黄河乌兰布和沙漠河道粗沙重矿富集特征及其源解析

通过对黄河上游河段河道淤积泥沙、乌兰布和沙漠河道浅层岩芯以及主要物源区物质进行系统采样，在粒径分级的基础上，测试样品的重矿物类型与含量，分析乌兰布和沙漠河道粗沙重矿的富集特征，建立乌兰布和沙漠河段粗泥沙来源辨识的重矿物标志与端元混合模型，定量-半定量辨识不同源区对该段河道淤积粗泥沙的贡献，揭示近50年来该河段淤积粗泥沙来源的变化规律。..此项研究，不仅进一步完善和丰富了沙漠河流沉积学的研究内容，更能为深入揭示黄河乌兰布和沙漠河段河道淤积的根源、发展趋势及'悬河'的防治提供科学依据，具有非常重要的理论意义与实践价值。

粗泥沙淤积是导致黄河洪水，决堤的根源。黄土一直被认为是黄河主要的粗泥沙来源。黄河乌兰布和沙漠河段穿过乌兰布和沙漠风沙区，近几十年来，该河段河床抬高，河道淤积。然而，关于该河段淤积泥沙的来源，目前还存在不同的认识：一是基于干流悬移质监测结果分析，认为黄河上游流经黄土高原区的洮河，祖厉河，清水河等的粗泥沙是其主要粗泥沙源；二是基于野外观测，河床钻孔粒径、SEM形貌与矿物特征对比分析，认为河道淤积的粗泥沙主要来源于乌兰布和沙漠。为此，我们对该河床质以及主要粗泥沙源区泥沙进行系统采样，通过粒径、元素、以及重矿物组成特征分析，研究结果表明：(1) 黄河乌兰布和沙漠河段淤积泥沙粒径较粗，不同于黄河下游大于0.05mm的粗泥沙；在垂直方向上，发育典型的二元结构，即由表层的细泥沙层与底层的粗泥沙层构成；细泥沙层的泥沙主要来源与黄土高原区，而粗泥沙层的泥沙主要来源与乌兰布和沙漠；(2) 黄河乌兰布和沙漠河段淤积的0.1-0.25m粒径的泥沙重矿物主要富集角闪石-赤褐铁矿-绿帘石，而且在垂直方向上具有相似的变化特征。较低的ZTR指数表明该河段淤积的粗泥沙属于近距离搬运堆积；(3) 在纵向分布上，不同粒级的粗泥沙含量在黄河甘肃河段(砾石质河床)，呈递减的变化趋势，在祖厉河口，达到最低值。而后由于乌兰布和沙漠风沙的入汇，河床质粗泥沙对应粒级的泥沙含量陡然增加；进一步分析黄河上游河道河床质粗泥沙(0.08-0.25mm)的元素、重矿物的沿程分布特征，结果表明黄河上游淤积的粗泥沙具有明显的局地性特征；(4)元素组成的端元模型计算表明：乌兰布和沙漠风沙对该河段淤积的0.08-0.25mm的粗泥沙的贡献率达到97%，上游黄土高原区仅占到3%。以上结果表明乌兰布和沙漠风沙是导致黄河乌兰布和沙漠河段河道淤积的根源，而不是传统认为的黄土。