黄河流域现代沉积物碎屑锆石U-Pb年龄物源探讨

在系统搜集与分析前人发表的现代黄河碎屑锆石U-Pb年龄及黄河流域内岩体锆石U-Pb年龄的基础上,对黄河上游到入海口6个站位及黄河支流2个站位现代沉积物样品碎屑锆石U-Pb年龄进行对比,结果发现200~350、350~500、700~1 000、1 000~1 800、1 800~2 000和2 000~2 600 Ma这6个年龄组是黄河流域沉积物U-Pb年龄的主要组成,其中又以200~350、350~500、1 800~2 000和2 000~2 600 Ma占主体,与黄河流域各可能物源区的U-Pb年龄对比,认为黄河上游物质主要来自松潘-甘孜造山带和很多近缘河水侵蚀的黄土,其可能源区包括华北板块、扬子板块、秦岭造山带、东昆仑造山带、柴达木板块北缘及祁连造山带,由于松潘-甘孜造山带和黄土高原黄土来源的复杂性其源区判别还需要借助其他指标加以确定,黄河中下游则有大量华北板块和大别-苏鲁造山带物质的加入。鉴于当前综合运用多种物源分析方法,对长江三角洲盆地若干钻孔地层研究取得的进展及黄河三角洲钻孔研究现状,提出对黄河三角洲钻孔沉积物开展精细物源示踪对黄河时空演化研究的重要性。     

基于碎屑锆石U-Pb年龄对黄土高原黄土的空间物源差异分析

黄土高原地处我国中部,面积广阔。虽然前人使用多种研究方法对黄土高原的黄土物源进行了研究,但目前仍然缺乏对黄土高原黄土空间物源差异的系统研究和分析,分析黄土高原黄土的空间物源差异也对阐释粉尘的运输机制有重要意义。通过对黄土高原及周边不同区域的17个黄土样品进行了碎屑锆石U-Pb年龄测试,其年龄组成主要有7个年龄区间：0~100 Ma,100~350 Ma,350~600 Ma,600~1 100 Ma,1 100~1 500 Ma,1 500~2 300 Ma和2 300~2 800 Ma。通过对17个样品点锆石U-Pb年龄谱的对比发现,黄土高原黄土因多种因素呈现了一定的相似性,促使黄土高原不同空间位置的黄土中碎屑锆石的U-Pb年龄谱总体上呈现相似性的原因主要为多次沉积和充分混合。但仍然在局部存在差异,主要表现为：黄土高原北部黄土与南部黄土相比,北部黄土缺少年龄小于100 Ma的锆石,这组年龄的锆石可能来自鄂尔多斯盆地南缘。而最西部的西宁黄土和最东部的邙山黄土相比缺少年龄为1 500~2 300 Ma、峰值为2 000 Ma左右的锆石,而邙山黄土被证明主要来自黄河河漫滩,这可以证明黄河在黄土高原形成中起了重要的作用。黄土高原是多源区、多成因的,而不同区域的黄土物源组成与其最近源区的相关性最大,因此,在进行黄土高原物源分析时应充分考虑区域沉积环境。     

冲绳海槽南部沉积物碎屑锆石U-Pb年代学特征及物源示踪意义

冲绳海槽南部作为冲绳海槽全新世以来沉积速率最快的区域,其沉积物记录了物源区、黑潮及东亚季风演化等多方面的信息。通过碎屑锆石年代学,对冲绳海槽南部H4-S2孔沉积物开展了物源示踪研究。结合核密度估计图解（Kernel Density Estimation,KDE）、累积年龄分布（Cumulative Age Distribution,CAD）及其相关性分析,进行了研究层位和潜在物源区的可视化分析与相似性检验,揭示了研究样品中2个层位碎屑锆石的年代学特征及物质来源。物源分析结果显示,近200 a来冲绳海槽南部沉积物中的碎屑锆石记录了东海陆架、长江以及兰阳河来源的物质,指示了除兰阳河外,东海陆架及长江在晚全新世对冲绳海槽南部的沉积物质来源具有重要贡献。     

