霍童溪表層沉積物稀土元素特征及其物源示蹤分析

陳曉薇，陳秀玲 , ，周笑笑 ，范逸飛 ，劉 杰

1.福建師范大學 地理科學學院，福州 350007 2.福建師范大學 濕潤亞熱帶山地生態(tài)國家重點實驗室培育基地，福州 350007 3.福建師范大學 地理研究所，福州 350007

判別河流沉積物的沉積環(huán)境、物質(zhì)來源是近代地球化學研究的核心問題之一（Sholkovitz et al，1999；Singh and Rajamani，2001a；Xu et al，2010；毛光周和劉池洋，2011）。稀土元素（REE）在自然遷移過程中均具有物理化學性質(zhì)穩(wěn)定的特性（Taylor and McLennan，1985），因此被廣泛應(yīng)用于沉積物的物源示蹤領(lǐng)域（McLennan，1989；Lumb et al，1993；Cullers，1994；任耀武，1998；周曉靜，2009；朱旭旭，2017；蘇妮等，2018；毛龍江等，2019）。同時，通過河湖相沉積物的粒度分析，還能夠有效地解釋（或區(qū)分）不同沉積環(huán)境和水動力過程，進一步揭示沉積物的物源信息（劉朝，2016）。

沉積物的“源匯”研究在中國海洋學研究中占據(jù)著重要地位。福建沿岸入海河流每年攜帶巨量泥沙在東海大陸架沉積，因此通過對福建近岸流域的表層沉積物進行物源分析，可探究中國東海與沿岸之間陸源物質(zhì)的“源匯”過程（李波等，2017）?；敉歉＝ㄊ　拔褰瓋上敝弧幍率械诙蠛恿鳎ɡ钇嫉?，2014），具有一定代表性但尚未展開過系統(tǒng)的沉積物“源匯”研究，這在一定程度上限制了對中國東南沿海河流物源空間格局的理解?；诖?，本文以霍童溪表層沉積物為研究對象，分析其REE含量、特征參數(shù)、配分模式和粒度特征，并與甌江、閩江干流與主要支流表層沉積物（寧澤等，2018）、長江干流表層沉積物（寧澤等，2018）、中國南方紅土（葉瑋等，2008a）以及福建土壤背景（陳振金等，1992）對比，以探討該區(qū)沉積物的沉積環(huán)境和物質(zhì)來源。

1 研究區(qū)概況及研究方法

1.1 研究區(qū)概況

霍童溪位于福建省東部沿岸海域（圖1），全長126 m，流域面積（至寧德岙村）2244 km2，多年平均流量90.47 m3· s-1（福建省寧德市水利局，2011）?；敉l(fā)源于政和、屏南、周寧三縣交界的鷲峰山脈北段和洞宮山脈南段之間，干流與支流相匯后，經(jīng)洪口、霍童、邑坂、溪南、洋岸坂、九都、八都，從云淡島北側(cè)水道和西側(cè)水道入三都澳、出東海（吳曉琴，2019）。自上游至下游，霍童溪的地質(zhì)背景以沉積巖、巖漿巖為主（圖2），途徑地形由中、低山區(qū)過渡為為低山丘陵（林文君等，2019）。

圖1 注入東海的主要河流（a）及福建霍童溪表層沉積物采樣位置分布圖（b）Fig. 1 Map showing (a) major rivers emptied into the East China Sea with location of surface sediment samples in Huotong River, Fujian province (b)

圖2 研究區(qū)域地質(zhì)背景圖Fig. 2 Geological background map of the study area

東海是西太平洋上重要的邊緣海，注入河流主要有長江、甌江、閩江等（蘇妮等，2018）。長江起源于唐古拉山的北麓，流域內(nèi)酸性火成巖多有出露（楊守業(yè)和李從先，1999a）；閩江是中國沿海最大的山溪型河流，發(fā)源于武夷山脈東側(cè)建寧縣均口鎮(zhèn)嚴峰山，其武夷山源區(qū)多分布古生代、早中生代花崗巖，區(qū)域內(nèi)侵入巖的分布約占福建省陸地面積33%（朱旭旭，2017）；而甌江是浙江省第二大河，發(fā)源于龍泉與慶元交界的百山祖（李文，2016），流域內(nèi)以火山巖、侵入巖為主，其次為變質(zhì)巖和海相沉積巖（陳建國，2008）。

