矿物岩石地球化学通报
·学科发展十年进展·
，ＢｕｌｌｅｔｉｎｏｆＭｉｎｅｒａｌｏＰｅｔｒｏｌｏａｎｄＧｅｏｃｈｅｍｉｓｔｒ ｇｙｇｙｙ
，，Ｖｏｌ．３１Ｎｏ．５Ｓｅ．２０１２ｐ
新世纪亚洲风尘系统地球化学研究进展
陈 骏表生地球化学教育部重点实验室，南京大学地球科学与工程学院，南京２１００９３
摘 要：简要评述了２总结了新世纪以来亚洲风尘沉积地球化学在研究内容、０世纪亚洲风尘沉积地球化学研究的主要成果，方法、时间尺度及年代学方面的主要进展。较详细概述了最近十余年风尘沉积物在环境与气候替代性指标研究方面获得的新成果，并从矿物特征、元素地球化学、同位素和单矿物地球化学指标方面示踪风尘沉积物源研究进行了总结。指出亚洲风尘地球化学研究应在空间上从黄土－沙漠区向中亚内陆、西北太平洋扩展；在时间上拓展到中新世以来的风尘沉积；方法上应结合大气环流、地貌过程等，进行综合分析，并开拓新的测试手段。此外，应加强现代风尘过程的研究。亚洲风尘与风尘沉积地球化学研究的目的是解决风尘的产生、搬运和沉积的地球化学过程与环境变迁。关 键 词：亚洲风尘；地球化学；气候指标；源区示踪
＋
（）中图分类号：Ｐ５９４．２ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００７２８０２２０１２０５０４３３１４－－－ＰｒｏｒｅｓｓｏｆＡｅｏｌｉａｎＳｅｄｉｍｅｎｔｓａｎｄＤｕｓｔＧｅｏｃｈｅｍｉｓｔｒｉｎＡｓｉａｉｎｔｈｅＮｅｗＣｅｎｔｕｒ ｇｙｙ
ＣＨＥＮＪｕｎ
Ｔｈｅ ＭｉｎｉｓｔｒｏｋｅＬａｂｏｒａｔｏｒｏＳｕｒｉｃｉａｌＧｅｏｃｈｅｍｉｓｔｒＮａｎｉｎ１００９３，Ｃｈｉｎａ； ｙｆｙ ｙｆ ｆｙ，ｊｇ２ ＳｃｈｏｏｌｏＥａｒｔｈＳｃｉｅｎｃｅｓａｎｄ ＥｎｉｎｅｅｒｉｎＮａｎｉｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔＮａｎｉｎ１００９３，Ｃｈｉｎａ ｆ ｇｇ，ｊｇ ｙ，ｊｇ２
：ＡｂｓｔｒａｃｔＴｈｉｓａｅｒｒｅｖｉｅｗｅｓｔｈｅｍａｉｎａｃｈｉｅｖｅｍｅｎｔｓｏｆａｅｏｉｌａｎｓｅｄｉｍｅｎｔｓａｎｄｄｕｓｔｅｏｃｈｅｍｉｓｔｒｉｎＡｓｉａｉｎｔｈｅａｓｔ ｐｐｇｙｐ ，，ｍａｉｎｗａｓｓｕｍｍａｒｉｚｅｄｉｎｔｅｒｍｓｏｆｒｅｓｅａｒｃｈｓｃｏｅｍｅｔｈｏｄｏｌｏｉｅｓｔｉｍｅｓｃａｌｅａｎｄｃｈｒｏｎｏｌｏｃｅｎｔｕｒ．Ｔｈｅｒｏｒｅｓｓ ｙｐｇｐｇｇｙ，ｉｎｔｈｅａｓｔｄｅｃａｄｅ．Ｔｈｅｎｅｗｅｒｃｅｔｉｏｎｓｏｆｒｏｘｉｎｄｅｘｅｓｏｆｄｕｓｔｄｅｏｓｉｔｉｏｎｉｎｒｅｃｅｎｔ１０ｙｅａｒｓｗｅｒｅｅｌａｂｏｒａｔｅｄ ｐｐｐｐｙｐ
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１ 前 言
显示出 新世纪亚洲风尘系统的研究方兴未艾，
这一领域的勃勃生机。亚洲风尘系统的形成、发展与新生代全球气候变化及青藏高原的隆升有密切的关系。风尘系统对研究亚洲内陆干旱化历史，高纬和低纬气候系统的耦合，陆－海－气的相互作用方面具有重要的科学意义。我国北方频发的沙尘暴天气，也凸显了亚洲风尘系统研究的现实意义。
１．１ ２０世纪风尘系统研究回顾
