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 600Ma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。     

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。     

黄河流域现代沉积物碎屑锆石U-Pb年龄物源探讨北大核心CSCD

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 600Ma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。     

全新世长江水下三角洲沉积中同期异相的成因

本文在全新世长江水下三角洲研究的基础上,着重对该三角洲长江古河谷南、北浅地层剖面上同期反射层组特征的不同所提供的信息,结合对南、北区全新世地层沉积物的粒度成分、矿物组成和孢粉成分的研究,分析南、北区全新世地层岩性特征上的差异,从而提出北区物源除长江物质外,黄河和苏北沿岸水系物质也是重要物源.探讨了北区的沉积环境和沉积相的成因,阐明了北区全新世沉积地层是全新世长江水下三角洲的前缘相、前三角洲相而伴生的同期异相.     

冲绳海槽中部17 000 a以来沉积物中微量元素的组成特征及其对古环境的指示

基于加速器质谱仪AMS14C高精度定年,以及应用电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)对S10孔岩芯沉积物进行微量元素测试,对冲绳海槽中部沉积物的微量元素组成及其记录的物源和古环境信息展开研究。研究结果显示,稀土元素、Th、Nb和Ta元素反映陆源碎屑混合矿物的化学组成特征,Zr和Hf元素指示锆石矿物的化学组成,锆石主要为火山来源,Sc元素可能与铁镁物质有关。稀土元素分析表明沉积物主要由陆源和火山源物质组成,陆源物质主要来自长江和黄河,不同时期,各源区物质贡献量不同:16 500~11 600 a,长江、黄河为沉积物的主要物质来源;11 600~7 750 a,长江物质贡献减少,黄河物质为主;7 750~6 450 a,K-Ah火山物质为主,长江、黄河物质供给骤减;6 450~3 900 a,长江、黄河陆源物质输入增加,4 000 a左右受火山作用影响;3 900~1 900 a,长江、黄河陆源物质输入持续增多;1 900 a以来长江、黄河物质仍有增加,且以黄河物质为主。此外,物源判别公式研究显示台湾物质输入量不能有效反映黑潮演变,而长江、黄河物质输入量对17 000 a以来东亚冬季风的强弱变化有很好的指示,可作为东亚冬季风演变的新证据。这些研究结果表明,冲绳海槽中部微量元素研究可得到海槽17 000 a以来物源及东亚冬季风的演化情况,有助于重建全新世以来沉积物物源及古环境的演变历史。     

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 Distri...     

黄河水系沉积物碎屑矿物组成及沉积动力环境约束

黄河水系河漫滩沉积物的碎屑矿物组成研究表明,主要支流和干流沉积物中碎屑矿物组合基本相似,不同支流和干流不同河段的矿物含量不同,具有一定的区域分布规律。重矿物主要组合为不透明矿物-石榴子石-绿帘石-碳酸盐矿物和蚀变矿物。轻矿物的物源区指数难以可靠地反映黄河主要支流和干流不同河段碎屑矿物的物源差异;轻矿物成熟度指数在不同水系间的变化较复杂,中游沉积物低于上游与下游平原沉积物,它既体现沉积物物源的控制,又反映河流泥沙输运及沉积过程中的分选性差异。石榴石、不透明矿物及角闪石的含量变化主要反映悬浮泥沙的沉积分异程度以及不同水系的水动力强度。重矿物ZTR指数的区域分布特征一定程度上反映出不同沉积物的物源区分布。重矿物分异指数F清晰地揭示出由于区域水动力强弱变化导致特征碎屑矿物组成的沉积分异,因而,可作为研究单物源河流沉积动力环境和碎屑矿物沉积分异程度的指标。总体上,黄河碎屑矿物的含量变化并不完全受物源控制,而更主要地反映季节性的河流水动力强度与沉积环境差异,以及由此引起的碎屑矿物的重力分选作用,因此,在边缘海区运用碎屑矿物组成识别黄河入海物质的贡献时需谨慎。     

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。     

琼东南盆地物源和沉积环境变化的重矿物证据

基于11口钻井岩心样品的重矿物数据,结合古生物学、元素地球化学和地震资料,对琼东南盆地的物源及沉积环境演变进行了分析.结果表明,盆地基底沉积以陆相沉积为主,自渐新世起,盆地逐渐接受海侵,大致经历了海陆过渡→滨浅海→浅海→半深海的沉积环境演变过程,水深总体呈逐渐增大的趋势且在同一时期南部区域水深整体上大于北部.随着沉积环境的变化,各地层(崖城组至莺歌海组)物源呈现出多源性特征,经历了原地→近源→远源的演变过程.在渐新世早期,物源以近源玄武质火山碎屑和邻区陆源碎屑为主,之后演变为远源的陆壳碎屑,物源区包括北部海南岛、南部永乐隆起、东北部神狐隆起、西部红河、西南部中南半岛乃至更广的区域.海南岛物源自早渐新世便开始发育,至中中新世成为盆地最主要的物源,并持续至现今;永乐隆起和神狐隆起物源在晚渐新世至早中新世期间最为发育,于中中新世逐渐消退;红河物源于晚中新世大规模加入,为中央峡谷的主要沉积物源,影响至上新世结束;中南半岛莺西物源自上新世发育,影响至更新世时期.此外,自生组分对盆地(尤其是南部区域)的沉积贡献也不容忽视.     