环渤海湾盆地主要河流碎屑锆石U-Pb年龄特征及其物源示踪意义

在环渤海湾盆地的汇入河流碎屑沉积中寻找理想的物源示踪指标,对理解和认识渤海湾盆地以及中国东部陆架海的物质扩散均具有重要意义。利用激光剥蚀电感耦合等离子质谱仪（LA-ICP-MS）对渤海湾盆地周缘主要河流的碎屑锆石进行微区原位U-Pb年龄分析,对比前人已经报道的研究结果,发现辽河和滦河同时接受中亚造山带和燕山山脉的物质供给,永定河、滹沱河和漳河的物质分别来自燕山和太行山。黄河汇集了上游的祁连山、秦岭和黄土高原以及华北克拉通南部的物质信号。渤海湾盆地南部的鲁中山区和胶东半岛的碎屑锆石峰值年龄组成与燕山、太行山、黄河流域存在显著差异。因而,利用碎屑锆石U-Pb年龄特征能很好地区分近源的滦河、永定河、滹沱河、漳河、大清河、胶莱河和远源黄河的物质信号。     

长江流域现代沉积物碎屑锆石U-Pb年龄物源探讨

长江流域上游到入海口共10个现代沉积物样品碎屑锆石U-Pb年龄分析表明,200～300、400～500、750～850和1800～2000Ma这4组年龄是长江流域沉积物U-Pb年龄的主要组成,出现在大多数样品中,其中又以200～300、750～850Ma占主体。10个样品中大多数锆石颗粒Th/U0.3,说明这些锆石多是岩浆成因的锆石。所有样品锆石年龄的重叠度和相似度都在0.6以上,说明长江流域现代沉积物在不同河段,其锆石U-Pb年龄相近。通过与长江流域可能物源区羌塘地块、义敦岛弧、松潘甘孜复理石盆地、扬子克拉通、秦岭造山带、大别造山带几个构造单元锆石U-Pb年龄对比发现,除了羌塘地块和义顿岛弧之外,其他几个构造单元几乎都包括200～300、400～500、750～850和1800～2000Ma这4组年龄,因此,由锆石U-Pb年龄判别不出具体的物源供给。在青藏高原东部的红河和湄公河沉积物中反映出与长江流域相似的U-Pb年龄谱,从而进一步证实由于长江流域可能物源区锆石U-Pb年龄的相似性,单一碎屑锆石U-Pb年龄方法不能把各个物源区区分开来,有必要与其他物源分析方法相结合。     

长江流域岩体锆石U-Pb年龄与Hf同位素特征及沉积物源示踪意义

物源精细示踪是当前单矿物颗粒微区分析技术运用的重要领域。长江流域因面积巨大、源岩构成与分布非常复杂,充分掌握流域内岩体锆石U-Pb年龄等微区分析信息成为精细物源示踪的关键。在系统搜集与分析近十年来发表的长江流域内岩体锆石U-Pb年龄和Hf同位素组成的数据资料,结合区域地质各类岩体岩性、年龄和面积调查的新成果,认为只有少量锆石可直接根据特定年龄峰值进行物源判别,如3 000 Ma的3组锆石分别源自长江上游的昌都地块与金沙江缝合带、扬子地块北缘的峨眉山玄武岩省和三峡地区的崆岭群;联用锆石U-Pb年龄与εHf (t)值可进一步提高物源判别精度;但需注意再旋回的沉积锆石对沉积物源判别的影响。     

渭河流域沉积物碎屑锆石U-Pb年龄物源示踪

渭河盆地是秦岭山前新生代陆内断陷盆地,接受大量秦岭造山带的沉积。建立渭河盆地沉积物物源示踪体系,对了解渭河盆地和秦岭的盆山耦合关系及其周缘构造-沉积演化均具有重要的意义。对渭河流域干流及主要支流沉积物进行碎屑锆石U-Pb年龄测试。结果表明:渭河干流沉积物碎屑锆石主要呈现五组年龄区间,分别为100~300、300~500、700~1000、1700~2000和2100~2500 Ma,其中以100~300 Ma和300~500 Ma的锆石为主,判别渭河干流沉积物主要来自北秦岭造山带。渭河上游与中下游沉积物在1700~2000 Ma和2100~2500 Ma的年龄组成存在差异,主要与上游出露的元古代岩体相关。渭河支流沉积物碎屑锆石年龄分布存在显著差异。泾河和洛河流经黄土高原,沉积物碎屑锆石U-Pb年龄与黄土高原相似,主要表现为200~300、400~500、800~1100、1800~2000和2400~2550 Ma五组年龄;灞河沉积物继承了北秦岭造山带的特征。通过对渭河流域沉积物的物源分析可知:泾河对渭河干流沉积物贡献较大,灞河对渭河干流沉积物贡献较小,洛河对渭河干流沉积物有一定贡献。渭河汇入黄河前后,黄河沉积物碎屑锆石年龄峰分布及各年龄区间锆石含量比例有明显变化,反映渭河对黄河沉积物有较大影响。     

