江汉平原主要河流沉积物重矿物特征与物源区岩性的响应.pdf

书书书 第 ２ ９卷 第 ２期 ２ ０ ０ ９年 ３月 第 四 纪 研 究 Ｑ Ｕ Ａ Ｔ Ｅ Ｒ Ｎ Ａ Ｒ Ｙ Ｓ Ｃ Ｉ Ｅ Ｎ Ｃ Ｅ Ｓ Ｖ ｏ ｌ ． ２ ９ ， Ｎ ｏ ． ２ Ｍａ ｒ ｃ ｈ ，２ ０ ０ ９ 文章编号 １ ０ ０ １－ ７ ４ １ ０ （ ２ ０ ０ ９ ） ０ ２－ ３ ３ ４－ ０ ９ 江汉平原主要河流沉积物重矿物特征 与物源区岩性的响应  康春国 ①② 李长安 ①③ 邵 磊 ① （ ①中国地质大学地球科学学院， 武汉 ４ ３ ０ ０ ７ ４ ；②哈尔滨学院地理系， 哈尔滨 １ ５ ０ ０ ８ ６ ； ③中国地质大学生物地质与环境地质教育部重点实验室， 武汉 ４ ３ ０ ０ ７ ４ ） 摘要 通过对江汉平原主要河流沉积物的重矿物组合、 特征矿物以及能够反映沉积物稳定状况、 物源及成熟度 的重矿物特征指数（ Ａ Ｔ ｉ ， Ｇ Ｚ ｉ 和 Ｚ Ｔ Ｒ ） 进行对比分析， 发现在江汉平原范围内， 长江和汉江及其长江主要支流的沉 积物中重矿物特征具有显著的差异。长江的重矿物组合模型为锆石 ＋绿帘石 ＋辉石 ＋绿泥石 ＋金属矿物， 特征 矿物是锆石和辉石；汉江的重矿物组合模型为绿帘石 ＋角闪石 ＋石榴石 ＋绿泥石 ＋金属矿物， 特征矿物是角闪 石、 石榴石；另外， 清江、 漳河、 沮水和玛瑙河的重矿物组合及特征矿物也都完全不同。而且各水系的沉积物的重矿 物特征与其源区的岩性分布显示出极好的相关性。研究表明在江汉平原利用重矿物特征及组合模型来进行物源 示踪的方法开展水系演化研究是可行的。 主题词 江汉平原 沉积物 重矿物 沉积环境 中图分类号 Ｐ ３ ４ ３ ． ５ ，Ｐ ５ ７ 文献标识码 Ａ 第一作者简介 康春国 男 ４ ０岁 博士研究生 ／ 副教授 第四纪地质学专业 Ｅ  ｍ ａ ｉ ｌ ｃ ｈ ｕ ｎ ｇ ｕ ｏ ｋ ａ ｎ ｇ ＠ｓ ｏ ｈ ｕ  ｃ ｏ ｍ 国家重点基础研究发展规划项目（ 批准号２ ０ ０ ４ Ｃ Ｂ ７ ２ ０ ２ ０ ４ ） 和国家自然科学基金项目（ 批注号４ ０ ６ ７ ２ ２ ０ ６ ） 联合资助 ２ ０ ０ ８－ １ ０－ ２ ８收稿， ２ ０ ０ ９－ ０ １－ ０ ５收修改稿 通讯作者李长安 Ｅ  ｍ ａ ｉ ｌ ｃ ｈ ａ ｎ ｌ ｉ ＠ｃ ｕ ｇ  ｅ ｄ ｕ  ｃ ｎ １ 引言 江汉平原有着巨厚的第四纪松散沉积物， 盆地 中心沉积厚度可达三、 四百米。近年来， 随着对长江 形成与演化研究的深入［ １～１ ４ ］， 江汉盆地， 这个长江 切开三峡后的第一个接受沉积的大型卸载盆地， 其 第四纪沉积物的形成与演化， 以及物源的判定， 自然 引起了地学界的关注。这么巨厚的连续沉积物究竟 是来源于长江还是汉江， 判定这个物源对于研究长 江三峡的贯通时间是至关重要的。关于江汉盆地沉 积物与长江之间的关系， 前人从磁化率及砾石统计 方面有过论述［ １ ５ ， １ ６ ］， 但还没有人用重矿物的方法做 过相关研究。重矿物一般耐磨蚀、 稳定性强， 能较多 地保留其母岩的特征， 所以在物源分析中占有重要 地位［ １ ７～２ ０ ］， 杨守业等［ ２ １ ］、 陈静等［ ２ ２ ］在长江口地区 做过此类研究。我们通过对长江和汉江河漫滩沉积 物中的重矿物特征进行分析， 找到了长江和汉江的 特征矿物并建立了重矿物组合模型， 结果发现， 两条 江的重矿物组合模型明显不同， 这样就为我们研究 江汉平原沉积物的物源提供了可靠的依据， 同时也 为长江、 汉江及江汉平原区的研究提供了基础数据。 ２ 区域地质背景 江汉平原位于湖北省中南部， 地处长江中游和 汉江下游， 是长江中下游平原的主体部分， 西起枝 江， 东迄武汉， 北至钟祥， 南与洞庭湖平原相连。介 于 ２ ９ ２ ６ ′ ～ ３ １ １ ０ ′ Ｎ ， １ １ １ ４ ５ ′ ～１ １ ４ １ ６ ′ Ｅ 之间， 面积 约３ １ ０ ４ｋ ｍ２。