江苏沿岸辐射沙脊物源分析——来自碎屑重矿物与锆石年代学的证据

辐射沙脊是分布在我国江苏沿岸南黄海浅海内陆架上的一种特殊地貌,其沉积物质来源一直广受关注。通过原位微区X荧光光谱分析、重矿物统计学以及碎屑锆石年代学等方法,对江苏沿岸辐射沙脊开展物源分析。结果表明辐射沙脊的重矿物组合为角闪石—绿帘石—铁氧化物,并且角闪石为绝对优势矿物（平均含量55.06%）,其含量远大于绿帘石（平均含量20.71%）。这与长江中重矿物特征相似（角闪石平均含量46.05%,绿帘石平均含量24.69%）。碎屑锆石U-Pb年龄显示出了5个主要的年龄区间及峰值,依次为160~330 Ma（占22.89%,峰值为~200 Ma）;350~550 Ma（占18.61%,峰值为~430 Ma）;650~1 200 Ma（占29.32%,峰值为~750 Ma）;1 700~2 000 Ma（占10.58%,峰值为~1 850 Ma）和2 400~2 600 Ma（占5.09%,峰值为~2 500 Ma）。结合重矿物组分数据和锆石年龄谱分析,并与各潜在源区进行对比,认为辐射沙脊的碎屑重矿物特征以及锆石年龄与长江最为相近,指示长江作为辐射沙脊最主要的物质源区。此外,古黄河三角洲的沉积物显示出对江苏沿岸北部沙脊沉积具有一定的影响,而现代黄河可能对辐射沙脊最北缘提供了沉积物质,该物源分析结果反映了南黄海的海流系统在辐射沙脊搬运沉积体系中起到重要作用。     

长江现代沉积物碎屑锆石U-Pb年龄及Hf同位素组成与物源示踪研究

为研究长江沉积物物质来源,对长江流域24个现代沉积物样品进行碎屑锆石U-Pb年龄测试,并对10个样品做Hf同位素分析,结果表明:长江河流沉积物的碎屑锆石多为岩浆成因。碎屑锆石U-Pb年龄主要有6组峰:2.4~2.6Ga,1.8~2.0Ga,700~1000Ma,400~550Ma,200~300Ma 和<65Ma,其中200~300Ma和700~1000Ma为主要的两组峰。锆石U-Pb年龄谱系可区分出长江4个区段,即金沙江段、川江段、长江中游段和下游段,与地理分段相吻合。结合Hf同位素研究,可认为长江流域沉积物中生代-新生代的锆石主要来自松潘-甘孜褶皱带和秦岭造山带; 古生代的锆石多来自秦岭造山带; 元古代-太古代的锆石则多来自扬子克拉通、华夏地块和大别造山带。     

渤海钻孔物源示踪和河流沉积物扩散研究: 碎屑锆石U-Pb年龄和磷灰石原位地球化学元素双重约束

锆石和磷灰石是河流沉积物中常见的副矿物,由于各自的U-Pb年龄组成和原位地球化学元素组成在不同区域内存在显著差异,是进行河流物源示踪研究的理想矿物。基于此,利用在环渤海湾盆地主要汇入河流已发表的碎屑锆石U-Pb年龄,结合盆地晚第四纪钻孔的近地表碎屑物质的锆石U-Pb年龄,综合Kolmogorov-Smirnov统计方法的多维判别图（MDS）,系统对比分析了辽东湾、渤海中央盆地和莱州湾的物质来源。结果显示,辽东湾的物质主要来自辽河;渤海中央盆地和莱州湾的碎屑物质主要来自黄河。同时,利用激光剥蚀电感耦合等离子质谱仪（LA-ICP-MS）,对黄河下游（n=70）、胶东半岛的威海湾（n=120）、银滩湾（n=60）的现代河流沉积物和海岸砂开展了碎屑磷灰石微区原位（in situ）主微量元素分析。结果发现黄河与威海湾、银滩湾的碎屑物质不存在物源关系,结合该区域碎屑钾长石原位主微量元素的已有分析结果,进一步说明黄河与胶东半岛的海湾内的碎屑物质不存在物源关系。新的研究结果表明,将碎屑锆石、磷灰石原位地球化学分析相结合有助于更精准地判定河流的物源关系。     

