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。     

黄河和长江碎屑物质扩散研究——来自江苏沙脊物源示踪的约束

研究源-汇系统对于理解岩石风化、河流输砂、泥砂沉积以及陆地和海洋沉积过程具有重要意义。我国江苏省东海岸具有丰富的沉积物供应,在某些沿海地段形成了一系列沙脊,是进行沉积物源-汇过程研究的理想沉积记录之一。但目前对其物源区来自哪里还未达成共识。我们利用已发表的碎屑锆石U-Pb年龄和钾长石Pb同位素数据,结合江苏沙脊及其周缘区域的数据结果,详细厘定江苏沙脊的物源区,并运用蒙特卡罗反演模型定量评估江苏沙脊潜在物源区对其物质贡献率。结果表明江苏沙脊北部的碎屑物质主要受大别山(45%)和鲁中山区(24%)的共同影响;黄河(29%)、古黄河(27%)和长江(25%)的碎屑物质对江苏沙脊中部的物质组成起重要影响。江苏沙脊南部的物源主要来自长江(68%)。江苏沙脊的出现得益于黄河和长江这样的大陆尺度的大河搬运了丰富的碎屑物质到下游,南黄海西海岸的平坦地貌有利于保存这些碎屑物质,末次冰期后东亚陆架海动力过程(潮汐、海浪和沿岸流等)持续对其改造,这体现了河流-海洋在塑造河口-海岸地貌中的交互作用。     

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。     

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。     

中国北方沙漠/沙地锆石形态特征及其对物源的指示

单颗粒锆石的形态、颜色等特征记录了其母岩结晶过程的温度、压力、结晶介质的化学性质等信息,鉴定不同沙漠/沙地碎屑锆石的晶体形态特征可以指示沉积物的原岩类型,进而可以帮助追溯物源.本文分析了中国北方塔克拉玛干沙漠、巴丹吉林沙漠、腾格里沙漠、毛乌素沙地、浑善达克沙地、科尔沁沙地等6个沙漠/沙地36个地表样品的碎屑锆石形态特征.结果显示,同一沙漠/沙地样品锆石形态特征较为一致,而不同沙漠/沙地样品锆石形态有差异.塔克拉玛干沙漠锆石多为无色或淡紫色,包裹体较少,锆石颗粒锥面较发育,短柱状锆石含量较多,指示该沙漠物质主要来自其北缘天山山脉早中生代碱性花岗岩.巴丹吉林沙漠和腾格里沙漠锆石形态特征较类似,相比较而言巴丹吉林沙漠锆石多为淡粉色,形态上锥面较发育,较少见到包裹体;而腾格里沙漠锆石颗粒细长柱较多和含包裹体颗粒较多,这两个沙漠物质可能来自其南部中央造山带的变质岩和其北缘中亚造山带早中生代碱性花岗岩.毛乌素沙地多为深色、锥面发育和短柱状颗粒锆石较常见,含包裹体颗粒较多,该沙地物质主要来自其西北孔兹岩带以及北部阴山山脉碱性花岗岩.浑善达克沙地锆石形态似毛乌素沙地,指示其物源与毛乌素沙地类似.科尔沁沙地锆石磨蚀严重,扁柱状锆石颗粒较常见,指示该沙地物质大部分来自其南缘燕山山脉的显生宙浅海沉积岩.本研究表明碎屑锆石形态特征可以指示沙漠或沙地沉积物的源区.     

中国东部主要黄土分布区的Sr-Nd同位素物源示踪研究

不同地质背景物质的Sr-Nd同位素组成往往差异巨大,同时Sr-Nd同位素组成在搬运和沉积过程中相对元素组分更 难被改变,因此是物源示踪研究最常用和有效的手段之一。该研究测试了中国东部代表性黄土堆积的Sr-Nd同位素组成, 包括山东半岛、黄河下游沿岸黄土和下蜀黄土,发现与黄土高原黄土的Sr-Nd同位素特征存在明显差异,指示不同的物质 来源。同时发现,中国东部主要黄土分布区的来源物质可能主要来自其附近的干旱区具有近源性。山东半岛及其滨海黄土 主要来自黄泛平原和冰期暴露陆架的黄河沉积物;黄河下游沿岸黄土可能直接来自黄河河漫滩;下蜀黄土的细颗粒组成物 源还没有定论,需要进一步研究。中国东部局部区域黄土的形成可能与中更新世革命以来冰期气候条件下的荒漠化有关。     

