中国河流沉积物研究
河流泥沙变化规律及其对环境的影响
河流泥沙变化规律及其对环境的影响河流是地球上最宝贵的自然资产之一，对于物种生态系统和人类社会有着重要影响。
河流是淡水资源的重要来源，并为农业、工业、交通、观光和娱乐等产业提供了重要的支持。
然而，河流沉积物变化的规律对环境稳定性的影响却是不可忽视的问题。
本文旨在分析河流沉积物变化的规律及其对环境的影响。
一、河流沉积物的来源和组成河流沉积物主要源于两个方面：一是岸边和河道中的岩石、石头、草木和泥土等天然物质；二是溪流中冲刷下来的泥沙和土壤以及附近地区的农业、工业和城市废水。
河流沉积物主要由砾石、沙粒、泥板、黏土和有机物质等组成。
这些沉积物可以通过人工和自然力量的运动转移到不同的地貌区域和不同的水域环境中。
沙和泥沈积是代表性的河流沉积物，在纵向分布上互相依存，沙粒沉积在上游区域，而细小的泥沙则主要在下游区域沉积。
二、河流沉积物变化的规律河流沉积物的变化与多种因素有关，包括流量、降雨、输入量、流速、沉积作用、生态因素等。
以下内容将着重探讨这些因素的影响。
1. 流量河流的流量是影响沉积物变化的重要因素。
径流量的变化不仅仅改变了输移能力、搬运才华和侵蚀能力，同时也影响了河床的粒子分选和沉积速率等物理过程。
2. 降雨降雨量会对河流搬运力造成影响，同时也会增加河流的风险。
如果降雨量小于径流量，部分水分会通过地下水层附近的地面径流来到河流中，并且水质不会因为降雨而发生明显的变化。
3. 输入量输入量包括从河床、岸边和上游输入的沉积物和生物质量等。
沉积物的输送由利用流量、悬浮物、水速、水体深度、枯水期等条件的径流来驱动。
如果输入量变化很大，则会影响底部通量的吸附和吸附过程，使它们在环境中的固定性和可行性产生变化。
4. 流速河流的流速会影响沉积物的运动和传输。
一般来说，流速越快，泥沙的径流距离越远。
在慢流的条件下，稳定地假设岸边和底端质点的间隔相等以及它们耗费同等的时间通过实际沉积物碰撞和沉积进程，也就是说在同等温度、官能群和环境下，不同的大气沉积速率下，不同的碰撞速度和沉积速度等条件下，密度初始值相同的沉积物粒径在沉积区的垂直径向分布是相同的。
中国东南入海河流沉积物的稀土元素地球化学特征
㊀I S S N０２５６Ｇ１４９２C N３７Ｇ１１１７/P海洋地质与第四纪地质MA R I N EG E O L O G Y &Q U A T E R N A R Y G E O L O G Y第３８卷第１期V o l ．３８,N o ．１D O I :１０．１６５６２/j．c n k i ．０２５６Ｇ１４９２．２０１８．０１．０１４中国东南入海河流沉积物的稀土元素地球化学特征郭玉龙１,杨守业１,２,苏妮１,印萍３,王中波３１．同济大学海洋地质国家重点实验室,上海２０００９２２．青岛海洋科学与技术国家实验室海洋地质过程与环境功能实验室,青岛２６６０６１３．中国地质调查局青岛海洋地质研究所,青岛２６６０７１摘要:系统采集了浙闽三条中小河流的代表性表层沉积物和悬浮物样品,用１N 盐酸淋滤样品,研究稀土元素(R E E )在酸溶及酸不溶相态中的组成特征.浙闽河流沉积物酸溶组分中的R E E 在总R E E 中的占比可达３２％~８２％,其中F e ＧM n 氧化物和黏土矿物吸附态是细粒沉积物酸溶组分R E E 的主要赋存形式.浙闽河流沉积物酸溶组分的R E E 组成反映其遭受化学风化的信息;酸不溶组分主要由硅酸盐造岩矿物和稳定副矿物组成,尤其是锆石对R E E 组成有重要贡献.酸不溶相R E E 组成揭示,当地流域风化物质与潮流作用带入的长江源细颗粒是浙闽河口沉积物的主要来源.R E E 在风化及水动力分选过程中会发生分异,使得沉积物全岩组成不直接继承其源岩的R E E 组成特征,运用于物源判别时候需要慎重.中国东南河流沉积物显示G d 异常,这不是人类活动引起的G d 输入所致,而只反映中国东部物质的组成特征.关键词:小河流;稀土元素;沉积物;物源示踪中图分类号:P ５９５㊀㊀㊀文献标识码:AR a r e e a r t h e l e m e n t g e o c h e m i s t r y o f t h e s e d i m e n t s f r o ms m a l l r i v e r s d r a i n i n g so u t h e a s t C h i n a G U O Y u l o n g １,Y A N GS h o u y e １,２,S U N i １,Y I NP i n g ３,WA N G Z h o n gb o ３１．S t a t eK e y L a b o r a t o r y o f M a r i n eG e o l o g y ,S h a n gh a i ２０００９２,C h i n a ２．L a b o r a t o r y f o rM a r i n eG e o l o g y a n dE n v i r o m e n t ,Q i n g d a oN a t i o n a l L a b o r a t o r y f o rM a r i n e S c i e n c e a n dT e c h n o l o g y ,Q i n g d a o ２６６０６１,C h i n a ３．Q i n g d a o I n s t i t u t e o f M a r i n eG e o l o g y ,C G S ,Q i n gd a o ２６６０７１,C h i n a A b s t r a c t :Re p r e s e n t a t i v e s u s p e n d e da n df l o o d p l a i n s e d i m e n t s a m p l e sw e r e s y s t e m a t i c a l l y co l l e c t e df r o mt h r e e s m a l l r i v e r s i n Z h e j i a n g a n dF u j i a n p r o v i n c e s ．T w oc h e m i c a l p h a s e s (l e a c h a t e sa n dr e s i d u e s )w e r es e p a r a t e db y １N H C l l e a c h i n g an dt h e l e a c h a t e s a c c o u n t f o r ３２％~８２％o f t h e t o t a l R E Ec o n c e n t r a t i o n ．T h e a b s o r p t i o no nM n ＧF e (h y d r o )o x i d e s a n d c l a y m i n e r a l s a r e t h em a i nh o s t s o f a c i d Ｇl e a c h a b l eR E E s ．T h eR E Ec o m p o s i t i o n s o f t h e l e a c h a t e s c a n p o t e n t i a l l y i n d i c a t e t h ew h o l ew e a t h e Ｇr i n g h i s t o r y o f t h e s e d i m e n t s t o s o m e e x t e n t ．