duì)比顯然不妥。因此，在利用碳酸鹽及其碳同位素組成等地球化學(xué)方法示蹤沙塵源區(qū)時(shí)，除了系統(tǒng)調(diào)查廣大潛在源區(qū)全粒級(jí)的物質(zhì)組成外，還應(yīng)建立分粒級(jí)組分的物質(zhì)特征，并對(duì)地球化學(xué)指標(biāo)在各粒級(jí)組分中的分布特征開(kāi)展研究。

現(xiàn)有的對(duì)于碳酸鹽及其碳同位素組成在各粒級(jí)組分中的分布規(guī)律的一些認(rèn)識(shí)，如沙漠中的碳酸鹽含量趨向于在細(xì)顆粒中有較高的值［4］以及粒度的分選并不影響源區(qū)物質(zhì)的碳酸鹽碳同位素特征［4，6］等，基本上是限于中國(guó)西北沙漠地區(qū)的極少量樣品。研究碳酸鹽及其碳同位素特征在不同粒級(jí)組分中的分布特征既是風(fēng)塵源區(qū)追蹤的重要內(nèi)容，也是其作為風(fēng)塵源區(qū)示蹤劑的理論基礎(chǔ)，這需要對(duì)不同區(qū)域不同性質(zhì)地表土及更多樣品的深入研究。黃土高原黃土源于青藏高原東北部沙漠和沙地［8，9］的黃土沙漠起源說(shuō)的啟示如下：科爾沁沙地和松嫩沙地是東北平原中東部沙塵天氣的潛在物源區(qū)［10］。為此，筆者選擇在科爾沁沙地和松嫩沙地分別采集沙地表土樣品，同時(shí)收集了城市道路表土樣品，分別將這些樣品分成不同粒級(jí)組分，分析各粒級(jí)組分中碳酸鹽及其碳同位素組成的分布特征，在此基礎(chǔ)上討論碳酸鹽及其碳同位素組成對(duì)沙塵物源追蹤的指示意義。

1 材料與方法

2011年6－8月，分別對(duì)內(nèi)蒙古通遼科爾沁沙地和松嫩平原黑龍江杜爾伯特蒙古族自治縣（簡(jiǎn)稱(chēng)“杜蒙”）沙地進(jìn)行了考察，采集科爾沁沙地表土樣品16組（編號(hào)為T(mén)1～T16），松嫩沙地表土樣品15組（編號(hào)為S1～S15），沙地樣品的巖性都是極細(xì)砂－細(xì)砂。其中科爾沁沙地樣品覆蓋了從通遼市往南延伸到科左后旗和庫(kù)倫旗的科爾沁沙地的大部分，而松嫩沙地樣品則覆蓋了從杜蒙縣城→新店林場(chǎng)→他拉哈鎮(zhèn)→大興鄉(xiāng)杜蒙沙地的絕大部分，因此，獲取的沙地樣品具有廣泛性和較高的代表性。另外，同期還收集了哈爾濱城市道路松散裸土樣品10組（編號(hào)為H1～H10），樣品基本覆蓋了哈爾濱各個(gè)城區(qū)，這些道路表土除接受人為原因的沙塵輸入外，更多地接受風(fēng)塵物質(zhì)的干沉降。

考慮到風(fēng)塵中70μm和20μm分別是懸浮載荷上限和短期懸浮與長(zhǎng)期懸浮之界限［11］，將樣品依次過(guò)63μm（250目）、30μm（500目）和11μm（1 300目）的標(biāo)準(zhǔn)分樣篩，取得＞63μm、63～30 μm、30～11μm、＜11μm以及全樣等各個(gè)粒級(jí)范圍的樣品。利用激光粒度分析儀測(cè)試隨機(jī)的分粒級(jí)樣品，分別重復(fù)測(cè)試3次，所得的樣品粒度數(shù)據(jù)與篩網(wǎng)記錄的粒級(jí)區(qū)間吻合良好，說(shuō)明粒徑提取效果較好。以上共得到200個(gè)分粒級(jí)的樣品，在中國(guó)科學(xué)院地球環(huán)境研究所黃土與第四紀(jì)地質(zhì)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，利用滴定法測(cè)量樣品中的碳酸鹽含量，采用磷酸法在MAT－252質(zhì)譜儀中完成碳氧同位素比值的測(cè)定。

