江汉平原沉积物中含钛普通辉石对长江演化的示踪

江汉平原是长江穿过三峡地区后的第一个大型卸载盆地,其沉积物是采取“从源到汇”物质追踪思路进行三峡贯通和长江演化示踪研究的理想载体,含钛普通辉石是长江上游(攀西地区)广泛分布的特征矿物,可以作为长江三峡贯通研究的示踪矿物.通过对位于盆地沉积中心的周老孔岩心沉积物及长江和汉江现代沉积物中重矿物(粒级为0.063～0.125...     

江汉平原沉积物重矿物特征及其对三峡贯通的指示

江汉平原是长江穿过三峡区的第一个大型卸载盆地, 其沉积物必然反映长江流经的物源区的物源特征.通过对盆地中心周老孔第四纪岩心的重砂样品中0.125~0.063mm粒级的重矿物含量变化、ATi、GZi、ZTR指数和重矿物组合分析, 发现从钻孔岩心深度110m开始向上, 水动力条件加强, 沉积速率加快, 重矿物的数量特征发生明显突变, 特征矿物的组合与现代长江相同.表明在周老孔岩心深度110m (古地磁年龄1.1Ma左右) 位置处, 长江三峡开始贯通, 江汉平原开始接纳长江带来的三峡上游的物质.      

湖北宜昌第四纪沉积物中铁质重矿物特征对三峡贯通的指示*

长江三峡的演化问题一直是地学界争论的焦点和热点。近年来,不少学者通过锆石、石榴子石、角闪石等重矿物的同位素和微量元素组成来判断长江物源,取得了较好的成果,但将单颗粒铁质重矿物作为物源指示矿物并应用于三峡贯通方面研究较少。因此作者运用电子探针、扫描电镜和能谱仪对湖北宜昌地区第四纪沉积物中的铁质重矿物进行化学特征和形貌分析,并与可能的物源区样品进行对比,来分析物源演化过程及判定三峡贯通时间。研究结果显示,宜昌地区第四纪沉积铁质重矿物的主要源岩为位于三峡以西的攀枝花钒钛磁铁矿、峨眉山玄武岩和位于三峡以东的黄陵花岗岩,在善溪窑组沉积结束以后,宜昌地区第四纪沉积物的物源发生了明显改变,出现来自三峡以西的物质,表明长江三峡此时发生了贯通。结合ESR测年数据和前人研究结果可知,长江三峡的贯通发生在0.75—0.73Ma B.P.。     

湖北宜昌地区第四纪沉积物中锆石的U-Pb年龄特征及其物源意义

对于长江三峡的贯通近年来基本认为是第四纪以来的事件,但在具体贯通时间的认识上仍存在差异。紧邻三峡出口、具有第四纪以来完整地层和较好出露层位的江汉盆地西缘宜昌地区的第四纪沉积物沉积特征及测年资料显示,该地区的云池组为冲积扇—扇三角洲相沉积,善溪窑组下部为扇三角洲沉积,上部为湖相沉积。对云池组、善溪窑组、长江5级和4级阶地的015,024,YC02,00B剖面等4个典型剖面砾石层中砂质填隙物的锆石进行矿物学研究和LA-ICP-MS U-Pb年龄测定,发现015,024剖面中锆石主要来源于三峡以东的黄陵穹窿、武当地块,少量来自鄂陕边境的庙川地区和湘鄂交接的华容地区,均为三峡以东的物质来源。而长江第5,4级阶地沉积物中的锆石不仅存在上述三峡以东物源区的物质,同时出现三峡以西米仓山—大巴山地区、龙门山—攀枝花地区,以及川西巴塘—德格地区岩浆岩物源的物质,也具有来自峨眉山玄武岩的特征岩浆锆石的存在,从而证实了以015,024剖面为代表的沉积并非前人认为的长江阶地产物,同时也表明三峡的贯通应在024剖面沉积结束以后,YC02剖面沉积以前,即长江三峡贯通的时间应该在0.75 Ma以后。     