中国北部陆架海碎屑锆石U- Pb年龄和钾长石主微量元素物源示踪研究

渤海湾盆地每年沉积大量的河流碎屑物质,但其中的砂级物质能否迁移扩散到胶东半岛海湾内一直不清楚。锆石和钾长石分别是河流沉积物中常见的副矿物和主要造岩矿物之一,由于各自的U- Pb年龄和地球化学元素组成在不同区域内存在显著差异,是进行物源示踪研究的理想矿物。基于此,本文利用激光剥蚀电感耦合等离子质谱仪 (LA- ICP- MS) 对渤海湾盆地主要注入河流和胶东半岛的威海湾和银滩湾的海岸砂开展碎屑锆石 (n=438) 和钾长石 (n=160) 微区原位U- Pb年龄、Th/U比值和主微量元素分析,结果表明威海湾和银滩湾内的砂级沉积物的碎屑锆石以具有典型的新元古代峰值年龄 (697~735 Ma),缺乏古元古代和新太古代峰值年龄为特征,Th/U比值和胶东基岩接近,结合Kolmogorov- Smirnov 统计方法的多维判别图 (MDS),说明这些砂级碎屑物质的源区主要是以胶东半岛为源区的近源物质。而黄河口的碎屑钾长石原位(in situ) Na2O、K2O、Al2O3和Rb、Sr、Ba、Pb元素含量变化与刘公岛和银滩的海砂样品截然不同,进一步验证了上述碎屑锆石的研究结果。因而将碎屑锆石和钾长石原位地球化学分析相结合有助于精准判定物源关系,在今后中国北部陆架海物源示踪研究、渤海湾盆地盆山耦合研究中将具有良好的应用前景。     

黄河中新世未进入渤海湾盆地：来自碎屑锆石U-Pb年龄的约束

黄河是中国北方最大河流,其发育和形成对中国北部三大地势阶梯的建立具有重要指示意义。但到目前为止,有关黄河的形成时代存在较大争议。基于此,本文对鲁中山区的河流进行碎屑锆石U-Pb年龄分析(n=240),与流入渤海湾盆地的辽河、滦河、永定河、滹沱河、漳河和黄河的锆石U-Pb年龄进行对比,从而确定黄河因具有显著的新元古代峰值年龄(1000～700 Ma)成为渤海湾盆地的特征河流。本文将黄河下游的碎屑锆石U-Pb峰值年龄与渤海湾盆地中新统钻孔的锆石U-Pb峰值年龄进行对比,结合多维判别图(MDS),结果表明黄河在中新世未进入渤海湾盆地。     

黄河碎屑物质和中国西北沙漠/沙地存在物源联系吗？

在中国西北内陆分布着面积广大的沙漠/沙地,确定其物质来源对理解这些沙漠的形成和发育至关重要.尤其对腾格里沙漠、河东沙地、毛乌素沙漠、乌兰布和沙漠和库布齐沙漠的碎屑物质是来自远源的黄河还是近源源区的争议较大.鉴于此,对沙漠中广泛存在的碎屑钾长石进行了554颗原位Pb同位素分析,结合黄河上游已经发表的钾长石Pb同位素数据,判定二者之间是否存在物源联系.综合区域内已发表的物源示踪结果,表明黄河上游的碎屑物质对腾格里沙漠的影响主要集中在有限的局部区域,未深入到沙漠腹地;黄河上游物质和河东沙地、毛乌素沙漠、乌兰布和沙漠和库布齐沙漠不存在物源联系.中国西北内陆这些沙漠/沙地的物质主要以近源物质为主,是对早更新世以来青藏高原隆升和气候干旱的沉积响应.     

