雅魯藏布江上游支流沉積物的礦物組成特征

羅 豪， 彭 輝， 劉 佳， 肖尚斌， 嚴(yán)登華， 劉心庭

（1. 三峽大學(xué) 水利與環(huán)境學(xué)院，湖北 宜昌 443002； 2. 中國(guó)水利水電科學(xué)研究院 水資源研究所，北京 100038；3. 湖北三峽職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖北 宜昌 443000）

0 引言

河流沉積環(huán)境是指河流沉積物的堆積環(huán)境，其特征取決于堆積環(huán)境中的水動(dòng)力條件及物理、化學(xué)和生物過(guò)程。沉積物的粒度分布及礦物組成特征不僅反映沉積物的物質(zhì)來(lái)源、搬運(yùn)和沉積過(guò)程、侵蝕強(qiáng)弱及泥沙通量變化［1］以及河流動(dòng)力、化學(xué)和生態(tài)環(huán)境特征［2］，還可敏感的指示流域的溫度和降水等信息。因此沉積物礦物特征可為追蹤和判斷沉積物來(lái)源、沉積環(huán)境乃至沉積過(guò)程提供了有效的線索和證據(jù)［3］。

20世紀(jì)80年代以來(lái)，對(duì)大型河流沉積物的礦物組成、物源、擴(kuò)散路徑等研究表明：長(zhǎng)江沉積物的黏土礦物組合為伊利石＞高嶺石＞綠泥石＞蒙皂石［4］；臺(tái)灣河流沉積物以伊利石和綠泥石為主，高嶺石含量很低，幾乎不含蒙脫石［5］；黃河沉積物90%來(lái)自黃河中游的黃土高原，黃土顆粒細(xì)，重礦物少，特別是穩(wěn)定重礦物更少，因此形成了黃河流域重礦物少云母多的礦物特征；珠江沉積物中鈦礦物的含量高，反映了炎熱多雨、酸性火成巖發(fā)育的酸性環(huán)境［6］；勒拿河沉積物中含有大量的鋯石、金紅石和電氣石等重金屬，是陸源沉積和機(jī)械富集的結(jié)果［7］。亞馬孫河在不同的流域單位源區(qū)母巖不同，形成了不同的礦物組合，上游流域的黏土礦物特征為高嶺石和伊利石+綠泥石，下游流域?yàn)楦邘X石和蒙脫石［8］。在風(fēng)化作用主要是機(jī)械作用而不是化學(xué)作用的北極地區(qū)，育空河流域的黏土礦物以綠泥石為主，伊利石+蒙皂石次之，高嶺石極少［9］。然而，有關(guān)河流沉積物礦物特征的研究主要集中在低海拔地區(qū)，青藏高原地區(qū)的相關(guān)研究集中在其東南部、東北部（如金沙江、沱沱河、瀾滄江、石羊河、蓋孜河等［10-14］），少見(jiàn)關(guān)于青藏高原南部河流的相關(guān)研究，特別是雅魯藏布江（以下簡(jiǎn)稱(chēng)雅江）上游流域河流沉積物的礦物研究報(bào)道。

雅江發(fā)源于西藏西南部的杰瑪央宗冰川，是青藏高原最重要的外流水系，流經(jīng)中國(guó)及東南亞5 個(gè)國(guó)家，河流的礦物組成和粒度特征對(duì)所經(jīng)地區(qū)的環(huán)境具有指示作用，同時(shí)，岡底斯礫巖沿雅江的河道保存了下來(lái)，其詳細(xì)記錄了古雅魯藏布江水系的沉積作用，對(duì)揭示雅魯藏布江的歷史演化意義深遠(yuǎn)［15］。鑒于此，本研究開(kāi)展了雅江上游河流沉積物的礦物與粒度特征調(diào)查，旨在初步揭示支流礦物組合的空間分布規(guī)律，探討礦物組成和組合對(duì)物源和氣候的指示意義，以期為系統(tǒng)認(rèn)識(shí)雅江的河流沉積分異作用和其他地球化學(xué)過(guò)程等提供科學(xué)參考。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