S i l i c a t em i n e r a l s a n d s t a b l e h e a v y m i n e r a l s l i k e z i r c o n a r e i m po r t a n t h o s t s o f r e Ｇs i d u a lR E E s ,a n d t h e r e s i d u a l f r a c t i o n s a r er e l i a b l ef o r t h e i n d i c a t i o no f s e d i m e n t p r o v e n a n c e ．T h ew e a t h e r i n gp r o d u c t so f r i v e r b a s i n s a n dC h a n g j i a n g Ｇd e r i v e d s e d i m e n t s p u m p e db y s t r o n g ti d e i n t ot h ee s t u a r i e s a r e t h em a i ns o u r c e so f t h e s er i v e r s s e d i m e n t s ．R E Ef r a c t i o n a t i o n i s d e m o n s t r a t e dd u r i n g e x t r e m e c h e m i c a lw e a t h e r i n g a n dh y d r o d y n a m i c s o r t i n gpr o c e s s e s ,a n d t h u s i t s h o u l db ec a u t i o u s t ou s et h eb u l k R E Ec o m p o s i t i o n so f t h e s er i v e r s e d i m e n t s t oi n d i c a t et h es e d i m e n t p r o v e n a n c e ．S l i g h t p o s i t i v eG da n o m a l i e s o c c u r b o t h i nt h e l e a c h a t e s a n dr e s i d u e s ,w h i c hd on o t i n d i c a t e t h e p r e s e n c eo fa n t h r o p o g e n i c G d ,b u t r e f l e c t t h e g e o c h e m i c a l c o m po s i t i o n s o f t h em a t e r i a l s i nE a s t e r nC h i n a ．K e y w o r d s :s m a l l r i v e r s ;r a r e e a r t he l e m e n t s ;s e d i m e n t ;p r o v e n a n c e s t u d y 资助项目:国家自然科学基金 河流与海洋沉积地球化学:末次冰盛期以来东海沉积中长江源物质的源汇过程与环境意义 (４１２２５０２０);科技部 典型中小入海河流河口动力沉积地貌与环境本底数据调查 项目(２０１３F Y １１２２００);上海市优秀学科带头人计划(１４X D １４０３６００)作者简介:郭玉龙(１９８８ ),男,博士研究生,海洋科学专业,E Ｇm a i l :y l g u o ＠t o n g j i ．e d u ．c n 通讯作者:杨守业,教授,主要从事东亚河流和边缘海沉积地球化学研究,E Ｇm a i l :s y y a n g ＠t o n g ji ．e d u ．c n 收稿日期:２０１７Ｇ０５Ｇ３１;改回日期:２０１７Ｇ１２Ｇ２１．㊀周立君编辑㊀㊀沉积物稀土元素(R E E s)组成基本继承和反映了流域源岩的平均组成,因此被广泛运用于河流入海沉积物的物源判别[１Ｇ５].几十年来,我国学者已对长江㊁黄河㊁珠江等大河沉积物的R E E 组成进行了较为系统的研究,基本查明了这些河流入海物质的R E E 组成特征及主要控制因素[４,６Ｇ８].如系列研究揭示,长江下游近河口细粒沉积物的酸不溶组分中R E E 组成可以代表源区上陆壳的平均混合,而复杂海洋地质与第四纪地质㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀２０１８年２月㊀的源岩类型和水动力分选引起的河流沉积物地球化学组成的时空不均一性也应引起重视[４,９].比较而言,学界对一些中小河流仅有零星的关注[１０,１１].最近一些研究表明,沉积物粒度和矿物组成㊁化学风化和成土作用以及人类活动等因素也可能对沉积物R E E组成起控制作用[６,１２Ｇ１５].过去几十年的系列研究揭示了R E E在表生过程中的分异特征.如N e s b i t t等[１６]的开创性工作表明,花岗岩风化过程中R E E是活动性元素,轻稀土(L R E E)比重稀土(H R E E)优先淋滤.风化壳R E E分布规律的研究揭示,风化过程中R E E的重新分布导致剖面内R E E的垂直分层现象,富R E E的副矿物的含量和稳定性,以及剖面的风化程度是控制剖面不同层位R E E富集程度和分布规律的主要因素[１０,１７,１８]. N e s b i t t等[１５]对亚马逊河口深海扇的研究认为,流域强烈化学风化和沉积物搬运过程中的水动力分选可导致沉积物R E E发生分异,使得L R E E在细粒级沉积物中富集.G a r z a n t i等[１２]认为水动力分选引起沉积物矿物组成发生分异,导致沉积物不同粒级组分中R E E组成发生显著差异.对福建山溪性小河流木兰溪最新研究也揭示,从流域风化剖面到河流悬浮和河漫滩沉积物的物质输运过程中,化学风化和水动力分选可导致沉积物R E E发生明显的分异[１０].为进一步验证R E E的物源示踪意义及其在表生过程中的分异特征,本文选择我国东南沿海的中小河流包括浙江的椒江㊁瓯江以及福建的木兰溪,系统采集代表性河漫滩沉积物与悬浮物样品.用１N H C l淋洗沉积物,系统总结酸溶相与酸不溶相R E E 的组成特征㊁配分模式及控制因素.１㊀地质背景我国东南的地形以平原和丘陵为主,缺少孕育大江大河的条件.河流多短小急促,以中小河流为主,长度均不超过６００k m,流域面积多在６万k m２以下.浙江㊁福建两省受东南季风和台风的影响,年平均气温为１７~２１ʎC,年平均降水达１５００~２０００mm.降水大部分形成地表径流,径流深度超过８００mm.浙闽中小河流上游一般坡度陡㊁水流急,流量年际丰枯变幅较大,洪季时洪峰持续时间短,水位常有暴涨暴落,具有明显的山溪性[１９,２０].下游则一般河道开阔,坡度较缓,潮流作用很强,具有明显的潮控特征[２１].椒江㊁瓯江和木兰溪的基本水文参数见表１.