2019, Vol.39
加积型红土为中国亚热带地区典型的风尘沉积，是开展中低纬地区第四纪环境变化研究的重要陆相沉积载体[1~4]。其地层结构自下而上包括网纹砾石层、网纹红土、均质红土、黄棕色土等沉积单元[5]。地层学及年代学研究表明，网纹红土形成于早更新世晚期至中更新世中期，均质红土形成于中更新世中晚期至晚更新世早期，黄棕色土多形成于晚更新世[6~7]。目前，加积型红土的环境记录研究已取得大量成果[8~11]，但物源问题尚有争议，一些研究强调南方红土的远程物源[12~13]，另一些研究则强调近源河湖相沉积物对加积型红土物源的巨大贡献[14~15]。而不同的物源信号可能会导致红土区古环境信息解译方面的不同见解，因此厘清加积型红土物质来源对进一步认识第四纪期间南方粉尘堆积的驱动因素及古环境变化有十分重要的意义[15]。
元素地球化学组成对沉积物的物源具有重要示踪意义[16~17]，元素、元素比值及同位素组成等物源示踪的方法也被引入红土研究[14~15, 18~20]。但有研究表明，风化指数(CIA)表征的化学风化强度的变化相当程度上受粒度变化的控制[21]。加积型红土细粒组分含量高，化学风化强烈，加之一些化学元素在不同粒级中的分异[22~24]，加大了其物源解析的难度。而目前已开展的地球化学物源研究多选取全岩样品或 < 20 μm组分进行，并未剔除大量风化信息对加积型红土物源研究的影响，易导致物源判断上的偏差。因此，采用合理方法减弱风化作用对加积型红土物源判别的影响十分必要。
JL剖面是中亚热带地区九江境内典型的风成加积型红土剖面[1]，粒度分析表明[1, 25]，粉砂(4~63 μm)含量为71.87 %，其中风尘粒组(10~50 μm)含量达42.42 %，其含量变化能够明确指示风动力的强弱[26]；此外细颗粒风化产物占比较大，＜4 μm和＜2 μm组分的平均含量分别为31.61 %和17.87 %，而砂(＞63 μm)含量极低，平均仅0.40 %。基于粒径-标准偏差法的敏感组分分析显示，样品中含有显著的次生风化信息[27]，而砂粒组分对样品的影响却很小。风化研究表明，化学风化形成的颗粒上限为2~4 μm，＜2 μm的组分是相对湿热条件下风化形成的产物[26, 28]。因此本文选取JL剖面79个代表样品，利用沉降法与湿筛法提取4~63 μm的粉砂组分，并对其与全岩样品进行主量和微量元素分析，在此基础上结合元素比值、物源判别指数法等，讨论粉砂组分蕴含的物源信息，为加积型红土物源探究提供新的证据。
1 材料与方法 1.1 研究剖面与样品来源JL剖面(29°42′N，116°02′E)位于九江市庐山北麓(图 1a)，厚18.46 m。剖面质地均一，不含砾，未见流水作用痕迹[1]。依据沉积物颜色、土壤发育程度、网纹形态等特性，将剖面分为8个地层单元(图 1b)：剖面下部第①~⑤层为典型的网纹红土，棕红或紫红色粘土中镶嵌不规则浅色斑纹，层内基质色调及网纹形态(颜色、大小、疏密、延伸方向等)略有差异，第②和④两层基质色调紫红，第①、③和⑤层基质色调呈亮红棕；剖面上部第⑥~⑧层为黄棕色土沉积，其中第⑦层为浅红色古土壤，第⑥和⑧两层为黄土状沉积，第⑥和⑦两层内含锰胶膜，并有一定的弱网纹化迹象，可视为弱网纹黄棕色土。基于前人对该剖面的ESR测年结果和年代框架(见图 1b)，网纹红土的形成始于早更新世，弱网纹黄棕色土和黄棕色土则形成于中更新世中晚期[1]。
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图 1 JL红土剖面地理位置、分层及ESR测年结果 Fig. 1 The location, lithostratigraphy and ESR dating results of JL red earth section |
本文按20 cm间距选取79个代表性样品，分别就全岩样品和粉砂粒级样品进行主量、微量元素测试。
1.2 实验方法JL剖面79个代表性样品的粒级分离采用沉降法与湿筛法完成。具体方法是称取25 g土样，加入纯水并使用超声波震荡仪震荡30 min，使土样充分分散。将分散后的样品转移至沉降桶内，利用斯托克斯静水沉降法[29]准确分离出＜4 μm组分样品，而后剩余组分过63 μm筛网，分离出4~63 μm和＞63 μm组分，低温烘干并保存。
