台湾河流沉积物的标型特征及其对周围海域的物质贡献

台湾岛位于欧亚板块与菲律宾板块的碰撞地带，活跃的构造活动和丰富的降雨量以及其独特的地理位置造就了它在大陆边缘和源到汇研究中的重要地位，每年通过河流注入到周边海域的沉积物多达数亿吨，成为周边海域重要的物质来源，也成为沉积物"源到汇"系统研究的天然实验室。台湾河流的这种巨大输沙能力引起了广泛关注，查明其沉积物组成特征便具有重要意义。因此，2010年我们与台湾海洋大学及"中研院"环境变迁研究中心合作对台湾大型河流进行了系统取样，共获得了台湾西部和东部十条代表性河流共42个沉积物样品，本项目计划以这些河流沉积物为主要研究材料，通过对这些河流沉积物进行系统的粒度、矿物、元素地球化学和同位素分析以及对河流悬浮体的综合研究，查明台湾各河流沉积物的矿物学及地球化学组成特征，建立台湾河流沉积物的标型特征和标型组合，并结合周边海域沉积物组成特征探讨台湾河流沉积物对周边海域的物质贡献。

台湾河流每年可以携带约1.8~3.8 亿吨沉积物入海，是周围海域重要的物质来源。本项目对台湾河流沉积物进行了系统的矿物、地球化学分析，建立了台湾河流沉积物的矿物及化学元素组合特征，并探讨了其物源示踪意义。台湾河流沉积物的主要矿物组成包括伊利石，绿泥石+高岭石，石英，钾长石，斜长石和少量方解石、文石、针铁矿等矿物。碎屑矿物主要以轻矿物为主，平均含量达到98.9%，重矿物含量较低，平均含量仅为1.1%。其中轻矿物主要由石英（~37.6%）、斜长石（~27.4%）、风化云母（~21.8%）、钾长石（~7.5%）和风化碎屑（~2.4%）组成。粘土矿物以伊利石（~75）和绿泥石（~24）为主，几乎不含蒙脱石，高岭石含量也较低。台湾河流沉积物化学元素组成中SiO2含量介于60%-78%之间，平均含量为68%。Al2O3含量与长江沉积物中Al2O3相似，平均含量为13.6%，高于黄河沉积物中的Al2O3含量。台湾河流沉积物样品中CaO含量较低，平均为1.3%，而黄河中CaO含量高于5%。另外，台湾河流中Na2O的含量也低于黄河。台湾河流沉积物的化学风化指数CIA值介于47.1到77.5之间，平均为71.6，说明台湾地区的化学风化为中等强度。稀土元素含量介于122.29 ~323.08µg/g 之间，平均含量为193.12µg/g，高于黄河与长江，但低于珠江。上地壳标准化的稀土元素显示重稀土亏损并伴随轻微Ce异常和中等强度的Eu异常，δCe和δEu值分别为0.98和0.66。台湾河流沉积物的矿物和地球化学组成特征主要与台湾岛内岩石类型和物理、化学风化强度有关，广泛出露的第三纪沉积岩，尤其是砂岩、页岩、板岩等在经过强烈的物理风化作用后形成丰富的伊利石与绿泥石。由于台湾雨量充沛，地形陡峻，使得这些粘土矿物被河流快速搬运至出海口，并进一步随海流和波浪作用向其它海区扩散。