在过去的２对风尘系统的研究取得了诸０世纪，多成就。从李希霍芬最早提出黄土的风成说，到新中国成立后，成立专门的黄土考察队，再到八十年代中期，以刘东生为首的专家、学者完成《黄土与环境》专著，至２０世纪末形成对黄土沉积研究的持续热潮，黄土研究成果可与深海和冰川沉积记录媲美。作为陆地上厚度大、基本连续的风尘沉积，黄土较完整记录了第四纪以来环境变化的信息。古环境演化
收稿日期：２０１２０６１３收到－－，：作者简介：陈骏（男，教授，博士，研究方向：风尘地球化学与全球变化．１９５４—）Ｅ－ｍａｉｌｃｈｅｎｕｎ＠ｎｕ．ｅｄｕ．ｃｎｊｊ
４３４陈 骏／新世纪亚洲风尘系统地球化学研究进展
的研究，最重要的是建立年代标尺。早期黄土的研
究，主要通过岩石和生物地层［１］、磁性地层［２，３］
、热释光［４．５］和１４
Ｃ测年［１］等方法建立年代标尺，后续还采用了轨道调谐［６，７］、加速器质谱ＡＭＳ１４ Ｃ［
８］、
模式内插等［９，１０］
，建立较精确的年代标尺。在黄土研究的
代用指标方面，最为经典的是磁化率和粒度指标，平均粒径的变化指示了冬季风的盛衰，而磁化率的高低对应夏季风的强弱，后续研究揭示，石英粒度的变化可能更好指示冬季风的强度［１１］
。碳酸盐含量、元
素比值，如风化指数
［１２］
、Ｒｂ／Ｓｒ比值［１３］
等都是很好
的环境演化代用指标。碳酸盐碳氧同位素的研究，建立了氧同位素与古温度、碳同位素与环境干燥度的关系
［１４，１５］
，以及有机质碳同位素与Ｃ４植物相对
生物量的半定量关系［１６］
。其它环境替代性指标的
研究，包括矿物、古土壤微形态、生物化石等，进一步加深了古环境演化的认识。
黄土是风成物质较细的组分，而沙漠是较粗的组分，沙漠是黄土的直接物质来源。研究表明，沙漠的形成与全球变冷、青藏高原隆升、季风的形成和发展紧密相关。在过去的２０世纪，完成了对我国各个沙漠的基础调查，掌握了各大沙漠的基本特征，探索
了沙漠地表形态发育特征和风沙运动规律［
１７，１８］
。在此基础上，针对当时的实际情况，调查了沙漠化严重的区域，探讨了其形成机制［１９］
。通过沙漠沉积记
录研究，
揭示了沙漠区域晚更新世以来的环境演化
［２０，２１］
。
风成物质中较细组分，可以随风扬起，在高空进行长距离输送。研究已发现，在北太平洋沉积物和格陵兰冰芯中有来自亚洲粉尘的物质（粒级总体＜５μ
ｍ）。研究发现，北太平洋粉尘物质的高峰值并不与冰期对应，
大洋粉尘与陆地干旱之间具有相当程度的非线性关系［１６］
。从风尘的分布看，在北太
平洋洋底３０°Ｎ～４０°Ｎ存在一条贯穿大洋的富石英
沉积带［２２］
，而这一纬度跟中国尘暴区的位置一致。
在西北太平洋的柱样中，可以确定来自日本、中国黄土地区和北亚高纬地区的物质来源。从风场上看，亚洲大陆向北太平洋输入的风尘具有很强的季节性，２～６月的输入量比其它季节高一个数量级。北太平洋风尘沉积的年通量并非连续等量累积，会受到短暂突发事件的影响。
．２ 近十年来亚洲风尘研究进展进入新的世纪，亚洲风尘研究又不断取得新进展。研究范围进一步扩大，
黄土与沙漠过渡带的研究反映了沙漠的进退，揭示了冬夏季风的强弱转换；沙漠沉积记录的研究，反映了不同气候时期沙漠的
活化与固定。同时，对不同区域黄土的研究，不仅反映了区域尺度环境的演变，也为揭示气候环境的耦合变化提供了依据。
研究方法上，从气候环境物理替代性指标为主向地球化学和生物指标转变，加强了生物地球化学指标和生物指标研究。粒度、磁化率、碳酸盐的含量等作为成熟的指标，在揭示环境的演变方面做出了贡献，但由于这些指标自身的局限性，使得从更深入的机理解释上出现困难，而地球化学和生物指标，能从更清晰的机理过程解释环境的变化。