粉砂粒级及全岩样品的主微量元素测试均采用X射线荧光光谱法(XRF)，测试仪器为荷兰帕纳科公司生产的波长色散型X射线荧光光谱分析仪。将样品高温烘干并用研磨机研磨后，准确称取4 g样品放入聚氯乙烯环，使用半自动高压压片机压制成样片，上机测试。测定过程中用国家标样监控，分析误差＜2 %。样品的所有测试分析均完成于浙江师范大学地理过程实验室。
2 粉砂粒级元素地球化学特征 2.1 主量元素地球化学特征按剖面描述，JL剖面79个分析样品可以被归为3种类型，即黄棕色土、弱网纹黄棕色土和网纹红土。各类样品粉砂粒级及全岩的主量元素测试结果见表 1。
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表 1 JL剖面各类样品粉砂粒级与全岩的主量元素平均含量(%) Table 1 Mean concentrations for major elements of the silt fraction and bulk samples from the JL section(wt %) |
79个样品粉砂粒级的主量元素测试表明，粉砂粒级中SiO2含量变化于72.14 % ~86.76 %之间，平均78.76 %，明显高于全样(68.37 %)，为粉砂粒级最主要的成分。SiO2的增多与Si主要贮存于石英矿物当中，多在粗碎屑物质中富集有关[22, 26]。Al、Fe元素在表生环境下难被淋溶，主要在＜2 μm的粘土矿物中富集[22, 24]，故而粉砂粒级中Al2O3和Fe2O3含量明显减少；Al2O3含量均值3.73 %，Fe2O3含量均值为1.80 %，相对于全岩样品的14.83 %和6.71 %有显著降低。SiO2、Al2O3和Fe2O3仍为粉砂粒级主要组成元素，三者含量的平均值(84.29 %)较全样(89.91 %)略低。从易溶组分看，粉砂粒级K2O、Na2O、CaO和MgO平均含量分别为0.78 %、0.25 %、0.11 %和0.16 % (共1.30 %)，与全岩的1.67 %、0.20 %、0.27 %和0.65 %相比差异不显著。粉砂粒级中MnO含量变化于0.03 % ~0.10 %，平均0.05 %，TiO2含量在0.73 % ~1.03 %之间，平均为0.90 %，它们与全样(平均分别为0.06 %、1.03 %)差异也不大。但需要指出的是，黄棕色土和弱网纹黄棕色土样品中粉砂粒级Na2O含量(1.19 %、0.46 %)较全样(0.57 %、0.26 %)明显偏高，而MnO含量(0.07 %、0.08 %)则较全样(0.13 %、0.11 %)明显偏低。可能意味着风化较弱的黄棕色土和弱网纹黄棕色土中斜长石易在粗颗粒中相对富集[24]，以及黄棕色土层内较为发育的锰胶膜在粉砂粒级中得到一定消除。
综上，粉砂粒级主量元素组成以SiO2、Al2O3和Fe2O3为主，K2O、Na2O、CaO、MgO等易溶组分含量低，与全岩样品主量元素组成存在一定差异，这种差异是粒级效应造成的。通常细粒组分除包含源区信号外，还包含次生组分风化信息，而粗粒组分更多地反映物源变化和源区风化状况[21]。因此，我们认为利用粉砂粒级地球化学组成来讨论红土物源问题，可较好地去除次生组分对红土物源判别的影响，也会更加贴近实际。
2.2 微量元素地球化学特征表 2为JL剖面各类粉砂粒级样品与全岩样品部分微量元素含量。由于沉积物不同粒级矿物组成的差异，粉砂粒级微量元素含量相对全样会出现不同程度变化[22, 24]。Cu、Zn为中等活动性元素，在强风化作用下可被释放迁移，并可被粘土矿物或胶体物质等吸附[30]；Rb与K化学性质相似，Sr与Ca化学性质相似，二者在长石风化时被释放，同样易于被粘土矿物吸附[30~31]。因此，粉砂粒级Cu、Zn、Rb和Sr含量(6.74 μg/g、5.67 μg/g、29.00 μg/g和28.62 μg/g)明显低于全样(28.52 μg/g、75.57 μg/g、104.46 μg/g和50.23 μg/g)。经UCC标准化之后(UCC数据来源于Taylor等[32])，粉砂粒级Cu、Zn、Rb和Sr也表现为显著负亏损(图 2)，某种程度上也证实粉砂粒级削弱了红土风化效应。沉积物中Cr含量的变化受控于Eh(氧化还原电位，指示沉积物氧化性或还原性的强弱)、pH、有机质等因素，特别是在碱性条件下易发生氧化迁移[33]，粉砂粒级Cr含量(91.86 μg/g)相对全样(105.85 μg/g)差异不大，表明粉砂粒级与全岩的Eh、pH、有机质等因素差异不大。Y、Zr、La和Ce化学性质相对稳定[34~35]，致使它们的含量在粉砂粒级及全样中的差异很小。细节上看，Y、Zr因抗风化能力较强，粉砂粒级中相对富集；La易于被粘土矿物吸附[33]，而粉砂粒级中含量略少；全岩样品Y、Ce含量的层间差异则较粉砂粒级明显。