滇黔桂“金三角”地区晚三叠世地层碎屑物源示踪

三叠系是滇黔桂分布最广泛的岩系,赋存卡林型金矿等各种低温矿产。在前人研究基础上,运用LA-ICP-MS分析技术,对滇黔桂"金三角"地区的碎屑锆石进行了U-Pb测年。结果显示,大部分锆石具岩浆环带,Th/U值大于0.4,锆石U-Pb年龄集中在308~396 Ma、440~680 Ma、727~930 Ma、1004~1266 Ma、1400~1880 Ma、2360~2724 Ma六个区段。通过对比研究区及周围地块的碎屑锆石年龄分布特征,结合研究区岩相古地理、古海流及古流向,综合分析认为,研究区物源以越北古陆为主,同时湘粤桂构造山系和云开地区也可能提供了部分物源。该物源印证了古特提斯洋在印支期逐渐闭合,华南陆块与印支地块沿松马缝合带发生碰撞。     

中新世黄河水系演化重建：来自钾长石Pb同位素的约束

自剥蚀地貌中形成的剥蚀产物搬运到沉积区或汇水盆地沉积下来的过程,称为“源-汇”系统。从这些“汇”中识别“源”的信息,结合地层的沉积时代,约束黄河的形成时代、水系格局演化、流域内构造运动以及环境变迁成为黄河水系演化研究的重要内容。然而,时至今日学者们对黄河何时出现的认识并不一致,存在“中新世内流黄河和中新世外流黄河”之争。为了解决这些争议,我们运用大河物源示踪研究中新兴的碎屑钾长石Pb同位素方法,对黄河中下游沉积物开展碎屑钾长石Pb同位素分析(n=378),将其与长江中下游和华夏板块已报道的碎屑和基岩钾长石Pb同位素结果进行对比,结果表明三者之间的钾长石Pb同位素组成明显不同。台湾岛是中国东部陆架海中新世地层出露最齐全的地区。因而,我们将黄河中下游与台湾岛中新统的钾长石Pb同位素比值进行对比,结果表明二者之间不存在物源联系。结合中国东部渤海湾盆地、南黄海盆地和东海盆地中新统的物源示踪研究结果,说明黄河物质在中新世未流入上述盆地。总体而言,中国北方中新世的构造活动控制了黄河的演化过程,导致其此时处于分段演化阶段。     

末次冰期山东黄土物源研究:来自碎屑锆石U-Pb年龄的约束

胶东半岛北部海滨和山东中部山区北麓沉积了典型的风尘黄土,详细记录了晚更新世以来的气候变化,然而有关这些黄土究竟来自哪里,目前仍处于争议之中.锆石是黄土中常见的副矿物,其U-Pb年龄谱对比被广泛用于黄土的物源示踪研究.基于此,利用激光剥蚀电感耦合等离子质谱仪(LA-ICP-MS)对上述地区晚更新世典型的黄土剖面开展碎屑锆...     

赣江流域(南昌段)水系沉积物物源示踪研究:来自锆石U-Pb同位素证据的约束

赣江为长江八大支流之一,是江西省第一大河流,为研究赣江水系沉积物的物质来源,利用LA-ICP-MS分析技术,对赣江河流(南昌段)沉积物碎屑锆石进行了U-Pb年龄研究。对3个河砂样品中的140颗碎屑锆石进行了测试,获得有效测试点123个。测试结果表明:锆石U-Pb年龄主要有7个年龄段,分别是134~197 Ma、221~290 Ma、386~484 Ma、520~625 Ma、727~895 Ma、980~1 110 Ma、2 502~2 861 Ma。所表现出来的主要年龄区间分别与已知的构造-岩浆热事件时间相对应(燕山运动、印支-海西运动、加里东运动、晋宁运动、吕梁运动)。大多数锆石颗粒具有明显的岩浆结晶环带且Th/U0.4,表明这些锆石多为岩浆成因。通过对赣江流域及周边各个地区的年代学对比研究揭示:年龄段为134~197 Ma的锆石大部分来自赣中南—闽西—粤北地区;221~290 Ma的印支期锆石主要来自赣南地区,而海西期的锆石来自赣中、九岭地区;386~484 Ma的锆石主要来自赣中南地区,少量来自赣西北;520~625 Ma的锆石可初步判断来自赣南地区;727~895 Ma的锆石主要来自赣北江南造山带附近的九岭地区;980~1 110 Ma和2502~2 861 Ma的锆石主要来自华夏地块腹地的赣南—粤北地区。因此,赣江水系沉积物碎屑锆石U-Pb年龄可以有效地限定赣江流域的主要物质来源。     