库布齐沙漠碎屑锆石U-Pb年龄组成及其物源分析

库布齐沙漠的物源一直存在很大的争议,并存在周缘山脉侵蚀、就地起沙、黄河补给等诸多观点。碎屑锆石U-Pb年龄谱是物源示踪的有效手段。本研究在野外考察的基础上,通过对比沙漠不同地区地表沙及其潜在物源碎屑锆石的U-Pb年龄谱解析库布齐沙漠的物源。本研究采集了包括河套古湖的滨湖相细砂、沙漠底部基岩、黄河及其二级支流河道砂、沙丘表面沙等在内的9个样品,测试了其中900粒碎屑锆石的U-Pb年龄;同时还测定了2个古滨湖相样品的光释光年代。结果显示,库布齐沙漠碎屑锆石U-Pb年龄主要有5个谱峰,分别为2.5Ga、1.9Ga、960Ma、450Ma和280Ma,且在沙漠内部显示一定的空间分带性。其中3个沙漠沙样品显示了>1.4Ga的古老锆石组分从自西向东逐渐增加的现象（KD-1：34.4%;KD-3：42.4%;KD-8：56.8%）;同时, < 450Ma的年轻锆石存在自西向东逐渐减少的现象（KD-1：41.6%;KD-3：40.2%;KD-8：28.4%）,这可能反映了库布齐沙漠东部地区本地物质的贡献大,而库布齐沙漠西部地区黄河沉积物的贡献较大。湖盆干枯后经风化剥蚀产生的沙粒,以及黄河携带的泥沙为库布齐沙漠提供了主要物质,湖泊、河流和风力活动在沙漠形成过程中可能各自扮演了重要的角色。

     

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。     

中国东部黄土物源铀同位素碎粒年代学研究

细粒物质的²³⁴U/²³⁸U比值记录了颗粒自破碎以来经历的时间,具有示踪地表过程的巨大潜力。本研究应用铀同位素碎粒年龄学解析中国东部黄土堆积的物源。中国东部黄土的初始²³⁴U/²³⁸U比值低于黄土高原黄土,指示出不同的物质来源。中国东部黄土物源具有很强的近源性,显示出明显区域特征。山东半岛及其滨海黄土主要来自黄泛平原和冰期暴露陆架的黄河沉积物。黄河沿岸黄土可能直接来自黄河河漫滩。下蜀黄土可能来自冰期阶段的长江沉积物。

     

中国沙漠物源研究:回顾与展望

沙漠物源研究不仅在风沙地貌学上有重大的理论和实践意义,而且对联结大气粉尘排放、黄土堆积、气候系统和海洋生物地球化学循环也有重要价值。在简要回顾中国沙漠研究的基础上,梳理了中国沙漠物源研究的理论、方法和主要成果,结合国际上沉积物物源分析的趋向,指出目前世界沙漠物源的研究都是基于沉积物组份属性统计的反演模型,这种研究范式在数据获取、处理与解释方面存在缺陷,如沉积物的取样设计与测试分析、未消除"粒级依赖"对沉积物组份影响、数据未进行对数变换、忽视Dickinson图解应用的前提条件等。提出今后中国沙漠物源研究的方向:①采用正确统一的取样设计和分析方法对各沙漠的沉积物组份属性进行系统研究,建立中国沙漠沉积物组份的属性数据库;②选择若干典型沙漠,利用其周边山地详尽的地质构造、母岩和气候数据,定量构建沉积物生成的正演模型,模拟源区生成沉积物的数量、成分和结构,并用建成的沉积物组份属性数据验证和校正;③定量评估河流冲积物、冲积-湖积物、洪积-冲积物和基岩风化的残积、坡积物对中国各沙漠物源的贡献率与迁移路径,研究中国各沙漠中细颗粒物质的形成机制,对比中国沙漠与低纬度沙漠物源的形成机制;④定量研究历史和地质时间尺度沙漠-黄土-深海沉积物物源的内在联系及其驱动因素,建立陆地-大气-海洋物质循环的机理模型。     