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:0～100Ma,100～350Ma,350～600Ma,600～1 100Ma,1 100～1 500Ma,1 500～2 300Ma和2 300～2 800Ma。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100Ma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 300Ma、峰值为2 000Ma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。     

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。     

冲绳海槽中段近4万年来沉积物属性和来源

对冲绳海槽中段DGKS9603孔134个样品(孔深0~481cm),测试了18种常、微量元素,对该柱样的29个样品(孔深0~488cm)进行了REE测试。对采自长江三角洲的CYm柱样和黄河三角洲的S3柱样中的晚更新统的5个样品进行了常、微量元素和REE测试。分析表明,冲绳海槽中段在全新世、末次盛冰期和末次间冰期的沉积物均以陆源物质为主,生物沉积为次。末次盛冰期以陆源硅质碎屑沉积的大量增加为特征;全新世生物沉积量有较大的增加;末次间冰期介于上述两者之间,但较全新世更富陆源物质。冲绳海槽的物源演化受末次冰期的影响,具有阶段性。对比冲绳海槽与长江和黄河物源的地球化学参数,包括REE、稀有元素、惰性常、微量元素,判识出末次盛冰期冲绳海槽的陆源物质,具有长江源的物质属性,沉积物可能主要来自古长江。     

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。     

黄河、长江和珠江三角洲沉积物中碎屑矿物的组合特征

黄河、长江和珠江三角洲沉积物中碎屑矿物的组合特征,分别反映了碱性、弱酸性,酸性的物源环境及比较温凉干旱、温暖湿润和炎热多雨的气候特点。 从黄河沉积物的特征矿物是方解石、珠江沉积物的特征矿物是β石英可看出轻矿物在确定沉积物的物源方面也具有重要意义。     

琼东南盆地深水区中央峡谷黄流组物源特征

物源分析作为岩相-古地理研究的前提和基础,物源体系决定了砂体的展布和储集性能。为明确中央峡谷体系黄流组储集体展布规律及下一步勘探方向,本文应用中央峡谷最新钻井资料,采用重矿物组合、锆石U-Pb测年等分析方法,结合地震反射特征,对中央峡谷黄流组物源体系特征进行分析。地震反射特征表明来自海南隆起和昆嵩隆起物源的三角洲体系,通过二次搬运沉积了陆架斜坡区和盆底的低位海底扇,为中央峡谷的沉积充填提供了充足的粗碎屑沉积物;新钻井黄流组样品中重矿物组合以白钛矿、石榴石、磁铁矿含量较高为主要特征,与莺歌海盆地受蓝江物源影响和琼东南盆地受丽水-秋滨河物源影响的地层重矿物组合相似;锆石U-Pb测年分析表明,中央峡谷黄流组地层中样品年龄图谱具有30~2 000Ma变化范围,与莺歌海盆地受昆嵩隆起物源影响的钻井以及越南现代河流采集的沙样具有非常一致的年龄段和丰度。综上所述,中央峡谷受多物源的影响,越南昆嵩隆起为主的琼东南盆地西部物源体系,是琼东南盆地乐东凹陷晚中新世深水扇以及中央峡谷粗碎屑物质的主要沉积物供给来源区。     

河口地层独居石Th(U)-Pb年龄对长江贯通时限的约束

新生代长江水系调整、东西贯通时限是国内外学者共同关注的问题。长江发展演化的复杂性在近一个世纪的河流沉积地貌学研究中得到充分的认识,但在贯通时限问题上难以形成共识。河口地层中碎屑独居石的电子探针Th(U)-Pb年龄较好地限定长江东西贯通的时间在2.58MaBP前后。随着碎屑矿物微区分析技术的发展,锆石、独居石年代学和微区特征将成为研究流域演化、构造运动的主要手段。     

长江和黄河入海沉积物不同粒级组分中稀土元素的比较

为探索区分黄、东海陆架沉积物中来自长江和黄河源的有效替代性指标,从长江和黄河河口区各取3个沉积物样品作为长江和黄河入海沉积物的端元样品。研究结果表明:长江和黄河沉积物不同粒级组分中REE的变化范围分别为145.49~256.77μg/g和121.22~135.56μg/g,随粒度由细变粗分别呈下倾的"双峰"型分布和倒"S"型分布;长江沉积物中REE约为黄河的1.5倍,最低值比黄河的最高值高出20%;8~16μm和2~4μm是凸显长江和黄河沉积物稀土元素差异的敏感粒级,REE、LREE/HREE和(La/Yb)n等稀土元素特征参数在这两个粒级组分中差异明显。本次实验结果大幅度地提高了两条河流REE差异的灵敏度和可信度,为建立区分长江与黄河入海沉积物物源实用的有效指标提供了可能。     

东海外缘碎屑矿物的物源解释——基于BP神经网络的判识分区

对取自长江、黄河三角洲和东海 230个表层沉积物样的重矿物资料进行人工神经网络分析.结果表明,东海外缘(外陆架和冲绳海槽)沉积物具有明显的分区特征,并与不同的物源影响密切相关.外陆架、陆坡和西部槽底的碎屑物主要来自长江;冲绳海槽中轴线以东主要受槽底火山和岛坡物源控制;黄河物源扩散的影响局部可达26°20′N线以北的陆架、陆坡和槽底区.     

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。     

渤海东部和黄海北部表层有用重砂资源及影响因素

通过对渤海东部和黄海北部海域234个表层沉积物样品进行重矿物鉴定,计算了独居石、石榴石、钛铁矿和锆石4种有用重砂矿物的品位并分析了异常分布特征,结果显示,异常品位主要富集在渤海海峡北部、辽东半岛东南侧和北黄海南部海域。粒度分析表明,在砂质含量越高、分选性越好的沉积物中重砂矿物越利于富集;矿物组分主要来自鸭绿江、辽东半岛东南侧海岸和长山列岛冲刷物质、老铁山水道侵蚀物质及全新世前残留沉积物质;水动力条件影响明显:沿岸流有效搬运了近源河流的输入物质,北黄海强潮流促进了重矿物砂矿的形成富集,而黄海暖流则有效限制了黄河源细粒物质的扩散,对已富集区域起到了重要保护作用。