雅江作為一條適應(yīng)斷裂構(gòu)造帶發(fā)育的先成河，干流沿著大構(gòu)造線發(fā)育而成（雅江縫合帶），支流沿次一級(jí)構(gòu)造發(fā)育。上游干流主要位于雅江南帶分區(qū)和北帶分區(qū)之間，其中南帶分區(qū)巖石巖性以石英巖屑砂巖、硅質(zhì)板巖、長(zhǎng)石巖屑砂巖為主，北帶分區(qū)主要分布在柴曲北側(cè)，巖性以鈣質(zhì)巖屑砂巖、長(zhǎng)石石英砂巖為主［16-18］。則拉色登曲、列榮藏布流經(jīng)區(qū)域的巖層主要為上白堊統(tǒng)達(dá)?；祀s巖組、蹬崗組、桑單林組，索曲流經(jīng)區(qū)域的巖層主要為三疊系窮果群、蹬崗組，柴曲流經(jīng)區(qū)域的巖層主要為二疊系曲嘎組一段、曲嘎組二段，雄曲流經(jīng)區(qū)域的巖層主要為侏羅紀(jì)陸熱混雜組，索曲流經(jīng)區(qū)域的巖層主要為下白堊統(tǒng)折巴混雜巖組，來(lái)烏藏布流經(jīng)區(qū)域的巖層主要為三疊系窮果群、二疊系曲嘎組一段、曲嘎組二段。柴曲晚更新世沉積物為沖洪積物和湖沼積物，來(lái)烏藏布晚更新世沉積物多為沖洪積物和湖積［16-19］。

雅江上游段河長(zhǎng)約268 km，占雅江總河長(zhǎng)的13%，段內(nèi)集水面積約為26 570 km2，占流域總面積的11%。研究區(qū)地處亞寒帶高原半干旱氣候區(qū)，海拔為4 397～6 848 m，多年平均降雨量?jī)H為200 mm，主要集中在7—8月，氣候干燥、寒冷、風(fēng)沙大。年徑流主要受大氣降水、冰川融雪以及地下水補(bǔ)給等因素影響，常年有水河道寬僅30～40 m，水深不足1 m［20］。本研究選擇雅江上游干流的來(lái)烏藏布、列榮藏布、柴曲、雄曲、索曲、則拉色登曲6 條河流（圖1），位于西藏自治區(qū)日喀則市仲巴縣境內(nèi)，經(jīng)緯度介于29°～31° N、82°～85° E。

圖1 雅江上游河流表層沉積物采樣點(diǎn)分布Fig. 1 Distribution of surface sediment sampling sites in upper reaches of Yarlung Zangbo River

1.2 樣品采集與分析

于2021 年8 月豐水期在典型支流采集沉積物樣品共60 個(gè)，列榮藏布采樣編號(hào)為L(zhǎng)R1～LR4，則拉色登曲采樣編號(hào)為ZL1～ZL9，來(lái)烏藏布采樣編號(hào)為L(zhǎng)W1～LW14，柴曲采樣編號(hào)為CQ1～CQ20，雄曲采樣編號(hào)為CQ1～CQ11，索曲采樣編號(hào)為SQ1～SQ2（圖1）。采集點(diǎn)選擇在河段較平直，河床結(jié)構(gòu)較好的地點(diǎn)，采樣點(diǎn)的位置（經(jīng)緯度與海拔）用手持GPS記錄。為了保證樣品的可靠性及代表性，在采樣過(guò)程中每間隔8～10 km 設(shè)置一個(gè)采樣點(diǎn)，同一個(gè)采樣點(diǎn)會(huì)采集多處樣品進(jìn)行充分混合，并且采樣位置盡量避開(kāi)人類(lèi)活動(dòng)頻繁的區(qū)域。所有樣品用鐵鏟采集，現(xiàn)場(chǎng)將表層5 cm 的沉積物裝入無(wú)菌自封袋中，隨后于4 ℃溫度下冷藏保存，用于實(shí)驗(yàn)室分析。