研究的时间尺度上，对黄土下伏的红粘土展开了深入研究，不仅证实了红粘土的风成成因，而且把亚洲风尘产生的历史从７Ｍａ延伸到２２Ｍａ，通过对红粘土环境代用指标的研究，为认识东亚季风的形成、发展提供了进一步的证据。
在年代学方面，随着光释光（ＯＳＬ）测年技术的快速发展和广泛应用，年代控制更加精确。高密度的光释光测年数据揭示了黄土、沙漠分布的中国北方古气候较为精确的变化，同时反映出黄土沉积在
千年时间尺度存在间断［
２３］
。 环境变化的风尘沉积物替代性指标
黄土的风成成因已经得到证实
［１］
，而黄土地层
以下的红粘土的成因也随着研究的深入获得比较一
致的认识，即红粘土为风成成因［
２４～２７］
。在黄土环境研究的常用指标中，有的在运用到红粘土中得到较
好的效果，
如游离铁／总铁比值［２８］、粘土矿物等，但也有指示意义不明确的指标，最典型的就是红粘土中的磁化率。因此，在以后红粘土的研究中，还需进一步提取环境意义明确的指标，这部分的工作目前正在进行。在此，我们把在黄土和红粘土研究中的一些较新的代用指标作一评述。主要包括物理参数指标、矿物指标、元素地球化学指标、有机地球化学指标和同位素地球化学指标。．１ 物理指标
．１．１ 粒度 粒度较早运用到黄土环境研究中，
平均粒径的变化指示了冬季风强弱。随着研究的深入，研究者都指出了粒度指标应用于环境研究中的不足，但这也促使了对粒度指标进一步的研究。较早的研究中，发现了不同粒级组分有不同的古气候意义，洛川剖面Ｓ２上的粒度分析显示，８μｍ，３０μｍ和７４μｍ是重要的分界线，大于３０μｍ颗粒含量是
东亚冬季风变化的较好的代用指标［
２９］
。通过对黄土高原西北－东南断面上３个黄土剖面的粒度测
２２２１矿物岩石地球化学通报
４３５
量［３０］
，结果表明不同粒级组分的古气候意义不同，各粒级组分界限随研究地区不同而发生变化，从黄土粒度组成中可以分离出具有全球和区域古气候意义的颗粒组分，较粗颗粒含量与东亚冬季风强度变化呈正相关，具有全球意义。对黄土粒度分布研
究［３１］
表明，黄土粒度分布由分布峰度较高、分选较
好的粗粒组分和分布峰度较低、分选较差的细粒组分叠加组成；粗粒组分代表了冬季风近距离低空搬运的粉尘，其粒度指示了东亚冬季风近地面气流的强度，在全样中的含量反映了冬季风粉尘的沉积通量；细粒组分为常态存在的、由高空气流搬运的远源粉尘，代表黄土高原原始粉尘的本底，粒度特征与北太平洋粉尘一致，指示由西风带控制的高空气流的强度。而对黄土－古土壤中的超细颗粒（平均０．４
ｍ）研究［３２］
表明，超细粒组分的形成与成壤作用有关。由于石英不受后期成壤作用影响，对黄土中石英粒度的研究表明［３３］
，其反映了原始风尘的粒度组
成，因而石英的粒度组成反映冬季风的强度。而丁
仲礼等［
３４］
对沙漠边缘黄土剖面的研究，发现沙漠进退是控制黄土沉积中砂粒含量变化的一个重要因素，因而提出用沙漠－黄土过渡带风尘沉积中砂粒百分含量变化作为指示沙漠进退的一个指标。运用此指标，发现了３．６Ｍａ以来毛乌素沙地在２．６、１．１
和０．６Ｍａ前后三次扩张［３５］
。还有研究定义了风化指数Ｇｗ［３６］
，即不同成壤强度样品的全岩－石英粒度
中值粒径差值，
此值越大，风化强度愈强。．１．２ 颜色 不同气候带的土壤具有不同的颜色，
基于此，有研究尝试用黄土的颜色变化来反映温度的变化。研究发现，红光亮度与反射光亮度比值的变化与磁化率和粒度的变化有很好的对应关系：值越高，样品的颜色越红，说明红光／反射光比值是一