1.2 樣品采集與實驗方法

根據(jù)收集的資料和實地勘察結(jié)果，本研究于2019年7月進行樣品采集，從霍童溪上游洪口水電站到下游海星村碼頭共采集樣品16個，編號HT1 — HT16。采集樣品時，采用抓斗式底泥采樣器采集表層0 — 10 cm沉積物并裝入樣品袋，經(jīng)自然風干、去除雜質(zhì)后進行實驗。

微量元素測定部分，樣品研磨至200目后準確稱取0.04 g于高壓消解后的Teflon容器中，加入電子級混合酸（HF∶HNO3∶HClO4）進行消解，而后用18.2 Ω高純水定容至40 mL待測。實驗使用美國Thermo Fisher公司X — SerieⅡ型ICP — MS質(zhì)譜儀，平行測試RSD＜5%。實驗質(zhì)量監(jiān)控方法為測定國家標準土壤參比物質(zhì)（GSS —8a）、（GBW 07450）和平行樣并進行對比，標樣測試值與標準值偏差在10%以內(nèi)。粒度測定采用Malvern Instrument公司生產(chǎn)的Mastersizer 2000激光粒度儀進行分析，該儀器測量量程為0.02 —2000 μm，每份樣品重復測量3次，誤差＜2%。以上實驗均在福建師范大學濕潤亞熱帶山地生態(tài)教育部重點實驗室完成。

2 結(jié)果與分析

2.1 沉積物粒度特征

沉積物的粒級組成差異是導致稀土元素組成和配分模式發(fā)生變化的重要原因（劉明和范德江，2010；楊守業(yè)和李從先，1999b；趙一陽和鄢明才，1994）。按照 Udden-Wentworth粒度分級標準，大致將沉積物粒度分為3級：黏土（＜4 μm）、粉砂（4 — 63 μm）、砂（＞63 μm）。粒度分析結(jié)果顯示（表1），研究區(qū)沉積物以砂粒（22.99% — 75.59%）為主，粉砂（18.44% —61.49%）次之，黏土（5.57% — 19.73%）最少。平均粒徑Φ的變化范圍是2.44 — 5.61，均值為4.51，與中國淺海沉積物粒度特征類似（竇衍光等，2012），但相較于長江（Φ為5.60 — 6.97）（周曉靜，2009）、甌江（Φ為6.45 — 7.57）（周曉靜，2009）、閩江（Φ為0.47 — 7.28）（周曉靜，2009）沉積物，霍童溪的平均粒徑較大。

表1 表層沉積物的粒度分級Tab. 1 Particle size classification of surface sediments

2.2 稀土元素含量及其特征參數(shù)

REE通常指從La到Lu不包括Pm、包括Y的15個元素（沙旭光，2007）。由于REE具有性質(zhì)極其相似穩(wěn)定、在自然界中非常難溶、傾向于共生且可被追蹤檢測等特征（Taylor and McLennan，1985；Sholkovitz，1993；Bluth and Kump，1994；沙旭光，2007），因此REE含量和特征參數(shù)是物源分析、探究元素分異特征等的常用指標（Taylor and McLennan，1985；Cullers et al，1987；Cullers et al，1988；McLennan，1989；McLennan and Taylor，1991；Cullers，1994）。常用于表示REE豐度和特征的指標有稀土元素總量（∑REE）、輕重稀土比（LREE / HREE）（任耀武，1998；李波等，2017），表示稀土內(nèi)部分異狀態(tài)的指標有Eu異常（δEu）、Ce異常（δCe）、(Gd / Lu)N和(La / Sm)N（Cullers et al，1987；王中剛等，1989；Singh and Rajamani，2001b；周國興等，2014），其中N為球粒隕石（或上陸殼）標準化后的數(shù)值，球粒隕石標準化數(shù)據(jù)采用Boynton（1983）提出的平均值，上陸殼標準化數(shù)據(jù)采用Taylor and McLennan（1985）提出的平均值。