礦物分析由青島斯八達(dá)分析測(cè)試有限公司完成，采用型號(hào)為D/Max-2500 型X 射線衍射儀進(jìn)行XRD（X 射線衍射）全巖測(cè)試。測(cè)試條件：CuKα輻射；工作電壓和電流分別為40 kV 和80 mA，發(fā)散狹縫與散射狹縫均為1°，接收狹縫0.3 mm；掃描步長(zhǎng)為0.02°，停留時(shí)間為0.2 s。所有樣品測(cè)試條件相同。粒度測(cè)試在三峽大學(xué)水利與環(huán)境學(xué)院完成。取原始樣品10～20 g，先用雙氧水浸泡，以除去樣品中的有機(jī)質(zhì)。清洗后，加六偏磷酸鈉溶液，在超聲波中分散之后使用Bettersize3000Plus 激光粒度分析儀（測(cè)量范圍是0.01～3 500 μm，測(cè)定精度±0.5%，重復(fù)測(cè)量誤差小于2%）進(jìn)行粒度測(cè)試。每個(gè)樣品測(cè)量三次，然后求平均值。本研究為了得到科學(xué)有效的結(jié)果，在數(shù)據(jù)分析處理過(guò)程中運(yùn)用了Excel、ArcGIS、Origin、SPSS 等專(zhuān)業(yè)分析軟件，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 沉積物礦物組成

河流沉積物樣品中碎屑礦物主要為石英、斜長(zhǎng)石、鉀長(zhǎng)石等（表1）。其中，抗風(fēng)化能力強(qiáng)的石英在礦物組成中占有較高的比例，占總礦物含量的31.13%；斜長(zhǎng)石次之，占總礦物含量的19.74%；鉀長(zhǎng)石也是分布最廣的一類(lèi)硅酸鹽礦物，占總礦物含量的12.58%；碳酸鹽類(lèi)礦物（方解石、白云石）占總礦物含量的16.22%。伊利石是研究區(qū)黏土礦物的主要組成成分，平均含量為17.6%；高嶺石和綠泥石的平均含量分別為0.8%、2.0%。

2.1.1 列榮藏布

列榮藏布沉積物的礦物類(lèi)型為斜長(zhǎng)石、鉀長(zhǎng)石、石英。礦物組成在空間上呈現(xiàn)出規(guī)律性分布特征（圖2），其中，石英、方解石、綠泥石和高嶺石含量自上游至下游均呈現(xiàn)出逐漸降低的趨勢(shì)，平均含量分別為：石英24.1%（15.4%～37.6%）、方解石3.1%（1.7%～4.5%）、綠泥石0.6%（0.3%～0.9%）、高嶺石0.3%（0.2%～0.4%）。相反，鉀長(zhǎng)石和伊利石含量自上游向下游呈現(xiàn)出逐漸上升的趨勢(shì)，平均含量為：鉀長(zhǎng)石26.0%（15.1%～33.5%），伊利石18.1%（15.6%～22.1%）；所有樣品中斜長(zhǎng)石含量相對(duì)較高為27.7%（25.1%～33.6%），自上游向下游呈先增后減的趨勢(shì)，而白云石和角閃石平均含量較低分別為0.7%、0.3%，且僅有部分點(diǎn)位檢測(cè)出。

圖2 雅江上游河流沉積物的全巖礦物含量分布Fig. 2 Distribution of whole rock mineral content in river sediments of upper reaches of the Yarlung Zangbo River：quartz （a）， plagioclase （b）， calcite （c）， chlorite （d）， illite （e）， kaolinite （f），potassium feldspar （g） and dolomite （h）

2.1.2 雄曲

雄曲沉積物的礦物類(lèi)型為方解石、伊利石、石英。其中，方解石、伊利石含量自上游向下游呈“M”形的變化趨勢(shì)，平均含量分別為方解石34.6%（15.6%～56.6%）、伊利石23.7%（12.0%～41.8%）；相反，石英和綠泥石含量自上游向下游均呈“W”形的變化趨勢(shì)，平均含量分別為石英22.0%（11.9%～38.4%）、綠泥石1.4%（0.7%～2.4%）；斜長(zhǎng)石含量自上游向下游呈現(xiàn)出先減少再增大的趨勢(shì)，平均含量12.7%（5.5%～27.9%）；而高嶺石含量自上游向下游呈現(xiàn)出先增大再減少的趨勢(shì)，平均含量為0.9%（0.7%～1.3%）；鉀長(zhǎng)石和白云石含量自上游向下游均呈現(xiàn)出逐漸增加的趨勢(shì)，平均含量分別為：鉀長(zhǎng)石4.3%（1.7%～7.1%）、白云石2.2%（0.4%～6.9%）；雄曲沉積物中不含角閃石。