个反映温度变化的代用指标［３７］
。之后，有研究建立了红土亮度指标［３８］
，亮度值的计算公式为：
Ｙ＝０．１７７ ０ Ｒ＋０．８１２ ４ Ｇ＋０．０１０ ６
Ｂ。式中Ｒ、Ｇ和Ｂ分别为红色、绿色和蓝色激发值。应用此指标反映了西峰赵家川剖面气候条件和地下水作用的状况。白度参数也较好反映了黄土的古气候变化，其机制是风化成壤作用导致细粒级铁氧化物
含量的增高，使得白度值降低［
３９］
。．２ 矿物组成指标
．２．１ 粘土矿物 作为黄土中重要的矿物之一，
粘土矿物的研究并未停滞。伊利石的结晶度反映出黄
土的物质来源，并揭示了古环境的演变［４０，４１］
；后续对三趾马红土的粘土矿物研究结果［４２］
，支持了伊利
石结晶度作为风化成壤强度指标的结论。云母／绿
泥石比值在黄土和古土壤中随粒级的减小而增大，
成为判断夏季风强度的代用指标［４０］
。而ｗ（绿泥石
＋高岭石）／ｗ（
伊利石）比值也是夏季风变化的代用指标，与磁化率变化十分相近，其原因在于绿泥石受到化学风化，
铁释放出来，形成纳米级的铁氧化物，导致磁化率值升高，透射电镜（ＴＥＭ）
分析提供了绿泥石风化和强磁性矿物形成之间的成因证据［４３］
。还有对少见的粘土矿物坡缕石的研究［４４］
，在３．６
Ｍａ以前灵台红粘土中存有的大量自生坡缕石指示
了强蒸发的干旱环境。
．２．２ 铁氧化物矿物 在元素地球化学指标中，游离铁／总铁是一个反映风化成壤作用强度的指标，但随着成壤强度的变化，其中铁氧化物矿物的相变如何进行，即具体得到不同铁氧化物矿物的含量较为困难。通过漫反射光谱法（ＤＲＳ）来研究黄土中的赤铁矿和针铁矿，建立反映赤铁矿和针铁矿含量的校
准方程，可以得到赤铁矿和针铁矿的含量［
４５］
。赤铁矿／针铁矿比值可作为东亚季风干／湿变化的敏感指标，高值反映了干燥环境，低值指示湿润环境。采用
此比值对南京下蜀黄土的研究［
４６］
，结合其它多指标很好地反映了５０万年来长江下游地区环境的演化。最近对热带地区温度相对恒定、降水变化明显的连
续剖面的测试表明［４７］
，随着降水量的增加，赤铁矿
含量和磁化率的值均降低，而针铁矿含量增加，其机理在于降水量增加促使赤铁矿和磁赤铁矿转变为针铁矿。这些结果为应用铁氧化物矿物研究风尘环境变化提供了依据。
除以上矿物指标外，还有应用盐类矿物对风尘
沉积物的研究［４８］
。因此，不论是矿物含量的变化，
还是矿物的相变，都能较好反映风尘物质堆积区的环境演化。
．３ 元素地球化学指标
事实上，黄土中的元素地球化学指标非常多，但引起元素变化的因素复杂，应用时需谨慎。
对黄土样品的连续提取实验［４９］为应用元素地
球化学指标重建环境变化提供了新的技术方法，连续提取将元素分为水可溶态、可交换态、碳酸盐结合态、
铁锰氧化结合态、有机物结合态和残留态，不同元素存在的相态明显不同，如：Ｋ和Ｒｂ等元素，主要赋存于残留态中，而Ｃａ、Ｓｒ等元素主要赋存于碳酸盐结合态和残留态中，Ｒｂ／Ｓｒ值指示了黄土和古土壤遭受的淋溶程度，是夏季风强度变化的替代性
指标。早期的研究［５０］
表明Ｒｂ／Ｓｒ比值为揭示夏季
风变迁的替代指标。黄土中Ｒｂ、Ｓｒ含量在不同粒
级和不同相态中分布的进一步研究，表明Ｒｂ／Ｓｒ值
μ
２２２２２４３６陈 骏／新世纪亚洲风尘系统地球化学研究进展