江汉平原与构造上的江汉盆地在地 域上大体一致， 南为江南造山带， 北为东秦岭造山 带， 构造上属于新华夏构造体系的一部分， 是伴随构 造盆地之沉降由河流与湖泊沉积而成；进入第四纪 以来江汉平原继承了古近纪、 新近纪新构造运动的 特点， 在中、 新生代内陆河、 湖相沉积盆地的基础上， 仍以沉降为主体［ ２ ３ ， ２ ４ ］。长江及其支流汉江、 清江、 沮水和漳河等带来的泥沙在此大量沉积， 形成沉积 厚度达 ３ ０ ０～ ４ ０ ０ ｍ的第四纪巨厚沉积物（ 图 １ ） 。 ３ 材料与方法 研究样品取自江汉平原的主要水系 长江、 汉江、 清江、 漳河、 沮水河及玛瑙河， 采样地点均位于 ２期康春国等 江汉平原主要河流沉积物重矿物特征与物源区岩性的响应 图 １ 江汉平原采样点位置图 Ｆ ｉ ｇ  １ Ｓ ａ ｍ ｐ ｌ ｉ ｎ ｇｌ ｏ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎａ ｔ ｔ ｈ ｅＪ ｉ ａ ｎ ｇ ｈ ａ ｎＰ ｌ ａ ｉ ｎ 河流尚未进入江汉平原前的砂质河漫滩， 距离地表 向下 ５～ １ ５ ｃ ｍ现代沉积物均匀样品， 共采集样品 １ ０ 个， 编号分别为长江Ｊ Ｔ  Ｚ Ｓ  １ ， Ｊ Ｔ  Ｚ Ｓ  ２ ， Ｊ Ｔ  Ｚ Ｓ  ３和 ＭＺ  Ｚ Ｓ  １ ；汉江Ｙ Ｃ  Ｚ Ｓ  ２和 Ｚ Ｘ  Ｚ Ｓ  １ ；其他 ４条河 流依 次 Ｑ Ｊ  Ｚ Ｓ  １ ， Ｚ Ｈ  Ｚ Ｓ  ３ ， Ｊ Ｈ  Ｚ Ｓ  ２和 ＭＮ Ｈ  Ｚ Ｓ  ２ 。 具体取样位置见图 １ 。 样品的处理分析实验流程如下首先将每个样 品称取干重， 在清水中浸泡 ４ ８小时后， 过套筛， 适当 加压， 水析分离出 ０  ０ ６ ３～０  １ ２ ５ ｍ ｍ粒级的极细砂 样品， 之后利用三溴甲烷（ 比重 ２  ８ ９ ｇ ／ ｃ ｍ ３） 进行轻 重矿物分离， 将分离出来的重矿物部分用酒精反复 冲洗， 然后 ６ ０ ℃恒温箱烘干后再用电子天平称重 （ 感量为 ０  ０ ０ ０ １ ｇ ） ， 可得重矿物部分的重量。将分 离出来的重矿物部分在双目实体显微镜下观察鉴 定， 采用条带法随机选取 １ ０个视域进行矿物鉴定， 并取其平均值来减小分析误差， 每个重矿物样品鉴 定颗粒数均在 ６ ０ ０粒以上。个别样品需磨切片在偏 光显微镜下确认。然后计算出每种重矿物的颗粒百 分含量。因为样品是经过筛分选取的在 ０  ０ ６ ３～ ０  １ ２ ５ ｍ ｍ范围内的统一粒径， 所以， 可以用颗粒百 分含量代表体积的百分含量， 还可以根据下列公式 （ １ ） 和（ ２ ） 计算出每种重矿物占重矿物部分的重量 的百分含量［ ２ ５ ］（ 表 １ ） 。 Ｄ＝ａ ｄ ａ＋ｂｄｂ＋ ＋ｎｄｎ （ １ ） 其中， Ｄ 重矿物部分的混合比重 ａ ， ｂ ｎ 各种定量重矿物的体积百分数 ｄ ａ， ｄｂｄｎ 各种定量重矿物的平均比重 Ａ＝ａ ｄ ａ／ Ｄ （ ２ ） 其中， Ａ 某种定量重矿物的重量百分数［ ２ ５ ］。 采用沉积物样品中的 ０  ０ ６ ３～０  １ ２ ５ ｍ ｍ粒级 （ 极细砂部分） ， 是因为河流相漫滩沉积物中重矿物 主要集中在这个范围内， 而且通过重量百分含量 （ 图 ２ ａ 和 ２ ｂ ） 和颗粒平均百分含量（ 图 ２ ｃ ， ２ ｄ ， ２ ｅ和 ２ ｆ ） 对比发现， 各种重矿物的颗粒百分含量和重量百 分含量是基本一致的。表明在极细砂粒径范围内， 相 同的水动力对不同比重的重矿物的搬运能力几乎没 有差别。所以， 用重矿物颗粒百分比这种方法来分析 重矿物的数量特征是可行的。而且， 长江样品中重矿 物与轻矿物的比值平均为 ０  ７ ９ ％；汉江样品中重矿 物与轻矿物的比值平均为 ０  ８ ０ ％（ 表 １ ） ， 近乎相等。 证明所取长江和汉江样品是在相同的动力条件下沉 积的， 可以进行重矿物数量特征的对比分析。 ４ 结果与讨论 ４  １ 重矿物组合和特征矿物 由表 １ 、 图 ２ 和图 ３ 可见， 江汉平原各水系的重 矿物种类组成不同， 尤其是各种重矿物的含量存在 着显著的差异。现将各水系的重矿物组合和特征矿 物及其与其源区岩石组成的关系概述如下。 