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表 2 JL剖面粉砂粒级与全岩样品微量元素平均含量(μg/g) Table 2 Mean concentrations for trace elements of the silt fraction and bulk samples from the JL section(μg/g) |
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图 2 JL剖面微量元素的UCC标准化曲线 YB指黄棕色土，VYS指弱网纹黄棕色土，VRS指网纹红土，FS代表粉砂粒级；图 3、4、5和6与之相同 Fig. 2 UCC-normalized patterns of trace elements of the JL section. In the figure, YB refers to yellow-brown soil, VYS refers to slightly vermicular yellow-brown soil, VRS refers to vermicular red soil, FS refers to silt fraction; The symbols in figs. 3~6 are the same |
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图 3 JL剖面粉砂粒级样品与全岩样品Na2O/Al2O3-K2O/Al2O3散点图 Fig. 3 Na2O/Al2O3 versus K2O/Al2O3 diagrams for silt fraction and bulk samples from the JL section |
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图 4 JL剖面粉砂粒级样品与全岩样品Na2O/K2O-CIA散点图 Fig. 4 Na2O/K2O versus CIA diagrams for silt fraction and bulk samples from the JL section |
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图 5 JL剖面粉砂粒级样品与洛川黄土[51]、长江河漫滩沉积物[52]的稳定元素比值散点图 Fig. 5 Plots for immobile element ratios of silt fraction from the JL section, loess deposits from Luochuan[51] and the Changjiang River flood plain sediments[52] |
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图 6 JL剖面粉砂粒级样品与洛川黄土[51]的Ti/Al-La/Nb与Zr/Hf-La/Hf散点图 Fig. 6 Ti/Al versus La/Nb and Zr/Hf versus La/Hf diagram plots for silt fraction from the JL red earth section and loess samples from Luochuan[51] |