2.1.3 索曲

索曲沉積物的礦物類(lèi)型為斜長(zhǎng)石、石英、伊利石。石英、鉀長(zhǎng)石和白云石含量自上游向下游均呈現(xiàn)出逐漸減少的趨勢(shì)，其他礦物含量自上游向下游均呈現(xiàn)出逐漸增加的趨勢(shì)。測(cè)試結(jié)果顯示，石英的平均含量為30.5%（26.7%～34.2%），鉀長(zhǎng)石的平均含量為11.7%（9.1%～14.4%），白云石的平均含量為2.7%（1.7%～3.7%）；斜長(zhǎng)石含量在索曲中最高，平均含量為32.9%（31.8%～34.0%）；伊利石含量和高嶺石含量在索曲中最少，平均含量分別為15.1%和0.2%；方解石平均含量5.3%（3.6%～7.0%）；綠泥石含量在1.3%～1.6%之間。索曲沉積物中不含角閃石。

2.1.4 來(lái)烏藏布

來(lái)烏藏布沉積物的礦物類(lèi)型為石英、斜長(zhǎng)石、鉀長(zhǎng)石。其中，斜長(zhǎng)石、鉀長(zhǎng)石、方解石自上游向下游均呈現(xiàn)出先減少再逐漸增加再減少的趨勢(shì)，平均含量分別為：斜長(zhǎng)石23.0%（14.6%～43.7%）、鉀長(zhǎng)石18.9%（4.2%～47.7%）、方解石6.3%（0.9%～17.1%）；相反，石英含量在空間上呈現(xiàn)出自北向南先增加再逐漸減少再增加的趨勢(shì)，平均含量31.8%（16.8%～31.8%）；高嶺石與綠泥石含量自上游向下游呈現(xiàn)出先減少再增加的趨勢(shì)，平均含量分別為高嶺石0.9%（0.2%～1.6%）、綠泥石2.5%（0.7%～4.0%）；伊利石自上游向下游呈“W”形變化趨勢(shì)，平均含量為16.0%（8.1%～22.6%）；此外，角閃石和白云石平均含量較低分別為1.2%、0.5%，且僅有部分點(diǎn)位檢測(cè)出。

2.1.5 柴曲

柴曲沉積物的礦物類(lèi)型為斜長(zhǎng)石、鉀長(zhǎng)石、石英。石英含量自上游向下游呈減少的趨勢(shì)，平均含量為40.6%（24.5%～58.6%）；與之相反，方解石含量自上游向下游呈增加的趨勢(shì)，平均含量為7.4%（1.6%～23.4%）；此外，其他礦物含量自上游向下游空間上均呈現(xiàn)出變化的趨勢(shì)。其中，斜長(zhǎng)石的平均含量為19.6%，變化幅度為23.2%（11.2%～34.4%）；鉀長(zhǎng)石的平均含量為11.9%，變化幅度為31.3%（1.6%～32.9%）；伊利石的平均含量為15.2%（6.2%～19.2%）；綠泥石和高嶺石含量的平均含量分別為2.7%（1.2%～5.2%）、0.9%（0.4%～1.9%）；白云石主要分布在柴曲，平均含量為2.7%（0.4%～8.2%）。柴曲沉積物中不含角閃石。

2.1.6 則拉色登曲

則拉色登曲沉積物的礦物類(lèi)型為方解石、伊利石、石英。方解石含量自上游向下游呈“M”形變化趨勢(shì)，平均含量為30.7%（15.1%～72.2%）；石英自上游向下游呈“W”形變化趨勢(shì)，平均含量為23.5%（13.4%～45.1%）；鉀長(zhǎng)石與綠泥石自上游向下游呈現(xiàn)出先增加再減少的趨勢(shì)，平均含量分別為：鉀長(zhǎng)石9.7%（5.1%～22.2%）、綠泥石1.4%（1.0%～2.2%）；相反，伊利石空間上呈現(xiàn)出自上游向下游先減少再增加的趨勢(shì)，平均含量18.2%（5.3%～28.3%）；而斜長(zhǎng)石和高嶺石空間上呈現(xiàn)出自上游向下游先減少再增加再減少的趨勢(shì)，平均含量分別為斜長(zhǎng)石17.1%（7.7%～36.1%）、高嶺石0.7%（0.4%～0.9%）；鉀長(zhǎng)石和高嶺石僅在部分點(diǎn)位檢測(cè)到，不含白云石和角閃石。

