长江水系沉积物矿物组成与物源示踪意义

来源 :同济大学海洋与地球科学学院 同济大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:DotNetStu
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长江连接青藏高原和西太平洋边缘海,支流水系非常发育,流域盆地较多,源岩类型复杂多样,与亚洲其它主要大河明显不同。本文通过野外系统的考察和采样,研究长江主要水系沉积物的粒度、轻矿物和重矿物组合、及特征重矿物的矿物化学组成,进而识别长江主要支流沉积物的物源区特征,并尝试探讨长江水系的主要支流对干流沉积物的贡献。 长江水系沉积物主要由粉砂质砂和砂质粉砂组成,平均粒径为1.0~5.9φ,分选差,基本属于正偏态,多具有中等到一般尖锐的峰态;不同地区沉积物的粒度组成总体符合河流沉积物粒度组成的一般规律,但不同支流以及干流沉积物之间的粒度组成存在较大的差异;干流沉积物粒度组成的规律性不明显,揭示出长江水系沉积物来源的复杂性以及不同采样地点局部水动力条件的差异。 长江水系沉积物的轻矿物主要由石英(Q)、长石(F)和不同类型的岩屑(L)组成。长江干流从上游到下游石英含量逐渐增高可能反映了随搬运距离增大,矿物成熟度逐渐增加;QFL三角图解说明长江沉积物主要来自再旋回造山带物源区。轻矿物的成熟度指数(Q/(F+L))及物源区指数(F/L)可以初步指示不同支流物质对长江干流沉积物的影响,但因受水动力分选影响而趋势变化不明显。 长江水系沉积物的主要重矿物组合是普通角闪石—普通辉石—石榴子石—绿帘石—绿泥石—黑云母—钦铁氧化物,在不同水系之间的组合如Ti—Fe矿物含量存在一定的变化规律;重矿物特征指数揭示出沉积物的三种主要源岩组合类型;但是由于不同支流的源岩组成复杂,很难具体判定其对干流沉积物的贡献。 选择长江水系沉积物中磁铁矿、钛铁矿、锆石和磷灰石四种特征重矿物进行矿物化学分析。根据磁铁矿中Ti,Mg,Al,V,Cr,Co等元素含量、以及FeO和Fe2O3与一些置换元素的相关性,揭示长江不同水系沉积物中磁铁矿分别具有超基性—基性岩浆成因和酸性—碱性成因,上游金沙江与雅砻江、嘉陵江和岷江对中、下游干流沉积物贡献较大。长江水系的钛铁矿可划分出含锰钦铁矿、含镁钛铁矿和高Al高Ca钛铁矿三种类型,代表了三种不同的物源区源岩类型,且它们在长江不同支流中呈规律性变化;金沙江上游、岷江、嘉陵江、汉江等的钛铁矿富Mn,嘉陵江的钛铁矿富Mn富Mg,而干流上除宜宾同时富Mn、Mg外,其它如宜宾、重庆及长江三峡大坝等地区水系沉积物钛铁矿却表现出富Mg特征。根据钛铁矿的元素组成相关图解可以判断上游金沙江、嘉陵江和岷江对中、下游干流沉积物影响较大。 锆石的元素组成分析揭示出三种主要的锆石类型:高Hf低Y低Pb型、低Hf低Y高Pb型、和低Hf高Y低Pb型,分别代表了三种不同的源岩类型特征;长江水系沉积物中锆石以低Hf低Y高Pb类为主,但不同的支流锆石组成类型并不一致;综合判别分析揭示上游的金沙江、嘉陵江流域物质对长江干流如宜宾、重庆、涪陵、三峡大坝等地区沉积物的物缘贡献较大。 长江不同水系沉积物的磷灰石矿物化学组成变化较大,但同一水系的变化趋势基本一致。磷灰石中REE总量的分布特点揭示长江干流沉积物磷灰石主要受到上游金沙江、雅砻江等支流的来源控制,而大渡河、嘉陵江对干流沉积物也有一定的贡献。 因此,根据这些特征矿物的元素含量变化、元素比值及相关区分模型可以揭示长江不同支流物源组成特征,进而研究它们对干流沉积物的可能贡献,在以后工作中可以通过更连续、全面的和更高分辨率的样品分析,结合单矿物的年龄谱系分析来深入研究长江水系沉积物的从源到汇过程。
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