在霍童溪沉積物各稀土元素中，各元素平均含量從小到大依次為Tm、Lu、Tb、Ho、Eu、Er、Yb、Dy、Gd、Sm、Pr、Nd、La、Ce，與福建省土壤元素背景值（陳振金等，1992）順序幾乎一致。稀土元素整體分布未表現(xiàn)出明顯規(guī)律，但單個稀土元素之間具有極其相似的變化規(guī)律（圖3），不難看出該區(qū)域沉積物有可能源于同一源區(qū)（毛龍江等，2019）。此外，研究區(qū)沉積物的∑REE變 化 范 圍 為148.33×10-6— 349.22×10-6μg·g-1，變異系數(shù)為23.22%，波動情況與各樣品的稀土分布一致（圖3）。經(jīng)對比分析（表2），霍童溪的∑REE均值明顯高于對比河流沉積物和土壤（閩江181.89×10-6μg·g-1、甌江180.20×10-6μg·g-1、長江151.95×10-6μg·g-1、中國南方紅土179.50×10-6μg·g-1、福建土壤背景值198.37×10-6μg·g-1），而其變異系數(shù)明顯小于對比河流沉積物（閩江97.41%、甌江35.87%、長江36.83%），這意味著相比于對比河流與土壤，霍童溪表層沉積物中含有較多穩(wěn)定的稀土元素。

圖3 表層沉積物的稀土元素、∑REE分布Fig. 3 Distribution of rare earth elements and ∑REE in surface sediments

δEu和δCe是重要的稀土元素地球化學參數(shù)，能通過反映Eu、Ce相對于其他稀土元素的分離程度為沉積環(huán)境的追溯提供有效信息（趙志根和高良敏，1998；李波等，2017）。以科里爾圖解為依據(jù)的δEu、δCe計算公式如下（王中剛等，1989；趙志根和高良敏，1998）：

球粒隕石標準化后，基于王中剛等的研究結(jié)論，δEu、δCe的異常判斷均以1.05、0.95為界，大于1.05表示正異常，小于0.95表示負異常（王中剛等，1989；周國興等，2014）。研究區(qū)沉積物的δEu表現(xiàn)為明顯Eu負異常（δEu變化范圍為0.51 — 0.62），均值（0.57）與閩江（0.56）、甌江（0.52）沉積物和中國南方紅土（0.63）相當；δCe變化范圍為0.93—1.13，整體在0.95 — 1.05未表現(xiàn)出明顯的Ce異常，均值（0.98）與閩江（1.02）、甌江（1.03）、長江（0.97）沉積物相近。

稀土元素根據(jù)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)可分為輕稀土（LREE，即∑Ce：La — Eu）和重稀土（HREE，即∑Y：Gd — Y）（沙旭光，2007）。由于LREE形成絡(luò)合物的能力及遷移能力均小于HREE，因此LREE / HREE比值能夠反映沉積環(huán)境、物質(zhì)來源特征（任耀武，1998）。研究區(qū)LREE / HREE的變化范圍為10.58—11.97，變異系數(shù)為4.03%，均值（11.28）略大于UCC均值（9.54），接近于中國南方紅土（10.89）和閩江（10.73）、甌江（10.35）沉積物，表現(xiàn)出顯著的輕重稀土分異特征。