研究區(qū)內(nèi)的方解石含量分布具有明顯的空間異質(zhì)性，呈現(xiàn)出南高北低、東高西低的顯著特征，在0.91%～72.16%之間，平均值為15.2%，其中，來(lái)烏藏布、索曲、柴曲和列榮藏布的含量普遍偏低，介于0.90%～23.4%之間，則拉色登曲和雄曲中含量較高，介于15.1%～72.2%之間。

2.2 粒度組成

按照國(guó)家海洋局1975年粒度分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，本文采用砂、粉砂、黏粒劃分方法，雅江上游河流沉積物的粒度級(jí)配分析結(jié)果如表2和圖3所示，雅江上游的河流沉積物主要是砂質(zhì)粉砂，其中以砂為主（＞63 μm），平均為61.69%，粉砂（4～63 μm）次之，約占31.39%，黏土（＜63 μm）含量最低，平均約為6.93%。其中，列榮藏布、來(lái)烏藏布、柴曲、索曲均以砂為主，粉砂和黏土次之；則拉色登曲和雄曲的粒度組成偏細(xì)，以粉砂為主，砂和黏土次之。

表2 雅江上游河流沉積物粒度參數(shù)Table 2 Sediment grain size parameters of upper reaches of the Yarlung Zangbo River

圖3 雅江上游河流沉積物的粒度組成百分占比Fig. 3 Percentage of sediment grain size composition in upper reaches of the Yarlung Zangbo River

對(duì)雅江上游河流的粒度和礦物組成使用SPSS進(jìn)行皮爾遜相關(guān)性分析（表3）得出：在河流沉積物樣品中，石英、鉀長(zhǎng)石、斜長(zhǎng)石均與砂和中值粒徑呈正相關(guān)關(guān)系，與黏土和細(xì)粉砂呈負(fù)相關(guān)關(guān)系；伊利石和方解石均與砂和中值粒徑呈極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，與粉砂、黏土呈正相關(guān)關(guān)系；高嶺石與細(xì)粉砂呈一定的相關(guān)性。

表3 粒度與礦物組成的皮爾遜相關(guān)性Table 3 Pearson correlation between particle size and mineral composition

3 討論

3.1 黏土礦物學(xué)指標(biāo)及其成因分析

研究河流沉積物的化學(xué)和礦物學(xué)成分有助于記錄流域的風(fēng)化和侵蝕過(guò)程［21］。大量的黏土礦物都是由母巖經(jīng)地表風(fēng)化作用所形成，河流流域的地質(zhì)背景和環(huán)境條件極大地控制著所形成的黏土礦物的種類(lèi)與特征，尤其是母巖類(lèi)型和流域的氣候條件［4，22］。有研究表明，在強(qiáng)物理風(fēng)化的氣候環(huán)境下，沉積物中黏土礦物一般以伊利石-綠泥石-高嶺石組合為特征［23］。伊利石是最穩(wěn)定的一種黏土礦物，基本上被認(rèn)為是陸源成因，主要從母巖物理侵蝕繼承而來(lái)，或由鉀長(zhǎng)石、白云母等礦物風(fēng)化而來(lái)。綠泥石的形成環(huán)境與伊利石類(lèi)似，主要是陸上巖石在寒冷干燥條件下經(jīng)物理風(fēng)化作用形成，比伊利石更容易發(fā)生水解。高嶺石一般是巖石在溫暖潮濕的酸性環(huán)境下經(jīng)強(qiáng)烈的化學(xué)風(fēng)化、淋濾作用形成的，其在河流沉積物中的空間分布與陸源物質(zhì)供應(yīng)及氣候環(huán)境密切相關(guān)，是典型的陸地母巖的化學(xué)風(fēng)化產(chǎn)物［24］。本文采集的雅江上游6 條河流沉積物樣品，其黏土礦物組合均受地區(qū)寒冷干燥的氣候條件控制，總體表現(xiàn)為富伊利石少綠泥石與高嶺石的特征。相較于其他地區(qū)而言，如鑒江、珠江河流沉積物的黏土礦物主要由伊利石和高嶺石組成，綠泥石含量極低，其根本原因在于華南地區(qū)濕熱多雨，有利于高嶺石的產(chǎn)生［25］。

