江漢盆地周緣主要河流沉積物碎屑磷灰石的微量元素特征及其物源判別指標分析

蘇建超, 李長安, 吳中海, 林 旭, 李亞偉, 郭汝軍

1)中國地質大學(武漢)地球科學學院, 湖北武漢 430074;2)中國地質科學院地質力學研究所, 北京 100081;3)三峽大學土木與建筑學院, 湖北宜昌 443002

河流是陸源碎屑物質從源區(qū)搬運至沉積區(qū)的主要通道, 是構建造山帶與沉積盆地物質聯(lián)系和循環(huán)的紐帶(李長安等, 2000; 楊守業(yè), 2006; 林旭等,2017), 對河流沉積物的物源示蹤研究是討論貫通大河演化和盆-山耦合關系的重要方法(Clark et al.,2004; Clift et al., 2008; Zheng et al., 2013; Wissink et al., 2016; 林旭等, 2020)。長江發(fā)源于青藏高原, 長6300 km, 流域面積180萬km2, 連接了世界上海拔最高的高原(青藏高原)和流域最廣的大洋(太平洋),是東亞第一大河, 一直是河流沉積物物源示蹤研究的熱點與爭議地區(qū)(李長安, 1998; 何夢穎等, 2013;Zheng et al., 2020; Jiang et al., 2020)。江漢盆地位于長江中游, 是長江切穿三峽后東流的第一個大型卸載盆地, 隨著造山帶不斷隆升剝蝕, 盆地周緣發(fā)育廣泛的水系將碎屑物質搬運至盆地內(nèi)沉積, 記錄了長江演化的重要地質信息(Shen et al., 2012; Zheng et al., 2013; Wang et al., 2018; 林旭和劉靜, 2019)。因而, 江漢盆地周緣主要河流沉積物的物源示蹤研究對分析沉積物的剝蝕搬運、江漢盆地地貌演化及長江的形成演化過程均具有重要意義。

前人采用多種方法對江漢盆地及其周緣河流沉積物開展物源示蹤研究, 例如鋯石 U-Pb(向芳等,2006; 王節(jié)濤等, 2009; Yang et al., 2019)、白云母40Ar/39Ar年齡譜對比(Sun et al., 2020a)、鉀長石Pb同位素分析(Zhang et al., 2016)、重礦物組合(康春國等, 2014; Wei et al., 2020a)、Nd同位素比值分析(Yang et al., 2002; Shao et al., 2012)、環(huán)境磁學(Zhang et al., 2008)、石英ESR法物源示蹤(Wei et al.,2020b)等。由于注入江漢盆地的河流水系龐雜, 流域廣泛, 巖性與構造情況復雜, 以及研究手段的局限性, 關于理想的物源示蹤方法依然存在諸多爭議,因此探索新的河流物源示蹤方法并尋找有效的特征指標是研究的重點問題。

磷灰石作為碎屑沉積巖中常見的重礦物廣泛分布于河流沉積物中, 富集Sr、Y和稀土元素(REE)等不相容元素, 其微量元素主要受原巖組成的影響,不同物源區(qū)的磷灰石微量元素差異明顯, 因而是良好的物源指示礦物(Taylor et al., 1985; Fleet et al.,1995; Belousova et al., 2002; Chakrapani et al., 2005;Foster et al., 2007)。近年來利用碎屑磷灰石地球化學的方法開展物源判別的研究已逐漸成為熱點并且已經(jīng)成功運用在: 三江造山帶、長江上游地區(qū)、渤海灣盆地、波河(Pan et al., 2016; Malusa et al., 2017;Deng et al., 2018; O'Sullivan et al., 2020; 劉海金等,2021; 林旭等, 2021), 但針對江漢盆地周緣河流的相關研究尚未開展?；诖? 本文有代表性地選取了長江干流宜昌和一級支流: 漢江、沅江、湘江的現(xiàn)代碎屑沉積物, 其中宜昌的樣品代表長江上游水系的物源信息, 而漢江、沅江、湘江的樣品代表長江中游水系的物源信息, 對樣品的磷灰石微量元素數(shù)據(jù)進行分析, 尋找能區(qū)分長江上游與中游物源的特征元素組合, 以期為長江上游與中游水系的連接提供物源判別的新指標, 為磷灰石的物源示蹤研究在江漢盆地的運用提供科學依據(jù)。