表１㊀中国东南入海河流基本参数T a b l e１㊀B a s i c p a r a m e t e r s o f t h e s t u d i e d r i v e r s 河流流域面积/１０３k m２长度/k m年均径流深/mm年均径流量/k m３年均输沙量/M t 长江[１９]１８００６３００５００９００４７０椒江[２０]６．８１９７．７１０００５．９８．４瓯江[１９]１８３９０１０５６２０．２２．７木兰溪１．７１６８９２１１０．４７注:木兰溪参数来自福建水利信息网,h t t p://w w w．f j w a t e r．g o v．c n 这些小河流的流域处于华南褶皱区,受到华里西期㊁印支期,特别是燕山期岩浆活动的强烈影响[２２].区内地层发育齐全,自元古宙到第四纪地层多有出露,尤以中生代火成岩为特色.闽东大面积分布晚侏罗世 早白垩世岩浆岩,是研究我国东南沿海中生代陆相火山岩地层的重要区域之一.浙江省的上侏罗统广泛分布巨厚火山岩系.白垩系为河湖相杂色碎屑岩和红色碎屑岩夹火山岩沉积.古近系隐伏于平原地区,以湖相碎屑岩为主,局部夹基性火山岩.新近系为基性㊁超基性火山熔岩夹河流相碎屑岩沉积.第四系为冲积㊁洪积和海陆交互相碎屑岩沉积[２３,２４].２㊀样品采集和方法椒江㊁瓯江及木兰溪河口潮差均大于４m,属于强潮型河口[１９Ｇ２１].前人对该区域河流沉积物的地球化学组成仅有零星研究,样品多采集于河口区,缺少无潮流影响的中上游样品,研究样品多为表层沉积物,对更能反映入海物质组成的悬浮物关注比较少.２０１１年４月至２０１２年１１月期间,在多次中国东南小河流野外地质考察基础上,系统采集了椒江㊁瓯江以及木兰溪等３条浙闽中小河流的悬浮物及河漫滩沉积物样品.本研究综合采集了这些中小河流上㊁中㊁下游的沉积物,特别是对这些河流潮流界之上河段进行了细致的样品采集(图１).悬浮物的采样位置为河道中心,用酸洗后的水桶采集深度为１m左右的河水.采集河漫滩沉积物时用干净的T e f l o n 小铲采集表层１~２c m的表土.所有样品均冷藏保存,之后在室内低温(４０ʎC)烘干,研磨供后续实验.悬浮物利用预先处理的０ ４５μm醋酸纤维滤膜现场过滤水样获得,过滤水样体积为２５~５０L.为便于对比,本文还收集了长江下游干流季节性悬浮物.这些悬浮物于２００８年４月至２００９年４月采集自南通狼山附近的长江主航道上,每周乘船在固定０４１㊀第３８卷第１期㊀㊀㊀㊀㊀郭玉龙,等:中国东南入海河流沉积物的稀土元素地球化学特征图１㊀中国东南入海河流沉积物采样位置示意图F i g ．１㊀T h e s t u d y a r e a s h o w i n g t h e d r a i n a g eb a s i n s ,r i v e r s y s t e m s a n d s a m p l i n gl o c a l i t i e s 位置采集,共５１个.取干样０ １５g 用于粒度分析.沉积物粒度分析前,用３０％H ２O ２与１N 盐酸去除样品中的有机质和碳酸盐.样品经超声分散后在同济大学海洋地质国家重点实验室利用美国B e c k m a nC o u l t e rL S ２３０型全自动激光粒度仪进行粒度测试,仪器的测量范围为０ ０４~２０００μm ,重复测量的相对误差小于１％.为了可靠地识别沉积物中的硅酸盐碎屑与其他组分,许多学者提出了沉积物的化学相态提取法,其中１N H C l 淋滤是较为常见的方案,在河流沉积物㊁海洋沉积物以及黄土沉积物等的研究中应用较广[４,１０,２５,２６].沉积物经１N H C l 淋滤后的酸不溶组分代表相对较稳定的硅酸盐为主的碎屑组分,可以较好地指示物源.本文采用浓度１N 的高纯盐酸对０ ５g 样品进行淋洗,得到酸溶相与酸不溶残渣相,并分别进行元素测试.酸溶的上层清液离心提取后稀释１０倍,待测.酸不溶残渣样品烘干研磨,在马弗炉中６００ʎC 下灼烧２h ,去除有机质.称取３０m g 左右样品用H N O ３ＧH F 混合酸消解,之后稀释至适当浓度,待测.在同济大学海洋地质国家重点实验室分别运用电感耦合等离子体发射光谱仪(I R I S A d v a n t a ge I C P ＧA E S )与电感耦合等离子体质谱仪(P Q ３,T h e r Ｇm oE l e m e n t a l I C P ＧM S )测试常量元素(A l ,C a ,M g ,N a ,P 及F e )与微量元素(R E E ,Z r ,S c ,C r 及T h 等)含量.国家标样(G S R Ｇ５,G S R Ｇ６,G S D Ｇ９)监测数据表明,本研究常量元素的分析误差在５％以内,微量元素的分析误差在１０％以内.在测得清液及残渣组分元素含量后,根据实验称重数据及质量平衡原理计算不同组分在沉积物全样中的占比.具体计算方法如下:清液元素含量(校正)＝清液元素含量ˑ清液重/原始样品重;残渣元素含量(校正)＝残渣元素含量ˑ消解样品重ˑ(１－L o i ％)/原始样品重.其中,L o i ％为样品的烧失率.沉积物全样元素含量为校正后的清液与残渣元素含量之和:全样元素含量＝清液元素含量(校正)＋残渣元素含量(校正)５个G S D Ｇ９标样的监测结果表明,本研究主微量元素的回收率在９５％~１０２％之间.１４１海洋地质与第四纪地质㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀２０１８年２月㊀３㊀结果３．１㊀R E E 在不同相态中的分布浙闽中小河流河漫滩和悬浮物以粉砂与细粉砂为主,平均粒径分别为６ ６Φ和７ ６Φ;长江大通季节性悬浮物主要是细粉砂,平均粒径为７ ４Φ.R E E在浙闽细粒沉积物中的平均含量为８６μg /g ,在大通悬浮物中的平均含量为９７μg /g .酸淋滤实验表明,浙闽河流沉积物R E E 淋出率(酸溶组分R E E 占全样R E E 的百分比)为３２％~８２％;椒江沉积物R E E 淋出率最低,平均为４８％;瓯江沉积物R E E 淋出率平均为５４％;木兰溪沉积物R E E 淋出率最高,平均为６０％.长江南通悬浮物R E E 淋出率低于浙闽河流沉积物,平均为４６％.杨守业和王中波[４]同样使用１N H C l 淋滤长江主要支流和干流河漫滩沉积物,但酸溶相总R E E 仅占全样的７％~５３％,远低于本文分析的浙闽河流沉积物及长江南通悬浮物的数据(图２).不同稀土元素在酸溶相中的相对比例也不同.对于浙闽沉积物,轻稀土(L R E E ʒL a ＧS m )与中稀土(M R E E ʒE u ＧD y )较易淋出,平均为５５％;重稀土(H R E E :H o ＧL u )淋出率略低,平均为４１％.对于长江南通悬浮物,M R E E 较易淋出,在酸溶相中的含量平均占全样的５４％;L R E E 淋出率平均为４８％;H R E E 淋出率最低,为３９％.而长江主要支流和干流河漫滩沉积物的M R E E 较易被淋出,E u 和G d 平均在酸溶相中可占总量的３６％~３９％,L R E E 与H R E E 淋出率仅为２２％左右.值得注意的是,对于所有样品,从H o 到L u 淋出率依次降低,即H R E E 越来越富集于酸不溶相态中(图２).３．２㊀沉积物不同相态中R E E 的分异特征浙闽河流沉积物与长江南通悬浮物全样的上陆壳(U C C )[２７]标准化模式很相似,均为L R E E 与M R E E 略微富集的平坦型,均呈现微弱的E u 负异常,及明显的G d 异常.木兰溪沉积物R E E 含量明显高于椒江㊁瓯江沉积物及长江大通悬浮物,呈现弱的C e 负异常,而椒江㊁瓯江沉积物及长江大通悬浮物均呈现弱的C e 正异常(图３a).