表生环境中，富含Na2O、CaO的斜长石较富含K2O的钾长石更易风化。因此，Na2O/K2O值可良好反映沉积物中长石类矿物的风化程度[36]；Na2O/Al2O3值和K2O/Al2O3值则可指示风化过程中Na与K的消耗情况[14]。将JL剖面79个粉砂粒级及全岩样品的Na2O/Al2O3、K2O/Al2O3值作散点图(图 3a和图 3b)，我们发现黄棕色土、弱网纹黄棕色土和网纹红土这三类样点的Na2O/Al2O3及K2O/Al2O3比值存在差异。首先是图 3a中黄棕色土、弱网纹黄棕色土和网纹红土粉砂粒级样品的Na2O/Al2O3、K2O/Al2O3值均高于图 3b中全岩样品的Na2O/Al2O3、K2O/Al2O3值。就平均值看，黄棕色土、弱网纹黄棕色土和网纹红土粉砂粒级Na2O/Al2O3值分别为0.30、0.13和0.05，K2O/Al2O3值分别为0.24、0.26和0.19；而三者全岩样品的Na2O/Al2O3值分别为0.06、0.03和0.02，K2O/Al2O3值分别为0.16、0.15和0.11，表明粉砂粒级中剔除了相当一部分长石的风化效应，风化程度低于全岩样品。其次是图 3a与3b中样点的离散程度有很大差异，黄棕色土、弱网纹黄棕色土、网纹红土全岩样品中因含有大量风化粘粒组分，Na2O/Al2O3、K2O/Al2O3值均趋于集中在低值区间内，导致样点集聚程度明显高于粉砂粒级样品。而粉砂粒级(图 3a)中风化得到了减弱，从而样点的集聚程度趋于离散。
化学蚀变指数CIA值可有效反映硅酸盐矿物的风化强度[37]，＜50为未风化；50~65为初等风化强度；65~85为中等风化强度；＞85为高等风化强度，其值与Na2O/K2O值呈反比。JL剖面79个粉砂粒级及全岩样品的Na2O/K2O、CIA值散点图(图 4a和图 4b)显示，全岩样品的CIA值变化于77.45 % ~87.44 %之间(图 4b)，平均值85.00 %，其中网纹红土属高等风化强度，弱网纹黄棕色土及黄棕色土为中等风化强度。剔除粘粒组分后，粉砂粒级CIA值明显减弱(图 4a)，变化于59.96 % ~80.03 %之间，平均值74.02 %。进一步分析发现，黄棕色土粉砂粒级CIA值处于59.96 % ~62.35 %之间，平均61.35 %，指示初等风化强度；弱网纹黄棕色土粉砂粒级CIA值为63.64 % ~72.97 %，平均69.57 %，介于初等至中等风化强度；网纹红土粉砂粒级CIA值70.37 % ~80.03 %，平均76.86 %，与全样CIA值所指示的高等风化强度相比，已降至中等风化强度。相反，黄棕色土、弱网纹黄棕色土和网纹红土粉砂粒级Na2O/K2O值分别为1.24、0.51和0.23，高于全岩样品的0.38、0.19和0.15。CIA值与Na2O/K2O值在粉砂粒级及全样间的差异皆表明，粉砂粒级有效削弱了全岩样品风化程度，从而粉砂粒级各样点在散点图中的分布也趋于离散。
由图 3和图 4的结果可知，JL剖面粉砂粒级示意的化学风化程度明显低于全岩样品，但两者Na2O、K2O和Al2O3的分异趋势基本一致，皆表现为Na和K的消耗以及风化指数随剖面深度增加而逐步加大。粉砂粒级既继承了整个剖面的风化趋势，但又有效减弱了风化信号，很大程度上可以削弱物源判别中风化信息的干扰。
风化作用通常包含物源区风化和沉积区风化，沉积物搬运过程中甚至还要考虑物质在搬运路径上不同沉积区停留的时间和经历风化的历史[21]。当我们剔除了样品中的次生风化组分之后，沉积区次生风化信号应该得到了较好地消除，遗留的信号则更多地代表源区和搬运路径上因物质停留所累计的风化信号。从图 3a和图 4a中我们发现网纹红土、网纹黄棕色土、黄棕色土粉砂粒级样品之间仍然存在风化差异，这种风化差异某种程度上与源区和搬运路径的差异有关，可以用于讨论物源及其变化。
3 粉砂粒级元素地球化学物源指示意义 3.1 稳定元素比值鉴于粉砂粒级元素组成对红土风化信号的有效削弱，加之稳定元素比值也能消除风化成壤作用引起的元素分异，而更能有效反映物源信息[38~39]，本文选取粉砂粒级主微量稳定元素比值，并与加积型红土的可能物源北方黄土和长江漫滩沉积物[40~41]进行对比，讨论其元素地球化学的物源指示意义。
主量元素Ti为强抗风化元素[42]，微量元素Zr、Hf主要赋存于锆石之中[43]，Nb主要贮存在铌铁矿中[44]，La和Y为稀土元素[45~46]，这些元素稳定性较强，不易受风化作用影响[47~48]，从而有良好的母岩继承性及物源意义[34, 49]，这在多项研究中得到验证[48, 50]。JL剖面79个粉砂粒级样品与洛川黄土[51]、长江河漫滩沉积物[52]部分稳定元素比值如图 5所示。Y/Hf-La/Zr、Hf/Nb-Zr/Y、La/Y-Y/Nb和Y/Ti-Hf/Ti散点图中，我们清晰看到，JL剖面粉砂粒级样品稳定元素比值与洛川黄土显著不同，相比之下JL剖面风尘加积型红土的Zr/Y(10.38~16.03)、Hf/Ti(5.56×10-4~ 7.48×10-4)比值明显偏高，Hf/Nb比值(0.23~0.33)略有偏高；Y/Hf(4.18~6.49)和Y/Nb比值(1.21~1.61)则明显偏低，La/Zr比值(0.02~0.10)略有偏低。相反，粉砂粒级的稳定元素比值与长江漫滩沉积物相比较为一致，表明加积型红土在物源上与长江漫滩沉积物更具相似性。