1 地質背景

江漢盆地位于湖北省中南部(圖 1), 地處長江中游和漢江下游, 地理坐標在 29°26′—30°23′N,111°30′—114°32′E 之間, 面積約 30 000 km2。江漢盆地四面環(huán)山, 盆地北面由桐柏山和大別山構成其北部邊界, 西南方向分布有武陵山和雪峰山, 東南方向分布有幕府山, 盆地中部地勢平坦, 主要為平原地貌(Liu et al., 2005; 林旭和劉靜, 2019)。晚三疊紀以來, 揚子板塊與華北板塊的碰撞拼合奠定了上揚子板塊江漢盆地周緣的古地理格局, 自白堊紀開始, 江漢盆地受 NW 和 NE向斷裂控制, 持續(xù)斷陷至今(Liu et al., 2013)。

圖1 江漢盆地周緣河流分布及采樣點位置Fig.1 Location of the adjacent rivers and sampling sites around Jianghan Basin

江漢盆地周緣水系發(fā)育廣泛, 長江切穿三峽后,自西向東橫貫江漢盆地, 長江干流及其中游水系匯入盆地形成一個典型的向心狀河流系統(tǒng), 中游水系主要包括北邊的漢江水系和南邊的洞庭湖水系, 從長江上游及漢江、沅江、湘江等支流搬運而來的大量沉積物在盆地持續(xù)堆積, 這些沉積物為研究長江演化及物源示蹤提供了重要的物質基礎。長江上游主要流經(jīng)羌塘地塊、松潘甘孜褶皺帶、楊子地塊;漢江是長江最大支流, 全長 1577 km, 流域面積1.59×105km2, 起源于秦嶺南麓, 其流域主體在秦嶺—大別造山帶, 其輸沙量為 3.7×106t; 沅江和湘江同屬洞庭湖水系, 其流域主體在華夏地塊和揚子地塊東部。沅江干流全長 1033 km, 流域面積8.9×104km2, 其輸沙量為1.31×106t; 湘江干流全長844 km, 流域面積9.4×104km2, 輸沙量為4.95×106t。

2 樣品采集與分析方法

2.1 樣品采集

本文選取了江漢盆地周緣流域廣泛, 輸沙量較大的長江干流及長江中游支流漢江、沅江、湘江的河漫灘沉積物進行研究, 江漢平原周緣河流分布和采樣點位置如上(圖1)。為了保證所取樣品的代表性,所有樣品均取自相同時段及微地貌位置: 既相對開闊平直的河段, 在靠近現(xiàn)代河床新鮮出露的河漫灘頂部向下5～15 cm處均勻取樣, 每個樣品重3～5 kg,并進行雙份采集。

本次研究通過 LA-ICP-MS測得江漢平原周緣幾條河流及長江干流共 4件碎屑沉積物樣品共計202顆碎屑磷灰石, 具體采樣點數(shù)據(jù)詳見表1。

表1 樣品采集點信息Table 1 Collected sampling point information

2.2 樣品分析

對采集的河流碎屑砂樣進行重砂分析、磁性分選, 提取出所需磷灰石, 并在雙目顯微鏡下進行提純, 剔除其雜質礦物。每個樣品隨機分選出單顆磷灰石, 制成環(huán)氧樹脂靶, 經(jīng)過表面拋光處理后拍攝其透射光、反射光照片和陰極發(fā)光圖像, 見圖 2。其中紅圈為鏡下束斑, 大部分晶體呈次滾圓粒狀和棗核狀; 少部分為次棱角方塊狀, 粒徑在0.15～0.30 mm之間, 少數(shù)磷灰石晶體內(nèi)有小包裹體,選擇合適點位并避開裂隙與包裹體以提高分析精度。

圖2 單顆粒磷灰石的CL圖像Fig.2 CL images of single particle apatite

其中樣品的處理和磷灰石礦物顆粒挑選在中國地質大學(武漢)地質過程與礦產(chǎn)資源國家重點實驗室進行。沉積物樣品經(jīng)冷凍干燥后, 在瑪瑙研缽中研磨至200目后烘箱烘干, 稱取0.05 g樣品置于Teflon溶樣罐中, 加適量高純水潤濕樣品, 作流程空白后每個溶樣罐中加入 1.50 mL高純 HNO3和1.50 mL高純HF, 置于烘箱中195℃下溶樣48 h以上, 冷卻后置于電熱板上蒸至濕鹽狀, 先加入1 mL HNO3蒸干除去殘余的 HF, 再加入 3 mL 50%的HNO3和0.5 mL內(nèi)標溶液, 置于烘箱150℃下繼續(xù)溶樣 8 h以上, 保證對樣品的完全提取, 最后將溶液轉入聚乙烯料瓶中加入2% HNO3, 稀釋至100 g后進行上機測試。