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。     

黄河河套盆地段阶地砾石层的形成时代和物源分析

研究团队前期在河套地区发现了多级黄河阶地,并厘定了其沉积时代,但并未探讨其物源特征.在此工作的基础上,我们首次从物源的角度对河套盆地段黄河的形成演化进行探讨.对黄河临河段T3阶地、黄河库布齐段T9阶地砾石层进行砾石统计,发现两处古流向均为由西向东,证明物源来自黄河上游方向.在临河段黄河T3阶地、库布齐段黄河T9阶地基座和下伏白垩纪基岩三处采集锆石样品,发现河套盆地段黄河阶地下伏白垩纪基岩有三个主要峰值:250~310 Ma、1550~2160 Ma、2340~2700 Ma,而黄河T3阶地和T9阶地基座的锆石年龄谱除了以上三个峰值外,在380~490 Ma和600~1420 Ma两个区间也有明显峰值.将其年龄谱与已发表的黄河各地质年代沉积物的锆石年龄谱进行对比,我们发现白垩纪基岩的物源主要来自鄂尔多斯基底和周缘造山带,而河套盆地段黄河河床至少从(5.16±0.50)Ma开始接受来自青藏高原东北部的碎屑物的堆积,也即贯穿青藏高原东北部和河套盆地的黄河至少在此时就已经形成.     

第四纪黄土物源的时空差异研究现状及展望*

黄土物源研究对揭示第四纪以来东亚大气环流格局的演化和构造—气候之间的相互作用具有重要意义。目前已应用多种物源示踪方法对黄土物源开展了大量研究,但对黄土物源时空差异规律及其动力学机制尚未取得较为一致的认识。在综合分析黄土物源研究现状的基础上,重点从影响⁸⁷Sr/⁸⁶Sr值和 ¹⁴³Nd/¹⁴⁴Nd 值组成及单颗粒碎屑锆石U-Pb年龄谱构成的因素角度,分析了第四纪黄土的物源及可能变化,获得以下认识: (1)第四纪黄土沉积物的⁸⁷Sr/⁸⁶Sr值变化幅度可达0.002 580~0.004 949,远远超出实验室分析测试误差(<0.000 018)或由Sr同位素衰变带来的影响(2.6 Ma时段小于0.000 026,1个冰期旋回小于0.000 001); ¹⁴³Nd/¹⁴⁴Nd 值亦发生了较显著变化(0.000 095~0.000 240),其变化幅度远大于实验室的分析测试误差(<0.000 010)及衰变导致的 ¹⁴³Nd/¹⁴⁴Nd 值(<0.000 013)变化。因此,在黄土中检测到的Sr-Nd同位素组成的变化应具有较明确的地质意义。(2)第四纪黄土沉积物中无论全岩还是主要粒径组分的⁸⁷Sr/⁸⁶Sr值和 ¹⁴³Nd/¹⁴⁴Nd 值的变化都与气候代用指标变化不同步,难以从气候变化角度进行解释,可能更多地反映了源区的变化。(3)与Sr-Nd同位素示踪体系相比,单矿物或单颗粒的物源示踪体系对物源区变化的响应更为敏感,在追踪第四纪黄土沉积物源区时空差异方面具有较明显的优势。(4)基于碎屑锆石U-Pb年龄谱对黄土物源的有限研究揭示黄土高原的黄土在地质历史时期可能发生了原始物源区显著的时空分异,特别是不同剖面都反映出了1.2 Ma前后黄土主要源区的变化,表明通过锆石U-Pb年龄谱研究黄土物源时空差异规律具有揭示岩石圈、大气圈、水圈耦合作用过程及历史的巨大潜力。     

