准确称取沙样(过100目) 0.5 g于50 ml聚四氟乙烯烧杯中，加入10.0 ml HClO₄和10.0 ml HF，轻轻摇动，混合均匀过夜。第二天在通风柜内用可条电热板控温加热消化，以不沸腾为准，直至冒白烟为止。冷却后，再加入5.0 ml HF，继续消化，直至冒白烟并蒸发近干。冷却后，加入4 ml 2 mol/L HCl溶液，加热溶解残渣，用超纯水定容于50 ml容量瓶中，摇均后用干滤纸过滤在10 ml塑料管中，然后用美国Thermo公司的IRIS Intrepid II XSP等离子发射光谱仪进行试验。测量的元素有Al、Fe、Ca、Na、K和Mg。

图1. 采样地点分布图

表1. 采样点信息

Si元素的测量则是根据GB7873-87使用容量法测量。过程为：称取2 g NaOH于坩埚高温使NaOH熔融，冷却加过100目筛子的样品，高温加热10 min，冷却将样品转入塑料杯并加入15 ml浓硝酸，加入3 g氯化钾并加入10 ml 15%氟化钾溶液形成氟硅酸钾沉淀，沉淀5 min，快速过滤，将沉淀物到入原塑料杯中，加入酚酞和氢氧化钠中和未沉淀的酸，最后将烧杯加入沸水至200 ml，加入酚酞，并加入氢氧化钠使溶液至微红色，记下消耗的氢氧化钠体积，换算成二氧化硅含量。

1) 变幅和变异系数

图2中变幅最大的是SiO₂，其次是CaO。主要原因是Si元素是地壳中仅次于O的第二大元素，在碎屑沉积物中砂岩和砾岩中含量高且有一定的变幅 [ 25 ] 。CaO在柴达木沙漠的变幅更为显著，可能是风化程度、降雨等因素的不一所致。其余各个区域的氧化物变幅均比较小。

变幅是数据变化程度的衡量，变异系数是对数据变异程度的体现。如图3所示，Al₂O₃在各个沙漠(沙地)的变异系数相差不是很大，只有巴丹吉林沙漠的变异系数显著大于其余地区；Na₂O、K₂O、SiO₂、Fe₂O₃在各个区域的变异系数都比较小；所有样品中MgO和CaO的变异系数均较大。这个结果与刘维明 [ 20 ] 的我国西部粉尘源区表层物质分析结果类似。

2) 元素配分特征

UCC (上陆壳)标准化是研究元素特征主要方法，为区域样品元素平均值与上陆壳平均值的比值。

同一个沙漠(沙地)的不同采样点不同地区的地质、气候差异在元素配分会有所体现。图4(b)中库布其沙漠巴音淖尔样品CaO与其它样品相比，上陆壳(UCC)富集，其余区域则是亏损。巴丹吉林沙漠(图4(e))的额济纳样品和柴达木沙漠(图4(g))的平坦、东台和锡铁山西也是表现出CaO的富集。Ca元素是碳酸盐有紧密的联系 [ 26 ] ，而且碳酸盐和降雨是正相关的 [ 27 ] 。在同一个沙漠(沙地)采样点相差较远，降雨量是有差异，因此不同采样地点CaO有可能有富集或亏损。在巴丹吉林沙漠的额济纳采样点，处于干旱区域，相比沙漠公园采样点，降雨少与塔克拉玛干沙漠相似 [ 28 ] 。毛乌素沙地、巴丹吉林沙漠和柴达木沙漠中SiO₂不同地点则表现出富集和亏损。在所测的其余氧化物除了巴丹吉林沙漠中额济纳采样点的MgO是富集的。其余所有的氧化物均是亏损的。而且同一个沙漠(沙地)样品变化趋势具有良好的一致性。