椒江与瓯江沉积物酸溶组分R E E 配分模式相似,L R E E 与MR E E 略微富集,并显示出轻微的C e正异常,表明有部分F e ＧM n 氧化物组分被淋出[６].值得注意的是,所有组分均显示较为显著的G d 正异常.长江南通悬浮物酸溶组分R E E 含量与椒江㊁瓯江沉积物相当,但L R E E 富集程度有所不及,且不显示C e 异常.木兰溪沉积物酸溶组分R E E 含量最高,L R E E 与M R E E 富集,H R E E 略微亏损.浙闽河流沉积物与长江南通悬浮物酸溶组分均显示弱的E u 负异常(图３b).浙闽河流沉积物与长江大通悬浮物酸不溶相组分R E E 含量差别不大,均表现为 W 形分配,即富集G d 与H R E E ,具有明显的G d 正异常.椒江和瓯江沉积物酸不溶组分R E E 配分模式相似,与之相比,木兰溪与长江南通悬浮物更富集L R E E 及亏损H R E E (图３c).４㊀讨论４．１㊀酸溶组分中R E E 的赋存状态沉积物１N H C l 淋滤的酸溶组分主要为碳酸盐与磷酸盐矿物㊁F e ＧM n氧化物以及有机质与部分黏图２㊀沉积物的R E E 淋出率(长江河漫滩数据来自文献[４])F i g ．２㊀R e l a t i v e p e r c e n t a g e s o f t h e l e a c h e dR E Ef r a c t i o n s i n t h eb u l kc o m po s i t i o n s o f r i v e r s e d i m e n t s ２４１㊀第３８卷第１期㊀㊀㊀㊀㊀郭玉龙,等:中国东南入海河流沉积物的稀土元素地球化学特征图３㊀中国东南入海河流沉积物不同相态R E E 的U C C 标准化配分模式F i g ．３㊀T h eU C C Ｇn o r m a l i z e dR E E p a t t e r n s i n t h eb u l ks a m pl e s (a ),l e a c h e d f r a c t i o n s (b )a n d r e s i d u a l f r a c t i o n s (c )土矿物吸附物质[４,６].其中,碳酸盐矿物R E E 含量很低,加之浙闽河流沉积物碳酸盐矿物含量也比较少,因此不是R E E 的重要载体[６,１０,２８].长江主要干㊁支流河漫滩沉积物的研究表明,酸溶相L R E E 主要以黏土矿物吸附态形式富集于细粒级组分,M R E E 主要来自磷灰石等磷酸盐矿物以及F e ＧM n 氧化物的溶解贡献[４].为揭示中国东南小河流沉积物酸溶组分R E E 的赋存状态和控制因素,我们比较了R E E 淋出率与沉积物平均粒径(M z )㊁F e ２O ３含量㊁P 含量以及化学蚀变指数(C I A )[２９]之间的相关性(图４).R E E 淋出率与沉积物平均粒径呈弱相关.整体上,粒径较细的悬浮物R E E 淋出率较高,粒径较粗的表层沉积物R E E 淋出率较低.两者相关性较差说明粒度对沉积物R E E 的淋出没有明显的控制作用,或粒度对R E E 淋出率的影响很复杂,难以用简单的线性相关解释.F e ＧM n 氧化物一般富M R E E ,也被认为是沉积物酸溶组分R E E 的重要来源.F e ＧM n 氧化物R E E 组成的另一个重要特征是明显的C e 正异常[３０].R E E 淋出率与F e ２O ３含量也呈弱相关,表明F e ＧM n 氧化物对浙闽河流沉积物酸溶组分R E E 有一定贡献,但不是其主要的赋存形式.椒江和瓯江沉积物酸溶组分R E E 显示轻微的C e 正异常,这也显示出F e ＧM n 氧化物的贡献[１０].磷灰石等磷酸盐矿物R E E 含量很高,富M R E E ,很容易被盐酸溶解,也是酸溶组分M R E E 的来源之一[６].浙闽河流沉积物R E E 淋出率和P含量呈较明显的正相关,但这并不能表明酸溶组分R E E 主要赋存在磷灰石中.由于水动力分选的影响,河流表层沉积物会比悬浮物更富磷灰石[１２].而在本研究中,浙闽河流悬浮物比表层沉积物有更高３４１海洋地质与第四纪地质㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀２０１８年２月㊀的P含量,这表明磷灰石应该不是P的主要赋存形式,推测P主要以有机态㊁吸附态或结合态等形式存在.沉积物的有机质结合态R E E含量和U C C 相当[３１].根据烧失量(L O I)估算,浙闽河流沉积物平均含有机质６％左右,因此有机吸附态也不是酸溶组分R E E的主要载体.C I A由N e s b i t t和Y o u n g[２９]首次提出,用于计算长石类矿物风化成黏土矿物的程度.其计算式为:C I A＝A l２O３/(A l２O３＋C a O∗＋N a２O＋K２O)ˑ１００式中所有氧化物含量都以摩尔百分数表示, C a O∗是指硅酸盐里的C a含量,不包括碳酸盐和磷酸盐等矿物中结合的C a.C I A值越高显示硅酸盐矿物中的N a㊁K和C a从母岩中淋失越多,风化作用越强.一般认为未风化的新鲜岩石C I A为５０,完全风化产物C I A为１００,沉积物C I A值越大,表明硅酸盐岩化学风化程度越强烈,黏土矿物含量越高[３２].R E E淋出率与沉积物化学蚀变指数(C I A)呈现较好的正相关,表明黏土矿物吸附态是细粒沉积物酸溶组分R E E的重要赋存形式.浙江㊁福建受季风气候影响强烈,气候温暖湿润,风化作用很强[２８].强烈化学风化下,易风化的副矿物发生分解,R E E产生淋失,而后释放的R E E 随风化溶液迁移并被黏土矿物等吸附.这部分被黏土矿物吸附的R E E易被１N H C l淋滤,其配分模式受控于风化溶液的R E E组成[１８].对福建山溪小河流木兰溪的最新研究也揭示,沉积物酸溶组分R E E 组成可以反映流域化学风化过程[１０].受控于流域季风气候,从北到南浙闽河流流域化学风化强度依次增强[２８].木兰溪流域化学风化最强,因此酸溶组分R E E占总R E E比重也最大.瓯江㊁椒江流域化学风化强度弱于木兰溪,因此R E E淋出率也较低(图２).４．２㊀酸不溶组分中R E E的赋存状态沉积物的酸不溶组分主要由难溶硅酸盐物质及稳定重矿物组成[６,１０].浙闽河流沉积物酸不溶组分R E E含量与平均粒径不存在显著的相关性,表明酸不溶组分R E E组成基本不受粒度的控制(图５a).图４㊀椒江㊁瓯江与木兰溪沉积物R E E淋出率与平均粒径(M z)㊁F e２O３及P含量㊁化学蚀变指数(C I A)之间的相关性F i g．４㊀C o r r e l a t i o n s o f t h e l e a c h i n gp r o p o r t i o n s o fR E E(％)w i t hm e a n s i z e(M z),F e２O３,Pa n dC I A４４１㊀第３８卷第１期㊀㊀㊀㊀㊀郭玉龙,等:中国东南入海河流沉积物的稀土元素地球化学特征酸不溶组分R E E含量与沉积物C I A呈现弱负相关,表明酸不溶相R E E主要富集于沉积物的非黏土部分(图５b).元素T h一般富集于褐帘石㊁独居石以及磷灰石等矿物中,这些矿物也富含R E E[６,３３].酸不溶组分R E E含量与T h含量之间无明显相关性,表明这些矿物不是酸不溶相R E E的主要载体(图５c).