青藏高原自新生代以來(lái)發(fā)生了強(qiáng)烈的隆升［26］，加大了構(gòu)造活躍區(qū)的侵蝕速度，使大量新鮮巖石快速剝露到地表，加快硅酸鹽化學(xué)風(fēng)化作用［27］，從而導(dǎo)致綠泥石含量的增加。在本研究中，綠泥石主要分布在柴曲和來(lái)烏藏布中，而列榮藏布、則拉色登曲、索曲中的含量較低。柴曲和來(lái)烏藏布的巖性以二疊紀(jì)片巖或千枚巖為主，風(fēng)化產(chǎn)物為綠泥石等；列榮藏布、則拉色登曲和雄曲分布在雅江的南帶分區(qū)，巖性以白堊紀(jì)砂巖為主，風(fēng)化產(chǎn)物為石英、長(zhǎng)石；索曲的巖性為古近紀(jì)頁(yè)巖，風(fēng)化產(chǎn)物為高嶺石等，說(shuō)明綠泥石的含量及分布受到了基巖分布的影響；此外，空間上綠泥石平均含量整體偏低，僅有2.0%，表明研究區(qū)內(nèi)巖石風(fēng)化以物理風(fēng)化為主，化學(xué)風(fēng)化作用影響較弱。田偉東等［28］對(duì)雅江流域表層沉積物的研究發(fā)現(xiàn)，雅江流域主要處于初等化學(xué)風(fēng)化狀態(tài)和未化學(xué)風(fēng)化狀態(tài)下，降水量少可能是制約雅江流域化學(xué)風(fēng)化的主要原因。

支流河流中伊利石含量沿著河流流向呈現(xiàn)出由低到高的增加趨勢(shì)，可能是因?yàn)槲鞑氐臉?gòu)造作用強(qiáng)，區(qū)域內(nèi)的長(zhǎng)石不斷風(fēng)化形成伊利石的結(jié)果；加之伊利石的比重較其他黏土礦物低，伴隨著河流的沖刷作用，有利于伊利石從上游向中下游遷移形成逐漸增加的空間分布趨勢(shì)。從粒度與礦物的相關(guān)性分析結(jié)果也發(fā)現(xiàn)，伊利石與黏土和細(xì)粉砂呈極顯著正相關(guān)關(guān)系，與砂呈極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，因此，支流河流中伊利石含量自上游向下游呈增加的趨勢(shì)也可能與沉積物的粒度分異有關(guān)。

高嶺石在來(lái)烏藏布、雄曲、柴曲含量高，在則拉色登曲、列榮藏布、索曲含量低，空間上的分布呈現(xiàn)出西北東南高，中部低的分布特征，且沿著河流流向高嶺石含量呈增加的趨勢(shì)（圖2），其空間差異可能是研究區(qū)內(nèi)母巖（長(zhǎng)石）不斷風(fēng)化的結(jié)果。來(lái)烏藏布的基巖為二疊紀(jì)變質(zhì)砂巖和千枚巖，雄曲的基巖為白堊紀(jì)砂巖及侏羅紀(jì)硅質(zhì)巖，柴曲的基巖為二疊紀(jì)變質(zhì)砂巖及千枚巖，索曲、列榮藏布、則拉色登曲分布在雅魯藏布江南帶分區(qū)，基巖巖性主要為白堊紀(jì)砂巖、頁(yè)巖或古近紀(jì)砂巖、頁(yè)巖。砂巖和千枚巖經(jīng)風(fēng)化、剝蝕形成長(zhǎng)石，長(zhǎng)石在H2O 與CO2的綜合作用下容易轉(zhuǎn)變?yōu)橐愿邘X石為主的黏土礦物［29］。其次，黏土礦物的空間分布特征受氣候條件的影響，氣候條件的差異使得流域內(nèi)不同母巖受到的化學(xué)風(fēng)化程度具有一定的差異。在寒冷干燥的環(huán)境中，淋濾和化學(xué)風(fēng)化作用較弱，不易形成高嶺石［30］，研究區(qū)內(nèi)高嶺石整體含量較少，僅占總礦物含量的0.52%，反映該區(qū)域發(fā)生的與氣候有關(guān)的化學(xué)風(fēng)化作用弱。