进一步分析还发现，JL剖面网纹红土、弱网纹黄棕色土、黄棕色土这三类样品的稳定元素比值存在一定差异(图 5)。网纹红土有相对较高的Hf/Ti、Zr/Y和Hf/Nb比值(平均6.58×10-4、13.96和0.28)和较低的Y/Ti、La/Y、La/Zr、Y/Hf和Y/Nb比值(平均3.14×10-3、0.52、0.04、4.76和1.36)；而黄棕色土具有最低的Hf/Ti、Zr/Y和Hf/Nb比值(平均5.95×10-4、10.89和0.25)和最高的Y/Ti、La/Y、La/Zr、Y/Hf和Y/Nb比值(平均3.71×10-3、0.89、0.08、6.22和1.53)。弱网纹黄棕色土各元素比值则处于两者之间，La/Zr、Y/Hf、Zr/Y和Hf/Nb比值平均0.06、5.51、12.24和0.26；La/Y、Y/Nb、Hf/Ti和Y/Ti比值平均为0.74、1.45、6.41×10-4和3.23×10-3。这种差异也暗示网纹红土、弱网纹黄棕色土和黄棕色土的物源可能略有不同，本文选择物源判别函数进一步探究造成这种差异的原因。
3.2 物源判别函数物源指数(PI)通常用于判别沉积物样品与代表原始沉积的不同标准端元是否具有相似性。其计算公式为[53]：
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其中，CiX是待判别样品中元素i的质量分数或元素之比；Ci1和Ci2分别为端元沉积物1和2中元素i的质量分数或元素之比；range (i)为待判别样品中元素i质量分数或元素之比的极差。PI值范围在0~1之间，PI值< 0.5表示待判别沉积物物源与标准端元1更接近，相反其物源则与标准端元2更相似[53]。本文待判别样品为JL剖面粉砂粒级及全岩样品，设置端元沉积物1为北方黄土，端元沉积物2为长江河漫滩沉积物。端元1、端元2的数据来自国家标准物质GSS-25(洛川黄土)与GSS-27(长江沉积物)。
为了更好地反映物源信息，物源判别指数尽量基于沉积物中活动性较弱，且在剖面中含量较为稳定的微量元素计算[41]。JL剖面全岩样品中Ti、Cr、Zr、Y和La抗风化能力强，在剖面中的变异系数分别为5.11 %、12.32 %、6.34 %、12.80 %和12.00 %，稳定性较好。因此本文选取这5个元素及其元素比值Ti/Cr、La/Ti、Zr/Y、Y/La作为分析物源的基础，利用物源判别方程计算物源指数，并将全岩样品及粉砂粒级物源指数计算的结果分别记为PIb和PIfs。考虑到全岩样品风化成壤作用强，元素易发生分馏，并导致粒级分异效应[54]，本文将全岩样品Ti、Cr、Zr、Y、La等元素的质量分数分别除以较稳定元素Al2O3的质量分数，以此得到各元素质量分数比和Ti/Cr、La/Ti、Zr/Y、Y/La等元素质量分数比的比值，用于计算JL剖面减弱粒级效应后全岩样品的物源指数[41]，记为PIw，为进一步探讨粉砂粒级所蕴含的物源信息奠定基础。
物源指数计算结果如表 3所示。JL剖面黄棕色土、弱网纹黄棕色土、网纹红土粉砂粒级物源指数PIfs值分别为0.45、0.53和0.57，而全岩样品的物源指数PIb值分别为0.60、0.60和0.59，两者的物源判别结果不尽相同。然而减弱粒级效应后的全岩样品物源指数PIw值分别为0.44、0.50和0.55，其结果与PIfs值十分接近，而与PIb值存在较大差异，表明JL剖面沉积物物源信息受到粒级效应影响，全样物源指数并不能代表物源的真实信息，从另一个视角也验证了粉砂粒级地球化学特征在指示物源方面更具有效性。
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表 3 JL剖面物源指数计算结果 Table 3 Results of provenance indexes of the JL section |