元素Z r主要赋存在锆石矿物中,酸不溶相R E E含量与Z r含量呈正相关,表明锆石对浙闽河流沉积物酸不溶相R E E组成有明显的控制作用(图５d).锆石等重矿物特别富集H R E E,且作为稳定重矿物不溶解于稀盐酸,这使得沉积物酸不溶组分相对富集H R E E(图３c).H R E E从G d到L u愈来愈富集在酸不溶相中,也说明锆石等稳定重矿物是酸不溶相H R E E的重要载体(图２).虽然重矿物只占沉积物的极小部分,但由于其R E E含量很高,因此被看做是R E E的重要载体[６,１２].最近,S u等[１０]对木兰溪沉积物的研究表明,黏土矿物和M n氧化物可能是酸不溶组分L R E E的主要载体.其他研究表明,沉积物中的E u主要来自长石,M R E E主要来自磷酸盐或F eＧM n氧化物[６,１２].因此,沉积物酸不溶相中不同的稀土元素赋存形式也不同.４．３㊀酸不溶组分的物源示踪意义深海沉积物㊁长江河漫滩沉积物㊁黄土沉积物等的１N H C l淋滤实验,都表明酸不溶组分是沉积物中的难溶硅酸盐和稳定重矿物部分,因此可以代表流域风化上陆壳的平均组成,可以指示陆源物源[４,２５,２６].浙闽河流流域面积较小,源岩类型和河流流系都比较简单,将有助于进一步验证这一结论. S c㊁N b㊁T a㊁T h㊁C r与V等元素几乎全部来自碎屑物质,这些元素在风化过程中性质稳定,在自生物质中富集程度很低,因而多用于指示物源[３]. T h/C rＧT h/S c二元图可以比较可靠地指示沉积物的基性㊁酸性火成岩来源[３,２８].图６a中,玄武岩与基性岩[３４]具有较低的T h/C r及T h/S c比值,而在酸性岩里T h/C r与T h/S c比值较高.U C C及世界河流悬浮物[３５]的组成介于基性岩与酸性岩之间,为图５㊀椒江㊁瓯江与木兰溪沉积物酸不溶组分R E E含量与沉积物平均粒径(M z)㊁C I A㊁T h及Z r含量之间的相关图F i g．５㊀C o r r e l a t i o n s o fR E E i n t h e r e s i d u a l f r a c t i o n sw i t hm e a n s i z e(M z),C I A,T h,a n dZ r i n t h e r e s i d u a l f r a c t i o n s５４１海洋地质与第四纪地质㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀２０１８年２月㊀这两种端元的混合.中国东部土壤[３４]投点与中国东部U C C接近,投点比U C C更接近于酸性岩,这与酸性岩在中国东部广泛出露有关[２２].长江南通悬浮物组成接近于中国东部U C C及中国东部土壤平均值.长江流域广大,流域岩石类型复杂,长江下游干流悬浮物代表了整个长江流域风化上陆壳的平均混合[９].浙闽河流沉积物物质来源变化大,椒江与瓯江沉积物大部分样品和木兰溪沉积物的部分样品投点接近于长江悬浮物,而木兰溪沉积物的另外一部分样品及瓯江沉积物的个别样品投点接近于酸性岩端元.浙闽河流流域源岩以中生代酸性火成岩为特征[２３,２４].另一方面,这些河流的河口潮汐作用很强,潮流携带大量沉积物进入河口和感潮河段,因此海区长江源物质也是浙闽河流河口沉积物的一个重要来源,T h/C rＧT h/S c二元图中浙闽河流沉积物大都投点在U C C与酸性岩端元之间.木兰溪河口处于浙闽泥质区的南缘,海区长江源物质贡献相对较小,其沉积物组成更近于酸性岩浆岩端元.玄武岩与基性岩具有较低的(L a/Y b)U C C及(L a/S m)U C C比值,而在酸性岩里(L a/Y b)U C C及(L a /S m)U C C比值较高(图６b).U C C组成近于酸性岩,中国东部U C C的组成介于基性岩与酸性岩之间.中国东部土壤与中国东部U C C有不同的组成特征,显示出L a的相对富集,可能是由于其黏土矿物含量较高所致.世界河流悬浮物比U C C有更高的(L a/Y b)U C C比值,也反映水动力分选使得悬浮物中富L R E E的黏土矿物含量较高,而富H R E E的重矿物含量较低.椒江与瓯江沉积物大部分样品和木兰溪沉积物的部分样品投点接近于长江悬浮物,而木兰溪沉积物的另外一部分样品及瓯江沉积物的个别样品具有较高的(L a/Y b)U C C及(L a/S m)U C C比值,显示为L a的相对富集.值得注意的是,这些河流沉积物残渣态R E E组成与U C C㊁中国东部U C C及各岩石端元差别都较大.和花岗岩相比,浙闽河流沉积物酸不溶组分显示L R E E的亏损及H R E E的富集,这是风化过程中的R E E淋滤迁移及沉积物输运过程中水动力分选导致R E E再分配引起的[１０],酸淋滤的实验方案也可能是导致这种区别的原因之一.４．４㊀河流沉积物的G d异常中国东南小河流沉积物R E E组成的另一个特点是U C C标准化下的G d异常(图３a,b,c),这个特征在长江㊁黄河等沉积物中也有体现[４,６],之前的研究中对沉积物的G d异常缺乏深入讨论.一般而图６㊀中国东南入海河流沉积物酸不溶组分微量元素(a)及R E E组成(b)物源判别图(U C C数据来自文献[２７],世界河流悬浮物数据来自文献[３５],酸性岩㊁中国玄武岩㊁中国基性岩以及中国东部土壤数据来自文献[３４])F i g．６㊀P r o v e n a n c e d i s c r i m i n a t i o nd i a g r a m s f o rt r a c e e l e m e n t s a n dR E E i n t h e r e s i d u a lf r a c t i o n s o f r i v e r s e d i m e n t s言,G d异常用页岩标准化计算,计算式为δG d N A S C ＝G d N A S C/(S m N A S C０ ３３ˑT b N A S C０ ６７)[１３,３６,３７].B a u和D u l s k i[３６]首先利用G d异常来追踪人类活动对水体R E E的影响,水体中 过剩G d 主要来自医疗行业核磁共振设备的造影剂.与天然水体中的G d不同,人类活动排放的G d主要由胶体或配合物形式存在,地球化学性质更加保守,在水体中的滞留时间也更长[１３].为探究中国东南入海小河流沉积物的G d异常及控制因素,我们尝试用U C C㊁北美页岩(N A S C)㊁世界河流悬浮物平均组成(WR S)㊁中国东部上陆壳(E CＧU C C)㊁长江南通悬浮物(C J N T)㊁花岗岩等成６４１㊀第３８卷第１期㊀㊀㊀㊀㊀郭玉龙,等:中国东南入海河流沉积物的稀土元素地球化学特征分标准化,计算浙闽河流沉积物不同化学相态的G d 异常(图７).U C C 标准化后,浙闽河流沉积物不同化学相态均呈现较强的G d 异常.经过N A S C ㊁WR S 及E C ＧU C C 标准化后,浙闽河流沉积物显示中等的G d 异常.长江南通悬浮物标准化后,浙闽河流沉积物不显示G d 异常.花岗岩标准化后,浙闽河流沉积物显示出G d 负异常,表现为G d 亏损.综上,浙闽河流沉积物的G d 异常可能只反映其流域源岩相对于U C C 的组成特征,而不是工业污染引起的G d 输入所致.S u 等[１０]的数据也表明,U C C 标准化下木兰溪源岩样品及流域风化剖面样品呈现G d 正异常,这也证实中国东部河流沉积物的G d 异常与人类活动无关.