湖北宜昌第四纪沉积物中铁质重矿物特征对三峡贯通的指示

长江三峡的演化问题一直是地学界争论的焦点和热点。近年来,不少学者通过锆石、石榴子石、角闪石等重矿物的同位素和微量元素组成来判断长江物源,取得了较好的成果,但将单颗粒铁质重矿物作为物源指示矿物并应用于三峡贯通方面研究较少。因此作者运用电子探针、扫描电镜和能谱仪对湖北宜昌地区第四纪沉积物中的铁质重矿物进行化学特征和形貌分析,并与可能的物源区样品进行对比,来分析物源演化过程及判定三峡贯通时间。研究结果显示,宜昌地区第四纪沉积铁质重矿物的主要源岩为位于三峡以西的攀枝花钒钛磁铁矿、峨眉山玄武岩和位于三峡以东的黄陵花岗岩,在善溪窑组沉积结束以后,宜昌地区第四纪沉积物的物源发生了明显改变,出现来自三峡以西的物质,表明长江三峡此时发生了贯通。结合ESR测年数据和前人研究结果可知,长江三峡的贯通发生在0.75—0.73 Ma B. P.。     

周老镇钻孔砾石层重矿物特征及地质意义

利用江汉平原周老镇钻孔的岩心样品,分析研究了钻孔岩心沉积物10层砾石层中填充物的重矿物组分及分布特征。结果显示周老镇钻孔10个砾石层自下而上可以分为3个矿物段。对比3个阶段稳定重矿物、非稳定重矿物的变化特征:阶段Ⅰ、阶段Ⅱ,沉积物主要以近源物质为主,含有少量的远源物质;而阶段Ⅲ,沉积物主要以远源物质为主,含有少量的近源物质。结合周老镇钻孔岩性及钻孔砾石含量和江汉平原第四系岩相剖面特征,判断在阶段Ⅲ,深度112.30～109.05m(1.17～1.12MaB.P.)处,钻孔沉积环境发生了重大改变,江汉平原水系发生重要调整,长江三峡贯通形成。     

宜昌砾石层重矿物组合特征及物源示踪分析

广泛分布于宜昌至枝江—松滋一带的宜昌砾石层,对江汉平原乃至长江中游的地层划分、地貌演化、古环境变迁以及长江的形成与演化等研究具有重要意义。本研究在课题组前期研究的基础上,以本区内最具代表性的6个剖面为研究对象,对0.125~0.063mm粒级粉细砂质沉积物的重矿物特征进行了分析,结果显示宜昌代表性剖面砾石层细颗粒粉砂质沉积物的重矿物组合基本一致:锆石—绿帘石—白钛石—赤褐铁矿—钛铁矿—磁铁矿。源-汇分析表明,重矿物组成所指示的源区原岩类型除了三峡地区的还有长江三峡以西的金沙江、岷江、嘉陵江及乌江流域;经与长江及江汉平原西缘各河流的重矿物组合比较发现,宜昌砾石层的稳定重矿物组合特征与现代长江河漫滩和低矮阶地沉积物的重矿物组合一致。综合分析认为宜昌砾石层是于早更新世长江贯通三峡时形成的冲积扇,结合前人对宜昌砾石层形成时代的研究,推断三峡贯通的时间应该在1.0Ma BP左右。     

江汉—洞庭地区与黄广—九江地区更新统划分与对比

为进一步厘清长江中游江汉—洞庭地区与黄广—九江地区更新统划分与对比,在区域地质调查基础上,识别出区内早更新世砾石层与上覆网纹红土之间的不整合关系,辅以年代学研究,开展了长江中游江汉—洞庭地区与黄广—九江地区第四系研究,建立了区域地层划分与对比格架。研究表明: 白沙井砾石层、阳逻砾石层、宜昌砾石层、九江砾石层等是区内短程河流的冲洪积相沉积,时代为早更新世晚期(Qp₁),而上覆网纹红土则形成于中更新世(Qp₂),二者之间为不整合接触,并以此为基础构建了区内第四纪更新世地层格架; 白沙井砾石层、阳逻砾石层、宜昌砾石层、九江砾石层与上覆网纹红土所代表的水动力条件和沉积环境的重大调整是长江三峡续接贯通的环境响应,暗示了长江上游“川峡二江”续接贯通的时限为早—中更新世之交。     

