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鸭绿江端元粒度分级样品常量元素控制因素分析(3)
<2μm18.35 8.43 0.36 2.41 3.00 0.71 0.06 0.95 0.15 粒级均值14.16 4.38 0.83 1.64 3.08 2.01 0.04 0.75 0.07
2.4表层沉积物化学蚀变特征
在风化过程中全岩化学的变化可以定量分析沉积岩风化历史,虽然全岩化学变化会受到成岩和变质过程的影响,但是化学蚀变指数(CIA)可以用来指示风化程度,未风化的岩浆岩CIA值一般≤50,残余黏土的CIA值接近100,典型页岩的CIA平均值则为70~75[23]。数据分析表明,鸭绿江口表层沉积物CIA值最多分布在65~75之间(表3),反映出温暖、湿润条件下的中等化学风化程度。后处理样品与全样相比,各站位CIA值普遍有所变化。有关研究表明,溶解有机质能与金属离子形成有机金属络合物,导致金属离子生物地球化学行为发生改变,影响其溶解性、生物有效性等理化性质[24]。因此,在去除有机质的过程中,有可能同时也去除了吸附的变性黏土矿物,导致处理后样品的CIA值发生变化。此外,处理后分级样品也显示出不同的化学蚀变特征,依据各站位同一粒级样品常量元素含量均值计算的 CIA值表明,>63、32~63和8~32μm 三个粒级样品化学蚀变程度相近,CIA值在64左右;至2~8μm化学蚀变程度有所增加,CIA值增至75;<2μm样品化学蚀变程度则显著增加,CIA值达82。随着粒级逐渐减小,样品中黏土矿物含量逐渐增加,致使反映化学蚀变程度的CIA值不断升高。
表3 鸭绿江河口表层沉积物样品化学蚀变指数Table 3 The chemical index of alteration of surfacesediments in the Yalu River estuary编号CIA全样处理后样品粒级/μmCIAYL0 >6364YL0 32~6365YL0 8~3263YL0 2~875YL0 <282YL0
长石类矿物在陆壳中占有很大的比重,约占上陆壳矿物组成的41%,并且极易风化[26]。因此,长石矿物中化学活动性强的Na、Ca和K元素在化学风化作用过程中易于淋滤流失,而Al2O3则赋存在残余的黏土矿物之中。斜长石-钾长石风化形成黏土的过程在未受到钾交代作用的情况下应沿着平行A-CN的方向进行,随着化学风化程度加强,风化趋势线逐渐与A-K线相交[27]。从图2可以看出,全样和分级样品均位于斜长石-钾长石基线以上,随着粒级减小,化学风化程度逐渐加强并靠近A-K线。鸭绿江河口表层沉积物风化趋势线(黑色箭头实线)位于理想风化趋势线(红色箭头虚线)左侧,说明该源区风化产物未遭受钾交代影响,目前处于以斜长石风化为主的阶段。此外,在A-CN-K图中,根据风化趋势线反向延长线与长石连线的交点,可以推断出物源区岩石中斜长石与钾长石的比例[28]。依据此方法,鸭绿江河口表层沉积物源区斜长石与钾长石的比值大致为5∶3,粗碎屑颗粒(>63μm)中因含有较多化学风化较弱的长石碎屑,该比值略小于5∶3。
3 讨论
3.1元素间相关性变化
全样相关分析表明,Al2O3、Fe2O3、MgO、TiO2、P2O5五种元素之间呈显著正相关(表4),说明其物源一致且受控因素相同,这5种元素与化学蚀变指数(CIA)均呈显著正相关。化学蚀变的终极产物是以三水铝石为主的黏土矿物。已有的相关研究表明,Al2O3是黏土矿物的主要组成元素,而Fe2O3、MgO、TiO2、P2O5易受到黏土矿物等细粒沉积物吸附而富集。因此,物源区化学风化作用强度直接控制了细粒组分含量,进而影响这5种元素含量分布,与黏土组分百分含量较强的正相关性也说明了这一点。CaO和Na2O两种元素与上述5种元素和CIA呈明显的负相关,说明这两组元素受控因素截然相反,粗粒碎屑沉积物是控制这两种元素分布的主要因素,其与细粒组分含量(粉砂、黏土)负相关也说明了这一点。K2O与其他8种元素和CIA相关性均较弱,与砂组分百分含量呈较强的负相关,说明K2O主要赋存于粗粒沉积物中,但粒径大小并不是控制其分布的主要因素。鸭绿江发源于长白山天池,在天池本身造盾、造锥和近代喷发阶段均以粗面质和碱流质岩性为主[29],而该类岩石显著特征是富钾。因此,其风化产物中K2O含量异常偏高,物源区岩性特征是控制K2O分布的最主要因素。MnO与前5种元素呈中等程度的正相关,与黏土组分百分含量呈较强的正相关性,与CIA相关性较弱,说明MnO分布是受多种因素控制,粒度效应只是其一。锰易受氧化,取样位置较浅,且MnO易形成自生矿物,常以薄膜形式包裹碎屑颗粒[30,31]。因此,锰矿物自生作用可能也是控制MnO分布的另一主要因素。
图2 鸭绿江河口表层沉积物样品A-CN-K图解Fig.2 A-CN-K triangular diagram of surface sediments in the Yalu River estuary表4 鸭绿江河口表层沉积物全样常量元素相关性Table 4 The correlation coefficient of major elements for bulk samples in the Yalu River estuary
文章来源:《鸭绿江》 网址: http://www.yljbjb.cn/qikandaodu/2020/0709/363.html
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