浙闽河流沉积物酸溶组分G d 异常强于酸不溶相G d 异常,这是因为G d 有着半满的４f 电子层,所以G d 容易进入溶液,在溶液中及络合物中的稳定性比相邻的S m ㊁E u 与T b 更强[３６].因此,天然海水㊁地下水等常具有较强的G d 异常,而风化产物则往往表现为G d 的相对亏损[３７].在表生风化和沉积物搬运过程中,虽然G d 可能更容易从基岩释放进入溶液,但次生形成的F e ＧM n 氧化物等成分可能吸附溶解态的G d,导致沉积物酸溶及全样组分相对于酸不溶组分,具有更显著的G d 富集.这也是经过花岗岩标准化后,浙闽河流沉积物显示G d 负异常的原因(图７).图７㊀不同成分标准化下椒江㊁瓯江与木兰溪沉积物的G d 异常(N A S C ,北美页岩,数据来自h t t p s ://e a r t h r e f ．o r g/G E R M R D /;WR S ,世界河流悬浮物平均值,数据来自文献[３５];E C ＧU C C ,中国东部上陆壳,数据来自文献[３４];C J N T ,长江南通悬浮物,本文花岗岩数据来自文献[１０])F i g．７㊀G a d o l i n i u ma n o m a l i e s i n r i v e r s e d i m e n t s ５㊀结论(１)浙闽河流沉积物全岩R E E 组成控制因素复杂,受沉积物矿物组成直接影响.R E E 在风化过程及水动力分选过程中会重新分配,这使得沉积物不直接继承其源岩的R E E 组成特征,而成为源区风化物质平均R E E 组成的代表.本文推荐对样品进行酸淋处理,利用酸不溶相组分的地化组成来进行物源示踪研究.(２)浙闽河流沉积物酸溶组分R E E 主要以黏土矿物㊁有机物以及吸附态的形式存在,F e ＧM n 氧化物也可能是酸溶组分R E E 的一个来源,酸不溶组分主要由硅酸盐造岩矿物和稳定副矿物组成,锆石等重矿物是酸不溶组分H R E E 的重要载体.(３)中国东南河流沉积物的G d 异常不是人类活动引起的G d 输入所致,而只反映中国东部物质相对于U C C 及N A S C 等的组成特征,以及G d 与相邻元素之间的性质差异.参考文献(R e f e r e n c e s)[１]㊀B a y o n G ,T o u c a n n eS ,S k o n i e c z n y C ,e ta l ．R a r ee a r t he l e Ｇm e n t s a n d n e o d y m i u mi s o t o pe s i nw o r l d r i v e r s e d i m e n t s r e v i s i Ｇt e d [J ]．G e o c h i m i c a e tC o s m o c h i m i c aA c t a ,２０１５,１７０:１７Ｇ３８．[２]㊀S i n g hP ．M a j o r ,t r a c ea n d R E E g e o c h e m i s t r y o ft h e G a n ga R i v e rs e d i m e n t s :I n f l u e n c e o f p r o v e n a n c e a n d s e d i m e n t a r y p r o c e s s e s [J ]．C h e m i c a lG e o l o g y,２００９,２６６(３Ｇ４):２４２Ｇ２５５．[３]㊀T a yl o r SR ,M c L e n n a nSM．T h eC o n t i n e n t a l C r u s t :I t sC o m Ｇpo s i t i o na n d E v o l u t i o n ＧA n E x a m i n a t i o n o ft h e G e o c h e m i c a l R e c o r dP r e s e r v e di nS e d i m e n t a r y Ro c k s [M ]．B l a c k w e l lO x Ｇ７４１。
中国河流沉积学研究20年
提出可以根据沉积物的粒度来判别河道类型， 赖志
［ (& ］ 云 介绍了荆江太平口边滩的现代沉积特征。河流
现代沉积调查在 (, 世纪 %, 年代取得了许多优秀的成 果， 沉积学界较为熟悉且规模较大的有华东师范大学
［ ), ］ 对滦河的现代沉积考察 ， 石油勘探开发研究院对河 ［ )! ］ 北拒马河的现代沉积考察 ， 江汉石油学院对现代荆 ［ (& ］ 江的河流沉积学考察 。进入九十年代， 石油大学对 ［ )( ］ 黄河三角洲的研究 ， 大庆石油学院对东北嫩江的现
(* 现代河流沉积调查
将今论古的比较研究方法是沉积学的基本研究方
［ (+ ］ 法之一， 沉积学报在其创刊号上就发表了高健等 对
滦河中游现代沉积构造与水动力关系的研究， 第二卷
［ (" ］ 发表了朱宣清和何可华） 关于滹沱河现代沉积物的 ［ (# ］ 发表了可以称之为 比重研究， 在第三卷上， 张纪易
［ !% ］ 从来没有放弃对河型及其演变的研究， 王平义 提出 ［ !( ］ 了河型分类的模糊数学方法， 倪晋仁和张仁 研究了 ［ !& ］ 河型成因的各种理论及其间关系， 陈宝冲 提出了一
“ 网状河” 。与此同时， 地理、 地貌和水利界早就引入 了游荡型 （ 辫状河的又一个名字， 01234526 78491:） ， 和 分汊河流 （ /21;412<=526 >8491:） 的概念， 典型的游荡型 河流以黄河为代表， 典型的分汊河流以现代上荆江为
代沉积调查
［ )) ］
都取得了丰富的成果。地理和水利部
［ )+ ］
万方数据 门结合河道整治和防洪的需要， 对渭河
、 黄河上游
0 第 ! 期0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 张昌民等： 中国河流沉积学研究 !( 年
南四湖及主要入湖河流沉积物中磷的赋存形态研究
沉 积岩 芯 中磷 的含 量 及 形 态 组 成 变 化 ， 究 了磷 的埋 藏 演 化 过 程 与人 为污 染 特 征 。 结 果 表 明 ， 运 河 表层 沉 积 物 中 研 老
磷 的含量最高 ， １０ ８ ３ｍ ／ ｇ 以 ０ 为 ３ ６ ． ｇ ｋ ， Ｐ及 Ｎ Ｏ － ａ Ｈ Ｐ为主 ， 其富集系数分别为 ６ ５和 ９ ０ 主要是与来 自济 宁市 的废 ． ．， 水 污染 有关 。 其余 表层沉积物以 Ｈ １ Ｃ－ Ｐ为主 ； 受人为污染的影 响 ，ａ Ｈ Ｐ Ｏ Ｎ Ｏ － 、 Ｐ产生一定程度的富集 ， 其富集 系数分别
１ Ｓａ ｅ ａ ｏａｏｙｏ ａｅＳｉ ｃ ｎ ｎｉ ｎ ｅｔ Ｎ ｎｎ ｎｔｕｅｏ Ｇｏｒｐ ｙａ ｄＬｍｎｌ ｙ Ｃ ｉｅ ｃｄｍ Ｓｉ ｃｓ ． ｔｔ Ｋ ｙＬ ｂｒｔｒ ｅ ｆＬ ｋ ｃ ｎｅａ ｄＥ ｖｒ ｍ ｎ， ａｆ ｇＩｓｔｔ ｆ ｅｇａｈ ｎ ｉ ｏｏ ， ｈｎｓ Ａ ａｅ ｙ ｅ ｏ ｉ ｉ ｇ ｅ ｃ ｎｅ， ｅ
ｍｅ ｈ ｄ ｔ ｏ ．Ｔｈ ｈ ｓ ｏ ｕ ｏ ｔ ｎ ｓｉ ｈ ｕ ｆ ｃ ｅ ｉ ｎ ｘ ６ ５ —１ ０ ８． ｅ ｐ ｏ ｐｈ ｒ ｓｃ ｎ ｅ ｔ ｎ ｔ ｅ ｓ ｒａ ｅ ｓ ｄ ｍｅ ｔａ ｅ ４ ５． ３ ６ ３ ｍｇ／ｋ ，ｗｉｈ ｔ ｅ ｍａ ｉ ｍ ａ ｕ ｎ ｇ ｔ ｘｍｕ ｖ ｌ ｅ ｉ ｈ