霍童溪稀土元素中Lu的變異系數(shù)（19.36%）最小，表明該元素是指示研究區(qū)物源、沉積環(huán)境的穩(wěn)定元素（朱旭旭，2017）。此外，由于球粒隕石標準化能夠消除REE豐度的偶數(shù)規(guī)則效應(yīng)，放大REE之間的富集程度等分異規(guī)律（Henderson，1984），因此本文采用(La / Sm)N、(Gd / Lu)N兩個球粒隕石標準化的指標來揭示輕重稀土的分餾程度。(La / Sm)N、(Gd / Lu)N分別代表著稀土元素球粒隕石標準化圖解中分布曲線的斜率，其中，(La / Sm)N比值越大，說明曲線傾斜程度越大、輕稀土越富集，而(Gd / Lu)N比值越小，說明曲線越平緩、重稀土越富集（Cullers et al，1987；任耀武，1998；Singh and Rajamani，2001b；沙旭光，2007；王中剛等，1989；周國興等，2014）。研究結(jié)果顯示：(La / Sm)N均值為5.13，遠大于1，變異系數(shù)為4.14%，波動最小，說明輕稀土相對富集且變化不大；而(Gd / Lu)N均值為1.58，變異系數(shù)為8.71%，波動范圍較?。?.31 — 1.76），說明重稀土相對虧損且變化不大。經(jīng)對比可得，對比河流與土壤的(La / Sm)N均值（閩江4.76、甌江5.00、長江4.01、福建土壤背景值4.24、中國南方紅土4.75）均小于5.13，同時研究區(qū)(Gd / Lu)N均值（1.58）與閩江（1.58）一致，表明霍童溪的輕稀土富集程度較大，且重稀土的富集程度與閩江相似。

綜上，研究區(qū)沉積物整體表現(xiàn)出輕稀土相對富集、重稀土相對虧損、明顯Eu異常、弱Ce異常的特征。在稀土特征參數(shù)中，∑REE的波動范圍、變異系數(shù)遠大于其他參數(shù)，波動情況最為劇烈，且不同稀土元素之間表現(xiàn)出相似的波動過程，該現(xiàn)象是由沉積物中的稀土元素受稀釋作用等過程，這些特征都表明研究區(qū)沉積物中的稀土元素可能來自同一源區(qū)（毛龍江等，2019）。此外，通過對比分析可得，研究區(qū)沉積物來源與閩江沉積物有很好的一致性，與甌江、長江沉積物以及中國南方紅土有一定相關(guān)性。