图2. 不同沙漠(地)氧化物含量图

图3. 不同沙漠(沙地)同种氧化物的变异系数

图4(h)中毛乌素沙地、库布其沙漠、乌兰布和沙漠、腾格里沙漠和巴丹吉林沙漠元素配分相似，都是只有SiO₂是富集，与洛川黄土和降尘于CaO、Fe₂O₃和SiO₂都有区别。柴达木沙漠、塔克拉玛干沙漠和洛川黄土元素配分相似，都是CaO富集，其余氧化物亏损。与降尘相比，降尘中的MgO和Fe₂O₃是富集的，其余元素配分相似。元素配分结果表明柴达木沙漠和塔克拉玛干沙漠的风沙十分的接近黄土高原的常量元素配分，这也间接证实了Guan Qingyu [ 29 ] 、TStevens [ 30 ] 等人提出黄土高原物源并非来自于较近的巴丹吉林沙漠、毛乌素沙地，而是来自更远的青藏高原、塔克拉玛干沙漠等地。

1) A-CN-K图解与风化特征

为了量化化学风化趋势以及化学风化过程中的化学成分和矿物的变化，Nesbitt H W [ 31 ] 等依据质量平衡原理、长石淋溶实验和矿物稳定性热力学基础提出A-CN-K图解大陆风化趋势预测模型。该模型在地质化学趋势研究和风化化学成分变化有广泛的应用 [ 6 ] [ 23 ] 。

陆源页岩是上陆壳典型的风化产物，所以上陆壳(UCC)指向PASS是大陆风化趋势线。毛乌素沙地、库布其沙漠、乌兰布和沙漠、腾格里沙漠和柴达木沙漠风化趋势线均是平行A-CN连线，说明以上区域在风化的初始阶段，处于脱钙、钠的层次，即斜长石风化的初步风化，而且毛乌素沙地的脱钙、钠程度要低于其他地区。库布其沙漠、乌兰布和沙漠和腾格里沙漠三者相似，落点均在斜长石和钾长石连线以上。塔克拉玛干沙漠也是处于初步的脱钙、钠阶段，就其风化特征和毛乌素沙地相似，巴丹吉林沙漠风化程度最高。但整个研究区域都处于风化的初步脱钙、钠阶段，只是其程度大小而已。我国西部气候干燥、降雨稀少，造成母岩风化的自然动力不足，是所研究区域风化程度不高的主要原因 [ 23 ] 。

2) CIA和Na/K

上陆壳风化程中最主要的变化的是上陆壳母岩中的长石矿物。长石风化时碱金属组成的粒子会首先从母岩中大量流失，而留下稳定的Al₂O₃[ 32 ] 。根据此原理，Nesbitt [ 31 ] 提出了表示化学风化程度的化学蚀变指数(CIA)，其表达式为：

图4. 元素配分特征图

CIA = Al 2 O 3 Al 2 O 3 + CaO + K 2 O + Na 2 O × 100 (1)

式中均为氧化物的分子摩尔数 [ 33 ] ，分化程度越强CIA越大。Na、K都是活跃的化学元素，在风化作用中容易产生淋溶、迁徙，所以该指标常表征沉积物中化学风化程度，是衡量沉积物中斜长石风化程度指标。由于斜长石的风化速度大于钾长石，所以Na/K (分子摩尔比)与风化程度是反比 [ 34 ] 。

如图6所示，CIA和Na/K是负相关，相关系数为−0.598 (n = 49)。虽然个别样品有稍微的出入，是由于采样点空间差别较大，但是总体考虑还是可以从左到右分为三个层次：1) 毛乌素沙地。2) 柴达木沙漠、塔克拉玛干沙漠。3) 库布其沙漠、乌兰布和沙漠、腾格里沙漠和巴丹吉林沙漠。所有的样品都与洛川黄土和降尘有较大的区别，降尘有一部分是本地的，但是大部分都是来源于外地 [ 35 ] ，经过长距离传输的颗粒都是经过风选相比于沙尘源区小粒径占较大比例的颗粒 [ 36 ] 。颗粒较小则CIA值大，风化趋势强烈 [ 4 ] [ 6 ] [ 22 ] [ 21 ] ，关于黄土高原物源的来源问题有较大的争议 [ 37 ] ，洛川黄土和降尘的CIA和Na/K相似，可以初步确定黄土高原是降尘的堆积。