江汉—洞庭地区与黄广—九江地区更新统划分与对比

为进一步厘清长江中游江汉—洞庭地区与黄广—九江地区更新统划分与对比,在区域地质调查基础上,识别出区内早更新世砾石层与上覆网纹红土之间的不整合关系,辅以年代学研究,开展了长江中游江汉—洞庭地区与黄广—九江地区第四系研究,建立了区域地层划分与对比格架。研究表明: 白沙井砾石层、阳逻砾石层、宜昌砾石层、九江砾石层等是区内短程河流的冲洪积相沉积,时代为早更新世晚期(Qp₁),而上覆网纹红土则形成于中更新世(Qp₂),二者之间为不整合接触,并以此为基础构建了区内第四纪更新世地层格架; 白沙井砾石层、阳逻砾石层、宜昌砾石层、九江砾石层与上覆网纹红土所代表的水动力条件和沉积环境的重大调整是长江三峡续接贯通的环境响应,暗示了长江上游“川峡二江”续接贯通的时限为早—中更新世之交。     

江汉—洞庭地区与黄广—九江地区更新统划分与对比

为进一步厘清长江中游江汉—洞庭地区与黄广—九江地区更新统划分与对比,在区域地质调查基础上,识别出区内早更新世砾石层与上覆网纹红土之间的不整合关系,辅以年代学研究,开展了长江中游江汉—洞庭地区与黄广—九江地区第四系研究,建立了区域地层划分与对比格架。研究表明:白沙井砾石层、阳逻砾石层、宜昌砾石层、九江砾石层等是区内短程河流的冲洪积相沉积,时代为早更新世晚期(Qp_1),而上覆网纹红土则形成于中更新世(Qp_2),二者之间为不整合接触,并以此为基础构建了区内第四纪更新世地层格架;白沙井砾石层、阳逻砾石层、宜昌砾石层、九江砾石层与上覆网纹红土所代表的水动力条件和沉积环境的重大调整是长江三峡续接贯通的环境响应,暗示了长江上游"川峡二江"续接贯通的时限为早—中更新世之交。     

Provenance Study of Fe–Ti Oxide Minerals in the Quaternary Sediments in Yichang Area and Its Implication of Formation Time of the Yangtze Three Gorges, China

The Three Gorges are considered to be critical to understand the formation of Yangtze River. Recent research results suggest that the Yangtze Three Gorges was created during the Quaternary but the exact time is debatable. Fe–Ti oxide minerals are seldom used to study sediment provenance, expecially using scanning electron microscopy(SEM), and energy dispersive spectrometer(EDS). In this study, the provenance of Quaternary sediments in Yichang area, which is located to the east of the Yangtze Three Gorges, was investigated by using SEM and EDS to research Fe–Ti oxides. The Panzhihua vanadium titanomagnetite and Emeishan basalt outcrop are located to the west of the Three Gorges. Further, the materials from them are observed in the Quaternary sediments of Yichang area. Fe–Ti oxide minerals from the Huangling granite are observed in the Yunchi and Shanxiyao Formations, which were formed before 0.75 Ma B.P., whereas Fe–Ti oxide minerals from the Huangling granite, Panzhihua vanadium titanomagnetite, and Emeishan basalt are observed in the riverbed and fifth-terrace sediments of the Yangtze River, which were formed after 0.73 Ma B.P.. Thus, we can infer that the Three Gorges formed after the deposition of the Shanxi Formation and before the fifth-terrace; i.e., 0.75–0.73 Ma B.P..     