(Gd / Lu)N Tab. 2 Composition and parameters of REEs in surface sediments of the study area and contrast rivers sediments, soil background value in Fujian, and red clay in southern China 1.31 1.76 1.58 8.71 1.18 1.60 1.58 1.75 1.35 1.79 1.45 0.18 1.42 1.61 1.71 0.11 1.60 0.16 (La / Sm)N 4.75 5.52 5.13 4.14 4.58 5.24 4.76 5.07 2.32 6.99 5.00 0.81 3.98 4.19 4.01 0.65 5.14 0.64 δCe 0.93 1.13 0.98 6.06 0.86 1.66 1.02 0.14 0.88 1.25 1.03 9.33 0.78 1.08 0.97 8.42 1.10 1.18 δEu 0.51 0.62 0.57 5.42 0.43 0.69 0.56 0.07 0.22 0.62 0.52 15.98 0.60 0.78 0.69 5.93 0.66 0.63 數(shù)參∑REE 23.22 43.06 97.41 65.23 35.87 6.31 36.83要148.33 349.22 243.53 362.71 181.89 351.19 180.20 215.09 151.95 198.37主及Lu 0.28 0.61 0.47 0.12 0.73 0.36 0.17 0.22 0.50 0.38 0.02 0.48 0.32 0.37 0.41 179.50 成19.36 20.90 37.07組素Yb 1.83 4.06 3.12 0.79 4.64 2.29 1.08 1.42 3.22 2.46 0.13 3.12 2.13 2.60 2.57 元20.38 20.99 37.19土稀Tm 0.25 0.59 0.44 0.12 0.72 0.35 0.17 0.21 0.50 0.37 0.02 0.48 0.32 0.39 0.42 土21.98 22.25 37.01紅方Er南1.66 3.97 2.95 23.17 0.71 4.56 2.22 1.10 1.34 3.99 2.48 27.48 0.14 3.08 2.13 36.64 2.84 2.14 。國準中標和Ho 0.56 1.30 0.98 23.54 0.24 1.62 0.80 0.40 0.46 1.19 0.84 25.18 0.05 1.12 0.77 36.73 0.91 0.74 石值隕景粒球背Dy 2.83 6.76 4.98 24.21 1.13 8.05 3.92 2.00 2.16 5.77 4.02 27.40 0.22 5.46 3.73 36.37 4.60 3.37 壤土；N：建Tb 0.49 1.18 0.85 24.55 0.19 1.42 0.69 0.35 0.38 1.02 0.69 27.68 0.04 0.99 0.68 35.62 0.72 0.65 數(shù)福系、異變物Gd 3.59 8.46 6.08 24.85 1.15 9.50 4.62 2.42 2.41 7.28 4.49 31.04 0.23 6.26 4.44 34.41 5.21 3.96 積沉；Cv：流Eu 0.80 1.67 1.22 0.28 1.95 0.92 0.51 0.20 1.30 0.83 0.05 1.46 1.06 1.21 0.91 值河23.81 36.03 32.97均比平對Sm 4.33 9.98 7.07 1.32 5.35 2.79 2.70 8.24 5.11 0.23 6.96 5.04 6.12 5.00 與24.55 10.90 31.20 34.61物；Av：積Nd 7.30 1.21值沉24.18 59.05 41.08 24.98 60.40 30.81 16.18 10.80 51.00 29.56 32.60 38.20 27.87 34.64 33.10大最層表Pr 6.96 2.13 8.86 4.66 2.84 8.44 0.32 7.49 9.40 7.93 28.90 區(qū)17.06 11.82 24.18 17.50 14.80 32.06 10.30 34.91究；Max：2 研Ce 68.00 149.21 104.94 21.65 18.00 166.00 80.35 44.12 23.50 162.00 80.09 39.24 2.20 96.10 63.97 39.66 89.80 84. 90值小最表La 32.55 85.32 57.51 25.02 9.58 90.40 40.37 22.42 9.92 91.20 40.44 40.14 1.45 46.20 31.99 35.55 41.10 37. 60 Min Max Av Cv / %Min Max Av Cv / %Min Max Av Cv / %Min Max Av Cv / %Av Av 10-6 μg·g-1。Min：為目位項值方，2008a）Statistical items Huotong River，2018）（Minjiang River (Ning Z et al, 2018)，2018）（Oujiang River (Ning Z et al, 2018)，2018）（Yangtze River (Ning Z et al, 2018)背，1992）景Soil background value in Fujian (Chen Z J et al, 1992)土單計紅量統(tǒng)溪童等等等壤等含霍澤澤素寧寧澤寧土金南等建振國瑋元土江江福陳中葉(Ye W et al, 2008a)稀閩甌江長（（Red clay in southern China表The unit of REEs composition data in the table is 10-6 μg·g-1. Min: minimum value; Max: maximum value; Av: average value; Cv: coefficient of variation; N: chondrite standard. 內(nèi)

2.3 稀土元素配分模式

在近代沉積物的稀土元素配分模式研究中，通常使用球粒隕石、北美頁巖或UCC、PAAS標準化模式對REE數(shù)據(jù)進行標準化。其中，北美頁巖或UCC、PAAS標準化方式能反映數(shù)據(jù)之間的輕微差異，進而體現(xiàn)沉積過程中混合、均化的影響和分異程度，而球粒隕石由于具有地球原始物質(zhì)的基本屬性，因此能放大樣品相對地球原始物質(zhì)的分異程度，從而揭示源區(qū)特征（Henderson，1984；沙旭光，2007；李波等，2017；毛龍江等，2019）。

