探索沉积物源汇过程的时间尺度- - 利用234U/238U估算长江和台湾河流沉积物的"搬运时间"

The source to sink process of terrigenous detrital material from East Asia continent to East China Sea is a critical issue of land-ocean interaction and marine geology study in China. Previous studies had achieved a lot on either sediment source or sink, and emphasis mainly on hydrodynamics during the sediment transferring or sediment geochemical composition, while the sediment source to sink process, especially its timescale, is rarely be clarified. As a newly developed method, 234U/238U ratio has been successfully applied to quantitatively achieve sediment transport time in many rivers' and marine sediment. This proposed research aims to estimate the transport time of large river (Changjiang) and mountainous river (Taiwan rivers) based on 234U/238U ratio. Furthermore, the weathering characteristic and sediment evolution/cycle will be well discussed, together with mineralogy and geochemistry data. Overall, this research is of great significance on east China continent "source to sink" study which is characterized by complicated "tectonic-climate-anthropologic activities"

东亚边缘海陆源碎屑沉积物的从源到汇过程，是我国陆海相互作用和海洋地质研究的重要内容。目前已开展的沉积物源汇研究，思路上主要集中于源汇过程中的"源"和"汇"两个端元的记录研究，研究内容上主要关注沉积物输运的动力学过程和沉积地球化学组成变化，而对沉积物从源到汇的过程尤其是时间尺度，缺乏系统而定量的研究。通过234U/238U比值定量计算沉积物的搬运时间，是国际上最近发展的一种同位素地球化学示踪方法，已经成功应用于世界多条河流和海洋沉积物的源汇过程研究。本课题拟分析代表性河流- - 世界大河长江和台湾山溪性小河流沉积物样品的234U/238U，估算不同类型样品的搬运时间。结合地球化学的研究，探讨不同类型河流沉积物搬运时间的影响因素，揭示搬运时间所反映的流域风化特征和沉积旋回历史。该项目有助于深化我国东部边缘海不同构造-气候-人类活动背景下河流入海沉积物的从源到汇过程研究。

沉积物“从源到汇”过程的时间尺度，制约了流域的风化及各种地表过程。本项目根据陆源碎屑沉积物中234U/238U比值，估算了长江和两条台湾小河流的沉积物“粉碎时间”并以此定义了沉积物“从源到汇”的时间尺度。在整个长江流域沉积物中，234U/238U比值主要受控于沉积物颗粒大小和流域的化学风化特征，而台湾河流沉积物的234U/238U比值则取决于流域的侵蚀。本项目研究结果显示长江流域沉积物的搬运时间在25至60万年之间波动，而台湾河流沉积物搬运时间只有不到10万年。两种流域之间搬运时间的差异与流域地形和风化/侵蚀特征有关。长江流域有广泛发育的河漫滩及湖泊，为沉积物风化、滞留提供了良好场所，因而沉积物搬运时间较长。台湾山区位于构造活动带上，快速的隆升再加上强烈的台风作用，导致台湾地区侵蚀速率特别高，因而沉积物一旦产生便被快速冲刷带走，搬运迅速。作为东亚大陆边缘两种最主要的河流源汇系统，长江流域和台湾山溪性河流流域差异化的风化特征和流域地形使两种河流体系有显著不同的河流源汇过程。本课题系统调查了长江和台湾两种不同河流体系的特征，定量的计算沉积物的搬运时间，研究成果为深入了解季风主导下东亚大陆和岛屿的风化及沉积物搬运过程，提供了有益的探索。