江汉平原周老孔中碎屑锆石LA-ICPMS定年及物源示踪

碎屑锆石物源示踪是当今国际上研究大河演化的重要手段。通过对湖北省监利县周老镇钻孔中砂样Gsh6(86.76～88.58m)和Gsh10(126.22～128.42m)的碎屑锆石原位U Pb年龄进行分析,并与周围可能源区的岩石年龄进行对比,发现Gsh6的U-Pb年龄主要可以分为11个年龄峰值： >3.0Ga,2490～2386Ma,2006～1784Ma,838～723Ma,654～625Ma,453～415Ma,257Ma,235Ma,212Ma,166Ma 和<17Ma。Gsh10中碎屑锆石年龄表现出8个年龄峰值： >3.0Ga,2543～2273Ma,1979～1535Ma,835～723Ma,638Ma,451～423Ma,235Ma和212Ma。Gsh6比Gsh10多的3个年龄峰值表明长江流域面积逐渐扩大,其中257Ma的年龄峰值的出现表明峨眉山玄武岩已成为长江的源区,14.8±0.4Ma和16.5±0.3Ma锆石的出现,预示着长江源头已到达青藏高原。分析认为,Gsh6 样沉积时（大约800kaB.P.）,长江三峡已经贯通。
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长江三角洲地区TZK3孔碎屑锆石U-Pb年龄及其物源意义

以TZK3孔的磁性地层学为基础,结合沉积物的岩性、结构构造及锆石年龄谱系特征,探讨沉积物的物质来源及长江贯通的时限。古地磁结果表明:96.7 m、263.3 m、603.75 m分别对应B/M界线、M/G界线、晚上新世/早上新世的界线（3.58 Ma）。锆石年龄谱系数据显示,TZK3孔的U-Pb锆石年龄主要分为5组:100~300 Ma,400~500 Ma,700~850 Ma,1800~2000 Ma,2400~2600 Ma。其中3.7 Ma的锆石年龄谱相对简单,以白垩纪（100~150 Ma）为主,物质主要来自于长江中下游的火山盆地,为近源沉积。TZK3孔3.04 Ma以来,锆石年龄谱变得复杂且主峰相对较多,表明物源区更广且加入了远源的成分。3.04 Ma的锆石年龄谱中开始出现峨眉山玄武岩年龄段（251~260 Ma）的锆石,表明在此时期长江上游的物质就已到达了长江三角洲地区,即长江贯通的时限为3.04~3.7 Ma。      

江汉平原沉积物中普通辉石的特征及物源示踪意义

通过对江汉平原周老孔第四纪岩芯的22个重砂样品中 0.125～0.063mm粒级的重矿物中的普通辉石进行实验分析,发现从钻孔深度104m开始向上,普通辉石的含量明显增多(辉石在该粒级沉积物中的丰度从平均3.2×10－4 增加到10.9×10－4),种类也明显多样(从单一的墨绿色普通辉石到多种颜色的普通辉石都有相当数量的出现),特别是含钛普通辉石(玫瑰红色调)首次出现。通过对江汉平原物源分析,特别是近源(三峡以下,含三峡)和远源(三峡以上)产出普通辉石的岩体的面积及类型的比较分析(近源与远源的基性、超基性岩分布明显不同),认为江汉平原沉积物中普通辉石的变化是由长江上游下金沙江－三峡贯通后远源物质进入所引起的,这个发生变化的钻孔深度(104m)的古地磁年龄为1.1Ma。     

江汉平原沉积环境演化及对三峡贯通的指示

选取江汉平原孔深400.59m的新沟钻孔,通过对其40Ma以来的沉积物进行岩性描述及粒度特征的研究,探讨了此岩芯剖面沉积环境的演变过程。结果表明,该岩芯垂直剖面沉积物颗粒基本构成是以砂、粉砂、粘土为主,沉积环境变化频繁。根据粒度参数特征所反映的沉积环境意义,划分出4个沉积阶段: 3.93～3.66MaB.P.(深度400.59～375.03m)为深湖相沉积环境,   3.66～2.17MaB.P.(深度 375.03～.195.90m)为河湖相沉积环境,   2.17～1.77MaB.P.(深度195.90～147.08m)为浅湖相沉积环境,   1.77MaB.P.～0.11kaB.P.(深度147.08～0m)为河湖相交替频繁的沉积环境;  从而揭示了江汉平原新沟钻孔4.0Ma以来的沉积环境的演变过程。对比江汉平原新沟孔和周老孔的磁学参数及磁性矿物特征的研究结果,发现在新沟孔深度109.15～98.82m间江汉平原水系曾发生过重要调整,江汉平原的沉积环境和物质成分均发生了重大改变。该层位可能就是长江三峡贯通的层位,其贯通时间新沟孔古地磁年龄约为1.0MaB.P.左右。     