研究區(qū)各站點的球粒隕石標準化結(jié)果基本一致，呈現(xiàn)出明顯Eu負異常、弱Ce異常、輕重稀土分異明顯的右傾L型曲線（圖4），除個別重稀土元素與中國南方紅土不同外，與其他對比河流、土壤近乎一致。UCC配分曲線顯示各站點的標準化模式具有相似性，整體呈現(xiàn)出較為平坦、明顯Eu異常、弱Ce異常的略微右傾型曲線（圖5），并與閩江、甌江沉積物相似性較高。其中，在輕稀土部分，樣品HT1、HT9除Eu元素外與福建土壤背景值、中國南方紅土分布曲線相似，在重稀土部分所有樣品均與閩江、甌江、長江沉積物分布曲線相似。這意味著研究區(qū)沉積物具有陸源屬性并來自相同源區(qū)，同時與閩江、甌江沉積物有較大相關(guān)性（Henderson，1984；竇衍光等，2012）。

圖4 研究區(qū)與對比河流沉積物、土壤的稀土元素球粒隕石標準化模式Fig. 4 Standardized model of rare earth chondrite in study area and contrast rivers sediments and soil

圖5 研究區(qū)與對比河流沉積物、土壤的稀土元素UCC標準化模式Fig. 5 UCC standardization model of rare earth elements in study area, contrast rivers sediments and soil

3 討論

3.1 稀土元素分布特征的主要影響因素

粒度組成、源區(qū)母巖特征、礦物組成是影響沉積物稀土元素分布特征的重要因素（馮旭文等，2011；李波等，2017）。研究結(jié)果顯示：對于如霍童溪表層沉積物這類物源相同的沉積物而言，沉積過程中的水動力分選等作用會造成粒級與礦物的不同，進而導致稀土元素的組成與分布模式發(fā)生變化（馮旭文等，2011），因此粒度、礦物組成是影響沉積物稀土元素分布特征的最主要因素（趙一陽和鄢明才，1994；楊守業(yè)和李從先，1999b；李波等，2017）。

研究區(qū)沉積物粒度和稀土元素的統(tǒng)計結(jié)果表明（表3），霍童溪沉積物的∑REE與粒級組分之間具有較強的相關(guān)性，其中∑REE與黏土、粉砂體積分數(shù)均呈正相關(guān)，與砂粒體積分數(shù)呈顯著負相關(guān)，同時∑REE與平均粒徑總體上具有良好的對應(yīng)關(guān)系，即∑REE具有隨平均粒徑數(shù)值增大而增大的特征，說明REE趨向于在細粒組分上富集、在粗粒組分上虧損（Taylor and McLennan，1985；宮傳東等，2013），與前人（Cullers et al，1987；王中波等，2008；竇衍光等，2012；李波等，2017）的研究結(jié)論相符。該現(xiàn)象的成因是細粒沉積物中石英和長石含量低，但黏土礦物含量高，而黏土礦物、鐵錳氧化物的吸附作用會促使元素富集（毛龍江等，2019）。然而，霍童溪表層沉積物的顆粒粒徑相比于閩江、甌江、長江沉積物更粗，反觀∑REE則更大，這可能與沉積物中的碎屑礦物分布、粗粒富稀土重礦物組分有關(guān)（李波等，2017），這也意味著粒度對REE含量的制約有限，礦物組成可能是影響稀土元素分布特征的另一主要因素（Singh and Rajamani，2001a；李波等，2017）。

表3 粒度參數(shù)與LREE / HREE、∑REE之間的相關(guān)性分析結(jié)果Tab. 3 Correlation analysis between particle size parameters and LREE / HREE, ∑REE

