大气气溶胶中的可溶离子和不可溶微粒沉降到雪层之后,受到沉积后作用的影响程度不同。雪层中的Ca2+和Mg2+与粉尘的对应关系非常好,表明这些离子附着在粉尘颗粒上,淋溶作用并没有将其冲刷掉。利用相关系数进一步分析表明,Ca2+和Mg2+与大粒径粉尘(直径大于10 μm)相关性非常好,Mg2+相关系数R为0.74,Ca2+相关系数R为0.85。表层雪中Mg2+和Ca2+浓度的变化规律略有不同,可能因为两者在大气气溶胶中的来源有所差异所致。这两种元素一旦沉降到雪层后,都会受到上部融水产生的淋溶作用影响。
图6.4 采样期间雪坑中Mg2+随时间的变化情况(www.xing528.com)
注:P1、P2和P3表示Mg2+的峰值,0 cm处为雪坑下部的附加冰。
图6.4为2003年9月至2004年9月间Mg2+在雪层中的演变过程(Ca2+和微粒的演变过程与Mg2+类似)。在2003年9月中期,雪层中有3个Mg2+峰值,P1、P2和P3分别位于附加冰面上89、62和34 cm处,至2003年11月中旬时,这3个峰的位置分别下降到80、55和16 cm处,主要原因是雪层的密实化过程。2003年11月中旬至2004年4月底,雪层的上部出现很多小的峰值,这是此期间降水、低温和弱蒸发的结果,影响这一阶段的沉积后作用主要是升华和干沉降作用。4月至5月底,随着温度不断增加,雪层上部产生的融水在下渗的过程中,削弱了雪层上部小的峰值。同时,此期间降水也比较频繁,造成雪层上部10~30 cm处不断出现新的峰值。夏季(6—8月),随着融水的不断下渗,包括Ca2+、Mg2+在内大多数的离子受到不同程度的淋溶。
在此期间,雪层上部受到沉积后作用的严重影响。随着温度的不断升高,上部产生的大量融水开始向下渗,不断淋溶Mg2+,导致其浓度减少,位置下移。当融水到达雪层粗粒雪下部的附加冰时,遇冷冻结,物质就会在此聚集。强烈的消融现象也造成了雪层上部峰值P3与表层小峰值的合并。8月末,雪层最低部的P1峰值被保存在附加冰内,最终形成冰芯记录。至2004年9月底,雪层中只剩下2个峰值P2与P3。上述可见,尽管Mg2+遭受了以淋溶作用为主的沉积后过程的影响,但峰值最基本的信息仍然能够被保存在雪层中。
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