为 １ ０ ． 、 ． ６ ０ 部 分 沉 积 物 中高 含量 的有 机 质 加 重 了 Ｏ ． ～３ ７ １ ３－ ． ； Ｐ的 富 集 。独 山湖 及 微 山湖 沉 积 岩芯 中 以 Ｈ １ Ｃ－ Ｐ和
０ Ｐ为主 ； ０世纪 ６ ２ Ｏ年代末期 以来 ， 随着湖泊生产力的提高及早期成岩过程 中有机质的矿 化分解 ， 山湖及微 山湖 独 沉积岩芯中 Ｔ Ｃ含量 自下而上呈指数增加 ， Ｏ 这也导致 了沉积物 中 Ｏ Ｐ的增加 ； 山湖及微山湖沉积岩芯 ６— ｍ和 独 ０ｃ
河流侵蚀与沉积过程的地质学研究
河流侵蚀与沉积过程的地质学研究地球上的大部分河流都是河流侵蚀与沉积的结果。
河流侵蚀与沉积过程是地球表面地质学中的重要研究领域，它涉及到地球的动力学、地形变化、岩石变质和环境演化等方面。
本文将以地质学的角度，探讨河流侵蚀与沉积过程的一些关键要素。
首先，我们需要了解河流侵蚀的机制。
河流通过水流的冲刷、磨蚀和溶蚀作用，在河床和河岸的地表材料中形成裂缝和凹坑。
当水流冲刷的能量超过地表材料的抗冲刷能力时，河流将扩大现有的凹地，形成河谷。
河谷的形成可能是由于地壳运动造成的地面抬升或下降，也可能是由于水文循环的改变，如气候变迁和降雨量的增加。
不同类型的河流如山地河流、平原河流和冰川河流等，其侵蚀机制也会有所不同。
河流的侵蚀作用不仅与水流有关，还与岩石的性质有关。
不同类型的岩石对水流的侵蚀具有不同的抵抗能力。
比如，硬质岩石如花岗岩和片麻岩往往不容易被冲刷和磨蚀，而软质岩石如粘土和砂岩则容易被侵蚀。
此外，岩石的断裂和节理也会影响河流的侵蚀过程。
断裂和节理是岩石内部的裂隙，水流会沿着这些裂隙渗透到岩石内部，从而促使侵蚀的加剧。
除了侵蚀作用，河流还通过沉积作用改变地形。
当河流流动的速度减慢时，它会将携带的泥沙和颗粒物沉积在河床上。
这些沉积物被称为河流的沉积。
沉积物的组成取决于河流流经的地形和岩石类型。
在山地河流中，泥沙和碎石居多；而在平原河流中，细颗粒的泥沙沉积更为常见。
河流沉积的形成与河流侵蚀密切相关。
当河流流经变宽的河谷时，水流速度减慢，从而导致沉积物的沉积。
此外，河流的曲流也会促使沉积的发生。
河流在流经弯曲河段时，水流受到向心力的作用，从而导致水流速度的减慢和沉积物的沉积。
这种曲流导致的沉积形成了河流的洪积平原。
河流侵蚀与沉积过程的研究对于理解地球表面地质变化和环境演化具有重要意义。
通过研究河流的侵蚀机制和沉积物的特征，我们可以推断出地质历史中的气候变迁和地壳运动。
例如，通过观察洪积平原的沉积层序和化石组合，我们可以了解古代河流的演化历史和生态环境。
潮汐河口泥沙沉积影响因素与预测研究
潮汐河口泥沙沉积影响因素与预测研究潮汐河口是河流进入海洋或大湖的地方，它是河流和海洋或大湖之间的过渡区域。
在潮汐河口，河流带来的泥沙会沉积下来，形成河口的沉积物。
泥沙沉积对潮汐河口的生态环境和航道的稳定具有重要影响。
因此，研究潮汐河口泥沙沉积的影响因素以及进行泥沙沉积的预测具有重要意义。
潮汐河口泥沙沉积的影响因素有多个方面。
首先，潮汐河口的水动力因素是泥沙沉积的主要影响因素之一。
潮汐引起的潮汐流是潮汐河口泥沙沉积的重要力量。
潮汐流的强度和方向会影响泥沙的输运和沉积。
其次，河水径流也是影响潮汐河口泥沙沉积的重要因素之一。
河水径流的量和速度会影响潮汐河口泥沙的输入量和输运。
另外，气候条件、地质条件以及人类活动也会对潮汐河口泥沙沉积产生影响。
例如，气候变化会影响河流径流量的变化，进而影响潮汐河口泥沙的输入和输运。
地质条件包括潮汐河口的地形和底质。
地形参数，如水深、土壤类型和河岸边界的形状，会影响潮汐河口泥沙的沉积规律。
此外，人类活动，如水利工程、航道开挖和沿海城市建设，也会改变潮汐河口泥沙的输运和沉积。
针对潮汐河口泥沙沉积的研究，预测是一个重要的方面。
根据影响因素，可以通过建立数学模型来预测潮汐河口泥沙沉积的变化。
数学模型可以考虑水动力因素、径流因素以及其他影响因素，模拟泥沙输运和沉积的过程。
根据模型的结果，可以预测不同条件下的沉积量、沉积速率以及沉积位置。
这对于潮汐河口工程的规划和管理非常重要。
同时，还可以通过长期观测和数据分析，对潮汐河口泥沙沉积的变化进行趋势预测。
例如，可以通过分析历史数据和气候条件预测未来潮汐河口泥沙沉积的可能变化趋势。
这有助于对潮汐河口的生态环境和航道的变化进行合理预测和规划。
潮汐河口泥沙沉积的影响因素和预测研究对于保护生态环境和确保航道的畅通具有重要意义。
通过研究影响因素，可以了解河流和海洋之间相互作用的规律，为河口的规划和管理提供科学依据。
同时，预测潮汐河口泥沙沉积的变化有助于合理规划和管理潮汐河口的生态环境和航道。
河道底泥的环境研究简介
河道底泥的环境研究简介河道底泥是河流中的沉积物，由水流携带的颗粒物质沉积在河底形成。
底泥的组成和性质对河流生态系统的健康和水质有着重大影响。
底泥中富含有机质、无机物、营养物质和微生物等成分，它们与水体中的化学物质相互作用，直接或间接影响着水体的生物、地理和化学特性。
底泥中的有机质是河道生态系统的重要组成部分，它提供了水生生物的食物来源，并影响水体的透明度、氧分压和水体营养状态。
有机质的降解和转化过程会产生大量的溶解性有机物，影响水体的色度和化学特性。
有机质还可以与底泥中的金属离子形成复合物，影响金属离子的溶解度和生物可利用性。
底泥中的无机物包括砂、粉砂、黏土等颗粒物质。
这些颗粒物质的大小和组成影响着水体的悬浮负荷和沉降速度，直接影响底栖生物的栖息环境和水体的澄清度。
底泥中的无机物还包括矿物质和不溶性盐，它们与水体中的化学物质相互作用，例如长期接触底泥的重金属离子可以通过吸附过程富集在沉积物中，进一步影响水体的污染程度。
底泥中的营养物质，特别是氮和磷，是河流富营养化的主要源头。
底泥中的有机质和微生物降解产生氨、硝酸盐和亚硝酸盐等氮源，而底泥中的矿物质和有机质降解则产生磷酸盐等磷源。
这些营养物质进入水体后，可以促进藻类和其他水生植物的生长，引起水体蓝藻暴发和水华现象，严重影响水生生物的生存。
底泥中的营养物质还可以被底栖生物吸收和利用，影响河流生态系统的元气流动和食物链的结构。
底泥中的微生物是河流生态系统中的重要组成部分，它们参与底泥有机质的分解和转化过程，促进河流养分循环和能量转化。
底泥中的微生物还参与河流中的氮和硫循环，影响底泥中有毒化学物质的生物降解和解毒过程。
底泥中的微生物群落结构和代谢功能与河流生态系统的健康和稳定密切相关。
对河道底泥的环境研究对于了解河流生态系统的结构和功能、评估水质污染和富营养化程度以及保护和恢复河流生态系统具有重要意义。
通过对底泥中有机质、无机物、营养物质和微生物等成分的测定与分析，可以揭示底泥对水体的污染源和污染物富集过程，评估河流生态系统的健康状态，并制定相应的环境保护和修复策略。
江汉平原主要河流沉积物磁学特征及其与物源区表壳岩性的响应
江汉平原主要河流沉积物磁学特征及其与物源区表壳岩性的响应江汉平原是我国华中地区的一个重要农业区，其主要河流包括汉江、江河、淮河等，这些河流在流经平原地区时会携带大量的沉积物，对地貌和环境产生了深远的影响。
磁学方法是研究地质物质性质的重要手段之一，对江汉平原的沉积物磁学特征进行研究，可以帮助我们更好地理解沉积物来源和地质演化过程。
