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...     

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。     

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.。     

江汉盆地周缘主要河流沉积物碎屑磷灰石的微量元素特征及其物源判别指标分析

江汉盆地堆积的沉积物记录了长江演化的地质信息,一直是长江演化研究的热点,但目前的物源示踪方法存在诸多争议,因此寻找新的物源示踪指标是研究的重点.磷灰石是河流沉积物中常见的副矿物,其微量元素主要受原岩组成的影响而有良好的稳定性,在不同构造单元差异明显,是开展河流物源示踪研究的理想指示矿物.基于此,本文利用激光剥蚀电感耦合等离子质谱(LA-ICP-MS)对江汉盆地周缘主要地表河流沉积物进行碎屑磷灰石原位微量元素分析,并结合Kolmogorov-Smirnov统计方法的多维判别(MDS)图解寻找区分长江上游与中游物源的新指标,并检验了特征元素指标在物源判别中的有效性.结果表明碎屑磷灰石的Sr/Y比值及Nd-Sm、Sm-Eu、Eu-Gd、La/Yb-La/Sm的微量元素双变量图解能有效区分长江上游和中游(汉江、湘江、沅江)的物源,可作为区分长江上游与中游物源的重要特征指标.综合研究认为:河流沉积物碎屑磷灰石的微量元素比值和稀土元素分布特征在贯通大河的物源示踪研究中具有重大潜力.     

长江沉积物源示踪研究进展

近期物源分析方法发展较快,包括稀土元素、同位素地球化学与单颗粒碎屑矿物微区分析方法的广泛运用,以及分不同粒级组分或根据需要选择特定粒级组分进行物源分析逐渐代替了全样分析法,物源示踪效果得到明显的提高。长江作为连接青藏高原与西太平洋边缘海的最重要水系,河流沉积物从源到汇的现代与历史过程备受关注。长江沉积物源示踪研究进展包括:①建立和运用河流入海沉积物示踪端元模型,定性或定量地分析长江沉积物在海域的扩散与沉积分布规律,倾向于运用细颗粒组分矿物学、元素与同位素地球化学等方法,研究程度较高,今后需注意各端元值的时空变化,及受沉积过程的分异作用与早期成岩作用的影响;②建立和运用不同支流的物源示踪模型,研究晚新生代以来长江水系的演化历史,倾向于运用粗颗粒组分的物源分析方法,尤其是单颗粒碎屑矿物微区分析。由于长江流域面积巨大、区域地质复杂,建立支流域的精细物源分析指纹特征尚处在探索阶段,需注意运用碎屑锆石U-Pb定年与稀土元素、Hf同位素组成的综合物源分析法。综合运用多种物源分析法于长江中下游和三角洲盆地若干钻孔地层的研究,已较好地限定长江贯通的时间约在上新世晚期—早更新世之间,但仍存在较大争议,今后需在一些关键区域开展更多的深钻研究,提高物源精细示踪的效果、晚新生代地层测年的精度,并加强钻孔间的的对比研究。     

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.。     

江汉盆地河流碎屑锆石U-Pb年龄特征及其对物源研究的启示

江汉盆地位于扬子板块北部,是长江演化研究的关键地区.锆石是河流沉积物中常见的副矿物,其U-Pb年龄谱对比被广泛用于物源示踪研究,但在江汉盆地还未系统研究.本文利用激光剥蚀电感耦合等离子质谱(LA-ICP-MS)分别对江汉盆地12条流入河流进行了922颗碎屑锆石U-Pb年龄分析,结合多维判别图(MDS)和已报道的河流碎屑...     

长江上游表壳岩系Pb同位素组成特征及对三峡贯通的示踪意义

理论分析表明,碎屑钾长石Pb同位素在大河流域沉积物物源示踪及追索河流演化研究中具有独特意义。近年来,随着单颗粒碎屑矿物微区分析技术的快速发展,碎屑钾长石Pb同位素已成为一种有效的物源示踪方法,在判别沉积物物源、重建古水系等方面已得到了较好的应用,同时沉积物全岩的Pb同位素能对碎屑钾长石Pb同位素的示踪起到一定的补充作用。通过对长江流域不同河段和支流流域钾长石及全岩Pb同位素的空间分异特征的即可识别性分析、河流地貌和水文特性对源-汇之间物质的可通达性分析以及流域地质环境条件的分析,认为利用Pb同位素方法来示踪江汉盆地不同时期沉积物的源区,并重建长江水系的演化过程是可行的。最后对开展此项研究的思路进行了讨论。     