微量元素含量測試在武漢上譜分析科技有限責任公司完成, 儀器為 LA-ICP-MS, 激光剝蝕系統(tǒng)為 GeoLas HD, 等離子體質譜儀型號為 Agilent 7900, 激光能量 80 mJ, 頻率 5 Hz, 激光束斑直徑44 μm。具體分析條件及流程詳見文獻 Liu et al.(2008)。碎屑磷灰石微量元素測定時通過玻璃標準物質BHVO-2G, BCR-2G和BIR-1G進行多外標無內(nèi)標校正, 每個時間分辨分析數(shù)據(jù)包括大約20～30 s空白信號和50 s樣品信號。所測微量元素的線性較好, 分析誤差基本都 5%, 相同樣品測試結果一致, 結果準確可信, 各測試樣品數(shù)據(jù)取 3次測定平均值。分析數(shù)據(jù)的離線處理(包括對樣品和空白信號的選擇、儀器靈敏度漂移校正以及元素含量計算)采用軟件 ICPMS Data Cal(Hu et al., 2015)完成。分析得到的地化數(shù)據(jù)利用 Kolmogorov-Smirnov(K-S)統(tǒng)計方法(Vermeesch et al., 2016)的多維判別圖(MDS)輔助判斷, 通過對比 4條河流的特征元素的遠近距離關系來評估各條河流之間的相關性。

3 數(shù)據(jù)結果

3.1 微量元素

研究區(qū)的4條河流碎屑磷灰石微量元素主要由Sr、Ga、Zr、Th、U、Y等元素組成, 其中Sr含量最為豐富, 其次為 Y, 其他微量元素含量極少缺乏參考價值, 因而不予統(tǒng)計。綜合 4條河流的 Sr、Y數(shù)據(jù): 長江干流的碎屑磷灰石的Sr元素平均含量為1023.9×10–6, 分布范圍為 55.7×10–6～4060.6×10–6,Y元素平均含量為546.1×10–6,分布范圍為35.0×10–6～2218.4×10–6;漢江的碎屑磷灰石Sr元素平均含量為497.5×10–6,分布范圍為77.0×10–6～3767.6×10–6,Y元素的平均含量為1127.5×10–6,分布范圍為34.5×10–6～4625.5×10–6;沅江的碎屑磷灰石Sr元素平均含量為742.8×10–6,分布范圍為29.1×10–6～6200.4×10–6,Y元素的平均含量為1448.9×10–6,其分布范圍為0.7×10–6～3717.5×10–6;湘江的碎屑磷灰石Sr元素平均含量為550.3×10–6,分布范圍為30.3×10–6～3135.2×10–6,Y 元素的平均含量為 1208.9×10–6, 分布范圍為6.7×10–6～4475.1×10–6。做出 4 條河流 Sr、Y 含量柱狀圖如圖 3, 分析數(shù)據(jù)得知只有長江干流的碎屑沉積物的Sr含量高于Y, Sr/Y大于1; 其他三條河流碎屑沉積物則相反, Sr含量低于Y, Sr/Y小于1。

圖3 河流碎屑沉積物的Sr、Y平均含量Fig.3 Average Sr and Y element content in detrital fluvial sediments

3.2 稀土元素

實驗測得數(shù)據(jù)計算可知 4條河流的∑REE: 長江干流樣品的平均值為2225.5×10–6, 其分布范圍為105.2×10–6～9767.6×10–6;漢江的平均值為2347.8×10–6,其分布范圍為202.0×10–6～5224.1×10–6;沅江的平均值為3752.2×10–6,其分布范圍為1028.1×10–6～9145.6×10–6;湘江的平均值為2529.1×10–6, 其分布范圍為 27.0×10–6～8246.7×10–6。4條河流具體的稀土元素數(shù)據(jù)見表2。

表2 江漢盆地地表河流稀土元素數(shù)據(jù)統(tǒng)計表Table 2 Statistical table of trace elements in detrital rivers around the Jianghan Basin

根據(jù)其物理化學性質稀土元素又分為輕稀土(LREE: La～Eu)和重稀土(HREE: Gd～Lu)元素, 4 條河流 LREE/HREE的平均值分別是: 長江干流樣品(5.54)、漢江(3.86)、沅江(2.66)、湘江(2.14)。