粉砂粒级物源指数计算结果显示，网纹红土PIfs值为0.57，大于0.5，表明物源更加接近以长江河漫滩沉积物为代表的近源物质。JL剖面网纹红土层之上是一套类似黄土的黄棕色沉积(包括黄棕色土与弱网纹黄棕色土)，将其看作整体，PIfs值为0.52(小于网纹红土层的0.57)，但仍然大于0.5，表明黄棕色沉积之物源很大程度上也是近源河湖沉积物的贡献。如若将弱网纹黄棕色土与黄棕色土两个层段分开计算PIfs值的话，我们发现弱网纹黄棕色土的PIfs值为0.53，但黄棕色土的PIfs值则为0.45，却更加接近北方黄土为代表的远程物源。风力搬运过程的研究表明[55]，4~10 μm组分常被视为远源搬运组分，搬运距离可达几千公里，而> 30 μm组分往往被视为近源组分，强风力条件下搬运距离也不超过100 km。结合粒度分析结果[1]，JL剖面样品中4~10 μm远源搬运组分的含量变化比较稳定，平均24.30 %，变异系数5.44 %，且自剖面向上略有增加；剖面近源组分(＞30 μm)平均含量达8.11 %，变异系数增大18.67 %，表明强风力条件下近源组分对红土物源有影响但不十分稳定。
3.3 物源讨论基于本文选择的两个物质端元，以及多元素与多元素比值的物源指数PIw、PIfs值的计算结果，JL剖面物源指数值比较接近两端元的中间值0.5，整体也可以认为是混合源，但网纹红土更趋近端元2，黄棕色土更趋近端元1，弱网纹黄棕色土则介于两者之间，物源指数最接近中间值0.5，更好地反映了混合源的特征。网纹红土以近源物质贡献为主，弱网纹黄棕色土和黄棕色土中加入了远程物源的影响，而且远程物源的贡献沿剖面向上增加。正是不断有远程物源的加入，导致了网纹红土、弱网纹黄棕色土、黄棕色土这三类样品间稳定元素比值的差异。
主量元素Al主要存在于铝硅酸盐矿物中，在陆壳各类岩石中的含量较为稳定，其风化产物不易溶于水而被迁移[56]，Ti主要赋存于金红石、钛铁矿之中，抗风化能力较强，且不同源岩中含量差异较大[42]，因而TiO2/Al2O3值常被用来讨论物源。有研究表明TiO2/Al2O3比值在黄土中粒级效应不明显，几乎不受风化作用影响[14, 57]，可作为指示风尘沉积物物源的重要指标。图 6a中，网纹红土的Ti/Al值(0.27~0.70)明显大于洛川黄土(平均0.07)(洛川黄土数据来源于Gallet等[51])，但黄棕色土和弱网纹黄棕色土的Ti/Al值(分别为0.13~0.18和0.14~0.23)与洛川黄土较接近。Zr/Hf、La/Hf和La/Nb比值也有相似特征，以黄棕色土与洛川黄土数值最为接近。这一结果暗示网纹红土样品TiO2/Al2O3值的明显偏高，可能与长江流域内源岩组成复杂，中下游地区广泛分布中酸性火成岩，Fe、Mn、Ti等金属元素的背景值较高[58]有关；黄棕色土则可能与洛川黄土在物源上有一定联系。
综上所述，JL剖面加积型红土物源可以认为是近远源物质的混合；但网纹红土以近源粉尘贡献为主，粉尘来源与冰期时长江谷地河湖漫滩周期性扩张和大面积裸露[11]有关，Qiao等[14]和Hao等[15]的研究也支持这一观点。而黄棕色土与北方黄土有一定物源联系，这可能意味着中晚更新世以来东亚冬季风不断增强的过程中，北方粉尘对中亚热带加积型红土的物源贡献趋于增加。这一趋势与李徐生等[59]对安徽向阳剖面粒度所指示的沉积物物源由近程向远程发展的趋势不谋而合。有研究表明，亚洲内陆荒漠化产生了足量的粉尘[60]，第四纪期间尤其是晚更新世以来东亚冬季风势力的增强，使北方风尘可以推进至中国东部长江以南地区[61~62]，并为南方加积型红土提供远程物源。然而源区的确定仍然需要做大量研究工作，Han等[19]最近的成果为明确红土物源区提供了可借鉴的研究思路与方法，有待我们进一步做尝试。
4 结论基于庐山北麓JL红土剖面79个样品粉砂粒级元素地球化学特征，利用稳定元素比值及物源判别指数计算方法探讨其所蕴含的物源信息。初步得到以下结论：
(1) JL剖面79个样品粉砂粒级化学组成为以SiO2、Al2O3和Fe2O3为主，三者含量合计达84.29 %，SiO2含量较全岩增高，Al2O3、Fe2O3含量较全岩明显降低；K2O、Na2O、CaO、MgO等易溶组分在粉砂粒级中淋失，平均含量合计1.30 %；微量元素中，粉砂粒级相对全岩Cu、Zn、Rb、Sr等含量明显降低，Y、Zr、Cr、La等含量差异较小；粉砂粒级CIA均值为74.02 %，也明显低于全岩样品平均值85.00 %，充分表明粉砂粒级化学组成的风化效应被明显削弱。