2 碳酸鹽在不同粒級(jí)組分中的分布特征

碳酸鹽在各粒級(jí)組分中的分布特征見(jiàn)圖1。對(duì)于同一組樣品各粒級(jí)組分中碳酸鹽含量，道路表土變化幅度最大，為0.9%～4.5%（平均值2.7%，下同），其次為松嫩沙地，變化幅度為0.3%～4.8%（1.9%），科爾沁沙地的T3樣品變化幅度高達(dá)12.3%，T6樣品的變化幅度為6.8%，其它樣品的變化幅度為0.1%～2.2%（0.8%）。進(jìn)一步觀察各粒級(jí)組分中碳酸鹽含量的變化趨勢(shì)，發(fā)現(xiàn)宏觀上碳酸鹽含量有隨粒度變細(xì)而增高的趨勢(shì)（圖1），道路表土表現(xiàn)最為明顯，多在30～11μm或＜11μm粒級(jí)組分達(dá)到最大值。碳酸鹽含量隨粒度變細(xì)而增高的趨勢(shì)并非勻速的，粒度從“＞63μm”→“63～30μm”→“30～11μm”逐漸變細(xì)過(guò)程中，碳酸鹽含量增大的幅度較大，而從“30～11μm”→“＜11μm”變細(xì)過(guò)程中，碳酸鹽含量增大的幅度較小。可見(jiàn)，碳酸鹽在“＞63μm”、“63～30μm”和“30～11μm”各粒級(jí)組分中的分布有明顯差異，而“30～11μm”組分與“＜11μm”組分碳酸鹽含量相近。大部分樣品的全樣中碳酸鹽含量最低，且與“＞63μm組分”含量相近。對(duì)碳酸鹽含量變化趨勢(shì)的進(jìn)一步分析可知（圖1），盡管沙地樣品的碳酸鹽含量表現(xiàn)出隨粒度變細(xì)而增大的特征，特別是道路松散裸土的碳酸鹽含量全部表現(xiàn)為隨粒度變細(xì)而增大，但仍有部分沙地樣品的碳酸鹽含量隨粒度變細(xì)而降低，甚至與粒度的變化無(wú)任何關(guān)系。

圖1 表土不同粒級(jí)組分中的碳酸鹽含量變化Fig.1 Carbonate content of different size fractions in surface soils