http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1674987114000693

The Yangtze River is one of the most important components of the East Asia river system.In this study,sediments in the Jianghan Basin,middle Yangtze River,were selected for trace element and rare earth element(REE)measurements,in order to decipher information on the change of sediment provenance and evolution of the Yangtze River.According to the elemental variations,the late Cenozoic sediments of the Jianghan Basin could be divided into four parts.During 2.68e2.28 Ma and 1.25e0 Ma,provenance of the sediments was consistent,whereas sediments were derived from variable sources during2.28e1.25 Ma.Comparison of the elemental compositions between the Pliocene and Quaternary sediments revealed a change in sediment source from a more felsic source area to a more basic source area around the PlioceneeQuaternary boundary.Input from the Emeishan LIP should account for this provenance change.Based on the provenance analysis of sediments in the Jianghan Basin,we infer that the Yangtze River developed into a large river with its drainage basin extended to the Emeishan LIP no later than the PlioceneeQuaternary boundary.     

江汉盆地沉积物微量元素特征与长江上游水系拓展

江汉盆地是长江出三峡后第一个大型卸载区,近2.77 Ma以来堆积了近300 m的碎屑沉积物,主要由河流相和湖沼相组成,形成了多个沉积旋回。选择江汉盆地中心位置的ZL钻孔,利用ICP-MS方法,展开微量元素组成分析,研究了新近纪以来江汉盆地沉积物物源的变化。结果表明,上新世以来微量元素化学组成的离散程度逐渐减小,且趋近上部陆壳平均值,可能反映了物源供应区范围的扩展过程。1.25 Ma B.P.以来,多种微量元素含量及Th/Sc、Co/Th、La/Sc、Cr/Cu等比值变化很小,显示长江可能形成于1.25 Ma B.P.以后。     

长江三峡河段下切速率研究*

长江三峡河段的阶地主要分布在宽谷河段和长江支流河口部位。文章通过对阶地堆积物沉积相的分析和TL测年,计算出了三峡河段不同地点的下切速率:重庆河段为84.56cm/ka,涪陵河段为93.9cm/ka,丰都河段为69.8cm/ka,忠县河段为77.65cm/ka,万州河段为75.1cm/ka,奉节河段为83.8cm/ka,宜昌三斗坪河段为74.2cm/ka。 整个三峡河段的平均下切速率为81.2cm/ka。分析得出:1)三峡河段不同地点的下切速率相近;2)近0.4Ma以来,长江三峡河段的下切速率有越来越快的趋势,这表明该地区在此期间发生了构造隆升而引起河流下切加剧;3) 长江三峡河段的下切速率与金沙江下段相近。     

宜昌第四纪砾石层钾长石主、微量元素物源研究及其地质意义

位于长江三峡出口的宜昌地区分布着一套第四纪砂砾石层,详细记录了区域内古环境变迁以及长江的形成与演化,但这些砾石层何时与长江上游物质建立物源关系一直存在较大争议。而钾长石是河流沉积物中常见的矿物,其地球化学元素组成在不同区域内存在显著差异,是进行河流物源对比研究的理想矿物。基于此,利用激光剥蚀电感耦合等离子质谱仪（LA-ICP-MS）对宜昌第四纪砾石层和宜昌以上长江流域开展碎屑钾长石原位主微量元素和主成分（PCA）分析,结合砾石层已发表的地层沉积年龄,综合区域内已发表的研究结果,系统对比分析宜昌砾石层与长江上游物质建立物源联系的时间,结果表明在1.15 Ma时宜昌砾石层和长江流域存在物源关系;在0.75 Ma时随着长江上游水系的拓展与调整,有新物源区的物质进入长江。这些物源变化现象,主要体现了1.2~0.7 Ma期间长江流域受东亚和南亚夏季风的气候影响出现的沉积过程。