3.2 稀土元素的物源指示意義

(La / Yb)N和δEu是進行物源示蹤的有效指標（竇衍光等，2012），通過建立(La / Yb)N與δEu的物源判別關(guān)系圖可得，該區(qū)沉積物對上陸殼沉積物有很大繼承性，具有典型風化上陸殼的REE特征（圖6）。研究表明：當源巖為中酸性長英質(zhì)巖石、硅質(zhì)巖（如花崗巖）時，沉積物可能具有∑REE值相對較高、LREE / HREE比值較高、Eu負異常明顯的特征；當源巖為基性巖石時，沉積物可能具有∑REE值相對較低、HREE相對富集、無Eu負異常的特征（Crichton and Condie，1993；Cullers，2000）。由此判斷研究區(qū)源巖很可能以上陸殼長英質(zhì)巖石為主。

圖6 (La / Yb)N和δEu物源判別圖Fig. 6 (La / Yb)N and δEu source discrimination map

從定量化角度，通過判別函數(shù)（DF）的計算可分析霍童溪沉積物的物質(zhì)來源，當前相關(guān)研究中多采用Ce / La或Sm / Nd（楊守業(yè)等，2000；李雙林和李紹全，2001；王愛萍等，2001；葉瑋等，2008b；李巖和葉瑋，2014；仇建東等，2016）。研究表明：為有效判斷沉積物之間的接近程度，對比元素應(yīng)具有地球化學性質(zhì)相近且穩(wěn)定的特點（李雙林和李紹全，2001；仇建東等，2016）。在研究區(qū)稀土元素中，Sm與Nd元素的含量變化范圍較La與Ce元素更?。▓D3），且前者的變異系數(shù)（Sm元素24.55%、Nd元素24.98%）也較后者（La元素25.02%、Ce元素21.65%）更接近（表2），說明Sm、Nd元素更符合對比元素要求，因此本文的判別函數(shù)（DF）計算公式如下：

式中：CSmX/CNdX表示待測沉積物中元素Sm、Nd的比值，CSmL/CNdL表示端元（閩江、甌江、長江沉積物）中元素Sm、Nd的比值。DF反映的是待測與端元沉積物中各稀土元素的接近程度，DF值越接近于0表明二者越相近，一般數(shù)值小于0.5表明二者可能有關(guān)（李雙林和李紹全，2001）。判別結(jié)果表明（圖7），樣品與閩江（0.0008 — 0.0422）、甌江（0.0037 — 0.0379）的DF均小于0.05，且閩江、甌江沉積物的判別函數(shù)（DF）分布曲線相似，而與長江（0.0096 — 0.0803）的DF小于0.1，說明研究區(qū)沉積物與閩江、甌江沉積物的接近程度較高，與長江沉積物的接近程度較小。此外，由沉積物LREE / HREE與∑REE二元圖可得（圖8），樣品投點較分散，并具有與閩江、甌江沉積物以及福建土壤背景、中國南方紅土投點靠近甚至重合的特征，說明研究區(qū)沉積物與閩江、甌江沉積物以及福建土壤背景、中國南方紅土有一定關(guān)聯(lián)。

圖7 判別函數(shù)（DF）分布Fig. 7 Distribution of discriminant functions (DF)

圖8 LREE / HREE與∑REE二元圖Fig. 8 LREE / HREE and ∑REE binary map

同時，觀察本文各分布曲線發(fā)現(xiàn)，各曲線大致以樣品HT9為界分為兩類趨勢，前半部分波動劇烈，而后半部分變化緩慢。通過對比二元圖可得，以LREE / HREE為橫坐標時各樣點的其他指標均呈現(xiàn)出明顯的以樣品HT9為界的分異情況（圖9），表明影響各分布曲線呈現(xiàn)出兩類趨勢的主要原因是各樣點的輕重稀土分異情況。研究表明：沉積物類型（粒度組成）和源區(qū)母巖特征是影響稀土元素分布的最主要因素（王中剛等，1989；李波等，2017）。結(jié)合LREE / HREE與粒度參數(shù)相關(guān)性分析（表3）、福建地質(zhì)背景圖（https://www.osgeo.cn/map/m02d0），發(fā)現(xiàn)輕重稀土分異情況與地質(zhì)背景有極大關(guān)系，即圖9中具有顯著差別的4組樣品（HT1 — HT2、HT3 — HT7、HT8 — HT10、HT11—HT16）分布位于砂巖、英安巖等，二長花崗巖、閃長巖、和砂巖、火山碎屑巖夾凝灰?guī)r等4種不同的地質(zhì)背景之下（圖2）。

