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长江是我国第一、世界第三大河，发源于青藏高原唐古拉山脉主峰格拉丹东西南侧，全长约6300km，流经青海、西藏、云南、四川、重庆、湖北、湖南、江西、安徽、江苏、上海11个省、市、自治区，在崇明岛以东注入东海，支流则延展于甘、陕、豫、桂、粤、闽等8个省、区。干支流构成庞大水系，流域面积达180×104km2。从江源至湖北宜昌为上游，长4504km；宜昌至江西湖口为中游，长955km；湖口至长江口为下游，长938km。长江的形成与演化历史，一直是地学界长期关注的重点问题，也是研究的热点问题。国际地学界也越来越关注大河流域的发育和演化，对世界主要河流贯通的研究是目前人们对过去全球变化中一些重要科学问题研究的基础。长江形成的关键在于三峡段的贯通，这一问题早在上世纪初就已经引起国内外许多著名学者的关注，经历了近一个世纪的研究，对三峡贯通成因及时代仍有很大分歧。
前人关于长江三峡贯通的研究主要集中在三峡河流阶地和夷平面等地貌学方面，但是三峡地区构造抬升强烈，两岸地形陡峻，阶地发育程度较差，且遭受后期滑坡等地质作用改造强烈，给阶地的识别和夷平面的确定带来很大的困难，对阶地的级数、高程以及夷平面的期次看法不一，加之测年方法和手段的滞后，使得三峡贯通的问题一直没有得到很好的解决。本文采用目前国际共识的“从源到汇”的物质示踪的研究思路和方法，从直接的相关沉积物入手，采用点、线、面相结合立体交叉的方法，以周老镇钻孔岩芯为依托，以长江流域河漫滩现代沉积物为线索，以长江流域沿岸阶地砾石层为证据对沉积物的岩性、重矿物组合及特征矿物等方面进行系统地综合研究。
本文首先对长江流域的河漫滩现代沉积物重矿物进行了系统的研究，其目的在于揭示整个长江流域现代的长江所携带的沉积物重矿物成分及组合关系上是否存在一致性和继承性，不同江段各条主要支流的汇入将会对沉积物中重矿物种类及组合特征产生怎样的影响，通过对长江上游攀枝花至下游南京段的系统研究发现：(1）长江川江段干流与支流在重矿物组合方面存在显著不同，各主要支流的重矿物组合也有明显差异。川江段重矿物组合与金沙江非常相近，说明川江沉积物重矿物组合受控于金沙江，而其支流的汇入对川江产生一定影响，但没有改变其重矿物组合的基本特征。金沙江、川江及川江的主要支流沉积物重矿物特征与其源区的表壳岩系显示出极好的一致性，宜宾以上金沙江流域的岩性分布对川江的重矿物组合具有支配意义；(2)长江中游现代沉积物所显示的规律是：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，长江与汉江的重矿物各有自己的组合模型及不同的特征矿物，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。由此可见，在江汉平原是完全可以利用重矿物特征来进行沉积物物源示踪的。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ATi、GZi和ZTR指数均显示出重矿物组成与物源区的岩性分布具有极好的一致性。证实了河流沉积物受控于物源区岩石类型。在江汉平原范围内，汉江沉积物汇入长江以后，对长江沉积物产生了一定的影响，但没有改变长江沉积物重矿物组合的基本模型。另外我们在江汉平原的现代沉积物样品实验分析的过程中论证了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手段是可行的。利用重矿物组合及各种指数来分析不同河流的沉积物特征的方法是可靠的。计算结果也表明了相似的水动力对沉积物中0.063～0.125mm粒级的不同重矿物搬运能力是基本一致的，不存在因各种重矿物比重的不同而产生明显的分已；(3)长江下游的不同河段沉积物重矿物组合及特征矿物基本相同，长江中游的重矿物特征具有一致性，且与长江武汉段的重矿物特征完全一致。从宜宾至南京，长江沉积物在重矿物组合上具有很好的一致性和继承性，沉积物的成熟度随着搬运距离的增加而提高。