嘉陵江曲流型叠置河谷成因对区域地质环境的响应

为了明确嘉陵江曲流型叠置河谷形成原因及其对区域地质环境演化的响应, 在综合分析区域地质地貌背景、水系演化模式等基础上, 认为嘉陵江曲流型叠置河谷的成因可能是三峡贯通这一重大地质事件作用的结果.三峡贯通前, 古分水岭两侧的四川盆地和江汉盆地水系相互独立发育; 由于江汉盆地水系溯源侵蚀速率快, 切穿其与四川盆地的古分水岭, 分水岭西侧水系被袭夺后东流, 两大水系完成统一; 在三峡贯通事件作用下, 嘉陵江古自由河曲快速下切嵌入基岩, 形成了曲流型叠置河谷的壮观地貌景观.基于砾石层中冲积物的电子自旋共振(electron spin resonance dating, ESR)测年结果, 表明三峡贯通的时间大致在早-中更新世之交.第四纪地壳活跃, 三峡的贯通可能与该时期内的"昆仑-黄河运动"密切相关.      

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。     

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。     

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。      

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.      

长江在三峡库区段实现东流过程探讨

三峡如何贯通并实现东流的问题历来是学术界关注和争议的问题。笔者认为，三峡的连通不是简单的江汉平原水系与四川盆地水系的连通，而是包括三峡库区段众多中小盆地及其水系的纵横交织性连通，连通过程中有地表水的溯源侵蚀作用，也有地下水的溶蚀、风化和侵蚀作用。地表水的流路与地下水的流路不尽相同，地下水的作用形成地下河，许多峡谷是地下河经进一步溶蚀垮塌形成的。地表河与地下河相连接构成长江主河道。虽然当时的水流有东西分流，但没有明显的分水岭，许多地段水流的方向因各盆地降雨量的变化而频繁改变。由于河流下切和新构造运动造成地表西升东降，最后流向四川盆地的水改向东流，形成统一的长江。三峡库区段是年轻的河段，成为完全地表河和东流的时间不长。这些认识对深化大江大河的成因理论具有重要的意义。     

现代长江沉积物地球化学组成的不均一性与物源示踪

长江沉积物从源到汇过程研究的关键是揭示长江沉积物的组成特征,准确识别其时空组成变化规律,这也是东部边缘海海陆相互作用研究和长江水系构造演化研究的关键.本文研究一些常用的元素地球化学参数在现代长江水系的河漫滩和悬浮沉积物中组成的时空变化特点.在稀土元素(REE)组成上,下游近河口段干流悬浮沉积物在季节性时间尺度上比较稳定,可以代表现代长江入海沉积物的平均组成,而长江主要支流和干流间REE组成变化较大,化学相态分析可以更好地揭示特定物源区的REE组成特征以及由矿物分异引起的REE参数变化.相比REE而言,悬浮物中Al/Ti与Zr/Rb比值更能敏感地指示不同物源区的源岩组成信息,且减弱水动力分选引起的粒级和矿物分异影响.长江入河口的干流悬浮物作为整个流域风化剥蚀细颗粒物质的平均混合,具有更好的源区平均组成的示踪特性;但在不同季节也存在不同的主导性源区,主要受控于流域内季风降雨区的迁移.在河流沉积物源汇过程重建中,要特别关注流域物质风化和输运的自然过程可能引起的这些地球化学参数变化.     

物源—河流过程—化学风化对松花江水系沉积物重矿物组成的影响

松花江水系作为我国七大水系之一,对其沉积物组成的深入探究对揭示源区控制因素和沉积物的搬运—沉积过程具有重要意义。重矿物蕴含着源岩母岩的重要信息,是解开由源到汇过程和物源示踪的重要工具。为了评估物源、河流过程和化学风化对重矿物组成的影响,我们从松花江水系干流和支流的边滩以及阶地共取32个样品,进行分粒级(<63μm、63~125μm和125~250μm)的重矿物分析。结果表明,松花江水系源区母岩信息在嫩江各支流(诺敏河最为典型)的重矿物组成中得到很好的反映,但在嫩江干流中没有得到反映,这表明物源对重矿物组成的控制受到河流过程的影响。松花江水系的重矿物组成以角闪石、绿帘石、钛铁矿和榍石为主。河流沉积物的重矿物组成主要富集在63~125μm组分,同一河流的不同河段的重矿物组成存在显著差异(巴兰河尤为典型),表明了河流搬运—沉积过程对重矿物组成起到重要控制。哈尔滨松花江T2阶地沉积物(弱风化)的重矿物组成基本保留了现代河流砂特征,讷谟尔河T1阶地沉积物(中等风化)的重矿物受到一定程度的改造,而受到严重化学风化影响的通河松花江T3阶地的重矿物组成已遭受严重破坏,不稳定矿物(角闪石和辉石)以及蕴含的母岩信息已完全消失,表明了重矿物组成明显受到沉积物化学风化程度的影响。由于源—汇过程中重矿物的混合和由此导致的稀释作用,使得沉积物携带的物源信息经过长距离搬运之后逐渐变得模糊。因此,我们认为,在进行河流重矿物源—汇过程研究中,宽粒度分析窗口和足够多的样品数量需要考虑以充分获取源区完整的重矿物组成信息。同时,在利用河流阶地重矿物组成进行源—汇联系和古水系演化研究时,需要首先评估阶地沉积物的化学风化程度。     