长江沉积物样品中的重矿物主要有锆石、 磷灰 石、 电气石、 榍石、 绿帘石、 角闪石、 透闪石、 辉石、 石 榴石、 白钛石、 金红石、 绿泥石、 锐钛矿、 黄铁矿、 赤褐 铁矿、 钛铁矿、 磁铁矿以及褐帘石等 １ ８种， 同时在重 ５３３ 第 四 纪 研 究２ ０ ０ ９年 书书书 表 １ 重矿物种类与颗粒百分含量及重量百分含量（ ％） Ｔ ａ ｂ ｌ ｅ１ Ｈ ｅ ａ ｖ ｙｍ ｉ ｎ ｅ ｒ ａ ｌ ｔ ｙ ｐ ｅ ｓａ ｎ ｄｃ ｏ ｎ ｔ ｅ ｎ ｔ ｓ 样品编号 原样重 ／ ｇ 重部分 ／ ｇ 百分含量锆石 磷灰 石 电气 石 榍 石 蓝晶 石 绿帘 石 角闪 石 透闪 石 辉石 石榴 石 白钛 石 金红 石 绿泥 石 锐钛 矿 黄铁 矿 赤褐 铁矿 钛铁 矿 磁铁 矿 铁染 岩屑 褐帘石 尖晶石 Ｊ Ｔ  Ｚ Ｓ  １５ ０ ０４  ０ ０ 颗粒含量７  ０ ００  ５ ０００  １ ００２  ０ ０００  ３ ０３  ０ ０３  ０ ０１  ０ ００  ５ ００  ３ ００  ３ ００１ ０  ０４ ９  ０２ ０  ０３  ０ ０００ 重量含量６  ７ ２０  ３ ９００  ０ ８０１  ５ １００  ２ １２  ２ ５２  ５ ８０  ８ ８０  ５ ００  ２ ００  ２ ６０１ ０  ４４ ９  ８２ ２  ３１  ９ ２００ Ｊ Ｔ  Ｚ Ｓ  ２７ ０ ０８  ７ ０ 颗粒含量３  ３ ０７  ０ ０１  ０ ００  ４ ００３  ０ ０３  ７ ００２  ６ ０２  ０ ０３  ０ ０１  ０ ０１  ０ ０３  ０ ００  ４ ０２ ４  ０７  ７ ０３ ３  ０３  ７ ００  ４ ００ 重量含量３  ２ ４５  ６ ００  ７ ００  ３ １０２  ３ ２２  ７ １０１  ９ ９１  ７ ６２  ７ １１  ０ ３０  ６ ９２  ６ ５０  ４ ６２ ５  ５７  ９ ９３ ７  ６２  ４ ２０  ３ ５０ Ｊ Ｔ  Ｚ Ｓ  ３６ ０ ０３  ９ ０ 颗粒含量４  ０ ００  ２ ００００１  ０ ００００  ２ ０２  ０ ００  ３ ００  ５ ０１  ０ ００  ３ ００  ３ ０２ ４  ０４ ０  ０２ ４  ０２  ０ ０００ 重量含量３  ７ ６０  １ ５００００  ７ ４０００  １ ５１  ６ ８０  ２ ６０  ４ ９０  ６ ６０  ２ ５０  ３ ３２ ４  ４３ ９  ７２ ６  ２１  ２ ５００ ＭＺ  Ｚ Ｓ  １７ ０ ０３  ３ ７ 颗粒含量２  ０ ００  ２ ０００  １ ００７  ０ ００  ２ ００５  ０ ０１  ０ ００  ２ ００  １ ０１ ０  ００  １ ００１ ７  １２ ８  ０１ ２  ０１ ７  ０００ 重量含量２  １ ４０  １ ７００  ０ ８０５  ９ ００  １ ６０４  １ ８０  ９ ６０  ２ ００  １ １７  ５ ００  １ ００１ ９  ８３ １  ７１ ４  ９１ ２  １００ Ｙ Ｃ  Ｚ Ｓ  ２７ １ ０５  ３ ０ 颗粒含量０  ５ ００  ６ ０００  ６ ００  ４ ０１ ６  ０９  ０ ００３  ０ ０７  ０ ０１  ０ ００  ５ ０５  ０ ００  ４ ００６  ０ ０２ ５  ０１ ６  ０９  ０ ０００ 重量含量０  ５ ４０  ５ ３００  ５ １０  ３ ６１ ３  ６７  ２ ２０２  ５ ２６  ４ ７０  ９ ９０  ５ ６３  ７ ７０  ３ ９０６  ９ ８２ ８  ４２ ０  ０６  ４ ５００ Ｚ Ｘ  Ｚ Ｓ  １７ ８ ０７  ２ ４ 颗粒含量１  ０ ０３  ０ ００  ５ ０１  ０ ００  ３ ０１ ９  ０８  ０ ０１  ０ ０５  ０ ０８  ０ ０１  ０ ０１  ０ ０１ ３  ００  ２ ００１ ７  ０３  ０ ０８  ０ ０１ ０  ０００ 重量含量１  １ ６２  ８ ３０  ４ １０  ９ １０  ２ ９１ ７  ３６  ９ ２０  ８ ２４  ５ ２８  ３ ０１  ０ ６１  ２ １１ ０  ６０  ２ １０２ １  ３３  ６ ７１ ０  ８７  ２ ２００ Ｚ Ｈ  Ｚ Ｓ  ３９ ０ ０１  １ ９ 颗粒含量２ ９  ２０  ３ ０６  ５ ０３  ５ ００２  ０ ００００３  ０ ０１ ８  ４９  ０ ００７  ０ ０００  ９ ０２  ０ ００  ６ ０１  ６ ００１ ６  ０ 重量含量３ １  ６０  ２ ７５  ０ １２  ９ ８０１  ７ １０００２  ９ １１ ８  ３１ ０  ２０６  ８ １０１  ０ ５２  ２ ９０  ７ ５１  １ ５０１ ４  ９ Ｊ Ｈ  Ｚ Ｓ  ２７ ５ ０２  ９ ３ 颗粒含量８  ４ ００  ４ ０１  ０ ００  １ ００６  ０ ００００１ ９  ０４  ４ ０２  ０ ０００  ６ ００４ ７  ４４  ５ ０２  ４ ０３  ８ ０００ 重量含量８  ４ ５０  ３ ３０  ７ ２０  ０ ８０４  ７ ６０００１ ７  １４  ０ ７２  １ １００  ５ ４０５ １  ７４  ７ ９２  ８ ０２  ５ ５００ ＭＮ Ｈ  Ｚ Ｓ  ２８ ０ ０１  ２ ０ 颗粒含量３  ０ ００  ５ ００  ５ ０００１ ２  ００００１ １  ０４  ０ ０１  ０ ００１  ０ ００３ ５  ００１  ０ ０８  ０ ０００ 重量含量３  ３ １０  ４ ５０  ３ ９００１ ０  ４０００１ ０  ９４  ０ ６１  １ ５００  ９ ９０４ １  ８０１  ２ ８５  ８ ９００ Ｑ Ｊ  Ｚ Ｓ  １１ ０ ５ ００  ２ ４ 颗粒含量４  ０ ０２  ０ ０１  ０ ００  ３ ００１  ０ ００  ０ ３０１３  ０ ０２  ０ ００  ３ ０５ ． ０ ０２  ０ ０３  ０ ０６ ３  ０７  ０ ０１  ０ ０４  ０ ０００  １ ０ 重量含量３  ９ ４１  ６ １０  ７ ００  ２ ３００  ７ ８０  ２ ０００  ７ ７２  ６ ５１  ８ １０  ３ １３  ４ ５１  ７ ７３  ４ ５６ ７  ２７  ２ ９１  １ ４２  ６ ３００  ０ ８ 长江样品平均值 颗粒含量４  ０ ８１  ９ ８０  ２ ５０  １ ５０３  ２ ５０  ９ ８０  ０ ８２  ７ ０２  ０ ０１  １ ３０  ５ ３３  ０ ８０  ９ ３０  １ ８１ ８  ８３ １  ２２ ２  ３６  ４ ３０  １ ００ 重量含量３  ９ ７１  ５ ８０  １ ８０  １ ２０２  ６ ２０  ７ ２０  ０ ５２  １ ４１  ７ ５１  ０ １０  ５ ３２  ２ ６０  ８ ２０  ２ ０２ ０  ０３ ２  ３２ ５  ３４  ４ ２０  ０ ９０ 汉江样品平均值 颗粒含量０  ７ ５１  ８ ００  ２ ５０  ８ ００  ３ ５１ ７  ５８  ５ ００  ５ ０４  ０ ０７  ５ ０１  ０ ００  ７ ５９  ０ ００  ３ ００１ １  ５１ ４  ０１ ２  ０９  ５ ０００ 重量含量０  ８ ５１  ６ ８０  ２ １０  ７ １０  ３ ３１ ５  ５７  ０ ７０  ４ １３  ５ ２７  ３ ９１  ０ ３０  ８ ９７  １ ９０  ３０１ ４  １１ ６  ０１ ５  ４６  ８ ４００ ６３３ ２期康春国等 江汉平原主要河流沉积物重矿物特征与物源区岩性的响应 图 ２ 长江与汉江样品重矿物含量对比（ ％） （ ａ ） 汉江沉积物重矿物重量百分含量 （ ｂ ） 长江沉积物重矿物重量百分含量 （ ｃ ） 汉江沉积物重矿物颗粒百分含量 （ ｄ ） 长江沉积物重矿物颗粒百分含量 （ ｅ ） 汉江沉积物重矿物颗粒平均百分含量 （ ｆ ） 长江沉积物重矿物颗粒平均百分含量 Ｆ ｉ ｇ  ２ Ｃ ｏ ｍ ｐ ａ ｒ ｉ ｓ ｏ ｎｏ ｆ ｐ ｅ ｒ ｃ ｅ ｎ ｔ ａ ｇ ｅｃ ｏ ｎ ｔ ｅ ｎ ｔ ｏ ｆ ｈ ｅ ａ ｖ ｙｍ ｉ ｎ ｅ ｒ ａ ｌ ｓ ｂ ｅ ｔ ｗ ｅ ｅ ｎｔ ｈ ｅＹ ａ ｎ ｇ ｔ ｚ ｅＲ ｉ ｖ ｅ ｒ ａ ｎ ｄｔ ｈ ｅＨ ａ ｎ ｊ ｉ ａ ｎ ｇＲ ｉ ｖ ｅ ｒ 图 ３ 长江支流样品重矿物颗粒百分含量（ ％） Ｆ ｉ ｇ  ３ Ｐ ｅ ｒ ｃ ｅ ｎ ｔ ａ ｇ ｅｃ ｏ ｎ ｔ ｅ ｎ ｔ ｏ ｆ ｈ ｅ ａ ｖ ｙｍ ｉ ｎ ｅ ｒ ａ ｌ ｓ ｆ ｒ ｏ ｍｔ ｒ ｉ ｂ ｕ ｔ ａ ｒ ｉ ｅ ｓｏ ｆ ｔ ｈ ｅＹ ａ ｎ ｇ ｔ ｚ ｅＲ ｉ ｖ ｅ ｒ 矿物部分中还含有一定量的比重大于 ２  ８ ９ ｇ ／ ｃ ｍ ３的 铁染岩屑。