Detrital Zircon Ages of Hanjiang River： Constraints on Evolution of Northern Yangtze Craton, South China

Clastic sedimentary rocks are natural samples of the exposed continental crust over large areas. The Hanjiang (汉江) River drains the northern Yangtze craton,including the South Qinling (秦岭) belt and the northern parts of the Yangtze craton. Detrital zircons from this river thus provide an ideal sample for studying the formation and evolution of the northern Yangtze craton. Here we report laser ablation inductively coupled plasma mass spectrometer U-Pb ages of 122 detrital zircons from one sand sample of the Hanjiang River. The 110 concordant zircons reveal four major age groups of 768,444,212,and 124 Ma,which well correlate with known magmatic events in the northern Yangtze craton. A minor group is present at 1 536 Ma,which is less known in the study area. Only seven zircons have ages of >1 750 Ma. Our results show that the Early Paleozoic,Late Triassic,and Early Cretaceous are important episodes of zircon growth and crustal growth/reworking in addition to the previously documented Neoproterozoic event. Our results suggest very limited exposures of Paleoproterozoic and Archean rocks in the northern parts of the Yangtze craton.     

长江与黄河沉积物中磁铁矿成分标型意义

长江与黄河沉积物中磁铁矿的元素组成揭示,两者的ＦｅＯ与Ｆｅ２Ｏ３及一些置换元素的含量差异明显。长江磁铁矿中ＦｅＯ与Ｆｅ２Ｏ３含量稍高于黄河磁铁矿,而Ｔｉ、Ｖ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｃｒ、Ｍｇ及Ｍｎ等元素含量明显地低于黄河磁铁矿,元素含量变化显著小于黄河磁铁矿。这反映长江磁铁矿中Ｆｅ＾２＋及Ｆｅ＾３＋的类质同象置换较少,主要为均质相单矿物颗粒,而黄河磁铁矿中元素含量变化大,既有均质相的颗粒,也存在一些Ｆｅ＾２     

长江三角洲晚第四纪地层沉积物源特征及其对季风气候变化的响应

物源分析可以反演河流系统演化过程中,构造运动、气候变化与海平面升降等因素的影响。选择长江三角洲现代、中全新世和末次盛冰期3个代表性时代的沉积物样品,进行重矿物组合、锆石U—Pb年龄谱系等分析,以揭示不同气候条件下长江三角洲河口沉积物源的变化。与末次盛冰期相比,中全新世沉积物中榍石、锆石含量较低,重矿物GZi指数较大,古元古代锆石含量较高,但白垩纪、新元古代锆石含量较低。这些特征表明中全新世长江河口沉积物有更多源自上游地区的物质,这种变化可能与流域受夏季风影响的降雨量变化有关。初步分析认为,末次盛冰期研究区季风很弱,降雨量和径流量均下降,上游物质较少被搬运至河口;全新世季风加强后,降雨量和径流量均上升,此时河口沉积物更多源自上游,尤其是在中全新世夏季风最强盛期。     

黄河上游物质在新近纪未流入晋陕峡谷*

河流的出现是其流域内构造活动和气候变化综合作用的结果。晋陕峡谷位于黄河上游和中游的衔接部位,对于研究上游黄河何时进入晋陕峡谷具有无可替代的地理位置优势。目前对于黄河何时进入晋陕峡谷一直存有较大争议,存在中新世、上新世和更新世几种主要观点。基于此,作者对晋陕峡谷北段新近纪地层开展碎屑锆石U-Pb年龄分析和沉积相观察。首次报道了磨扇沟、大烟墩、高家窨子3个剖面270颗碎屑锆石 U-Pb 年龄结果。通过和区域内潜在源区进行对比,以及古流向都是自东向西的现象,判定磨扇沟和大烟墩2个剖面的物质来自近源的吕梁山北段; 高家窨子剖面底部的砂岩流向为自南向北,其物源区来自鄂尔多斯地块北部中生代地层。结合这些地层已经报道的古地磁年龄,认为晋陕峡谷北段在6.2~3.7 Ma期间以近源堆积为主,是对青藏高原隆升远程效应和东亚夏季风增强的沉积响应,而和黄河上游物质不存在物源联系。     