已有的分粒級(jí)實(shí)驗(yàn)表明［12］黃土碳酸鹽的細(xì)粒級(jí)富集因子最大可達(dá)4。塔克拉瑪干沙漠的2個(gè)分粒級(jí)樣品的結(jié)果顯示［4］，粒徑越細(xì)碳酸鹽含量越高，且最大粒級(jí)與最小粒級(jí)組分中碳酸鹽含量差可達(dá)11%左右。文獻(xiàn)［4］揭示的是塔克拉瑪干沙漠典型風(fēng)成砂中碳酸鹽隨粒度變細(xì)而增大的分布特征。科爾沁沙地和松嫩沙地中的碳酸鹽含量普遍偏低（3.0%～4.0%），與中國(guó)西部沙漠沙地相比，各粒級(jí)組分碳酸鹽含量的變化幅度較小，科爾沁沙地為0.8%，松嫩沙地為1.9%，道路表土為2.7%；而且揭示的碳酸鹽含量隨粒度變化而表現(xiàn)出來(lái)的分布特征與已有的研究結(jié)果也存在差異：塔克拉瑪干沙漠樣品的分粒級(jí)實(shí)驗(yàn)顯示碳酸鹽含量隨粒徑變細(xì)而增大是一種直通式線性上升的趨勢(shì)［4］，而科爾沁沙地和松嫩沙地碳酸鹽與粒度的關(guān)系并不僅僅只有隨粒度變細(xì)而增大一種關(guān)系，還存在較為復(fù)雜的其它關(guān)系。松嫩沙地S7樣品來(lái)自新店林場(chǎng)和敖林鄉(xiāng)交接處的五馬沙坨固定風(fēng)成砂丘，T11樣品來(lái)自通遼科左后旗至庫(kù)倫旗的塔敏查干沙漠流動(dòng)沙丘。這兩個(gè)風(fēng)成砂樣品都有共同的特征：明顯的“松散狀”構(gòu)造，即砂粒呈分散狀，“凈砂”結(jié)構(gòu)，“雜基”（即泥質(zhì)成分）含量特少。這兩個(gè)風(fēng)成砂樣品中的碳酸鹽含量與粒度的關(guān)系皆表現(xiàn)為隨粒度變細(xì)而減小，與文獻(xiàn)［4］揭示的特征相反。即使是沖積砂，不同粒級(jí)組分碳酸鹽含量與粒度的關(guān)系也不盡相同?？茽柷呱车豑1樣品為棕紅黃色，有白色絲狀物存在，估計(jì)為生物改造產(chǎn)物，樣品的“團(tuán)聚”性好，砂粒常聚集成團(tuán)粒狀，反映砂粒粘性好。松嫩沙地的S1樣品具有同樣特征。顯然T1和S1樣品經(jīng)過(guò)強(qiáng)烈的成壤作用改造，導(dǎo)致碳酸鹽組分的淋濾，且隨粒度變細(xì)而趨于降低的分布特征與黃土－古土壤序列中的古土壤碳酸鹽的分布特征一致，其它沖積砂（如T8、T9、S7和 S13等）樣品中的碳酸鹽含量與粒度的關(guān)系也表現(xiàn)為隨粒度變細(xì)而減??；而T3、T5、T6、T14、T15、S2、S3、S5、S6和S9等沖積砂樣品中的碳酸鹽含量與粒度表現(xiàn)為負(fù)相關(guān)，隨粒度變細(xì)碳酸鹽含量趨于增加；其它沖積砂樣品粒度從“63～30μm”→“30～11 μm”→“＜11μm”逐漸變細(xì)過(guò)程中，碳酸鹽含量表現(xiàn)為峰形（先上升后下降）或鞍形（先下降后上升）的變化模式?？梢?jiàn)，不同沙地樣品碳酸鹽含量隨粒度變細(xì)而變化的模式各不相同，還需要更多的樣品來(lái)檢驗(yàn)中國(guó)沙漠或沙地樣品碳酸鹽含量隨粒徑變細(xì)而增高是否普遍規(guī)律。

3 碳酸鹽碳同位素組成在不同粒級(jí)組分中的分布特征

科爾沁沙地和松嫩沙地碳酸鹽含量太少，很多樣品未能測(cè)出碳同位素值（圖2）。對(duì)于不同粒級(jí)組分中碳酸鹽δ13C值的分布：科爾沁沙地δ13C值的變化范圍很小，介于0.1‰～0.55‰（0.31‰），表現(xiàn)出高度的穩(wěn)定性；松嫩沙地δ13C值的變化范圍稍大，S1和S9樣品不同粒級(jí)組分碳酸鹽δ13C的差值達(dá)5.41‰和4.09‰，其它樣品不同粒級(jí)組分的碳酸鹽δ13C值變化范圍介于0.42‰～1.79‰（1.3‰），均小于1.8‰；道路表土δ13C值的變化范圍介于0.7‰～4.1‰（1.8‰），絕大部分樣品不同粒級(jí)組分的碳酸鹽δ13C值變化范圍小于1.51‰。從碳酸鹽δ13C值與粒度的關(guān)系看，松嫩沙地和科爾沁沙地絕大部分樣品的δ13C值表現(xiàn)出隨粒度變細(xì)而趨于偏正的特征，但變化幅度很小。道路表土也有一半樣品表現(xiàn)出相同的變化趨勢(shì)。

圖2 不同粒級(jí)表土組分的碳酸鹽δ13 C組成變化Fig.2 Carbon isotopic composition of different size fractions in surface soils