分析數(shù)據(jù)得知4條河流基本都呈現(xiàn)了不同程度的Eu負異常, 而無明顯的Ce異常。將數(shù)據(jù)進行球粒隕石標準化處理, 計算出四條河流的δEu的值分別為: 長江為0.52, 漢江為0.47, 沅江為0.23, 湘江為0.16。

4 討論

江漢盆地周緣水系分布復雜, 沉積物在盆地內(nèi)堆積并保存良好, 這種多物源的沉積區(qū)是研究河流碎屑物質搬運和盆地沉積關系的良好場所, 尋找合適的特征指標就成為開展河流沉積物物源示蹤研究的關鍵因素。長江水系流經(jīng)不同構造單元, 其經(jīng)歷不同的構造事件和氣候影響, 各種碎屑礦物所攜帶的物源信號也就各不相同(Zheng et al., 2013; Zhang et al., 2016; Sun et al., 2020b, 2021)。已有研究表明碎屑磷灰石微量元素及其比值的雙變量圖解常被用來判斷源巖的類型及化學風化狀態(tài), 為物源示蹤研究提供了重要證據(jù)(Cao et al., 2012, 鄧賓等, 2017;林旭等, 2021); 磷灰石的稀土元素因其在表生環(huán)境中的穩(wěn)定性, 也被廣泛應用于沉積物物源判別、流域化學風化和構造環(huán)境演化等方面的研究(劉海金等, 2021)。宜昌位于長江上游和中游的分界點, 因此代表長江上游物源信息, 而漢江、沅江、湘江作為長江中游的主要支流, 其沉積物可代表長江中游的物源信號?；诖? 本文主要針對 4條河流沉積物的磷灰石微量元素比值、二維判別圖、稀土元素等方面展開分析, 尋找能區(qū)分長江上游與中游物源的特征指標, 并利用 MDS檢驗各河流樣品間特征指標的差異性。

4.1 微量元素比值及其二維圖解

磷灰石中富集Sr和Y等不相容元素, 其微量元素含量變化由全巖 SiO2含量和所在熔體中的分配系數(shù)所控制, 說明母巖的分異程度是磷灰石化學組成的主要控制因素。在母巖分化過程中, Y元素會逐漸富集而 Sr元素會逐漸降低, 因此 Sr/Y比值在不同巖石的磷灰石中差異較大(Piccoli et al., 2002)。研究區(qū)河流的碎屑磷灰石微量元素主要以Sr、Y含量較為豐富, 分析數(shù)據(jù)可知, 在江漢盆地周緣的 4條河流中, 漢江、沅江、湘江沉積物的Sr和Y的平均含量與比值差異較小而與長江干流的數(shù)據(jù)明顯不同:漢江、沅江、湘江沉積物的碎屑磷灰石中Sr元素的平均含量則明顯低于Y元素, 各自Sr/Y值分別為:0.44、0.51、0.46。而長江干流沉積物的碎屑磷灰石中Sr元素的平均含量明顯高于Y元素, 其Sr/Y值為1.88。4條河流的Sr、Y平均含量柱狀圖如圖3。河流沉積物的磷灰石中Sr、Y元素變化趨勢在二維散點圖中也有直觀體現(xiàn)(圖 4a): 長江的點基本分布在右下方, 而漢江、沅江和湘江的散點多分布在左上方區(qū)域區(qū)別開來。Sr/Y可以將長江上游與中游的沉積物物源區(qū)分開來, 因此Sr/Y是否大于1可以作為判別長江上游與中游沉積物的重要特征指標。

微量元素及其比值的二維圖也可以對沉積物物源進一步判別,δEuUCC-(Gd/Yb)UCC, (La/Yb)UCC-(Gd/Yb)UCC等稀土元素比值作為區(qū)分不同河流沉積物的有效指標, 已成功應用于亞洲大和與邊緣海域(Xu et al., 2009; Li et al., 2013)。匯總表2的稀土元素數(shù)據(jù), 本文繪制了常見的微量元素及前人研究過的微量元素比值判別圖(圖 4), 從中挑選出能明顯區(qū)分出河流間特征區(qū)域的特征指標開展討論。分析判別圖可知: 整體上看, 長江的分布范圍最廣, 其中Eu-Gd、Nd-Sm、Sm-Eu、La/Yb-La/Sm的二維散點圖中(圖4c, d, e, f)有部分磷灰石落在集中區(qū)以外,形成了明顯的長江上游的特征區(qū)域, 從而與其他三條河流區(qū)分開來; 漢江的分布趨勢與長江類似但范圍略小, 而沅江則與湘江有相近的分布趨勢。在Eu-Gd、Nd-Sm 中長江和漢江分布趨勢相同, 沅江和湘江則與前者分布趨勢區(qū)別明顯, 兩者呈現(xiàn)出近似垂直的分布方向。其他元素的二元散點圖中大部分顆粒重疊在一起, 沒有出現(xiàn)明顯特征河流。由圖可知Eu-Gd、Nd-Sm、Sm-Eu、La/Yb-La/Sm的微量元素二維圖解形成了明顯的長江特征區(qū)域, 代表了長江上游的物源響應, 因此這些元素是區(qū)分長江上游與中游沉積物源的重要特征元素。