其中大量的是铁金属矿物赤褐铁矿、 钛铁矿和磁铁矿， 含量可达 ７ ２  ２ ％， 此外， 锆石、 绿帘 石、 辉 石、 石 榴 石 以 及 绿 泥 石 含 量 也 相 对 较 多 （ 图 ２ ｂ ， ２ ｄ和 ２ ｆ ） 。因此， 长江在出三峡后进入江汉 平原区之前的沉积物重矿物组合模型为锆石 ＋绿 帘石 ＋辉石 ＋绿泥石 ＋赤褐铁矿 ＋钛铁矿 ＋磁铁 矿；特 征 矿 物 主 要 是 锆 石 和 辉 石。这 与 杨 达 源 等［ ２ ４ ］和吕全荣［ ２ ６ ］对长江上游现代河漫滩重砂样品 的研究结果具有很好的一致性。特征矿物锆石产于 岩浆岩、 沉积岩及变质岩等各种类型岩石中， 而且性 质十分稳定， 经过长距离搬运故而相对富集；辉石 主要产于基性及超基性岩浆岩中， 而在长江上游汇水 区内有大量基性和超基型岩存在（ 图 ４ ） ；重矿物中 含有高达 ７ ０ ％以上的铁质矿物， 尤其是钛铁矿和磁 铁矿含量最高， 而长江流经了攀枝花大面积的钒钛磁 ７３３ 第 四 纪 研 究２ ０ ０ ９年 铁矿分布区， 说明长江沉积物显示出远源的特征。 汉江沉积物样品中的重矿物主要有锆石、 磷灰 石、 电气石、 榍石、 蓝晶石、 绿帘石、 角闪石、 透闪石、 辉石、 石榴石、 白钛石、 金红石、 绿泥石、 锐钛矿、 赤褐 铁矿、 钛铁矿以及磁铁矿等 １ ７种， 重矿物部分中也 含有一定量的铁染岩屑。但其中铁金属矿物大大减 少， 含量降为 ３ ７  ５ ％含量仅有长江样品的一半；而 绿帘石、 角闪石、 石榴石以及绿泥石含量则大量增多 （ 图 ２ ａ ， ２ ｃ和 ２ ｅ ） ， 由长江样品中的 ９  ３ ％ 增加到 ４ ２  ５ ％；此外， 榍石明显增加， 锆石却显著减少了。 因此， 汉江在进入江汉平原之前的沉积物重矿物组 合模型为绿帘石 ＋角闪石 ＋石榴石 ＋绿泥石 ＋赤 褐铁矿 ＋钛铁矿 ＋磁铁矿；特征矿物主要是角闪石 和石榴石。样品中石榴石为稳定的铁铝榴石， 是典 型的变质矿物， 广泛存在于变质岩分布区附近的沉 积物中， 角闪石、 绿帘石和绿泥石等矿物也大量产生 于变质岩当中［ ２ ５ ］， 此外， 只有在汉江沉积物中发现 了一定量的蓝晶石， 而蓝晶石也是变质矿物。而在 汉江汇水区范围内， 上游流经的是大面积的变质岩 区， 中下游全部是沉积岩区（ 图 ４ ） ［ １ ７ ， ２ ７～ ２ ９ ］。 图 ４ 长江流域中上游地区岩性分布图［ ３ ０ ］ Ｆ ｉ ｇ  ４ Ｄ ｉ ｓ ｔ ｒ ｉ ｂ ｕ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｏ ｆ ｒ ｏ ｃ ｋ ｓ ｉ ｎｔ ｈ ｅｍ ｉ ｄ ｄ ｌ ｅａ ｎ ｄｕ ｐ ｐ ｅ ｒ Ｙ ａ ｎ ｇ ｔ ｚ ｅＲ ｉ ｖ ｅ ｒ ｄ ｒ ａ ｉ ｎ ａ ｇ ｅｂ ａ ｓ ｉ ｎ ［ ３ ０ ］ 进入江汉平原的长江支流， 除了汉江以外， 主要 有清江、 玛瑙河、 沮水河和漳河， 其中， 沮水河与漳河 进入江汉平原后汇合为沮漳河（ 图 １ ） 。这 ４条河流 沉积物重矿物种类组成各不相同（ 图 ３ ） ， 而且与长 江和汉江沉积物的重矿物特征也相去甚远。沮水河 沉积物重矿物主要有锆石、 磷灰石、 电气石、 榍石、 绿 帘石、 石榴石、 白钛石、 金红石、 锐钛矿、 赤褐铁矿、 钛 铁矿以及磁铁矿等 １ ２种， 重矿物组合模型为锆 石 ＋绿帘石 ＋石榴石 ＋白钛石 ＋金红石 ＋赤褐铁 矿 ＋钛铁矿 ＋磁铁矿；特征矿物主要是锆石、 绿帘 石、 石榴石和赤褐铁矿（ 图 ３ ａ ） 。沮水河源于武当山 神农架地区， 广泛分布的是沉积碎屑岩， 故其特征矿 物为比较稳定的常见的矿物。