研究顯示［4］，塔克拉瑪干沙漠的兩個(gè)風(fēng)成砂樣品不同粒級(jí)組分碳酸鹽δ13C值分別表現(xiàn)為隨著樣品粒徑變細(xì)，δ13C值呈微弱的上升和下降趨勢(shì)。黃土高原不同粒徑黃土－古土壤中碳酸鹽碳同位素組成的研究顯示［13］，絕大部分樣品“＞45μm”組分的碳酸鹽δ13C值最小，“2～45μm”組分的碳酸鹽δ13C值最大，顯示δ13C值隨粒度變細(xì)而上升的趨勢(shì)。黃土－古土壤序列的碳酸鹽含量研究顯示［14］，黃土層中碳酸鹽含量高，碳酸鹽碳同位素偏正；古土壤層中碳酸鹽含量低，碳酸鹽碳同位素偏負(fù)。說(shuō)明碳酸鹽δ13C值隨碳酸鹽含量增加而增加，這已經(jīng)得到研究證實(shí)［15］。而前文所述，碳酸鹽含量總體上存在隨粒度變細(xì)而增大的趨勢(shì)，可推斷碳酸鹽δ13C值與粒度的關(guān)系總體上也會(huì)表現(xiàn)為隨粒度變細(xì)而增大，這與本文實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)反映的不同粒級(jí)組分中碳酸鹽δ13C值的分布特征一致。然而，據(jù)文啟忠的研究［14］，末次冰期L1黃土層中的粗顆粒（＞5μm）碳酸鹽δ13C值大于細(xì)顆粒（＜5μm）的碳酸鹽δ13C值，宏觀上講，沉積物的碳酸鹽碳同位素組成有隨粒度變細(xì)而偏正的趨勢(shì)，只是偏正的幅度不同。

4 碳酸鹽及其碳同位素組成粒度效應(yīng)的風(fēng)塵物源示蹤意義

中國(guó)粉塵源區(qū)表土碳酸鹽含量在空間上大致呈現(xiàn)自西向東逐漸降低的趨勢(shì)［4，7，14］的事實(shí)表明，各粉塵源區(qū)表土碳酸鹽含量具有明顯的差異和區(qū)域性特征，這對(duì)于利用碳酸鹽進(jìn)行源區(qū)示蹤研究是個(gè)有利因素。從本次研究看，松嫩沙地碳酸鹽含量?jī)H高于科爾沁沙地0.3‰左右，地區(qū)差異性極不顯著，顯然不利于源區(qū)示蹤。其次，各粒級(jí)組分碳酸鹽含量的變化幅度，科爾沁沙地為0.8%，松嫩沙地為1.9%，均大大超過(guò)了松嫩沙地與科爾沁沙地的碳酸鹽差異值（0.3‰）。其它研究也有類(lèi)似情況，如塔克拉瑪干沙漠不同粒級(jí)組分碳酸鹽含量變化幅度（11%）與塔克拉瑪干沙漠的平均值（11.84%）接近。不同粒級(jí)組分中碳酸鹽含量存在明顯差異，這會(huì)給利用碳酸鹽示蹤風(fēng)塵源區(qū)增加復(fù)雜性，并給其作為風(fēng)塵源區(qū)示蹤工具的地位帶來(lái)挑戰(zhàn)。

研究證明，碳酸鹽δ13C組成在風(fēng)蝕、搬運(yùn)和沉降過(guò)程中不發(fā)生同位素分餾作用［6］，且不同風(fēng)塵源區(qū)碳酸鹽δ13C組成存在明顯差異［4，6］，使得利用風(fēng)塵碳酸鹽δ13C值示蹤源區(qū)成為可能。全樣、＞63μm、63～30μm、30～11μm和＜11μm粒級(jí)組分一一對(duì)比，科爾沁沙地的碳酸鹽δ13C值比松嫩沙地分別偏正2.7‰、2.7‰、3.1‰、1.5‰和0.9‰，平均偏正2‰，差異值為2‰能否說(shuō)明科爾沁沙地和松嫩沙地碳酸鹽δ13C組成存在明顯差異？或者說(shuō)碳酸鹽δ13C值是否具有較強(qiáng)的區(qū)域性呢？相關(guān)研究表明［4，6］，中國(guó)西部沙漠沙地表土碳酸鹽δ13C組成在空間上表現(xiàn)出較強(qiáng)的區(qū)域性：塔克拉瑪干沙漠0.70‰，古爾班通古特沙漠－3.38‰，庫(kù)姆塔格沙漠2.15‰，巴丹吉林沙漠－0.22‰，河西走廊戈壁－0.16‰，騰格里沙漠－2.59‰，烏蘭布和沙漠－2.7‰，毛烏素沙漠－3.57‰，內(nèi)蒙古中部干草原地區(qū)－6.96‰。不僅如此，中國(guó)黃土高原黃土（L1）碳酸鹽δ13C組成自西（北）向東（南）也表現(xiàn)出較強(qiáng)的區(qū)域性：蘭州黃土碳酸鹽δ13C值為－1.35‰［16］，會(huì)寧黃土δ13C值為－2.48‰［17］，榆林黃土δ13C值為－4.2‰［18］，吉縣黃土δ13C值為－4.43‰［17］，洛川黃土δ13C值為－6.03‰［19］，渭南黃土δ13C值為－6.16‰［17］，西安黃土δ13C值為－6.93‰［19］。上述區(qū)域表土碳酸鹽δ13C組成的差別大都小于2‰，據(jù)此，可以認(rèn)為科爾沁沙地和松嫩沙地碳酸鹽δ13C組成存在明顯差異，這有利于碳酸鹽δ13C組成的風(fēng)塵源區(qū)示蹤。