南海北部盆地新生代物源对周边主要河流演化的响应

源汇系统（Source- to- sink system）是将物源区的构造剥蚀、沉积物输送区的沉积物搬运和沉积区的沉积物堆积等视为一个完整系统。沉积物的源区恢复和附近水系重建是源汇研究的热点问题，沉积物碎屑锆石U- Pb定年是源汇系统研究的有效方法之一。南海北部与其周边地区构成了一个完整的源汇系统，通过源汇分析可获得南海北部各盆地沉积物来源及周边主要河流的演化历史。本文通过总结前人在南海北部主要盆地新生代沉积物碎屑锆石U- Pb研究成果，探讨珠江、红河和昆莺琼古河的新生代演化历史。珠江最早的支流北江和东江形成于早渐新世，晚渐新世溯源到西江上游的红水河、左江和右江，中新世溯源到西江中游柳江、桂江和上游的北盘江、南盘江。在晚白垩世—古近纪红河属于青藏高原东缘大型向东南或向南流河流的一部分，之后由于地貌变化形成现今红河。昆莺琼古河在早渐新世开始发育影响到珠江口盆地，在晚渐新世昆莺琼古河雏形已经基本形成，中新世起昆莺琼古河可能向西有一定程度的退缩。     

江汉盆地第四纪地质研究现状

从第四纪地层、环境、构造活动、现代湖群成因等方面,介绍了江汉盆地第四纪地质研究现状。针对江汉盆地及其周缘地区已分别建立了覆盖区和露头区第四纪地层系统,其中覆盖区第四系下限年龄达3 Ma左右。不同研究者对第四纪气候与环境演化的认识存在程度不一的差异。基于江汉盆地周老镇钻孔第四纪沉积的砾石特征、重矿物组成及磁学特征的研究表明,长江贯通三峡的时间为1.1 Ma左右。对盆地构造活动存在断陷、坳陷以及其他不同观点。对全新世暨近现代区域主压应力有NE-NNE向和NW向2种不同认识。对于现代湖泊或湖群的成因,或强调非构造因素,或强调构造因素,或认为构造与非构造因素均起到重要作用。最后提出江汉盆地第四纪地质今后研究的主要内容是第四纪气候与环境演化、盆地凹陷区边缘第四系厚度变化特征、覆盖区晚更新世-全新世沉积物的精细调查以及现代江汉盆地升降特征的GPS监测。     

云贵高原河流水系演化与高原形成过程——基于现代河流沉积物示踪

云贵高原是进行现代河流沉积物分析示踪的天然实验室,研究其现代河流沉积物的对于认识青藏高原东南缘隆升与新生代地形形成演化具有重要意义。通过对云贵高原长江和珠江支流7件河流砂样重矿物分析、聚类分析和ATi与GZi等研究,揭示出长江流域河流沉积物呈现出搬运距离远,物源种类多,经历复杂次生作用等特点,明显区别于珠江流域河流沉积物搬运距离近、物源种类单一和近源等特点。珠江流域上游红水河物源与长江具有一定继承性,新生代晚期,由于青藏高原东向扩展生长与大型走滑断裂活动导致和河流水系特征,同时南盘江流域发生反转、袭夺,最终形成现今云贵高原"西高东低"地貌及其河流水系。     

浙闽泥质区全新世物源和古气候演化研究进展

浙闽泥质区是全新世高海平面以来沉积物的汇。受东亚季风影响,浙闽沿岸流和台湾暖流具有季节性变化,长江口"夏储冬输"的沉积物输运模式对东海内陆架泥质区的形成有关键作用。浙闽泥质区的潜在物源主要有长江、浙闽河流以及台湾西部山地河流,以长江物质为主。黏土矿物、稀土元素、Sr-Nd同位素、环境磁学等方法是物源研究的重要手段。长江物质以伊利石为主,蒙脱石含量较少,高岭石和绿泥石含量中等;而台湾物质以伊利石和绿泥石为主,没有蒙脱石。磁黄铁矿是台湾河流沉积物特有的磁性矿物,可作为大陆河流与台湾河流物源识别的指标。泥质区位于东亚季风区,受低纬热带过程和高纬大气环流的影响,气候变化具有波动性。沉积物敏感粒级反演的东亚冬季风（EAWM）只记录了泥质区形成以来的气候变化,不能代表整个全新世。受台湾暖流和浙闽沿岸流的双重影响,敏感粒级作为EAWM演化的指标需进一步深入研究。