圖4 長江干流、漢江、沅江、湘江的磷灰石微量元素二維散點圖Fig.4 Correlation plots of trace elements for the river sediments of apatite from the main stream of the Yangtze River,Hanjiang River, Yuanjiang River, and Xiangjiang River

4.2 REE特征

稀土元素由于其相似的化學元素組成及穩(wěn)定的化學性質被廣泛應用于沉積物物源判別、構造環(huán)境變化等方面的研究(湯倩等, 2007; 趙振華,2010)。前人研究表明 REE的含量主要受沉積物來源和化學風化的影響, 其中源巖的物質組成是控制沉積物中稀土元素組成最主要的因素(Yang et al., 2002; Munksgaard et al., 2003; 何夢穎等,2011)。此外, 巖石在風化過程中稀土元素也可以被碳酸鹽、鐵錳氧化物和有機物顆粒吸附(Taylor and Mclennann, 1985; Sholkovitz, 1994), 從 La到Lu, 稀土元素結合能力逐漸增強, 絡合物穩(wěn)定性相應增加, 從而在自然界的遷移能力也相應增強。其中HREE元素更容易在溶液中形成重碳酸鹽和有機絡合物而優(yōu)先被遷移, LREE則一般被黏土礦物表面吸附, 從而造成 LREE相對富集HREE虧損, 因此隨著風化程度的加強, LREE與HREE將發(fā)生分異, ∑LREE/∑HREE比值將增加(張宏飛和高山, 2012; 楊文光等, 2012; 李景瑞等,2016)。

對4條河流沉積物的稀土元素數(shù)據(jù)進行球粒隕石標準化處理后可以得到沉積物的 ΣREE、LREE及HREE, 分析得知4條河流基本都呈LREE富集而 HREE缺失。其中長江干流、漢江基本呈重度LREE富集而 HREE缺失, 而沅江、湘江呈輕微LREE富集而HREE缺失(圖4i)。從物源上分析, 長江干流、漢江沉積物的重度 LREE富集, 說明沉積物可能發(fā)源于流域內(nèi)廣泛的富集 LREE的花崗巖,而沅江、湘江都屬于洞庭湖水系, 它們呈輕微LREE富集和HREE缺失可能是因為沉積物主要發(fā)源于沉積巖如碳酸鹽巖或黃土。從風化程度上分析,LREE/HREE的值往往能代表稀土元素輕稀土與重稀土之間的分異程度, 4條河流的∑LREE/∑HREE分別為: 長江為 5.54, 漢江為 3.86、沅江為 2.66、湘江為 2.14, 可以看出攜帶著長江上游物源信息的宜昌樣品的LREE較HREE富集最為明顯, 與中游沉積物有較明顯的區(qū)分, 元素分餾更加顯著, 風化程度更強, 可能處于強氧化的化學風化環(huán)境。

稀土元素蛛網(wǎng)圖形態(tài)特征對沉積物的物源判別具有重要指示意義(Murray, 1994)。做出沉積物的稀土元素蛛網(wǎng)圖如圖5所示, 在REE球粒隕石標準化蛛網(wǎng)圖中, 4條河流的沉積物大體上呈現(xiàn)LREE富集, HREE虧損的右傾曲線。

圖5 江漢盆地地表河流磷灰石稀土元素分布型式圖(球粒隕石標準化數(shù)據(jù)引自Taylor and Mclennan, 1985)Fig.5 Chondrite-normalized REE patterns for apatite form the surrounding rivers of Jianghan Basin(data of chondrite-normalized data after Taylor and Mclennan, 1985)