對(duì)于碳酸鹽δ13C組成在不同粒級(jí)組分中的差異，松嫩沙地7組樣品中有5組小于1.8‰，科爾沁沙地全部樣品小于0.5‰，道路表土10組樣品中有7組小于1.51‰。研究認(rèn)為［6］，不同粒級(jí)組分碳酸鹽δ13C值差別小于2‰屬于正常變動(dòng)范圍，不會(huì)影響風(fēng)塵源區(qū)示蹤研究。是否影響源區(qū)示蹤的不同粒級(jí)組分碳酸鹽δ13C組成的正常變動(dòng)幅度一方面取決于測(cè)量精度，另一方面與不同屬性風(fēng)塵物質(zhì)的碳酸鹽δ13C差異值有關(guān)。目前碳酸鹽δ13C分析精度均在±0.1‰左右，顯然不會(huì)對(duì)不同粒級(jí)組分δ13C組成的分布有影響。氣候干燥的現(xiàn)代沙漠源區(qū)風(fēng)成砂碳酸鹽δ13C范圍為－3.6‰～2.1‰，黃土高原現(xiàn)代表土碳酸鹽δ13C約為－7‰～－8‰［4，6］；蘭州黃土碳酸鹽δ13C平均值為－1.855‰，古土壤平均值為－4.336‰［16］；陜西榆林L1黃土碳酸鹽δ13C平均值為－4.2‰，S1古土壤為－7.9‰［18］；洛川L1黃土碳酸鹽δ13C平均值為－6.28‰，S1古土壤為－8.54‰［14］。上述不同屬性地質(zhì)體碳酸鹽δ13C組成的差值均大于2‰，因此認(rèn)為不同粒級(jí)組分碳酸鹽δ13C值差別小于2‰不會(huì)影響風(fēng)塵源區(qū)示蹤，與文獻(xiàn)［6］的觀點(diǎn)一致。但不同區(qū)域表土樣品的不同粒級(jí)組分碳酸鹽δ13C值的差異值有較大差別，例如，塔克拉瑪干沙漠的兩個(gè)風(fēng)成砂樣品不同粒級(jí)組分碳酸鹽δ13C值的差別很小，在0.5‰以?xún)?nèi)［4］；松嫩沙地的兩個(gè)樣品和道路表土的3個(gè)樣品的不同粒級(jí)組分碳酸鹽δ13C的差值可達(dá)3‰～5‰，包括科爾沁沙地在內(nèi)的其它所有樣品的差值均在2‰以?xún)?nèi)；洛川黃土末次冰期L1黃土層中的＞5μm組分與＜5μm組分的差值在2.34‰［14］；環(huán)縣S1古土壤＞45μm組分的δ13C值與2～45μm組分的差值最大達(dá)7.4‰［13］；洛川古土壤＞45μm組分的δ13C值與＜2μm及2～45μm組分的差值最大達(dá)9‰左右［13］。