圖9 研究區(qū)各樣點LREE / HREE和各指標二元圖Fig. 9 Binary diagram of LREE / HREE and indicators at every point in the study area

綜上可知，霍童溪表層沉積物的物質(zhì)來源主要與閩江、甌江沉積物有很好的一致性，與中國南方紅土有一定相關(guān)性，與福建土壤背景和長江沉積物有較小相關(guān)性。從地質(zhì)背景來看，長江、閩江、甌江、霍童溪流域均具有相似的地質(zhì)背景，即以花崗巖、侵入巖等火成巖為主（楊守業(yè)和李從先，1999a；陳建國，2008；李波等，2017；朱旭旭，2017）；從河流位置來看，相較于長江流域，霍童溪與閩江、甌江更為靠近且位于閩江與甌江之間，且閩江、甌江發(fā)源地相近（李文，2016），因此霍童溪與閩江、甌江沉積物之間的相關(guān)性較大，與長江沉積物之間的相關(guān)性較小?；敉c閩江、甌江沒有直接相連，也沒有相同的河流發(fā)源，但在相似地質(zhì)背景下三者沉積物之間呈現(xiàn)出較大的相關(guān)性，因此推測霍童溪沉積物的物質(zhì)來源主要為區(qū)域陸源碎屑物質(zhì)。此外，霍童溪屬于山溪性河流（嚴肅莊和曹沛奎，1997），上游河床陡峻（林文君等，2019），且流域夏秋季多發(fā)較大洪水（陶頂峰，2011），年平均輸沙量為3.45×105t（王仲生，1990），這為河流提供了一定的物源基礎(chǔ)，因此河流物源與流域自身的水土侵蝕物質(zhì)也有一定的聯(lián)系，這也可能是霍童溪表層沉積物稀土元素含量區(qū)別于長江、閩江、甌江的一個原因。

4 結(jié)論

（1）通過指標分析得到：霍童溪表層沉積物整體呈現(xiàn)出輕稀土相對富集、重稀土相對虧損，明顯Eu負異常、弱Ce異常的特征。研究區(qū)∑REE的波動范圍（148.33×10-6— 349.22×10-6μg · g-1）、變異系數(shù)（23.22%）遠大于其他參數(shù)，波動情況最為劇烈，且不同稀土元素之間具有相似的波動過程，表明沉積物物質(zhì)來源具有顯著陸源屬性且可能源于同一源區(qū)。

（2）粒度分析結(jié)果表明：∑REE與粒級組分、平均粒徑之間均具有較強的相關(guān)性，粒度、礦物組成是影響研究區(qū)稀土元素分布特征的最主要因素，但粒度對研究區(qū)表層沉積物稀土元素含量的影響十分有限。

（3）結(jié)合各樣點LREE / HREE與其余指標的二元圖、福建地質(zhì)背景圖，發(fā)現(xiàn)研究區(qū)各樣點在分布曲線中表現(xiàn)出的相似趨勢與輕重稀土分異情況、地質(zhì)背景有極大關(guān)系。

（4）結(jié)合對比分析、物源判別結(jié)果以及浙閩相似的地質(zhì)背景，分析認為霍童溪沉積物源巖很可能以上陸殼長英質(zhì)巖石為主，物質(zhì)來源主要為區(qū)域陸源碎屑物質(zhì)，部分源于流域自身的水土侵蝕物質(zhì)。