稀土元素中銪(Eu)和鈰(Ce)因具有特殊電子價態(tài)從而在稀土元素地化研究中具有指示意義, 其異常的大小常用δEu和δCe來度量, 反映REE分異特征。Eu異常的產(chǎn)生通常和斜長石的分離結晶有關,例如在巖漿結晶早期的結晶斜長石中含較高的Eu2+,而出現(xiàn)“正Eu異常”; Ce異常與氧化還原環(huán)境有關, 在化學風化強度大的強氧化條件下, Ce3+失去一個電子氧化成 Ce4+, 從而與 REE3+整體脫離,Ce4+容易發(fā)生水解而滯留原地, 在沉積物形成“正Ce異?！? 而在還原環(huán)境下, 含 Ce沉積物被還原成Ce3+被釋放到水體中,在沉積物中出現(xiàn)“負Ce異?！?Alibo and Nozaki, 1999)。由圖5得知4條河流的沉積物都呈現(xiàn)了不同程度的 Eu負異常, 而無明顯的Ce異常。對4條河流沉積物的稀土元素進行球粒隕石標準化處理可得到其標準值, 長江干流、漢江、沅江、湘江的δEu分別為: 0.52、0.47、0.23、0.16, 其中沅江和湘江的 δEu最小, 而長江干流的δEu的值最大從而區(qū)分與其他河流。4條河流的稀土元素蛛網(wǎng)圖的形態(tài)差異反應了它們不同的物源和氧化還原環(huán)境。

4.3 MDS檢驗

為了系統(tǒng)檢驗判別江漢盆地周緣長江干流、漢江、沅江、湘江的物源的特征指標, 針對前文篩選的能夠區(qū)分河流沉積物物源的Sr、Y、Nd、Sm、Eu、Gd等 6個元素利用多維標度(MDS)圖解(圖 6)來評估不同河流間分布的相似性。

圖6 研究區(qū)河流間Sr、Y、Nd、Sm、Eu、Gd元素的K-S距離MDS圖Fig.6 MDS plot showing the K-S distances of Sr, Y, Nd, Sm, Eu, Gd in four rivers

若河流之間實際距離相隔較近, 說明該元素在4條河流中的差異性較小, 反之則說明差異性較大。如圖6所示, 在Sr、Y、Gd元素的MDS圖中四條河流的點位分散, 區(qū)分明顯, 在 Nd、Sm、Eu元素的 MDS圖中, 沅江和湘江較其他河流距離相對較近, 說明它們有一定的相關性。總體來說, 研究區(qū)4條河流在6個特征元素的MDS圖中均未出現(xiàn)明顯重疊區(qū), 長江與其他三條河流均有較明顯的差異,證明這些元素的 MDS圖解能有效區(qū)分出不同物源的河流信息, 因此這些元素可以作為判別江漢盆地周緣地表河流的特征元素指標。

5 結論

通過分析江漢盆地周緣長江上游與中游水系的碎屑磷灰石微量元素比值、雙變量圖解、稀土元素分布特征, 尋找能區(qū)分長江上游與中游物源的特征元素組合, 結合 MDS檢驗各河流樣品間特征元素的差異性, 得出以下結論:

(1)碎屑磷灰石的主要微量元素Sr、Y對研究區(qū)的河流有較好的區(qū)分度, 且Sr/Y的數(shù)值可作為區(qū)分長江上游與中游沉積物的重要依據(jù)。

(2)微量特征二維圖顯示, 在 Nd-Sm、Sm-Eu、Eu-Gd、La/Yb-La/Sm圖解中長江上游具有明顯的特征區(qū)域從而區(qū)別于中游水系, 這些元素是判別長江中游與上游物源的重要指標。

(3)分析稀土元素數(shù)據(jù)可知, 長江的 LREE較HREE富集最明顯, ∑LREE/∑HREE值最高, 反應了其風化程度, 而且長江的 δEu的值最大, 從而區(qū)別與漢江、沅江、湘江。因此, 碎屑磷灰石LREE-HREE比值、稀土元素蛛網(wǎng)圖形態(tài)分布、Eu異常的大小對區(qū)分長江上游及中游沉積物物源具有重要指示意義。

(4)對4條河流的Sr、Y、Nd、Sm、Eu、Gd元素進行 MDS檢驗, 結果顯示長江與其他河流距離較大且差異明顯, 驗證了這些元素作為江漢盆地周緣地表河流物源判別的特征元素的有效性。

Acknowledgements:

This study was supported by National Natural Science Foundation of China (Nos.41671011,41877292 and 41972212).