5 結(jié)論

不同區(qū)域不同性質(zhì)樣品中的碳酸鹽含量在不同粒級(jí)組分中的變化幅度和變化趨勢(shì)不盡相同，科爾沁沙地的變化幅度較?。?.8%），松嫩沙地為1.9%，道路表土為2.7%；部分沙地樣品和全部道路表土樣品的碳酸鹽含量有隨粒度變細(xì)而增高的趨勢(shì)，但不同樣品碳酸鹽含量隨粒度變細(xì)而增高的變化模式各不相同?？茽柷呱车睾退赡凵车氐奶妓猁}含量與粒度的關(guān)系并不僅僅只有隨粒度變細(xì)而增大這一種，大部分沙地樣品碳酸鹽含量隨粒度的變化還表現(xiàn)出其它復(fù)雜關(guān)系，風(fēng)成砂和經(jīng)歷過(guò)強(qiáng)烈成壤作用改造的沙地樣品中的碳酸鹽含量與粒度的關(guān)系皆表現(xiàn)為隨粒度變細(xì)而減小。沉積物中碳酸鹽含量隨粒徑變細(xì)而增高是否普遍規(guī)律還需要更多的樣品來(lái)檢驗(yàn)。

大部分沙地樣品和道路表土樣品不同粒級(jí)組分的碳酸鹽δ13C值變化范圍較?。ǎ?.8‰）；大部分沙地樣品和近一半道路表土樣品的碳酸鹽δ13C值表現(xiàn)出隨粒度變細(xì)而趨于偏正的特征，但變化幅度很小。松嫩沙地和科爾沁沙地碳酸鹽含量的地區(qū)差異性極不明顯，且各粒級(jí)組分碳酸鹽含量的變化幅度大大超過(guò)了松嫩沙地與科爾沁沙地的碳酸鹽差異值，不能作為區(qū)分松嫩沙地和科爾沁沙地風(fēng)塵源區(qū)的示蹤指標(biāo)?？茽柷呱车睾退赡凵车靥妓猁}δ13C組成存在明顯差異，且不同粒級(jí)組分碳酸鹽δ13C值差別較小，是一個(gè)比碳酸鹽含量更好的風(fēng)塵源區(qū)示蹤指標(biāo)。

碳酸鹽含量及其碳同位素組成由中國(guó)科學(xué)院地球環(huán)境研究所的孫有斌研究員完成，張紅和謝雨希參加了部分野外取樣工作，在此一并表示感謝！

［1］ LI G，CHEN J，CHEN Y，et al.Dolomite as a tracer for the source regions of Asian dust［J］.J Geophys Res-Atmos，2007，112：D17201.doi：17210.11029／12007JD008676.

［2］ WANG Y Q，ZHANG X Y，ARIMOTO R，et al.Characteristics of carbonate content and carbon and oxygen isotopic composition of northern China soil and dust aerosol and its application to tracing dust sources［J］.Atmos，Environ.，2005，39：2631－2642.

［3］ SHI Z B，SHAO L T，JONES T P，et al.Microscopy and mineralogy of airborne particles collected during severe dust storm episodes in Beijing，China［J］.J.Geophys Res-Atmos，2005，110：D01303.doi：01310.01029／02004JD005073.

［4］ 王亞強(qiáng)，曹軍驥，張小曳，等.中國(guó)粉塵源區(qū)表土碳酸鹽含量與碳氧同位素組成［J］.海洋地質(zhì)與第四紀(jì)地質(zhì)，2004，24（1）：113－117.

［5］ 張烴，董旭輝.碳酸鹽碳測(cè)定在沙塵暴來(lái)源地識(shí)別中的應(yīng)用［J］.中國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè)，2002，18（2）：11－14.

［6］ 曹軍驥，王亞強(qiáng)，張小曳，等.大氣中碳酸鹽的碳同位素分析及其來(lái)源指示意義［J］.科學(xué)通報(bào)，2004，49（17）：1785－1788.

［7］ 謝遠(yuǎn)云，孟杰，郭令芬，等.哈爾濱沙塵沉降物碳酸鹽及其碳同位素特征［J］.地理與地理信息科學(xué)，2010，26（5）：63－67.

［8］ SUN J M.Provenance of loess material and formation of loess deposits on the Chinese Loess Plateau［J］.Earth Planet Sci.，Lett.，2002，203：845－859.

［9］ SUN J M.Source regions and formation of the loess sediments on the high mountain regions of northwestern China［J］.Quatern Res.，2002，58（3）：341－351.

