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1、2004年2月海洋地质与第四纪地质Vol.24,No.1第24卷第1期MARINEGEOLOGY&QUATERNARYGEOLOGYFeb.,2004中国粉尘源区表土碳酸盐含量与碳氧同位素组成王亚强,曹军骥,张小曳,沈振兴,梅凡民(中国科学院地球环境研究所黄土与第四纪地质国家重点实验室,西安710075)摘要:在中国的主要沙漠和戈壁等粉尘源区采集了地表沙或土壤(统称为表土)样品,分析了样品的碳酸盐含量和碳酸盐的碳氧同位素组成。结果表明,中国粉尘源区表土碳酸盐含量在空间上随着年降水量的增加而逐渐减1318少,大致呈现自西向东逐渐降低的趋势;碳酸盐δC值在空间上随着
2、年降水量的增加而逐渐偏负,δO值缺乏规13律性;塔克拉玛干沙漠细颗粒物质中碳酸盐含量相对偏高,但不同粒级颗粒中碳酸盐的δC值基本一致,表明风13蚀时粒度的分选并不影响源区的同位素组成特征;由于粉尘源区表土碳酸盐含量和δC值均具有区域特征,因此13利用大气粉尘的碳酸盐含量和δC值示踪不同的源区是可能的。关键词:粉尘源区;表土;碳酸盐含量;碳氧同位素组成;源区示踪中图分类号:P534.63文献标识码:A文章编号:025621492(2004)0120113205中国北部覆盖着众多沙漠、戈壁和干旱的黄土,河西走廊的戈壁地区、巴丹吉林沙漠、滕格里沙漠、是世界上最大的大气
3、粉尘源区之一。亚洲粉尘每年乌兰布和沙漠、库布齐沙漠、毛乌素沙漠、浑善达克[1]的释放量约800Tg,占到全球的一半。在强烈西风沙地、科尔沁沙地以及内蒙古中部的干草原地区,由的作用下,亚洲粉尘能够长距离传输到北太平洋、北于黄土高原地区在碳酸盐含量和碳氧同位素组成方[2]美甚至北极地区。因此,不论在第四纪地质历史面的研究程度较高,因此未在该地区采样。采样深时期还是现代,亚洲粉尘在全球气候和环境系统中度不超过地表以下15cm。[3]均扮演着重要角色,正越来越受到人们的关注。样品在玛瑙研钵中研磨至200目以下,利用滴[7]稳定同位素组成通常在风蚀、传输、沉降过程中定法测
4、量样品中的碳酸盐含量。白云石和Mg2[8]是不变的,是指示粉尘源区较好的指标。KanayamaCO3通常在土壤碳酸盐中含量很少,因此用Ca2[4]等采用Rb2Sr同位素组成来确定长距离输送的亚CO3来计算碳酸盐含量。称取约1g样品,置于50[5]洲粉尘对日本大气气溶胶的贡献。Aleon等采用mL干燥的离心瓶中,定量加入50mL浓度约为011气溶胶中微米粒级石英颗粒的氧同位素组成示踪非mol/L的盐酸溶液,充分摇匀,再将其置于超声波中洲粉尘的源区。由于中国西北粉尘源区碳酸盐含量震荡5min。静置1h后,定量吸取上层清液25[6]较高,可以考虑用碳酸盐中的碳氧同位素
5、组成来分mL,加入3滴甲基橙,摇匀。用浓度约011mol/L的辨粉尘源区,这就需要首先研究各粉尘源区的区域NaOH溶液滴定至溶液成黄色,消耗的NaOH溶液特性。本文分析了中国主要沙漠、戈壁等粉尘源区体积为V2(mL),同时做空白实验,消耗的NaOH表土的碳酸盐含量及其碳氧同位素组成特征,获得溶液体积为V1(mL)。样品中碳酸盐的含量X%了这些指标的区域变化趋势,为进一步的粉尘源区由下式计算:示踪工作奠定了基础。X%=(V1-V2)×C×10/G(1)式中:G为样品质量(g),C为NaOH溶液的浓1采样和实验分析度(mL/L)。[9]碳酸盐同位素分析采用磷酸法。将
6、样品与100在中国的主要沙漠和戈壁等粉尘源区采集了%磷酸在75℃的恒温水浴槽中反应2h以上,反应29个表土样品,采样地点分布见图1。其中包括塔释放的CO2用液氮冷阱收集,在MAT251质谱仪中克拉玛干沙漠、古尔班通古特沙漠、库姆塔格沙漠、测定w(13C)w(12C)和w(18O)/w(16O)的比值,并1318用相对于PDB标准的千分数δC和δO报道数基金项目:国家重点基础研究发展规划项目(G2000048703);黄据。分析方法的标准偏差为011‰。土与第四纪地质国家重点实验室开放基金(SKLLQG0315)此外选择了两个塔克拉玛干沙漠的样品,采用作者简介:王
7、亚强(1973—),男,博士研究生,主要从事大气化学与第四纪地球化学研究,E2mail:yaqiang-w@163.com干筛法进行分粒级处理,测定了6个粒级的碳酸盐收稿日期:2003211213;改回日期:2003212215.文凤英编辑含量和碳氧同位素组成。114海洋地质与第四纪地质2004年图1采样点分布Fig.1Distributionmapofsamples雪,因此碳酸盐含量较低,为113%。塔克拉玛干沙2结果与讨论漠的2个分粒级样品的研究结果显示(图2a),粒径越细碳酸盐含量越高。2.1碳酸盐含量分布特征表1表土样品碳酸盐含量和碳氧同位素组成CaCO
8、3通常积聚在年降水量小于