首先，江汉平原主要河流沉积物的磁学特征表现出明显的季节性变化。
在不同季节的沉积物中，磁性矿物的含量和组成有所不同，这反映了不同季节水流速度和方向的变化，以及地表物质的输入和转移过程。
在沉积物磁学特征中，磁化强度是一个重要的参数，它反映了沉积物中磁性矿物含量的多少以及其大小和形态。
在江汉平原主要河流的沉积物中，磁化强度呈现出明显的垂向分布特征，随着深度的增加而逐渐降低，这表明沉积物的年代逐渐古老。
其次，江汉平原主要河流沉积物的磁学特征与物源区表壳岩性之间存在着密切的联系。
这主要表现在磁化强度和磁性矿物成分的变化上。
不同类型的表壳岩石中含有不同种类和不同含量的磁性矿物，当这些岩石受到风化和侵蚀作用后，其磁性矿物会被转移到主要河流的沉积物中。
因此，在沉积物磁学特征中，我们可以通过磁化强度和磁性矿物成分的变化来推断物源区的表壳岩性。
例如，当江河水系的沉积物中磁化强度较高，以及磁性矿物成分中含有较多的铁氧体矿物时，可能表明物源区为砂岩、页岩或花岗岩地层等。
总的来说，江汉平原主要河流沉积物的磁学特征对于我们研究该地区的地貌演化和环境变化过程具有重要意义。
通过对沉积物中磁性矿物含量和组成的研究，可以了解物质输运和转移的规律，进而推断物源区的表壳岩性。
这为我们认识平原区域的地质结构和矿产资源提供了一定的参考价值。
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中国东部11条河流沉积物的元素组成
中国与世界河流沉积物Ca, Al含量比较
对不同研究者世界河流沉积物 元素平均组成的比较
中国东部河流颗粒物的粒径分布范围(n=44)
中国河流沉积物黏土矿物组成
中国东部河流颗粒物中高龄石, 蒙脱石与伊利石的相对含量
中国东部河流
颗粒物中铁, 锰, 铝, 钛氧化 物的含量
中国东部11条河流流域自然条件特征
Fig. 1 Sediment sampling sites
The representativeness of samples
The coefficients of variation for the contents of most elements in the same river sediments from the Yangtze and Yellow were only less than 0.20 (Li Yuanhui et al. and Qu et al.)
Surface potentials of the 11 river sediment samples from eastern China (I = 0.11 M KNO3, t = 20 ± 0.1 ℃)
中国东部11条河流沉积物对4种重金属的 固有表面络合常数
中国东部11条河流沉积物的表面位密度与 对4种重金属的吸持容量
中国东部河流颗粒物的pH值
中国东部河流颗粒物腐殖质的含量和组成
中国东部河流悬浮物和表层沉积物的TOC含量
中国东部河流颗粒物腐殖质的组成
中国东部11条河流颗粒物的比表面
Fig. 2 Cu, Zn, Pb and Cd concentrations and associations in sediments of 11 major rivers in eastern China(I: exchangeable and carbonate-bound metals; II: metal bound to cryptocrystalline manganese oxides and reactive iron oxides; III: metal bound to amorphous iron oxides; IV: metal bound toal in residual
OBJECTIVES
to provide basic values of element contents, geochemical substrates, surface properties, and trace metal association in the sediments;
to study the regional variations of sediment characteristics and trace metal distributions;
metal bound to organize and sulfides; V: metal in residual fraction)
中国东部11条河流颗粒物的比表面
中国东部河流颗粒物零盐效应点和永久电荷
中国东部11条河流沉积物的 表面酸度常数和表面位密度
Surface charges in the <63-μm sediments of 11 major rivers in eastern China
fraction)
Fig. 2 Cu, Zn, Pb and Cd concentrations and associations in sediments of 11 major rivers in eastern China
(I: exchangeable and carbonate-bound metals; II: metal bound to cryptocrystalline manganese oxides and reactive iron oxides; III: metal bound to amorphous iron oxides; IV:
The coefficients of variation for the contents of most elements in the Rhine in a 5 year monitoring were less than 0.30 (Martin et al. )
The coefficients of variation for trace metals in river particles are little higher, but not exceeding one
中国东部河流沉积物对重金属的吸持容量
Adsorption capacity of selected materials (Forstner, 1981)
Material
Kaolinite Illite Montmorillonite Vermiculite Iron hydroxide Humic acids Manganese oxides
中国河流沉积物研究
Significance
River sediments in China are poorly studied and documented.
Results of studies are useful in understanding the baselines for contamination assessment and in giving insight into the fate of micro-pollutants in sediments.
to analyze the relations between geo-chemical and surface properties of the sediments, and the relations between sediment characteristics and trace metal concentrations.