［10］ 裘善文.中國(guó)東北西部沙地與沙漠化［M］.北京：科學(xué)出版社，2008.1－293.

［11］ PYE K.Aeolian Dust and Dust Deposits［M］.London：Academic Press，1987.1－256.

［12］ CHEN J，LI G J.Geochemical studies on the source region of Asian dust［J］.Sci.China Earth Sci.，2011，54：1279－1301.doi：10.1007／s11430－011－4269－z.

［13］ 盛雪芬，陳駿，楊杰東，等.不同粒級(jí)黃土－古土壤中碳酸鹽碳氧穩(wěn)定同位素組成及其古環(huán)境意義［J］.地球化學(xué)，2002，31（2）：105－112.

［14］ 文啟忠.中國(guó)黃土地球化學(xué)［M］.北京：科學(xué)出版社，1989.1－284.

［15］ 顧兆炎，劉榮謨，劉禹.黃土－古土壤碳酸鹽穩(wěn)定同位素組成與古環(huán)境的關(guān)系［A］.劉東生，安芷生.黃土·第四紀(jì)地質(zhì)·全球變化（第三集）［C］.北京：科學(xué)出版社，1992.55－61.

［16］ 陳發(fā)虎，張維信.甘青地區(qū)的黃土地層學(xué)與第四紀(jì)冰川問(wèn)題［M］.北京：科學(xué)出版社，1990.1－149.

［17］ 劉東生.第四紀(jì)環(huán)境［M］.北京：科學(xué)出版社，1997.189－239.

［18］ 李春園，王先彬，文啟彬，等.黃土沉積物中碳酸鹽的碳氧同位素組成特征與古氣候［J］.中國(guó)科學(xué)（B輯），1995，25（3）：318－323.

［19］ 林本海，劉榮謨，安芷生，等.最近130ka西安和洛川黃土穩(wěn)定同位素的初步研究［A］.劉東生，安芷生.黃土·第四紀(jì)地質(zhì)·全球變化論文集（四）［C］.北京：科學(xué)出版社，1996.82－89.

Distributional Characteristics of Carbonate and Carbon Isotopic Compositions in Different Grain-Size Surface Soils Fractions and Their Implications for Dust Provenance

XIE Yuan－yun，MENG Jie，GUO Ling－fen，WANG Yan－ru，HE Kui
（Key Laboratory of Remote Sensing Monitoring of Geographic Environment for Heilongjiang Province，Harbin Normal University，Harbin 150025，China）

Sandland samples have be collected from Horqin sandland and Dumeng sandland in Songnen Plain，at one time，samples also are collected from city road loose bare soils.Then carbonate volume and carbon isotopic compositions of these samples are measured，respectively.The results show that carbonate volume of most samples raise with decreasing grain size，but relations between carbonate volume and grain size are not only a relation that carbonate volume becomes high with decreasing grain size，but also have other much complex relations.It is believed that the carbonate volume of eolian sand and sandy land samples undergoing transform of violent pedogenesis decreases with decreasing size of sample particles.The varied scopes of carbon isotopic compositions of different grain size fractions of most samples in Dumeng sandland and road loose bare soils and all samples in Horqin sandland are fairly minor，and express the characteristics of increase with decreasing grain size，but the varied changes are very slight.The carbonate volumes aren′t a good dust source region tracer indicator of distinguishing between Dumeng sandland and Horqin sandland because of not very obvious regional differences of carbonate volumes between Dumeng sandland and Horqin sandland，and of variations of carbonate volumes in different grain size fractions that is much higher than the different value of carbonate volumes between Dumeng sandland and Horqin sandland.However，there exist the obvious differences between carbon isotopic compositions in Dumeng sandland and Horqin sandland，and the differences ofδ13C compositions in different grain size fractions are very slight，indicating that carbonate carbon isotopic compositions in dust fallouts is a better tracing index indicating eolian dust provenance than carbonate contents.

carbonate；carbonate carbon isotopic compositions；different size fractions；eolian dust provenance tracing

P531

A

1672－0504（2012）06－0090－06

2012－06－02；

2012－09－13

國(guó)家自然科學(xué)

（41072259）

謝遠(yuǎn)云（1971－），男，教授，主要從事第四紀(jì)地質(zhì)研究。E－mail：xyy0451＠163.com