长江水系沉积物碎屑矿物组成研究

钱海

[摘要]被称为我国第一大河的长江，近年来在随其自身发展以及人们的开发利用过程中，所携带的泥沙入海也呈逐年上升的趋势。很多学者及相关人士也由此对其沉积物碎屑矿物的组成进行分析，从而使沉积物由源到汇、环境变化以及沉积物来源等内容得以分析。本文主要从沉积物的重矿物组合与轻矿物组成两方面对长江水系沉积物碎屑矿物组成进行探析。

[关键词]长江水系 沉积物 碎屑矿物 组成

[中图分类号] P62 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2015）-9-1-1

0前言

尽管现阶段许多学者已对长江河口三角洲与其干流地区已展开许多深入研究，但并未达成一致的研究认识，尤其在干流与支流部分的矿物组成研究仍不够全面。因此，对长江水系重矿物组合与轻矿物的组成研究分析具有十分重要的意义。

1重矿物组合及其基本特征分析

根据以往学者研究以及实践探索认为，重矿物的组合主要体现在母岩性质示踪剂与其他如电气石、石榴子石、磷灰石以及锆石等矿物的组合上，通过对其组成部分的分析能够将母岩组成特征做出分析。在以往研究过程中，沉积物中重矿物的含量在金沙江石鼓处大约为29%，在宜宾以上位置的沉积物中大约占有5%，而除干流涪陵与支流嘉陵江外，宜宾以下水系沉积物中的重矿物含量要低于5%。而且据分析，沉积物中含有大量的磁性矿物，不仅存有很多磁铁矿，也含有其他如角闪石等磁铁矿包裹体矿物。其中所含有的颗粒一般具有金属光泽或黑色等特征，且粒径较小，以十二面体的形式存在；金红石呈现的主要为短柱状、深红褐色以及较好的磨圆特征；而褐铁矿则以黄褐色且土状的形式存在；钛铁矿的特征则体现在粒径较小，并以块状或板状的形式存在。除此之外，晶形比较完好的锆石在沉积物中也占有很大的比例，其呈现的晶形与颜色相比其他成分有较大的差异，颜色通常为浅粉色、红褐色或浅褐色，在形状上多以长柱双锥状与短柱状为主。另外，沉积物中其他的石榴子石、角闪石、绿泥石以及黑云母等在特征上也各不相同。

多种重矿物组合结果在长江水系分布图中呈现出来，可以推出沉积物中重矿物的组成部分多为角闪石、磁铁矿、石榴子石、辉石、钛铁矿、绿帘石以及褐铁矿等矿物，相比中游干流或下游干流的重矿物组合，存在方式各有不同。一般中游重矿物与下游的重矿物主要由角闪石、金属矿物、绿帘石以及少量其他成分所组成。从其中较少含量的石榴子石、锆石以及辉石等可以说明中下游干流沉积物受上游矿物沉积物影响较小，这种情况的发生也有可能是因为水动力的分选作用。

此外，若从不同地点进行取样分析，也可发现重矿物的特征各不相同。在金沙江与丽江金安桥间的矿物特征一般体现为花岗岩与泥岩变质后所形成的红柱石，具有较强的风化特征；在金沙江与攀枝花之间的重矿物也主要为红柱石，但此处的红柱石具有较好的晶形，而且以玻璃状与红褐色的特征呈现，其原因在于近源母岩对沉积物影响较多。除红柱石外，该部分也存有副矿物磷灰石，主要以气体包裹体或液体包裹体的形式存在。另外，在长江头与宜宾间的矿物组合通常为深层岩中所产出的绿泥石、黑云母以及角闪石等，而且在岷江流域与金沙江上游位置的物质影响下，深度区域中也存在紫苏辉石。除此之外，其他地域的重矿物特征也可将各自流域的岩石类型反映出来，其实质在于对流域岩源性质的具体分析[1]。

2轻矿物组成与其特征分析

长江沉积物轻矿物中的组成部分主要包括长石、石英、岩屑与少量风化碎屑。其中单晶石英的含量大约在沉积物轻矿物中占有大半比例，尤其在湘江流域中含量值较高。而多晶石英含量分布较少，在特征方面表现为气包裹体或液包裹体，具有较差的晶形。轻矿物中的长石一般为斜长石，含量较少，在特征上主要表现为绢云母化，且呈现侵染状特点。轻矿物中的岩屑含量通常较高，如碳酸盐岩屑、变质岩岩屑以及沉积岩岩屑等。

轻矿物中的成分在不同地区间的特征也各有不同。在金沙江上游与下游之间，石英的颗粒表现出波状消光现象而且含量会逐渐增加；长石则以减少的趋势进行；一般岩屑不会发生较大的变化。从轻矿物组成的整体分布可分析，石英含量在金沙江处较低，但长石的含量比较高。岷江处的轻矿物中，长石通常表现为绢云母化或解理纹的特征；石英则呈现较大的颗粒，尤其在煤炭沉积物或心滩沉积物中，石英的变化量很大；而其中的岩屑主要由沉积岩屑与变质岩相结合所形成的。嘉陵江处的长石以格子双晶为主要特征，而单晶石英表面较脏，但颗粒较大[2]。

在以往学者对碎屑矿物成分研究过程中，将判断指标定在骨架矿物组合比值上，从中能够将物源区指数与成分成熟度指数分析出来。其中的物源区指数主要指对该区域气候特点、风化情况以及母岩性质等的反映，而成分成熟度能够将改造碎屑矿物的程度进行分析。据相关数据统计，相比支流轻矿物成熟度指数，干流的指数通常较高。在汉江流域，上游地区会带来大量的沉积物，在搬运和分选黄土物质以后，会使岩屑减少，使成分的成熟度逐渐升高。但在湘江上游地区，因为存在较多的碳酸盐岩，具有较强的流域风化，因此成熟度也比较高。由此推出，长江水系沉积物物源指数在干流或支流中并未呈现出较多的变化，物源指数的提高主要得益于湘江与汉江较低的岩屑含量[3]。

3结论

长江水系沉积物碎屑矿物目前存有很多种类。有重矿物中的角闪石、褐铁矿、辉石、白云母以及轻矿物中的石英与长石等，在含量与分布特征方面都具有一定的地域性特点，通过综合性的分析能够为研究泥沙来源与扩散以及对河口区沉积环境的探讨提供重要的依据。

参考文献

[1]王中波，杨守业，李萍，李从先，蔡进功. 长江水系沉积物碎屑矿物组成及其示踪意义[J]. 沉积学报，2010，04：570-578.

[2]何梦颖. 长江河流沉积物矿物学、地球化学和碎屑锆石年代学物源示踪研究[D].南京大学，2014.

[3]丁悌平，高建飞，石国钰，陈峰，王成玉，韩丹，罗续荣. 长江水中悬浮物含量与矿物和化学组成及其地质环境意义[J]. 地质学报，2013，05：634-660.