长江流域沿岸高阶地砾石层的成因及时代是长江形成与演化研究中的一个焦点问题，前人对这些砾石层的研究认为很可能与现代长江的形成有关，长江上游川江段阶地五阶地向下是从0.73Ma开始的，宜昌砾石层形成于1.15～0.73Ma以前，武汉半边山砾石层形成于上新世末，阳逻砾石层形成于早更新世，长江下游从九江至南京雨花台砾石层形成时间也是在早更新中期。通过对长江上游的宜宾至下游的南京段沿江两岸高级地砾石层系统研究结果显示：(1)长江上游川江段高阶地不同剖面所采集的砾石层填隙物重矿物的组合呈现很好的一致性，与现代川江的重矿物组合极其相似，而且从矿物种类所反应的原岩类型上看，都存在着川江上游的金沙江流域内的表壳岩系的岩石类型。在宜宾柏溪镇五级阶地上找到了来自上游的峨眉玄武岩砾石，表明川江段的沿岸阶地砾石层是由金沙江来水推动而成。剖面砾石既有粒级粗大的近源物质，又有磨圆度极好的风化严重的较小粒径的上游的远源物质。剖面中扁平砾石ab面基本倾向长江上游来水方向。而且砾石层沉积物中融入了于本段汇入川江的支流沉积物；(2)宜昌砾石层及武汉阳逻砾石层研究结果显示：宜昌地区所有砾石层的重矿物组合基本一致，说明其沉积物物源是一致的，从剖面的砾石特征及填隙物重矿物组合上看，一部分沉积物来源于长江三峡以西的上游地区；另一部分沉积物来源于三峡出口处的黄陵背斜地区以及少量的来自神农架的火山岩物质。砾石剖面的重矿物含量与剖面的沉积相具有很好的相关性，粗粒部分以近源物质为主，且风化严重，而透镜体则风化程度较弱。说明重矿物含量受到动力条件及微地貌的制约。而且宜昌地区的砾石层剖面中扁平砾石ab面倾向主要指向长江上游来水方向。高硬度重矿物的磨圆度一部分为滚圆及次圆状的，另一部分为棱角及次棱角状的，显示重矿物有远源和近源两部分组成。武汉阳逻砾石层与宜昌砾石层的砾石特征及重矿物组合不同，阳逻组砾石层沉积物的物源一部分来源于长江的中上游，另一部分沉积物来自于近源的江汉平原表壳岩系。武汉阳逻组砾石层与半边山组砾石层也存在着明显的不同。从沉积层序上，阳逻组与半边山组为上下关系，中间为带有铁盘的侵蚀面分开，呈不整合接触关系；半边山组砾石层重矿物中明显的带有北部的大别山变质岩系成分；阳逻组砾石层的砾石ab面倾向长江来水的北西方向，半边山组砾石层的砾石ab面倾向北面的大别山来水方向。笔者认为可能由于早更新世长江的贯通而形成的阳逻组砾石层。(3)长江中下游砾石层剖面特征、砾石特征及重矿物组合特征相同，物源一部分是本区近源物质，另一部分是长江来水携带的中上游物质。九江、望江、安庆及铜陵的剖面中，同一剖面上下不同层位沉积物物源完全一致，不同剖面因汇水区不同，所提供的物源在含量上稍有区别。
江汉盆地是长江切开三峡后第一个接受沉积的大型卸载盆地，携带的长江上游的川江物质首先沉积在这里。是长江流域的一个重要的“沉积汇”，其连续、巨厚沉积很好地记录了三峡贯通前后主要水系变化的信息，对盆地环境变迁和长江切开三峡有系统的沉积记录，是研究三峡贯通最理想的信息载体。通过对盆地中心周老镇钻孔300m岩芯的重矿物研究结果显示：在江汉平原沉积物钻孔深度110m处上下沉积环境发生了巨大变化，上部水动力条件强，沉积速率快，其重矿物特征显示与长江宜昌段及上游川江段河漫滩现代沉积物重矿物特征基本一致，所反映的原岩物源区主要来源于山峡以西的上游地区，包括金沙江流域及川江流域。下部显示的水动力较弱，沉积速率慢，重矿物含量低，显示的重矿物特征及所反映的原岩特征与近源的江汉平原区及平原西部黄陵地区相一致。表明下部沉积物主要来自于三峡以东的黄陵地区及江汉平原内部。江汉平原沉积物钻孔深度110m的古地磁年龄在1.1Ma左右，表明在这个时候长江上游之水来到江汉平原，并将三峡以西的物质带到平原，这可能就是长江贯通的时间。
基于本论文上述研究成果并结合前人研究的相关结论，笔者认为，长江流域沿岸高阶地砾石层开始形成的时间、武汉阳逻组形成的时间以及周老镇钻孔深度110m位置的时间代表了长江切开三峡全线贯通的时间，长江的贯通发生在早更新世1.1Ma左右。