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。     

中祁连拉脊山早古生代沉积岩源区和时代限定

拉脊山混杂带之上的早古生代盆地由砾岩、砂岩和粉砂岩组成的陆相碎屑岩,在沉积时代、源区和构造属性方面缺乏研究。本文对两个杂砂岩样品进行了碎屑锆石LA-ICP-MS U-Pb测年和Hf同位素分析。在两个样品中获得年轻的碎屑锆石加权平均年龄为413±5Ma,综合限定沉积时代为晚志留世-早泥盆世;碎屑锆石年龄谱明显分为4组:411~516Ma,619~1149Ma,1500~1621Ma和2356~2549Ma。其中411~516Ma的年龄数据约占总体的56.6%,所占比例最大,年龄相对集中,显示出强烈的峰值为441Ma,指示其物源可能源于中祁连加里东期俯冲增生、碰撞造山过程中产生的一系列岛弧火山岩和岩浆弧花岗岩类,这与碎屑锆石εHf(t)值(-11.1~+13.7)是一致的,同时也表明在加里东期有大量年轻的物质加入,这些物质在造山过程中遭受剥蚀成为主要的物源。碎屑锆石年龄组619~1149Ma约占总体的27.8%,峰值主要表现为950Ma和777Ma,与祁连造山带新元古代岩浆事件有关,反映新元古代大陆的汇聚和裂解相关的岩浆作用,与εHf(t)值是相对应的;1500~1621Ma年龄组反映碎屑物质可能来自祁连造山带;2356~2549Ma年龄组反映物源来自祁连造山带中的结晶地块,或者来自于华北板块结晶基地。综合分析表明,志留纪砂岩具有明显的多元性物源,以中祁连加里东期俯冲增生-碰撞造山过程产生的岩浆岩是主要物源区。     

松嫩沙地元素和Sr-Nd同位素组成特征及其对区域粉尘物源的指示

松嫩沙地位于欧亚黄土带最东端,其物质组成的研究有利于重建松嫩平原冰期—间冰期粉尘传输路径。为此,系统采集了松嫩沙地123个河流沙和风成沙样品,对其进行分粒级的常量、微量和稀土元素以及Sr-Nd同位素组成等地球化学分析,并利用Frequentist模型进行风尘物源定量重建,探讨松嫩沙地不同区域、不同粒级组分对哈尔滨黄土的贡献及搬运路径。结果表明,松嫩沙地经历了初级的化学风化过程（＜63 μm、＜30 μm、＜10 μm组分CIA平均值分别为55.20、57.46、57.51）,有较低的再循环历史（＜63 μm、＜30 μm、＜10 μm组分CIA/WIP比值的平均值为0.98、1.08、1.04）。根据不同粒度组分的元素地球化学与Sr-Nd同位素组成特征,将松嫩沙地划分为西北部和西南部两个地球化学分区。不同粒度组分地球化学组成的定量重建结果表明,这两个分区不同粒级组分（＜63 μm、＜30 μm、＜10 μm）对哈尔滨黄土的贡献度分别为：75.7%~88.5%、73.4%~84.9%、61.0%~89.7%（西南部）和11.5%~24.3%、15.1%~26.6%、10.3%~39%（西北部）。本研究揭示了末次冰期以来松嫩平原粉尘传输路径以西南方向为主,与冰期以西北风为主导的环流模式存在差异。

     

丽水—椒江凹陷月桂峰组沉积物源性质及其物源方向：来自碎屑锆石U-Pb年代学和重矿物成分的证据

月桂峰组是丽水-椒江凹陷的主力烃源岩层,但其物源的研究薄弱,给油气勘探带来较大的困难.通过锆石U-Pb测年和重矿物分析等方法,对月桂峰组物源特征、差异及其地质意义进行系统分析对比.结果显示：物源以中酸性火成岩为主,含有少量变质岩,年龄以130～100 Ma为主,主要含有锆石、赤褐铁矿和磁铁矿等稳定重矿物;椒江凹陷与丽水东次凹物源主要来自雁荡凸起,丽水西次凹物源主要来自闽浙隆起带;少量火成岩和变质岩来自研究区附近的基底;锆石圆度偏好和ZTR值较高,说明物源经过中长距离搬运,这有利于中酸性岩浆岩中的石英和长石矿物富集,形成抗压实较好的石英质砂岩储层.     