清江沉积物重矿物主 要有锆石、 磷灰石、 电气石、 榍石、 绿帘石、 角闪石、 辉 石、 石榴石、 白钛石、 金红石、 绿泥石、 锐钛矿、 黄铁 矿、 赤褐铁矿、 钛铁矿、 磁铁矿以及尖晶石等 １ ７种， 重矿物组合模型为锆石 ＋石榴石 ＋绿泥石 ＋黄铁 矿 ＋赤褐铁矿 ＋钛铁矿；特征矿物主要是黄铁矿、 赤褐铁矿和钛铁矿（ 图 ３ ｂ ） 。清江流域为鄂西山地， 主要是碳酸盐、 碎屑岩及泥岩分布区， 而且宁乡铁矿 就在该流域内， 所以沉积物中的特征矿物主要是次 生矿物［ ２ ８ ， ２ ９ ］。其中， 赤褐铁矿的含量达到 ６ ３ ％， 这 是因为清江流经了大型的沉积式铁矿区 宁乡铁 矿。漳河沉积物重矿物主要有锆石、 磷灰石、 电气 石、 榍石、 绿帘石、 石榴石、 白钛石、 金红石、 锐钛矿、 赤褐铁矿、 钛铁矿、 磁铁矿以及尖晶石等 １ ３种， 重矿 物组合模型为锆石 ＋电气石 ＋榍石 ＋石榴石 ＋白 钛石 ＋金红石 ＋锐钛矿 ＋尖晶石；特征矿物主要是 锆石、 电气石、 榍石、 白钛石、 金红石、 锐钛矿和尖晶 石（ 图 ３ ｃ ） 。可以看出， 其特征矿物均为及其稳定的 矿物， 而且尖晶石也仅在漳河沉积物中大量出现， 这 种矿物广泛分布于各种类型和不同时代的松散沉积 物及沉积岩中， 而漳河流域恰好是松散沉积岩及沉 积碎屑岩分布区。玛瑙河沉积物重矿物主要有锆 石、 磷灰石、 电气石、 绿帘石、 石榴石、 白钛石、 金红 石、 锐钛矿、 赤褐铁矿、 磁铁矿以及尖晶石等 １ １种， ８３３ ２期康春国等 江汉平原主要河流沉积物重矿物特征与物源区岩性的响应 重矿物组合模型为锆石 ＋绿帘石 ＋石榴石 ＋白钛 石 ＋赤褐铁矿；特征矿物主要是绿帘石、 石榴石和 赤褐铁矿（ 图 ３ ｄ ） ， 玛瑙河流程短， 全长仅有几十公 里， 而且 流 量 小， 流 速 慢， 是 平 原 区 内 部 的 河 流 （ 图 ４ ） 。 ４  ２ Ａ Ｔ ｉ ， ＧＺ ｉ 和 Ｚ Ｔ Ｒ特征指数 在相似的水动力作用下， 稳定重矿物的比值能 够更好的反映物源特征， 这些比值被称之为重矿物 的特征指数［ ３ １ ， ３ ２ ］， Ａ Ｔ ｉ 指数 ＝１ ０ ０磷灰石％ ／ （ 磷灰 石％ ＋电气石％） ， 反映出来的信息可以揭示沉积物 中磷灰石的风化程度， 如果风化作用很弱， 则 Ａ Ｔ ｉ 数 值的变化主要反映沉积物物源的变化；Ｇ Ｚ ｉ 指数 ＝ １ ０ ０石榴子石％ ／ （ 石榴子石％ ＋锆石％） ， 其数值 的变化揭示的是含有石榴子石母岩（ 变质岩） 的组 成的变化；Ｚ Ｔ Ｒ指数 ＝锆石％ ＋电气石％ ＋金红 石％， 代表的是重矿物的成熟度， Ｚ Ｔ Ｒ数值愈大， 说 明沉积物中极稳定的矿物含量越高， 矿物的成熟度 愈高， 系统的研究可以指示沉积物的搬运距离和物 源方向［ １ ８ ， ２ ８ ， ３ １～３ ３ ］。 表 ２和图 ５ 是江汉平原各水系的重矿物的特征指 数， 从中可见， 各水系 Ａ Ｔ ｉ ， Ｇ Ｚ ｉ 和 Ｚ Ｔ Ｒ有如下特点。 长江和汉江的 Ａ Ｔ ｉ 指数都在 ８ ６以上， 这是因为 两江源青藏高原和秦岭、 大巴山地都位于构造强烈 抬升区， 剥蚀速率大， 磷灰石风化程度弱；Ｇ Ｚ ｉ 指数 长江沉积物为 ３ ０～ ３ ８ ， 而汉江沉积物为 ８ ９～ ９ ３ ， 相 差很大， 反应了两江沉积物的物源的差异， 即汉江沉 积物的源区变质岩较长江上游源区发育；Ｚ Ｔ Ｒ指数 长江明显大于汉江， 这可能与长江沉积物的搬运距 离远大于汉江沉积物的搬运距离有关， 致使沉积物 的成熟度提高。这一点， 从两江沉积物极稳定重矿 物的磨圆度上得到证实， 长江沉积物中锆石、 电气石 和金红石的磨圆度以次滚圆及滚圆为主， 而汉江沉 积物锆石、 电气石和金红石的磨圆度却是以次棱角 及次滚圆为主［ ３ ３ ］。 长江的主要支流漳河、 沮水河、 玛瑙河以及清 江的重矿物特征指数相差很大， 显示出极大的不均 衡性。