变化在轨道时间尺度上反映了互为消长的冬季风和夏季风变化，洛川剖面２．６Ｍａ以来Ｓｒ含量演化趋势证实了高纬度冰盖生长与东亚季风强度之间的耦合关系，而Ｒｂ含量反映成壤作用对磁化率升高有
贡献［５１］。酸溶实验［５２］
证明１ｍｏｌ／Ｌ的醋酸溶液能
够很好溶解黄土－古土壤中的碳酸盐，而对硅酸盐矿物基本不溶解。淋溶液中的Ｃａ、Ｍｇ、Ｓｒ、Ｍｎ含量能和磁化率曲线很好对应，表明它们是良好的代用指标。在寻找一个不受风力分选作用影响的化学风化指标时，发现黄土中酸不溶物的Ｆｅ／Ｍｇ比值直接可以指示风化成壤强度，风力分选作用使Ｆｅ、Ｍｇ含量趋向于在细粒级中富集，而在夏季风控制的风化成壤作用中，Ｆｅ和Ｍｇ发生分离，
Ｆｅ在风化剖面中残留，而Ｍｇ却被淋失，因而Ｆｅ／Ｍｇ比值可以指示成
壤强度［
５３］
。专门针对黄土中酸不溶物的元素的研究［５４］
，表明（ＣａＯ＋ＭｇＯ＋Ｎａ２Ｏ）／ＴｉＯ２比值对气候条件变化具有相对较高的敏感性，且受沉积速率的
影响较小，在源区风化状况相对稳定的前提下，（ＣａＯ＋ＭｇＯ＋Ｎａ２Ｏ）／ＴｉＯ２比值能很好反映夏季
风的变化。
通过对分粒级的元素含量测试［５５］
，发现在小于
０μｍ的各粒级样品ＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３值与粒度呈明显
正相关，累积含量占全岩９８％以上，全岩样品ＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３值无论在黄土中还是在古土壤中基本上反映
了原始风尘颗粒大小，因此，ＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３值为很好的冬季风强度替代指标。
国内较早应用电子顺磁共振（ＥＰＲ）
法对黄土进行研究［５６］，发现黄土中Ｍｎ２＋
的ＥＰＲ信号可能是一
种反映东亚夏季风变化的代用指标。Ｍｎ２＋
主要赋存于碳酸盐矿物中，黄土中有Ｍｎ
２＋信号，而古土壤中没有Ｍｎ
２＋
，表明黄土－古土壤是处于还原－氧化交替的环境中，ＥＰＲ波谱信号可以用来反演古环
境［５７］
。在蜗牛壳中应用ＥＰＲ波谱信号［５
８］，发现黄土层中蜗牛壳的信号强度大于古土壤，即黄土中蜗
牛壳所含的Ｍｎ２＋
远大于古土壤中的蜗牛壳的Ｍｎ
２＋
的含量，反映出前者在比较还原的条件，而后者处于氧化性较高的环境。蜗牛壳中Ｍｎ
２＋
的含量反映其生长环境中Ｍｎ
２＋
的含量和氧化还原条件，指示古气候环境。．４ 有机地球化学指标
近十余年的黄土有机地球化学研究发展较快，除了对生物化石有机碳、氧同位素研究外，新开拓了有机分子地球化学、氮同位素以及有机元素地球化学方面的研究。
．４．１ 生物化石 植物硅酸体是黄土环境研究中
的一个重要的指标［
５９～６１］
。主要是基于植硅体的类型组合与植被的关系，进而反演气候环境［
６２］
。最近对不同科属植硅体的形态特征研究将植硅体指标的
应用推向深入［
６３，６４］
。蜗牛化石较早在黄土环境研究中得到运用。进入新世纪以来，对蜗牛化石的研究朝着定量化方向发展，包括特征种属的出现、分布、丰度及最佳生存条件等。在红粘土中这些蜗牛化石为原生生物群落，反映了当时沉积的环境，蜗牛化石的组成（生物群落）
和蜗牛化石的生物量（个体总数），都是古环境演化的代用指标［
６５，６６］
。而秦安中新世黄土－古土壤序列中的蜗牛化石可分为冷干和温湿两个生态类群，其中Ｍｅｔｏｄｏｎｉｔｉａ类和ａｔｈａｉｃａ类的种类演化为