鲁西隆起侏罗系碎屑主物源来自华北北缘:锆石U-Pb和Hf同位素年代学证据

鲁西隆起保存并出露比较完整的晚中生代沉积记录,是研究华北东部晚中生代构造演化的重要窗口。本文采用碎屑锆石LA-MC-ICP-MS测年方法分析鲁西隆起北缘淄川地区坊子组和三台组中的两个砂岩样品,以此探讨华北东部侏罗纪的沉积物源并约束构造古地理格架。两个砂岩样品具有近似的U-Pb年龄谱。古元古代和新太古代两组U-Pb年龄及其Hf同位素组成与广泛出露于北部的华北克拉通基底一致,根据缺乏新元古代中期(850～700 Ma)岩浆年龄和三叠纪变质年龄的事实,以此可以排除扬子板块以及现今临近于鲁西隆起东南部的苏鲁造山带物源。坊子组和三台组碎屑锆石显生宙年龄(393～256 Ma)记录的晚古生代岩浆活动均未发现于鲁西隆起及其邻近地区,而可以与大量出露于华北北缘及其北部的兴-蒙造山带的岩浆活动进行对比。此外,相当部分的显生宙碎屑锆石(183 Ma、462 Ma和324～154 Ma)具有正的ε_Hf(t)值(0.9～12.7)同位素特征,也与兴-蒙造山带特征相似,且三台组砂岩中显生宙碎屑锆石及其中ε_Hf(t)值为正值的比例较坊子组均增多。研究认为,华北北缘及其北部的兴-蒙造山带在侏罗纪时从早到晚不断抬升、剥蚀,形成相对华北克拉通内部的高地势特点,由此大量的剥蚀产物向南输运而成为鲁西隆起侏罗系的主要碎屑物源。     

长江口晚新生代沉积物的物源研究: REE和Nd同位素制约*

长江三角洲地区第四纪以来堆积了200多米厚的碎屑沉积物,主要由河湖相和滨浅海相组成,构成了多个沉积旋回。选择长江口地区一个320m深的PD钻孔,运用多通道等离子体质谱MC ICP-MS方法,开展沉积物中的REE和Nd同位素组成分析,研究了上新世以来三角洲地区沉积物物源的变化。沉积物中REE和Nd同位素组成具有明显的变化规律,Ce呈弱的负异常,介于0.83~0.99之间,而Eu呈现中等亏损,在0.53~0.73之间变化。岩芯中上新统沉积物中Ce异常变化大,而Eu亏损相对第四系沉积物更显著。¹⁴³ Nd/¹⁴⁴ Nd比值在钻孔中变化较小,介于0.511975~0.5122367之间,平均值为0.512062。相关分析揭示粒度和化学风化对Nd同位素组成影响小。REE和Nd同位素判别图解揭示河口地区上新统沉积物主要来自长江流域中、下游的近源物源区,而第四系沉积物的物源虽然存在一定的变化,但是总体上与上新统沉积物来源明显不同,主要来自更广泛的流域物源区,尤其是长江上游的风化物质被大量输运到河口三角洲地区。在第四纪构造和气候因素控制下,古长江水系具有不同的演化阶段,流域源岩经历的风化作用强度也不同,因此河流沉积物的源汇过程也相应地发生变化。     

佳木斯地块北部早古生代沉积建造的时代与物源:来自岩浆和碎屑锆石U-Pb年龄及Hf同位素的制约

本文对出露于佳木斯地块北部金银库组变沉积岩和侵入其中的火成岩脉体中的锆石进行了系统的LA-ICP-MS/SIMS U-Pb定年和Hf同位素研究,旨在限定金银库组的沉积时限,并揭示其物源及沉积环境。3个样品中锆石呈自形-半自形,显示典型的岩浆生长环带或条痕状吸收,暗示其岩浆成因。研究结果显示:采自金银库组绢云母片岩中的碎屑锆石72个分析点给出1 955~457 Ma的年龄区间,主要峰期年龄为814、757、568、491和463 Ma,其ε_Hf（t）值为-13.9~-0.1,Hf同位素一阶段模式年龄T_DM1和二阶段模式年龄T_DM2分别为1 827~1 307 Ma和2 411~1 715 Ma。采自侵入金银库组的花岗细晶岩和辉绿岩分别给出了263和267 Ma的结晶年龄,前者的ε_Hf（t）值为0.9~2.0,Hf同位素二阶段模式年龄T_DM2为1 110~1 047 Ma;后者的ε_Hf（t）值为-7.7~6.4,Hf同位素一阶段模式年龄T_DM1为1 206~662 Ma。结合佳木斯地块及邻区约430 Ma火成岩的存在和金银库组中该期碎屑锆石的缺乏以及碎屑锆石年龄众数及其Hf同位素组成,我们认为金银库组的形成时代应为晚奥陶世至早志留世（463~430 Ma）,形成于被动大陆边缘背景,沉积物源主要来自佳木斯地块及其邻区的古元古代和早古生代早期火成岩。