青藏高原高海拔地区强烈物理风化环境下再生土的母质来源及其物理化学特性

《CATENA》：Parent material provenance of regosols and their physicochemical characteristics in the high-altitude, intense physical weathering environment of the Tibetan Plateau

高海拔棕钙土的物质来源与风成沉积作用机制研究，揭示帕米尔高原东部冰川-河谷系统内棕钙土与风成/河流沉积物间的元素地球化学证据及沙丘形成过程。

　　这项研究聚焦于青藏高原边缘的高寒地区，特别是帕米尔高原东部的一个山谷，探讨了这些区域中风化土壤（Regosols）及其潜在母质来源（如冰川沉积物、冲积物）的形成过程和物质循环路径。通过对粒度分布、微形态特征以及微量元素的综合分析，研究团队旨在揭示这些土壤与母质之间的来源关系，并进一步探讨沙丘的形成机制。研究结果表明，风化土壤主要来源于酸性岩石，这从Th/Sc比值大于3以及Cr/Th比值小于2.5的特征中可以得到证实。此外，研究还提出了一种针对高寒地区风化土壤的发育模型，强调了冰风化作用与有限化学风化之间的协同效应。

青藏高原的高寒草原生态系统是该地区生态平衡的重要组成部分，主要由高寒草甸和草原组成，占据了高原总面积的55%以上，其中高寒草甸单独占35%以上。这些生态系统不仅是畜牧业的基础，也是高原现代社区经济生产和生计的关键空间。然而，近年来，由于人类工程活动、过度放牧、鼠类干扰和昆虫侵害等多重压力，高寒草甸-草原生态系统出现了加速退化的趋势。这种趋势在气候变暖的正反馈机制下进一步加剧。因此，深入理解高海拔地区沉积过程对碎屑沉积的影响，对于制定有效的生态恢复策略至关重要。

研究团队在帕米尔高原东部的冰川-山谷系统中选择了研究区域，该区域位于西昆仑山脉的高海拔山谷地带，属于新疆塔什库尔干塔吉克自治县的行政管辖范围。该地拥有丰富的冰川资源，著名的慕士塔格峰、康古尔和康古尔提布山将大致呈南北走向的山谷分割为北侧的格孜河谷和南侧的塔什库尔干。这一地区地形复杂，冰川发育广泛，河流深切，形成了独特的地貌特征。强烈的地表侵蚀、沉积物搬运和物理风化作用塑造了该地区的景观，导致大量冰川堆积物和冲积扇的形成，为粉尘的释放和土壤的形成提供了充足的碎屑物质来源。因此，该区域的土壤类型可能包括风化土壤、冲积土壤、冻土等。

通过对不同土壤和沉积物类型的粒度分布和微量元素组成的分析，研究团队发现风化土壤的粒径主要集中在小于125微米的范围内，其细粒成分在海拔梯度上表现出一致性。这一特征表明，风化土壤的形成主要受到冲积沉积物的影响，其物理化学特性与冲积沉积物高度相似。相比之下，山谷冲积土壤中含有局部的粗粒成分（大于250微米），这些成分可能来源于山坡过程或偶发性洪水，从而破坏了其原本均质的细粒结构。此外，研究还发现，沙丘和河流沙的粒径小于20微米的成分几乎可以忽略不计，但小于63微米的粒径范围内表现出显著的Zr-Hf富集。这些物理化学特征表明，沙丘和河流沙之间存在接近的来源关系，进一步证明了巴什湖的风蚀沙丘主要来源于河流沙。

研究团队还提出了一种针对高寒地区风化土壤的发育模型，该模型强调了冰风化作用与有限化学风化之间的协同效应。在青藏高原的高寒、干旱、高山峡谷环境中，这种协同作用对土壤的形成和发展具有重要影响。此外，研究还指出，土壤的物理化学特征受到母质来源的显著影响，不同母质来源的土壤在粒度分布、元素组成和微量元素比值等方面表现出系统性的差异。这些差异反映了不同的来源特征、侵蚀强度、沉积过程以及粒径分选和循环机制。

总体而言，这项研究不仅揭示了高寒地区风化土壤的来源关系和形成机制，还为理解该地区土壤与沉积物之间的物质循环提供了新的视角。研究结果对高寒草原生态系统的恢复和保护具有重要的理论和实践意义，同时也为全球类似环境下的土壤研究提供了参考。通过综合分析粒度分布和微量元素地球化学特征，研究团队能够更精确地量化风化土壤及其潜在母质的物理化学属性和物质循环路径，为未来的生态修复工作提供了科学依据。