3.2 碎屑礦物學(xué)指標(biāo)及其成因分析

沉積物中礦物組分特征與其物源區(qū)母巖性質(zhì)密切相關(guān)［31］。本研究中沉積物礦物含量按礦物組分可分為三種組合：列榮藏布-來(lái)烏藏布-柴曲型，以斜長(zhǎng)石、鉀長(zhǎng)石、石英為主；則拉色登曲-雄曲型，以方解石、伊利石、石英為主；索曲型，以斜長(zhǎng)石、石英、伊利石為主。列榮藏布和索曲的主要巖石類(lèi)型為白堊系頁(yè)巖、砂巖、安山巖及板巖，其風(fēng)化結(jié)果與河流沉積物中高的斜長(zhǎng)石和石英含量一致；則拉色登曲和雄曲中的石英、方解石含量較高，為對(duì)其母巖為白堊系灰?guī)r、片巖、頁(yè)巖、砂巖為主的巖石類(lèi)型的響應(yīng)；來(lái)烏藏布和柴曲中，石英為主要礦物則均繼承于流域母巖以二疊紀(jì)石英片巖、變質(zhì)石英砂巖為主的巖性特點(diǎn)。

一般地，在無(wú)機(jī)沉淀過(guò)程中，較高的溫度、快速的水流和溶液中較高的鈣離子濃度等有利于方解石沉積［32］。來(lái)烏藏布和柴曲的巖石類(lèi)型均以變質(zhì)灰?guī)r為主，但其河流沉積物中方解石含量較少，平均含量分別為6.3%、7.4%，來(lái)烏藏布流域中鈣離子濃度平均為64.39 mg·L-1，柴曲流域鈣離子濃度為83.72 mg·L-1（數(shù)據(jù)未發(fā)表），較其他河流的鈣離子濃度明顯偏低。結(jié)合實(shí)際觀測(cè)，來(lái)烏藏布和柴曲周?chē)写罅康纳矫}分布，水系較多，河流沉積物中方解石含量處于較低水平可能與水體的鈣離子濃度有關(guān)。

Pettijohn［33］認(rèn)為輕礦物成分成熟度Q/TF（石英/長(zhǎng)石）在很大程度上受氣候環(huán)境和大地構(gòu)造條件的制約，可以指示沉積物中礦物改造程度并對(duì)沉積物的歷史沉積環(huán)境做出一定程度的反演。通過(guò)計(jì)算（表1、圖4）得到雅江支流河流沉積物的礦物成分成熟度指數(shù)為1.2%，其變化范圍為0.3%～4.3%，表明區(qū)域內(nèi)的化學(xué)風(fēng)化作用較弱，淋溶作用不強(qiáng)，成壤作用較低，同時(shí)，氣候比較寒冷，降雨量少。由于長(zhǎng)石的抗物理風(fēng)化能力較強(qiáng)，抗化學(xué)風(fēng)化能力較弱，所以，在以物理風(fēng)化為主的雅江上游流域中鉀長(zhǎng)石和斜長(zhǎng)石的含量較高，是礦物組成的主要部分。在列榮藏布、則拉色登曲、來(lái)烏藏布和索曲中，輕礦物成熟度（Q/TF）分別為2.6%、1.2%、1.5%、1.5%，石英的含量低于長(zhǎng)石的含量原因在于隨著粒徑變細(xì)，細(xì)顆粒長(zhǎng)石更容易遭受風(fēng)化作用而含量減少，更穩(wěn)定的石英保存下來(lái)，含量增加。粒度與礦物的相關(guān)性分析結(jié)果表明，石英、斜長(zhǎng)石、鉀長(zhǎng)石均與砂呈極顯著正相關(guān)關(guān)系，與黏土和細(xì)粉砂呈極顯著負(fù)相關(guān)，該結(jié)論與金章東［34］的結(jié)論相一致：河流沉積物中石英與長(zhǎng)石兩者的關(guān)系常呈正相關(guān)關(guān)系，是沉積物砂和粉砂粒徑的主要成分。值得注意的是，來(lái)烏藏布流域中鉀長(zhǎng)石和斜長(zhǎng)石含量的突增變化，一般而言，由于礦物的沉積分異作用，粗顆粒物質(zhì)先沉積，而細(xì)顆粒物質(zhì)可通過(guò)懸移的方式往下游搬運(yùn)，沉積物的粒度具有變小的趨勢(shì)［35］，但地形地貌和水動(dòng)力條件的差異會(huì)影響沉積物的運(yùn)移和再分配，進(jìn)而導(dǎo)致河流中段匯集大量的沖積與洪積沉積物［36-37］，且與其上游段相比，河流中段沉積物的礦物含量較高，粒度組成相對(duì)較大。河流沉積物按不同的粒度、形態(tài)、比重行分異沉積，使礦物的含量發(fā)生變化［38］，如角閃石、白云石等礦物的比重較大，歸屬在重礦物范疇，易于沉積，因此自上游向下游重礦物含量呈現(xiàn)出逐漸減少的趨勢(shì)，且其變化趨勢(shì)與沉積物粒度的變化趨勢(shì)相吻合。