环境变化的敏感指标［６７］
。此外，由于蜗牛化石氧同位素分馏的因素，使得蜗牛化石氧同位素可能应用
于夏季风强度变化的研究中［
６８，６９］
。．４．２ 有机分子化石 在国内，
早期通过兰州九洲台黄土剖面的分子化石中烷烃指标的研究表明［７０］
原地源的正构烷烃分布反映出末次间冰期以来发育的是草原植被景观，全新世最暖期可能有一定的木本植物，末次冰期可能出现了荒漠（草原）植被，这个
结果与较早植物硅酸体证据相吻合［
６１］
。研究还显示，温度变化在黄土高原的Ｃ４植物演化中起到重
要作用［
７１］
。由于植物叶蜡正构烷烃组分能在地质体中长久保存，并能记录历史时期植被变化特征，对
古土壤中的正构烷烃进行了分析［
７２，７３］
，结果显示黄土高原植被的植物叶蜡组分变化响应于气候环境的变化，正构烷烃显示３．３Ｍａ木本植物减少，草本植物增加，可能指示了晚新生代３．５Ｍａ左右的中国内陆的干旱化。对分子化石中的α－正构脂肪酮的研究显示，α－正构脂肪酮虽远不如其它脂肪族化合物普遍，
但其广泛分布于地质体中，是在成岩／成土过程中形成［７４］
。α－正构脂肪酮的碳优势指数（
ＣＰＩ值）能够反映出中国南方红土层中的旋回性变化，亦即随着成土作用的增强，ＣＰＩ值呈现降低。因此，古土壤脂肪酮ＣＰＩ值可揭示受气候驱动的微生物作用，进而反映古气候的变化。通过对洛川剖面Ｓ４古土壤及相邻Ｌ５，Ｌ４部分黄土样品的分子化石的检测，发现了正构烷烃平均碳链长度（ＡＣＬ）与磁化率和粒度之间存在良好的正相关性，土壤形成期间ＣＬ值较大，在黄土堆积阶段，ＡＣＬ值较小，
因此通过ＡＣＬ可反映古环境的变化［７５］
。．４．３ 有机氮同位素 黄土高原中西部不同环境
下现代植物和相应土壤氮同位素的研究表明，土壤与植物有相近的变化趋势，但土壤的氮同位素组成
２５Ａ２２２矿物岩石地球化学通报
４３７
较植物根的氮同位素要偏正，即植物分解过程中氮同位素存在分馏；氮同位素对降水和温度变化有明显的响应，在沿西北到东南方向，年平均降水每增加１００ｍｍ可能导致土壤氮同位素组成偏负约
１．３１‰，随温度的增加，土壤氮同位素也趋向偏负；在降水和温度共同增加的影响下，植物根系、植物残体和土壤的氮同位素偏负，认为降水是该地区植物－土壤氮同位素变化的主要控制因素［
７６］
。２．４．４ 有机元素地球化学 将ＴＯＣ、ＴＮ、Ｃ／Ｎ指
标应用到黄土研究中，结果表明黄土中ＴＯＣ、ＴＮ和Ｃ／Ｎ比值与磁化率良好对应，古土壤层的ＴＯＣ
和ＴＮ含量及Ｃ／Ｎ比值相对黄土层偏高，而ＴＮ含量值波动很小，认为Ｃ／Ｎ比值在黄土高原地区主要反映上覆植被ＴＯＣ的输入，
即指示上覆植物生物量的大小［
７７］。除了以上有机地球化学方面的研究外，黄土中植物碳屑的研究也取得了进展。通过２３种现代植物碳屑的观察、测量
［７８］
，发现根据现代植物碳屑形
态的长宽比（Ｌ／Ｗ）和形态特征可分为３个类型，草本型碳屑，Ｌ／Ｗ最大，平均１０．２±１．３；
木本型碳屑（灌木＋乔木），Ｌ／Ｗ较小，平均３．１±０．２；阔叶类植物叶片碳屑，Ｌ／Ｗ最小，平均１．７±０．１。通过黄土高原渭南剖面Ｓ１以来１２个地层样品的碳屑形态的分析，表明碳屑形态是古生态类型的良好指标。此外，关于Ｃ４植物的扩长和收缩的原因一直是争论的焦点，通过对黄土高原最后两次冰期－间冰期转
换期间正构烷烃碳同位素的测试研究表明δ１３ Ｃ偏负［７２］
（Ｃ４植物丰度的降低）
。尽管当时黄土高原ｐＣＯ２较低和干旱度增加，