(2) 用粉砂粒级样品地球化学组成探讨红土物源具有有效性。粉砂粒级Na2O/Al2O3与K2O/Al2O3以及Na2O/K2O与CIA值散点图中样点的集聚程度明显降低，较好地削弱了风化效应对红土物源判别的影响。基于端元法的物源指数计算表明，粉砂粒级物源指数PIfs与全岩样品物源指数PIb存在较大差异。但PIfs与减弱粒级效应后的全岩样品物源指数PIw基本吻合，表明粉砂粒级地球化学组成在物源信息提取方面较为可靠。
(3) 以洛川黄土为端元1，长江河漫滩沉积物为端元2的PIfs值计算结果接近于两端元的中间值0.5，可判别JL剖面加积型红土整体为混合源。细节上看，黄棕色土的PIfs值为0.45，物源上更接近北方黄土；网纹红土PIfs值为0.57，物源更接近长江沉积物，弱网纹黄棕色土的PIfs值为0.53，更好地反映了混合源的特征。粉砂粒级TiO2/Al2O3、La/Y、Y/Ti等稳定元素比值也存在沿剖面分异的特征，可能指示黄棕色土、网纹黄棕色土、网纹红土等沉积单元的物源并不完全一致。从物源贡献看，自剖面向上远源物质的贡献量有所增加，这一趋势可能是对晚第四纪期间东亚冬季风不断增强过程的响应。
致谢: 非常感谢审稿专家和编辑部杨美芳老师建设性的修改意见，使论文得以完善。
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Abstract
Aggradation red earth is a typical aeolian deposit, and widespread in South China. The complete stratigraphy includes three soil units in general, which are vermicular red clay soil unit, red clay soil unit, and yellowish brown clayey-silt soil unit from down to up. The changes of soil pedogenic intensity is corresponding to climate and environment changes during the Quaternary. In addition, as an aeolian deposit, the aggradation red earth also documented the dust emission history in South China. Numerous studies had paid attention on their material source tracing. However, due to the deposit are strongly weathered, the signals of lithological characteristics are commonly covered by pedogenic characteristics, for which it will result in a great error on the source tracing studies. We proposed the behavior, to filter the clayey material, can avoid or significant limit the pedogenic signal of the deposit. To determine it, we investigated the geochemical characteristics of a typical aggradation red earth section, JL section (29°42'N, 116°02'E), which locates in northern piedmont of Lushan Mountain and has 18.46 m thickness, by analyzing the major element as well as trace element of 79 silt fraction (4~63 μm) samples and compared the geochemical characteristics of 79 bulk samples. Moreover, chronology studies by others of this section show that