圖4 雅江上游河流沉積物的輕礦物成熟度Fig. 4 Maturity of light minerals in sediments of upper reaches of the Yarlung Zangbo River

位于青藏高原東部［39］的長(zhǎng)江源區(qū)、瀾滄江源區(qū)的河流沉積物中長(zhǎng)石和碳酸鹽等非穩(wěn)定礦物含量高，與流經(jīng)地區(qū)地層的巖性相應(yīng)；位于青藏高原北部［14，40］的黨河流域、石羊河流域的河流沉積物以石英、云母為主，碳酸鹽類(lèi)礦物含量相對(duì)較少，符合西北內(nèi)陸干旱區(qū)的地域氣候；位于青藏高原南部的雅魯藏布江由于其獨(dú)特的地貌格局，從上游至下游的氣候條件變化大，沉積物中礦物組成特征有所差異。以冷干為主要特征的上游流域沉積物中碎屑礦物以長(zhǎng)石、石英為主，伊利石和綠泥石為主要黏土礦物，流域內(nèi)化學(xué)風(fēng)化程度相對(duì)較弱，在流域的中下游［41］地區(qū)，氣候相對(duì)溫暖濕潤(rùn)，沉積物中磁性礦物大量積累，高嶺石含量較上游增多，成壤作用更強(qiáng)。因此，青藏高原的河流沉積物的礦物組分主要由物源區(qū)母巖性質(zhì)和風(fēng)化程度控制，且物理風(fēng)化作用強(qiáng)。與本文雅江上游的河流沉積物中礦物的種類(lèi)、含量及空間分布情況受母巖巖性、沉積分異作用、風(fēng)化作用等因素的綜合影響的研究結(jié)果一致。

4 結(jié)論

本文利用XRD 分析技術(shù)對(duì)雅江上游部分河流沉積物中的礦物進(jìn)行了半定量分析，并與周邊潛在物源進(jìn)行對(duì)比，討論了河流干支流沉積物礦物的物源及搬運(yùn)方式，得到主要認(rèn)識(shí)如下：

（1）雅江上游支流沉積物中礦物組成有三種類(lèi)型，一是列榮藏布-來(lái)烏藏布-柴曲型，以斜長(zhǎng)石、鉀長(zhǎng)石、石英為主；二是則拉色登曲-雄曲型，以方解石、伊利石、石英為主；三是索曲型，以斜長(zhǎng)石、石英、伊利石為主。據(jù)討論，沉積物的礦物組合的特征存在差異主要是流域母巖巖性不同、沉積分異作用及風(fēng)化作用等因素綜合影響的結(jié)果。

（2）雅江上游支流沉積物的輕礦物成分成熟度指數(shù)較小，且綠泥石及高嶺石的含量分布較低，指示出此區(qū)域礦物以物理風(fēng)化為主，寒冷的天氣制約了化學(xué)風(fēng)化的進(jìn)行。

（3）研究區(qū)內(nèi)表層沉積物類(lèi)型是砂質(zhì)粉砂，沉積物的粒度與礦物之間存在一定的相關(guān)性，即石英、鉀長(zhǎng)石、斜長(zhǎng)石均與砂呈正相關(guān)關(guān)系，與黏土和細(xì)粉砂呈負(fù)相關(guān)關(guān)系；伊利石和方解石均與砂呈極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，與粉砂、黏土呈正相關(guān)關(guān)系。