漳河沉积物中 Ａ Ｔ ｉ 指数和 Ｇ Ｚ ｉ 指数的含量都 很低， 而 Ｚ Ｔ Ｒ指数却十分高， 这与漳河的重矿物组 合特征完全一致， 即漳河流域是松散沉积岩层及沉 积碎屑岩分布区；沮水河流域主要是沉积碎屑岩， 因其源头位于神农架山麓地带， 比降较大， 矿物成熟 度 Ｚ Ｔ Ｒ指数相对下降， 相应的 Ａ Ｔ ｉ 指数和 Ｇ Ｚ ｉ 指数 有所增加；清江发育于构造抬升的鄂西山地［ ３ ４ ］， 故 表 ２ 样品重矿物的特征指数 Ｔ ａ ｂ ｌ ｅ２ Ｃ ｈ ａ ｒ ａ ｃ ｔ ｅ ｒ ｉ ｓ ｔ ｉ ｃｉ ｎ ｄ ｅ ｘｆ ｏ ｒ ｈ ｅ ａ ｖ ｙｍ ｉ ｎ ｅ ｒ ａ ｌ ｓ 取样点取样编号Ａ Ｔ Ｉ 指数Ｇ Ｚ Ｉ 指数Ｚ Ｔ Ｒ指数 长江 Ｊ Ｔ  Ｚ Ｓ  １１ ０ ０３ ０７  ５ Ｊ Ｔ  Ｚ Ｓ  ２８ ７  ５３ ８５  ３ Ｊ Ｔ  Ｚ Ｓ  ３１ ０ ０３ ３４  ５ ＭＺ  Ｚ Ｓ  １１ ０ ０３ ３２  １ 汉江 Ｙ Ｃ  Ｚ Ｓ  １１ ０ ０９ ３１  ０ Ｚ Ｘ  Ｚ Ｓ  １８ ５  ７８ ９２  ５ 漳河Ｚ Ｈ  Ｚ Ｓ  １４９４ ４  ７ 沮水河Ｊ Ｈ  Ｚ Ｓ  １２ ９６ ９１ １  ４ 玛瑙河ＭＮ Ｈ  Ｚ Ｓ  １５ ０７ ９４  ５ 清江Ｑ Ｊ  Ｚ Ｓ  １６ ７４ ３５  ３ 图 ５ Ａ Ｔ ｉ ， Ｇ Ｚ ｉ 和 Ｚ Ｔ Ｒ指数 Ｆ ｉ ｇ  ５ Ｉ ｎ ｄ ｅ ｘｖ ａ ｌ ｕ ｅ ｓｏ ｆ Ａ Ｔ ｉ ， Ｇ Ｚ ｉ ， ａ ｎ ｄＺ Ｔ Ｒ 其沉积物成熟度 Ａ Ｔ ｉ 指数比较低， 磷灰石风化程度 较弱， Ｇ Ｚ ｉ 指数较低；玛瑙河是江汉平原区内部河 流， 重矿物的磨圆度均以次棱角状为主， 显示出近源 性、 短途搬运的特点。因而重矿物特征指数的指示 性也不明显。 ５ 结论 综合以上对江汉平原主要河流沉积物的重矿物 组合、 特征矿物以及重矿物特征指数 Ａ Ｔ ｉ ， Ｇ Ｚ ｉ 和 Ｚ Ｔ Ｒ对比分析， 得到以下结论 （ １ ） 江汉平原不同河流沉积物的重矿物组合及 特征矿物显著不同， 长江的重矿物组合模型为锆 石 ＋绿帘石 ＋辉石 ＋绿泥石 ＋金属矿物， 特征矿物 是锆石和辉石；汉江的重矿物组合模型为绿帘 石 ＋角闪石 ＋石榴石 ＋绿泥石 ＋金属矿物。特征矿 ９３３ 第 四 纪 研 究２ ０ ０ ９年 物是角闪石、 石榴石；清江、 漳河、 沮水和玛瑙河的 重矿物组合及特征矿物也都完全不同。说明， 在江 汉平原是可以利用重矿物特征来进行沉积物物源示 踪的。 （ ２ ） 长江、 汉江及长江的其他主要支流沉积物 重矿物组合、 特征矿物以及重矿物的 Ａ Ｔ ｉ ， Ｇ Ｚ ｉ 和 Ｚ Ｔ Ｒ指数均显示出， 与物源区的岩性分布具有极好 的一致性。证实了河流沉积物重矿物组成受控于物 源区岩石类型。 （ ３ ） 利用极细砂级重矿物含量来分析重矿物的 组合关系及特征矿物的方法是可行的， 因为河流沉 积物重矿物主要集中在这一范围内， 而且计算结果 也表明了相似的水动力对极细砂中不同重矿物搬运 能力基本一致。 参考文献（ Ｒ ｅ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎ ｃ ｅ ｓ ） １ 李四光．峡东 地 质 及 长 江 之历史．中国地质学会志， １ ９ ２ ４ ， ３ （ ３～ ４ ） ３ ５ １～ ３ ９ １ Ｌ ｉ Ｓ ｉ ｇ ｕ ａ ｎ ｇ ．Ｗｅ ｓ ｔ Ｔ ｈ ｒ ｅ ｅＧ ｏ ｒ ｇ ｅ ｓｇ ｅ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙａ ｎ ｄｔ ｈ ｅｈ ｉ ｓ ｔ ｏ ｒ ｙｏ ｆ Ｙ ａ ｎ ｇ ｔ ｚ ｅ Ｒ ｉ ｖ ｅ ｒ ．Ｂ ｕ ｌ ｌ ｅ ｔ ｉ ｎｏ ｆ ｔ ｈ ｅ Ｇ ｅ ｏ ｌ ｏ ｇ ｉ ｃ ａ ｌ Ｓ ｏ ｃ ｉ ｅ ｔ ｙｏ ｆ Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ， １ ９ ２ ４ ， ３ （ ３～４ ） ３ ５ １～ ３ ９ １ ２ 李春昱．长江上游河谷之发展．中国地质学会志， １ ９ ３ ３ ， （ ３ ） １ ０ ７～ １ １ ７ Ｌ ｉ Ｃ ｈ ｕ ｎ ｙ ｕ ．