钱塘江流域河流沉积物1.4nm粘土矿物及其物源示踪研究

The provenance tracer of river sediment is a core element of the land-sea interaction, and plays an important role in the study of the "source-to-sink" system. Taking Qiantang River Basin as a typical case in China under subtropical temperature zone, this project focuses on the in-depth study of the clay minerals as potential tracers, especially the type of 1.4nm clay minerals and their content, spatial distribution and impact mechanism within the tributary watersheds through systematic sampling in the research area including different catchments and the main stram of the different sections of the river sediments (including topsoils), based on the comprehensive analyses of sediment grain-size, minerals, environmental magnetism, element geochemical features. Significantly, this project will also determine the different sources of sediment of 1.4nm mineral discriminant flags (fingerprinting) through corelation with those samples taking from the adjacent Yangtze estuary and offshores, and methodologically realize the source tracer of 1.4nm clay minerals. This study not only provides a paradigm for improving the validity and reliability of clay minerals in research of the river sediments as source tracers, but also has the significance in analysing the sediment source of the tipical, strongly eroded estury (Hangzhou Bay) and the sediment diffusion of the Yangtze estury.

河流沉积物的物源示踪是陆-海相互作用研究的一项核心内容，在"源到汇"的研究中发挥着重要作用。本项研究以钱塘江流域为典型案例，通过对其五个次一级流域和干流不同河段河流沉积物（含流域表土）的系统采样，在综合分析沉积物粒度、碎屑矿物、环境磁学、元素地球化学等特征的基础上，采用XRD分析方法，重点开展对粘土矿物的深入研究，特别是1.4nm粘土矿物的种类、成因机制和空间分布规律的研究，并与毗邻的长江口和东海近岸沉积物进行比较分析，确定不同来源沉积物1.4nm矿物识别标志，实现基于1.4nm矿物的物源示踪。此项研究不仅为提高粘土矿物在河流沉积物源示踪研究中的有效性和可靠性提供一个范例，也对分析典型强侵蚀型河口泥沙来源及与长江口泥沙扩散的关系具有重要意义。

本项目针对钱塘江流域沉积物的物源这一科学问题展开研究，在流域地貌、土壤类型和水文状况调查的基础上，系统采集了干流从河源到河口和主要支流沉积物以及覆盖整个流域的不同类型表土共计510个样品，开展了磁性参数、地球化学元素、粘土矿物特征等指标的系统研究，绘制了流域元素含量、粘土矿物含量及组合类型空间分布图。在此基础上探讨了钱塘江沉积物的来源及其影响因素，追溯物源区气候环境特征。重点开展了粘土矿物特别是1.4nm粘土矿物的物源判别研究。研究结果表明：.（1）钱塘江细颗粒沉积物来源主要有两类，一类是流域表层侵蚀物质，另一类是长江源物质。流域表土CIA值为70.7~98.5，平均85.7；粘土矿物中高岭石和蛭石及其过渡矿物含量较高，绿泥石和蒙皂石含量较低，反映流域中等偏强的风化作用强度。长江口沉积物CIA平均值72.3，粘土矿物中绿泥石和蒙皂石含量较高，高岭石和蛭石及过渡矿物含量较低。反映长江物源区中等强度的化学风化作用。.（2）钱塘江干流从上游至河口，不同河段细颗粒沉积物特征存在差异，主要与物源和水动力条件有关，其中物源是主要因素。基于磁性特征、元素地球化学和1.4nm粘土矿物的物源判别显示，富春江段（闻堰以上）沉积物主要来自流域内兰江和分水江的贡献，新安江贡献较少。钱塘江和杭州湾具有多物源的特点，既有流域物质，又有长江源物质，但是以长江源为主，特别是杭州湾基本来自长江物源的贡献。反映了自西向东钱塘江流域物源贡献的递减和长江流域物源的递增。.（3）不同源区1.4nm粘土矿物的种类和含量差异较大，可作为判别不同源区的标志矿物。