末次间冰期古土壤的Zr/Rb值时空分布特征及其影响因素

Zr/Rb比值被认为比粒度更为可靠的冬季风指标, 该指标的使用基于两项假设: (1) Zr在粗颗粒中富集而Rb在细颗粒中富集, 因此Zr/Rb可记录到粒度的分选信息; (2) Zr和Rb在风化过程中都稳定, 因而沉积后的风化或成壤作用不会改变原先的Zr/Rb. 研究沿黄土高原的西北-东南断面3个末次间冰期古土壤(S1)的Zr, Rb, Ti, Hf等元素和元素比值在空间上的分布特征, 并对这两项假设进行检验. 结果表明, 从黄土高原西北部到东南部, 在末次间冰期Zr和Rb元素丰度均表现出增加的趋势. 但在末次冰期早期和倒数第2次冰期晚期, Zr元素丰度由西北向东南呈现递减的趋势, Rb元素丰度则仍表现为递增的趋势. 同一剖面间冰期的Rb元素丰度总是高于冰期时段的水平. 在黄土高原西北部风化作用较弱的定西剖面, 间冰期的Zr元素丰度低于冰期时段的水平. 在远离源区、风化作用较强的天水和蓝田剖面, 间冰期的Zr元素丰度高于冰期时段的水平. Zr/Hf值在较窄的范围内波动, 定西剖面的Zr/Hf值相对恒定, 天水和蓝田剖面S1土体部分的Zr/Hf值略高于L1和L2部分. 这些结果支持Rb在细颗粒富集的假设和实验观察, 但不完全支持Zr在粗颗粒中富集的假设和实验观察. 在假定Zr不淋失的基础上, Rb变化率的结果表明Rb的淋失随着风化作用的增强而逐渐增加. 因而也不支持关于Rb的稳定性的假设. 无疑, Zr/Rb值的最终展现是源区因素、搬运以及沉积后的风化作用之间平衡的结果. 在化学风化作用较强的情况下(CIA>65) , 使用Zr/Rb来反映粒度变化或者冬季风强度的波动需要谨慎. 此外我们发现, Zr/Rb始终被约束在1.7以上.