地表碎屑常量元素特征不仅受到母岩特征控制 [ 2 ] [ 4 ] [ 28 ] ，还会受到地质地貌(主要为风、水等外力作用)、易溶盐影响 [ 25 ] 。降水量较少的区域地表的Ca元素则含量较高 [ 27 ] ，降水量大的地区含Mg元素的碎屑风化后容易造成Mg的淋失 [ 25 ] 。而本次采样横跨干旱和半干旱区域，降水量差别较大，在所有的样品中Ca的变异系数高达43%、Mg为32%也证明地表的Ca、Mg元素含量与降水量有直接关系。而K、Na、Si、Al、Fe均受到粒径大小 [ 4 ] [ 37 ] [ 38 ] 和母岩的影响。在本次研究中，样品均在消解前都过来100目筛选，即所有样品粒径均是小于0.15 mm。因此这些元素差异主要是母岩和风化的不同造成的。

由于我国西部的气候原因，西部地区地表碎屑岩石风化外部动力缺失 [ 23 ] 致使长石的风化处于脱钙、钠的初步阶段。风化指数均是50左右，如图5所示，各个数据点都是与A-CN平行。相差不是很大，与

图5. A-CN-K三角图

Zhijun Gong [ 39 ] 等利用石英的释光也得到类似的结果，然而利用CIA与Na/K数据点分布图(图6)，可以看出从左到右分别为毛乌素沙地、柴达木沙漠和塔克拉玛干沙漠以及库布其沙漠、乌兰布和沙漠、腾格里沙漠和巴丹吉林沙漠。其中毛乌素沙地的绝大部分数据点处于未受化学风化区域，Na/K值均是较大，这与毛乌素沙地独特的气候条件和沙地的物源有很大的联系 [ 12 ] [ 30 ] 。与毛乌素相似但又有区别的是柴达木沙漠和塔克拉玛干沙漠，两大沙漠采样数据点有几乎一半的点落在未受化学风化的区域，且这两大沙漠的元素配分也十分的相似(图4)，从沙漠物源的角度考虑，塔克拉玛干沙漠物源与天山、昆仑山 [ 5 ] 以及原始河流的冲积、沉积 [ 2 ] 、冰川过程、风积过程 [ 12 ] 都有紧密的联系。鲍峰 [ 14 ] 等通过矿物分析，总结了柴达木沙漠的物源是附近的高山(阿尔金山、阿腾能山等)碎屑通过一系列的风化和察尔汗盐湖退化后提供了大量的物源。虽然以上证据表明柴达木沙漠和塔克拉玛干沙漠物源有所不同，但从大陆板块考虑这两大沙漠分别属于柴达木板块和塔里木板块 [ 40 ] ，并且研究发现两者在O [ 41 ] 、Si、Nd、Sr [ 42 ] 都非常相似并且与其他地区有显著的不同，这就说明两者在原始岩石或者板块有相似性 [ 39 ] 。

库布其沙漠、乌兰布和沙漠、腾格里沙漠和巴丹吉林沙漠在分布图数据点落的区间是相似的，这四大沙漠(沙地)样品都是CIA均大于50，且Na/K分子摩尔比较小。从地理位置考虑，这四大沙漠(沙地)均距离较近，库布其沙漠和乌兰布和沙漠、巴丹吉林沙漠被黄河分割，腾格里沙漠和乌兰布和沙漠、巴丹吉林沙漠只有贺兰山之隔，自然条件相似。而且无论通过锆石形态 [ 12 ] [ 43 ] 还是通过U-Pb重矿物的特征研究 [ 44 ] 都表明这四大沙漠之间都有千丝万缕的联系。而且这四大沙漠均处在阿拉善板块 [ 40 ] ，有相似的同位素特征 [ 42 ] 。

在所有的样品中均与洛川黄土和降尘有明显的区别，洛川黄土和降尘的风化程度更高，主要是因为黄土高原是沙漠化的过程，是降尘的堆积 [ 45 ] ，降尘是风选的较小的颗粒 [ 36 ] ，而颗粒越小其风化程度也越高 [ 37 ] 。