the vermicular red clay soil began to form in the Early Pleistocene, and the slightly vermicular yellow-brown soil and yellow-brown soil formed in the Middle and Late Pleistocene.The result exhibited that, although the silt fraction samples had similar geochemical composition with bulk samples, it could easily find some different between them, such as:Silt fraction had increased SiO2 (the average content of SiO2 in silt fraction was 78.76%), significant decreased Al2O3 (3.73%) and Fe2O3 (1.80%), decreased CIA value (74.02%) by comparing with the bulk samples, it indicated that the weathering effect was limited. In the scatter plots of Na2O/Al2O3, K2O/Al2O3, Na2O/K2O ratio, and CIA value, the agglomeration degree of the silt fraction was significantly reduced. Meanwhile we analyzed the provenance indexes (PI) of the JL section, finding that the PIfs (0.45, 0.53 and 0.57) was closer to PIw (0.44, 0.50 and 0.55) than PIb (0.60, 0.60 and 0.59), indicated that the geochemical characteristics of silt fraction samples were effective to illustrate the provenance of aggradation red earth. Furthermore, we used geochemical characteristics of silt fraction to tracing the aeolian material source in JL section. The previous studies suggested the desert land in Northwest China and/or Yangtze River flood plain are two most important potential sources for aggradation red earth. By comparison with calculated provenance indexes and stable element ratios of Chinese loess and sediment of Yangtze River flood plain, we proposed that the provenance of the JL aggradation red earth should include local provenance and distant provenance. The contribution of near-provenance material in JL profile was decreased from bottom to top, while that of far-provenance material tended to increase. This result was corresponding to strengthened East Asia winter monsoon since the Quaternary.