Ｄ ｅ ｖ ｅ ｌ ｏ ｐ ｍ ｅ ｎ ｔ ｏ ｆ ｕ ｐ ｐ ｅ ｒ Ｙ ａ ｎ ｇ ｔ ｚ ｅＲ ｉ ｖ ｅ ｒ ｖ ａ ｌ ｌ ｅ ｙ ．Ｂ ｕ ｌ ｌ ｅ ｔ ｉ ｎｏ ｆ ｔ ｈ ｅ Ｇ ｅ ｏ ｌ ｏ ｇ ｉ ｃ ａ ｌ Ｓ ｏ ｃ ｉ ｅ ｔ ｙｏ ｆ Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ， １ ９ ３ ３ ， （ ３ ） １ ０ ７～ １ １ ７ ３ 李承三．长江发育史．人民长江， １ ９ ５ ６ ， （ １ ２ ） ３～ ６ Ｌ ｉ Ｃ ｈ ｅ ｎ ｇ ｓ ａ ｎ ．Ｈ ｉ ｓ ｔ ｏ ｒ ｙｏ ｆ Ｙ ａ ｎ ｇ ｔ ｚ ｅＲ ｉ ｖ ｅ ｒ ．Ｙ ａ ｎ ｇ ｔ ｚ ｅ Ｒ ｉ ｖ ｅ ｒ ， １ ９ ５ ６ ， （ １ ２ ） ３～ ６ ４ 沈玉昌．长江上游河谷地貌．北京科学出版社， １ ９ ６ ５ ８ ５～ １ ４ ４ Ｓ ｈ ｅ ｎＹ ｕ ｃ ｈ ａ ｎ ｇ ．Ｖ ａ ｌ ｌ ｅ ｙＬ ａ ｎ ｄ ｆ ｏ ｒ ｍｏ ｆ Ｕ ｐ ｐ ｅ ｒ Ｙ ａ ｎ ｇ ｔ ｚ ｅＲ ｉ ｖ ｅ ｒ ．Ｂ ｅ ｉ ｊ ｉ ｎ ｇ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅＰ ｒ ｅ ｓ ｓ ， １ ９ ６ ５  ８ ５～ １ ４ ４ ５ 杨达源．长江三峡的起 源 与 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ｒａ ｎ ｄ ｓ ｏ ｍ ｅ ｇ ｅ ｏ ｍ ｏ ｒ ｐ ｈ ｉ ｃ ｉ ｍ ｐ ｌ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ． Ｑ ｕ ａ ｔ ｅ ｒ ｎ ａ ｒ ｙ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ｓ ， ２ ０ ０ ８ ， ２ ８ （ ４ ） ５ ６ ９～ ５ ７ ７ ８ 杨作升， 陈晓辉．百年来长江口泥质区高分辨率沉积粒度变化 及影响因素探讨． 第四纪研究， ２ ０ ０ ７ ， ２ ７ （ ５ ） ６ ９ ０～ ６ ９ ９ Ｙ ａ ｎ ｇＺ ｕ ｏ ｓ ｈ ｅ ｎ ｇ ， Ｃ ｈ ｅ ｎＸ ｉ ａ ｏ ｈ ｕ ｉ ．Ｃ ｅ ｎ ｔ ｕ ｒ ｉ ａ ｌ ｈ ｉ ｇ ｈｒ ｅ ｓ ｏ ｌ ｕ ｔ ｉ ｏ ｎｒ ｅ ｃ ｏ ｒ ｄ ｓｏ ｆ ｓ ｅ ｄ ｉ ｍ ｅ ｎ ｔｇ ｒ ａ ｉ ｎ  ｓ ｉ ｚ ｅｖ ａ ｒ ｉ ａ ｔ ｉ ｏ ｎｉ ｎｔ ｈ ｅｍ ｕ ｄａ ｒ ｅ ａｏ ｆ ｆｔ ｈ ｅＣ ｈ ａ ｎ ｇ ｊ ｉ ａ ｎ ｇ （ Ｙ ａ ｎ ｇ ｔ ｚ ｅＲ ｉ ｖ ｅ ｒ ）ｅ ｓ ｔ ｕ ａ ｒ ｙａ ｎ ｄ ｉ ｔ ｓｉ ｎ ｆ ｌ ｕ ｅ ｎ ｃ ｉ ａ ｌｆ ａ ｃ ｔ ｏ ｒ ｓ ． Ｑ ｕ ａ ｔ ｅ ｒ ｎ ａ ｒ ｙ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ｓ ， ２ ０ ０ ７ ， ２ ７ （ ５ ） ６ ９ ０～ ６ ９ ９ ９ 李长安， 张玉芬．中国主要水系贯通和洪灾形成的地学因素分 析．大自然探索， １ ９ ９ ７ ， １ ６ （ １ ） ６ １～ ６ ５ Ｌ ｉＣ ｈ ａ ｎ ｇ ′ ａ ｎ ， Ｚ ｈ ａ ｎ ｇＹ ｕ ｆ ｅ ｎ ．Ｇ ｅ ｏ ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｔ ｉ ｆ ｉ ｃｆ ａ ｃ ｔ ｏ ｒ ｓａ ｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓｏ ｎｔ ｈ ｅ ｔ ｈ ｒ ｏ ｕ ｇ ｈｃ ｕ ｔ ｔ ｉ ｎ ｇｏ ｆ ｍ ａ ｉ ｎｄ ｒ ａ ｉ ｎ ａ ｇ ｅ ｓ ａ ｎ ｄｔ ｈ ｅｆ ｏ ｒ ｍ ａ ｔ ｉ ｏ ｎｏ ｆ ｆ ｌ ｏ ｏ ｄｄ ａ ｍ