黄河上游物质在新近纪未流入晋陕峡谷*

河流的出现是其流域内构造活动和气候变化综合作用的结果。晋陕峡谷位于黄河上游和中游的衔接部位,对于研究上游黄河何时进入晋陕峡谷具有无可替代的地理位置优势。目前对于黄河何时进入晋陕峡谷一直存有较大争议,存在中新世、上新世和更新世几种主要观点。基于此,作者对晋陕峡谷北段新近纪地层开展碎屑锆石U-Pb年龄分析和沉积相观察。首次报道了磨扇沟、大烟墩、高家窨子3个剖面270颗碎屑锆石 U-Pb 年龄结果。通过和区域内潜在源区进行对比,以及古流向都是自东向西的现象,判定磨扇沟和大烟墩2个剖面的物质来自近源的吕梁山北段; 高家窨子剖面底部的砂岩流向为自南向北,其物源区来自鄂尔多斯地块北部中生代地层。结合这些地层已经报道的古地磁年龄,认为晋陕峡谷北段在6.2~3.7 Ma期间以近源堆积为主,是对青藏高原隆升远程效应和东亚夏季风增强的沉积响应,而和黄河上游物质不存在物源联系。     

长江与黄河沉积物REE地球化学及示踪作用

长江与黄河沉积物的稀土元素（ＲＥＥ）组成特征不同。长江沉积物ＲＥＥ含量较高,元素含量变化也大于黄河样品;球粒陨石标准化模式表明长江沉积物的（Ｌａ／Ｌｕ）Ｎ、（Ｌａ／Ｙｂ）Ｎ、（Ｇｄ／Ｙｂ）Ｎ的值也相应地比黄河沉积物中的高１０％左右,分布曲线均呈明显的石倾状,轻重稀土分馏明显,相对富集ＬＲＥＥ。且长江样品比黄河样品更富集ＬＲＥＥ,但Ｅｕ亏损不及黄河样品;两者的北美页岩标准化曲线均呈平坦稍右倾状,具有     

黄河源区黄河袭夺长江水系之初探

对黄河源区的河流地貌研究表明,该区共发育三级阶地,其中第一、第二级阶地形成于晚更新世的末期至全新世,而第三级阶地形成于晚更新世晚期。在晚更新世晚期,多石峡被切开,黄河源区晚更新世湖泊消失,现今黄河形成。随着现今黄河的形成和晚更新世湖泊的消失,南岸支流之一的多曲向南溯源侵蚀加强,并穿越巴颜喀拉山,夺取了巴颜喀拉山南侧原属于长江流域的贝敏曲和洛曲,使分水岭向南推进了25km,袭夺的时间为晚更新世末期。     

南黄海陆架区CSDP-1孔沉积物碎屑锆石U-Pb年龄物源判别

南黄海作为东部陆架海的一部分,其沉积物记录了源区、气候及古环境演变等多方面的信息。本文利用激光剥蚀等离子体质谱（LA-ICPMS）的方法,对南黄海西部CSDP-1孔沉积物进行了碎屑锆石U-Pb年龄测定。结果表明,CSDP-1孔沉积物碎屑锆石主要表现出300~100,500~300,1 000~700,2 100~1 700和2 600~2 300 Ma 5组年龄区间。由底部到顶部,钻孔沉积物中除了1 000~700和2 100~1 700 Ma的锆石质量分数变化较大,其他年龄组的锆石质量分数没有明显的变化趋势;长江、黄河、废黄河和淮河作为钻孔区域可能的物质来源,其沉积物碎屑锆石U-Pb年龄分布存在显著差异,其中长江沉积物以1 000~700 Ma的锆石为特征,黄河沉积物中2 100~1 700 Ma的锆石质量分数最高,废黄河与淮河沉积物中500~300 Ma的锆石质量分数均比黄河和长江沉积物高。通过对CSDP-1钻孔及河流沉积物进行物源判别并结合相关性分析可认为：钻孔沉积物3.20 Ma以来存在多源物质贡献,长江源物质占优势,淮河源次之;淮河从2.16 Ma开始对钻孔区域有影响;0.78 Ma该区开始有黄河源的物质,且以黄河沉积物为主要物质来源;废黄河对钻孔区域几乎没有影响。