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东北沙地是中国最东端,纬度最高的沙地之一,随着全球气候变化,东北沙地也逐渐成为当前主流热点,而呼伦贝尔沙地作为中国北方沙漠的重要组成部分,对其物质组成的深入探讨对于亚洲风尘系统的研究具有重要意义。重矿物和Sr-Nd同位素组成蕴含着重要的母岩信息,是解开沉积物演化过程和物源示踪的重要工具,系统研究有利于揭示地质时期的粉尘迁移的路径以及演化过程。与此同时,分选作用所造成的“粒度效应”一直是沙地重矿物和Sr-Nd同位素组成的制约因素。为丰富呼伦贝尔沙地的物质组成,以及探讨分选作用对重矿物和Sr-Nd同位素组成的影响,采集了呼伦贝尔沙地19个风成沙和河流沙样品,并进行了分粒级处理。其中,对12个子样(<73μm和73~125μm两个粒级)进行了重矿物的鉴定分析,对23个子样(<63μm、<30μm和<11μm三个粒级)进行了Sr-Nd同位素的测定。主要结果如下:(1)不同粒度组分的重矿物含量、重矿物指数(ATi、GZi和ZTR)和重矿物组合存在明显差异,具体表现为:石榴子石、独居石、榍石富集于较粗颗粒;赤褐铁矿、锐钛矿、钛铁矿、金红石、电气石和锆石富集于较细颗粒。两个组分的平均ATi指数总体区别不大,(73~125μm)组分的GZi指数总体大于(<73μm)组分,(<73μm)组分的ZTR指数总体高于(73~125μm)组分,两个粒级组分在不同强度分选作用下的ATi和ZTR指数存在差异,对GZi指数的影响不大。在分选过程中稳定和极其稳定矿物优先富集于细颗粒,使细颗粒沉积物的总体稳定程度加强。(2)在物源一致的条件下,同一粒级组分不同样品的重矿物组成特征差异明显,而且同一样品的粒度效应明显。所以,在利用重矿物进行物源示踪研究时,需结合多项指标综合分析;单个样品很难具有区域代表性,需保证足够的样品量,且在同一粒级中进行对比。(3)呼伦贝尔沙地的87Sr/86Sr比值明显低于黄土高原黄土和略低于北方边界沙漠,但εNd(0)值略低于北方边界沙漠和略高于黄土高原黄土。87Sr/86Sr比值受粒度的影响很小,但Nd同位素组成明显受粒度效应的影响,并表现出粗颗粒组分有更高Nd同位素比值的趋势。Sr-Nd同位素组成存在时间效应,随时间发生变化,表明了风尘源区地球化学组成的不稳定性,这对于理解沉积物的物源变化有重要意义。(4)呼伦贝尔沙地和哈尔滨黄土及尘暴沉积物的元素地球化学和Sr-Nd同位素组成有较大差别,指示呼伦贝尔沙地不可能是哈尔滨风成粉尘的物源区。