长江口晚新生代沉积物中磁性矿物标型特征及其物源指示意义

论文摘要

长江流域的演化与青藏高原隆升、亚洲大河流域的起源及古气候变化等许多重大科学问题紧密相连。从“源”到“汇”的研究理念即是通过关注长江三角洲地区沉积物物源变化,进而推测长江流域演化信息。大量的实验结果和资料总结,表明沉积物中磁铁矿各种元素的丰度可以指示母岩类型,进而判断沉积物来源。为了掌握长江流域母岩类型分布,寻找有效的特征物源,从而应用于长江口晚新生代钻孔沉积物物源识别,本论文首先对现代长江上、中、下游河道不同河段的47个沉积物样品,进行了磁性矿物分选,并对其进行了磁性矿物形态电镜扫描(SEM)和化学成分的电子探针(EPMA)测试。其次,本文基于对河口区晚新生代钻孔(SG7孔,孔深336.62米)不同层位上的440个样品进行室温磁性参数测试的结果,挑选出54个强磁性层位样品进行了磁性矿物形态电镜扫描(SEM)和化学成分的电子探针(EPMA)测试,其中9个样品进行重矿物鉴定。同时结合到本研究中的还有430个样品的粒度数据、267个样品的古地磁分析、10样品的光释光测年和3个样品的u系测年结果。将长江现代河道沉积物和长江三角洲SG7孔EPMA结果进行有效指标提取、对比分析和讨论,尝试在河流汇区地层中寻找物源变化的信息及驱动力,从而为古长江流域演化过程研究展开一个新的角度抛砖引玉。长江现代河道沉积物中磁铁矿的EPMA结果表明：上游金沙江流域(石鼓段以上流域)物源贡献的磁铁矿特点是高Fe、Co,较高Cr、Mg、Al、V,低Ti、Mn、Zn；长江上游诸支流对高Ti、Cr磁铁矿贡献量较大；清江汇入Zn含量明显增高；汉江流域对高Zn磁铁矿物源也有一定贡献；大别山诸河对高Mn磁铁矿贡献量较大；鄱阳湖水系对高Ti、Al、Cr磁铁矿贡献量较大；青弋江小河流域对较高Mg丰度的磁铁矿有一定贡献；河口区本地物源贡献的是低Fe、Co,高Ti、Mg、Al、Cr的磁铁矿。表层样的EPMA分析结果还显示,长江上游产出的磁铁矿在进入江汉盆地后存在显著堆积的可能。根据磁铁矿EPMA测试结果中元素的变化情况可将SG7分为五层。Ⅰ层为上新统和下更新统底部,特征是高Ti、Mg、Mn低Cr、Zn、Al；Ⅱ层为下更新统下段,特征是高Fe,微量元素含量均为低值；Ⅲ层为下更新统中段,特征是高Ti、Mg、Mn,低Cr、Zn、Al、V；Ⅳ层为下更新统上段至上更新统,特征是所有元素都表现出强烈的波动；V层为全新统特征是低Mg、Mn、Cr,较低Al、V。长江三角洲SG7孔与长江现代河道沉积物中磁铁矿标型特征对比分析表明：长江三角洲地区上新世至早更新世初期期间沉积物中磁铁矿主要以当地白龙港富Ti玄武岩为母岩,古地形起伏较大,沉积物的来源范围狭小,主要来源于局地；早更新世早期沉积物中磁铁矿主要来自近源闽浙隆起带的沉积、变质岩性母岩,以高Fe为特征,其它元素含量均表现为低值；早更新世中期沉积物中富Mn磁铁矿颗粒的出现指示了流域至少有过一次明显扩张,反映了构造沉降作用导致沉积体系变大,本区由侵蚀区逐渐向开放的沉积体系演变,极大可能为中源大别山水系加入本区物源贡献；早更新世晚期—晚更新世磁铁矿标型特征元素波动变化指示了多次流域物源演化,其中早更新世晚期存在明显的流域扩张信息,沉积物中富Zn磁铁矿颗粒的出现极大可能指示了中远源长江中游武汉以上段物源影响到本区,反映了流域的再次扩大；全新世长江已完成全程贯通,长江三角洲地区沉积物源稳定并以上游远源贡献为主,长江流域水系演化进入成熟期。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 前言
• 第一章 长江贯通和物源研究现状
• 1.1 长江贯通问题研究现状
• 1.2 物源研究方法进展
• 1.2.1 重矿物为指标的物源研究
• 1.2.2 地球化学特征及其空间变化为指标的物源研究
• 1.2.3 环境磁学为指标的物源研究
• 1.2.4 小结
• 第二章 磁铁矿标型特征及其在长江物源研究中的意义
• 2.1 磁铁矿标型特征研究
• 2.1.1 磁铁矿的物性、光性特征及其产状
• 2.1.2 磁铁矿的化学特征
• 2.1.3 磁铁矿的岩相学特征
• 2.2 碎屑磁铁矿化学成分特征为指标的物源研究
• 2.2.1 磁铁矿化学成分标型特征及成因矿物学研究
• 2.2.2 以Grigsby为代表的河源碎屑磁铁矿化学指纹物源研究
• 2.3 长江流域沉积物中的磁性矿物特征及其物源指示意义
• 2.4 研究目标和内容
• 2.4.1 研究目标
• 2.4.2 研究内容
• 2.5 主要创新点
• 2.6 技术路线
• 第三章 研究区地质背景
• 3.1 长江流域地质构造及演变
• 3.2 长江口地质构造背景
• 第四章 资料来源和研究方法
• 4.1 资料来源
• 4.1.1 现代长江河道沉积物样品
• 4.1.2 长江三角洲晚新生代钻孔
• 4.2 分析方法
• 4.2.1 磁性矿物的形态的电镜扫描（SEM）和化学成分的电子探针（EDS/EPMA）测试
• 4.2.2 重矿物分选与鉴定
• 第五章 现代河床和晚新生代钻孔沉积物中磁铁矿标型特征
• 5.1 现代长江河道沉积物中磁铁矿标型特征
• 5.2 SG7孔磁铁矿标型特征
• 5.2.1 化学元素分布
• 5.2.2 磁铁矿矿物晶体结构
• 5.2.3 特殊矿物晶体（骸晶）
• 5.3 SG7孔重矿物分布
• 第六章 讨论
• 6.1 SG7孔沉积物母岩类型多样性分析
• 6.1.1 SG7孔元素的垂向变化
• 6.1.2 SG7孔重矿物组合分析
• 6.1.3 与现代长江河道沉积物中磁铁矿元素变化对比
• 6.2 物源变化
• 6.3 物源变化的控制机制讨论
• 6.4 和前人研究结果对比
• 第七章 结论与展望
• 7.1 结论
• 7.2 展望
• 参考文献
• 附录——图版
• 1. SG7孔磁性矿物的背散射电子图像及其伪彩色效果图
• 2. 长江下游河道沉积物中磁性矿物的背散射电子图像及其伪彩色效果图
• 3. 长江中游河道沉积物中磁性矿物的背散射电子图像及其伪彩色效果图
• 4. 长江上游河道沉积物中磁性矿物的背散射电子图像及其伪彩色效果图
• 图版说明
• 致谢
• 个人简历