山溪性河流锆石年代学对比及对东部海区物源示踪意义

碎屑锆石年代学常被用于示踪物源、重建源区古地理以及揭示区域构造-沉积演化历史。分析和收集了台湾山溪性河流及大陆东南部中小河流的碎屑锆石U-Pb年龄,探究了山溪性中小河流碎屑锆石年代学的主要控制因素,及对东部海区沉积物源的示踪意义。河流碎屑锆石年龄组成与流域基岩性质比较研究揭示,大陆东南部中小河流碎屑锆石年代学与流域基岩所经历的构造-岩浆活动对应,而台湾山溪性小河流的碎屑锆石年代学与流域沉积岩的构造-沉积演化历史密切相关。中国东南部山溪性中小河流的碎屑锆石年龄组成揭示出三类不同的物源端元：(1)东南沿岸的小河流具有极高的燕山期锆石峰值;(2)东南部中等流域规模的河流以明显的加里东期锆石峰值为特征;(3)台湾西部山溪小河具有较高比例的前寒武纪锆石以及明显的晋宁期和吕梁期峰值年龄。这些物源端元特征的确立为今后示踪末次冰期阶段东海内陆架和台湾海峡的粗粒沉积物来源提供重要参考。     

西沙岛礁基底花岗质岩石的锆石U-Pb年龄及其地质意义北大核心CSCD

西沙地块作为南海中散布的微地块之一,迄今尚缺乏有关中生代构造-岩浆活动的岩石学资料或证据。在2012—2013年,中海石油(中国)有限公司湛江分公司在西沙岛礁上设计实施了"西科1井"科学钻探,成功钻取了长达1 268.02m的岩心,并在井深1 257.52m处钻遇由变质岩和侵入岩组成的结晶基底。利用LA-ICP-MS分析测试技术,对取自岛礁基底的花岗质岩石进行了锆石U-Pb年龄测定,结合邻区和华南地区花岗质岩石的形成年代,探讨了与岩浆作用相关的大地构造环境。结果表明:西沙花岗质岩石在岩性上属碱长花岗岩和二长花岗岩,与南沙地块的花岗质岩石同为I型花岗岩,形成于活动陆缘构造环境下,其岩浆源区可能在一定程度上受到了幔源组分的影响;西沙岛礁基底花岗质岩石形成年龄在144~158 Ma之间,是晚侏罗世构造-岩浆作用的产物,在成岩时代上可与华南燕山期花岗岩进行对比,反映出由古太平洋板块俯冲机制诱发的燕山期岩浆活动对华南大陆和南海地区产生了广泛的影响;岩石学证据表明,西沙-中沙和南沙地块经历了燕山期多期次岩浆活动的改造,在基底构造上属华南大陆的延伸部分。     

晚更新世以来南黄海陆架沉积物源分析

南黄海陆架地区物源研究备受关注, 到底是长江还是黄河源至今尚未有定论。通过对长江和黄河流域锆石 U-Pb 测 年数据集混合模拟分析以及结合 YZ08 孔沉积相和锆石 U-Pb 的年龄图谱分析, 结果表明： 晚更新世以来, 南黄海陆架地区 存在长江古河道, MIs5 时期长江可能在苏北弶港入海; 在物源方面, MIs5 时期弶港地区主要受长江物源影响, MIs1λMIs2 时期则为长江主导的混合源, 随着黄河夺淮入海带来泥沙物质, 近代以来转为黄河主导的混合源。基于 Bootstrap 随机抽样 方法抓取了长江和黄河的锆石 U-Pb 测年数据集, 并结合统计学原理模拟出长江和黄河不同比例混合物源的锆石年龄图谱, 对锆石物源判别方法做出了改进, 弥补了传统锆石 U-Pb 年龄图谱在混合源判别分析上的不足, 对南黄海物源研究具有一定 的意义。     

黄河物源碎屑沉积物的重矿物特征

对取自黄河口附近的黄河干道和分流河道、河口潮间带及水下三角洲不同地貌沉积环境的149个表层样品进行了碎屑矿物学研究。结果表明，近代黄河物源碎屑沉积物与长江物源相比，具有云母-普通角闪石-绿帘石组合，富含云母类矿物，但不同环境的矿物组成由于沉积动力条件的不同而有较大变化，以黑云母／白云母和磁铁矿／钛铁矿比值高以及绿帘石／榍石和闪石类／辉石类比值低为特征。     

