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长江是我国第一大河，世界第三大河流，发源于青藏高原，全长6300km，横贯我国中部，流入东海。长江水系的形成与变迁和青藏高原隆升、亚洲阶梯地貌格局形成有着直接的联系，相关的研究对于深入认识晚新生代长江的演化历史和流域的风化过程，以及揭示中国中东部及边缘海晚新生代古环境变迁等都具有重要意义。近年来，通过亚洲主要河流河口和海域沉积物的矿物学和地球化学记录来追踪流域演化、研究青藏高原隆升和气候变化等过程一直是国际全球变化研究的热点，然而关于长江在这些方面的研究还显得相对薄弱。 长江中下游的江汉盆地、苏北盆地、长江三角洲以及东海陆架盆地是记录中国东倾地形形成和长江演化历史的最佳场所，因此本文就选择了位于长江中游的江汉盆地的沉积记录作为研究对象，希望通过这个长江出三峡以后进入的第一个大型卸载盆地的沉积记录，来追寻有关高原构造隆升、长江贯通及其水系演化和季风区气候变化的重要信息。然而，又由于长江流域特点本身的复杂性，在长江漫长的演化过程中，只有对流域内源岩风化、水文搬运改造、不同源地物质的混合、再沉积作用、季风气候等因素对沉积物影响的充分了解的情况下，才能对历史记录进行准确的解释和判断。所以在综合对长江流域现代沉积物研究的基础上来对比历史沉积物显得更为重要。 本文以矿物学和地球化学为研究手段，以长江悬浮物和沉积物的特征为主线，围绕着长江的演化进行了系统的研究:(1)通过对长江悬浮物的季节性采样研究，探讨了年内悬浮物的变化及其控制因素，为研究长时间尺度沉积物变化提供了有益的参考;(2)对流域长江沉积物的矿物学和地球化学的系统分析，探讨了源岩风化、水文搬运改造、再沉积作用等因素对沉积物组成的影响，为更好的进行沉积物示踪奠定了基础;(3)结合长江现代沉积物的研究分析了江汉平原钻孔沉积物记录的矿物学和地球化学特征的变化可能对长江三峡贯通的指示。 论文得到了以下的结论和认识: 1.长江干流悬浮物浓度的变化主要是受长江流速的控制。在季节上，冬季枯水期比夏季洪水期粒度略细，在空间上，上游粒度要明显粗于下游。在下游悬浮物浓度和流量呈现一致的季节性变化，在夏季洪水期有最大的浓度和较多的粗颗粒组分。 2.长江干流悬浮物（沉积物）中常见矿物组成为石英、粘土矿物、斜长石、钾长石、方解石和白云石。与世界大河流相比，长江悬浮物中碳酸盐含量较高，且含量从上游向中下游逐渐降低。悬浮物中白云石主要来自三峡的上游，有可能作为三峡上游物源的指示矿物;长江下游南京段悬浮物中斜长石、方解石和白云石都有显著的季节性变化，在夏季洪水期有最高的含量。在夏季下游悬浮物中大量增加的碳酸盐是长江上游碳酸盐岩地层遭受强烈的剥蚀造成的，碳酸盐岩的剥蚀和溶解可能会对长江及海洋的水化学组成产生重要影响。 3.伊利石是长江悬浮物中主要的粘土矿物，其次为高岭石、绿泥石和蒙脱石。长江下游伊利石和高岭石的含量显现出明显的季节性变化，在夏季洪水期有较多的伊利石含量和较少的高岭石含量。伊利石结晶度指数和伊利石化学组成指数在夏季和冬季总体上都有从上游向下游增加的趋势，说明中下游不断有受风化退变的伊利石加入。高岭石有序度从上游到下游也逐渐降低。 4.长江下游悬浮中的全铁(FeT)和高活性铁(FeHR)的含量有轻微的季节性变化，在洪水期都出现最低值。DRS分析表明针铁矿是长江悬浮物中主要的铁氧化物，赤铁矿的含量很少。在长江三峡闭合蓄水后，悬浮物全铁(FeT)和高活性铁(FeHR)的通量分别为2.78×106 T/y和1.19×106 T/y。 5.长江下游悬浮物87Sr/86Sr值季节性变化显著，在0.725352-0.738128间，最低值出现在洪水期。143Nd/144Nd变化不明显，介于0.512019-0.512097间，εNd(0)值为-10.55～-12.07，最高值出现在洪水期。在夏季洪水期具有较高的εNd(0)和较低的87Sr/86Sr反应出上游物质的特征。 6.长江干流悬浮物的矿物学和地球化学特征说明了在夏季上游强烈的物理剥蚀带来的大量的风化产物是夏季悬浮物的主要物源，而中下游的贡献较少。而冬季枯水期，上游带来的物质相对夏季大量减少，中下游对悬浮物的贡献就相对增加，这种季节性变化是由长江流域的构造条件和季风气候共同控制所造成的。 7.长江悬浮物冬季和夏季颗粒物有机质平均δ13C值分别为-24.7‰和-24.8‰。三峡蓄水后有机碳通量相比蓄水前有较大幅度的减少，2007年5月到2008年4月长江颗粒有机碳通量为1.46 Mt/yr。 8.长江沉积物常量元素图解表明长江攀枝花以下河段具有比长江源头相对较高的沉积物成熟度。长江沉积物有中等程度的化学风化，CIA值在52-75间变化，风化程度从上游向下游逐渐增强;Th、La、Zr和Hf等元素图解说明沉积物经过显著的水动力分选，中下游样品再循环和分选作用较上游强。Sc/Th、Co/Th和La/Sc等比值显示长江沉积物从上游到下游铁镁质组分在逐渐减少，而长英质组分相对增加。上游沉积物高铁镁质特征可以作为上游物源的示踪剂;Cr/Th和Sc/Th分析显示长江夏季悬浮物具有长江上游高铁镁质的特征。La-Th图解说明粒度对沉积物微粒元素组成影响较大，沉积物受到了强烈水文分选作用。 9.江汉平原新沟钻孔由于含沙量较高，古地磁年龄测量效果较差，钻孔上部的绝对年龄测量也不甚理想，但据区域地层对比和孢粉分布等特征分析，初步建立了以岩石地层为基础的年代框架:全新世郭河组(0～11Ka BP)深度为0-21.28m，该段岩性主要为灰黄色粉土、灰—深灰色泥质粘性土，夹薄层粉土及粉砂，以湖相沉积为主。更新世上段沙湖组(11～130 Ka BP)深度在21.28-36.0m之间，岩性主要为粘土、粉砂质粘土、粉砂及粉细砂、细砂，以砂为主，频繁叠置，以三角洲相沉积为主。更新世中段江汉组(0.13～0.78Ma BP)深度为36.0-128.6m，主要为砾石、卵石层和中粗砂，以厚度较大的冲积相为主。更新世下段东荆河组(0.78～2.50Ma BP)深度为128.6-194.5m，岩性为灰绿色、褐红色粘土，厚层状，含钙质团块，较硬，属湖相沉积，中间夹有河湖交替相的砂、砾卵石。194.5～400.54m为晚第三纪掇刀石组和广华寺组上段，岩芯底部可能达到6～8 Ma BP。 10.江汉平原新沟钻孔中江汉组砾石成分复杂，伊利石含量发生了明显变化，Nd同位素值突然增大，磁化率值显著增高，这些可能与来自于长江上游火山岩类岩石有关。江汉平原中更新世时发育了一个巨大的冲积扇，因此在此层位发生了一次重要的水文事件。