但温度降低是主要因素。当然，湿度在黄土高原北部的Ｃ４植物丰度变化中
有时也起到重要作用［
７９］
。２．５ 同位素地球化学指标
相比地球化学元素，同位素有更好的示踪效果，其气候环境意义也较为明确。
２．５．１ 碳氧同位素 碳酸盐作为黄土的重要组成部分，一直为研究者孜孜不倦的研究对象，碳酸盐中碳、氧稳定同位素，也一直为研究者感兴趣。早期建
立了次生碳酸盐δ１８ Ｏ值与古土壤形成时的古温度
的线性关系，利用土壤碳酸盐碳同位素值估算了土
壤Ｃ３和Ｃ４植物相对生物量，土壤碳酸盐δ１３Ｃ值与土壤形成时干燥度具有数量关系［
１５，８０］
。对现代植物和表层土壤中植物硅酸体碳同位素的研究发现Ｃ３、Ｃ４植物硅酸体的碳同位素值与Ｃ３，Ｃ４植物的
碳同位素值具很好的对应关系，植物硅酸体的碳同
位素可以明确区分出植物的光合作用途径，这表明植物硅酸体的碳同位素同样具有指示气候环境的意
义［
８１］
。最近通过对中国典型干旱区表土分粒级样品的碳氧同位素测试［８２］
，发现随着粒级的减小，氧
同位素逐渐偏正，碳同位素逐渐偏负，认为细粒组分中次生碳酸盐相对比例大，粗粒组分中原生碳酸盐相对占优势，次生碳酸盐氧同位素可能受蒸发的控制，碳同位素更多受植被的影响，因此，干旱区表土细粒组分碳酸盐能更好反映成壤过程中次生碳酸盐形成时期的气候环境信息。
．５．２ 锶同位素 对黄土中的Ｓｒ同位素有较深入
研究，通过酸溶的对比实验［８３］
，提取出了黄土中碳酸盐组分，得到黄土中碳酸盐组分Ｓｒ同位素的变化，在黄土碳酸盐－弱成壤碳酸盐－古土壤碳酸盐
－纯次生碳酸盐中８７ Ｓｒ／８６
Ｓｒ依次升高。而对黄土
酸不溶物中的８７ Ｓｒ／８６
Ｓｒ比值的测试发现在洛川剖面中古土壤中酸不溶物的８７ Ｓｒ／８６
Ｓｒ值高于黄土层［８４］。酸溶的碳酸盐及酸不溶物中的８７ Ｓｒ／８６
Ｓｒ比
值变化的机理为：黄土层碳酸盐大多为原生碎屑成
因，为海相碳酸盐，其８７Ｓｒ／８６
Ｓｒ值较低，
弱成壤至古土壤层碳酸盐逐步转为次生，经过淋溶作用硅酸盐
组分高８７Ｓｒ／８６
Ｓｒ值转移到次生碳酸盐中，导致形成的次生碳酸盐８７Ｓｒ／８６
Ｓｒ值升高；而酸不溶物中随着成壤作用的加强，碳酸盐组分的淋失，其８７ Ｓｒ／８６
Ｓｒ
值也逐步升高。所以无论是碳酸盐组分，还是酸不
溶物中的８７Ｓｒ／８６
Ｓｒ值变化，
都反映了风化成壤作用强度的变化，可成为风尘沉积的环境替代性指标。
风尘沉积物源的示踪
对风尘沉积物源示踪可以揭示风成沉积物产生
和搬运的机制，预测风尘的环境效应，指导当今的沙尘治理。在目前的风尘物源研究中，
黄土高原黄土的物源确认、长距离亚洲风尘的传输搬运过程、物源区物质的变化与气候长期变化、青藏高原隆升，以及现代风尘物质来源的准确判断，都是热点问题。比如：黄土高原的黄土很可能来自于祁连山和戈壁阿
尔泰山之间的干旱区［
８５～８７］
；北太平洋沉积物和格陵兰冰芯中有亚洲风尘物质的输入［８８，８９］
；北京现代风尘物源与地质时期有较大的差别［９０］
等。
目前，风尘物源示踪中，运用到的地球化学指标包括矿物特征、元素、同位素和单矿物地球化学等。．１ 矿物特征
基于黄土中粘土矿物伊利石类型和结晶度的研
究［
４０］
，得到黄土高原黄土伊利石来源于青藏高原北缘低变质岩体系的认识。不同研究者对碳酸盐矿物
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粉尘研究论文