台湾海峡西岸闽江口和九龙江口沉积物中碎屑锆石铀-铅定年及物源意义

碎屑锆石能较好保存源区岩石组成的信息,其铀-铅年龄是沉积物源区示踪有效的方法。利用激光剥蚀等离子体质谱和多接收器等离子体质谱联机(LA-MC-ICPMS)技术,对台湾海峡西部闽江口和九龙江口沉积物中的碎屑锆石进行原位铀-铅测年,同时获得锆石的微量元素。研究表明大部分碎屑锆石的钍与铀含量之比值大于0.1,稀土元素球粒陨石标准化配分曲线呈左倾型,并具有明显的铈含量正异常和铕含量负异常,结合阴极发光图像表明这些锆石绝大部分为岩浆成因。闽江口和九龙江口的碎屑锆石具有相同的印支期(峰值为236 Ma)、燕山早期(峰值为155 Ma)和燕山晚期(峰值为110 Ma)等3个峰值,这三期碎屑锆石占主要部分,反映闽江口和九龙江口碎屑沉积物主要来自各流域上游印支期和中下游燕山期岩体,而闽江口碎屑锆石具有明显的加里东期峰(峰值为465 Ma)和前寒武纪(553~2 765 Ma)较多的碎屑锆石,这些碎屑物质可能来自上游武夷山地区加里东期和前寒武纪基底的物质。对比闽江口碎屑锆石铀-铅年龄与台湾岛西部海滨沙滩(苗栗-新竹、嘉义-台南)中的独居石年龄具有相似的谱峰特征,表明台湾岛西部海滨沙滩碎屑物质可能有部分来自闽江。闽江口碎屑物质明显区别于福建的九龙江和浙江的瓯江,这为判别台湾海峡沉积物的物质来源提供可靠的依据。     

台湾南部恒春半岛中新世增生楔碎屑锆石U-Pb年代学及其地质意义

恒春半岛中新世增生楔沉积岩相、遗迹化石均表明其牡丹层主体部分和乐水层均为深海沉积环境,沉积相为中扇至下扇亚相。里龙山层属于大陆棚至大陆斜坡的浅海环境,沉积相为补给水道和上扇亚相。锆石U-Pb定年物源分析结果显示,里龙山层与牡丹层源自福建武夷山的闽江水系,而乐水层砂岩与九龙江河口砂质沉积物的锆石年谱相似,说明乐水层可能源自九龙江水系。结合野外沉积地层观察等,认为恒春半岛晚中新统是南海北坡深水扇的一部分,因晚中新世南极冰盖迅速扩张(12~5 Ma),导致全球海水面大降,海岸线往坡折带外移约200 m,有利于深水扇的发育,然后随着南海海洋地壳向东俯冲卷入恒春半岛-恒春海脊增生楔内。     

南海北部深水区渐新-中新世沉积地球化学特征及物源演变

Geochemical and detrital zircon U-Pb dating data for drilled sediments from the Baiyun deepwater area of the northern South China Sea demonstrate a change of sedimentary sources from the Oligocene to the Miocene.Zircon ages of the pre-rift Eocene sequences are dominated by Yanshanian ages with various peak values(110–115 Ma for U1435 and L21; 150 Ma for H1), indicating local sediment supply from the pre-existing Mesozoic magmatic belt. For the Oligocene sediments in the northern part of the basin, the rare earth elements show different distribution characteristics, indicating sediment supply from the paleo-Zhujiang River(Pearl River), as also confirmed by the multimodal zircon age spectra of the Lower Oligocene strata in Well X28. By contrast, a positive Eu anomaly characterizes sediments from the western and southern parts of the basin, indicating potential provenances from intermediate to basic volcanic rock materials. The Baiyun Movement at the end of the Oligocene contributed to a large-scale subsidence in the deepwater area and also a northward retreat of continental shelf break, leading to deepening depositional environment in the basin. As a result, all the detrital zircon ages of the Upper Oligocene strata from Wells X28, L13, and L21 share a similar distribution, implying the possible control of a common source like the Zhujiang River. During the Miocene, whereas sediments in the northern area were mainly sourced from the Zhujiang River Delta, and those in the southern deepwater area continued to be affected by basic volcanic activities, the Dongsha Uplift could have contributed as the main source to the eastern area.     

珠江口盆地白云凹陷始新世—中新世沉积物物源研究

运用地质与地球物理综合研究方法,对南海北部珠江口盆地白云深水区始新世—中新世的沉积充填特征开展研究,结果表明,在早中始新世,白云凹陷沉积环境经历了由陆相冲积扇到中深湖相的转变,晚始新世部分地区遭受海侵,沉积物源主要来自北部番禺低隆起和东沙及神狐构造高部位,以近源沉积为主。到早渐新世,凹陷沉积环境转变为海陆过渡相及海相环境,凹陷北部受番禺低隆起等局部物源控制,凹陷主体接受大量源自南海西部昆莺琼古河的物源供给。到晚渐新世,古珠江沉积范围增大,突破番禺低隆起进入白云凹陷,凹陷北部主体受古珠江搬运沉积物影响,凹陷其余地区则接受来自北部古珠江及西部昆莺琼古河双物源供给。进入中新世,由于盆地热沉降作用的加强,南海北部陆架坡折带由白云凹陷南部跃迁至北部,凹陷水深不断加深,凹陷主体受古珠江沉积物的控制,其中南部地区为深水环境,受到由浊流搬运来的北部古珠江物质、西部昆莺琼古河物质以及正常远洋沉积物的共同影响。     

多手段厘定东海西湖凹陷花港组物源体系

西湖凹陷花港组物源体系研究薄弱,严重制约了对于油气储层及有利油气相带的预测。此次研究综合利用西湖凹陷新钻井的重矿物及黏土矿物等常规分析化验资料,结合锆石U-Pb定年及FMI成像测井等手段,综合分析西湖凹陷花港组物源体系。结果表明,西湖凹陷花港组共有4大物源区,物源呈现分段发育特征:东部断阶带受东侧钓鱼岛隆褶带物源影响明显;西斜坡以海礁隆起点物源为主;中央反转带主要接受虎皮礁物源供给,往南海礁隆起影响逐渐加大;西湖凹陷南部主要接受西部渔山东低隆起物源供给。     

舞阳凹陷始新统核桃园组物源示踪与砂体展布模式

依据砂岩阴极发光、碎屑锆石形态及锆石U-Pb测年等资料,对舞阳凹陷核桃园组的物源进行了综合分析,认为舞3和舞8井核二段的物源来自于舞阳凹陷的南缘隆起区,与前人认识完全不同。根据这一认识,对舞阳凹陷核桃园组沉积体系与砂体分布进行了重新编图,并提出了新的砂体展布模式。核桃园组沉积时期舞阳凹陷内部砂体展布呈现明显的不对称性:凹陷南部斜坡带辫状河三角洲砂体向凹陷内部推进距离远,分布面积大,而凹陷北部陡坡带扇三角洲砂体沿边界断裂呈小朵状分布,砂体面积小。     

东海东北部陆架表层沉积物碎屑矿物分布及其物源分析

为深入了解东海外陆架表层沉积物物质来源及沉积环境特征,运用粒度和矿物学研究手段,对济州岛西南海域180个表层沉积物样品进行沉积物类型和碎屑矿物组成分析,探讨了矿物分布特征与沉积环境的相互关系,进一步明确表层沉积物的输运模式、物质来源及环流系统对其分布的影响。结果表明,研究区重矿物共34种,以普通角闪石、绿帘石和钛铁氧化物类矿物为主,橄榄石和变质岩矿物是区别内陆架沉积的标志性矿物。轻矿物共13种,以普遍发育的海绿石为特征。根据碎屑矿物组合分布特征,将研究区分为Ⅰ、Ⅱ两个矿物组合区,并进一步将Ⅱ区划分为两个矿物组合亚区。中部现代沉积区(Ⅰ区)矿物组合为普通角闪石-绿帘石-自生黄铁矿-钛铁氧化物类矿物-片状矿物,表现为现代陆源沉积特征,物质来源以黄河为主,生物沉积和自生沉积也是该区重要的沉积方式。外围残留沉积区(Ⅱ区)为沉积作用缓慢的弱还原环境,Ⅱ-1亚区矿物组合为普通角闪石-绿帘石-钛铁氧化物类矿物-石榴石-橄榄石,认为是以古长江的残留前积沉积为基底,受到Ⅰ区影响,接受了少量悬浮再悬浮的现代陆源沉积,同时又具有区域独特性。Ⅱ-2亚区矿物组合为绿帘石-普通角闪石-钛铁氧化物类矿物-石榴石,认为是古长江的残留沉积,在中部冷涡作用下,很少有现代物质的加入,区内不排除在当地环境生长的生物体作用下与Ⅰ区互相调整的物质。本研究为今后在东海外陆架深入开展沉积学、矿物学及环境演化研究提供了新的参考。