河流排水系统沉积物成分的控制因素：基于珠江地区地球化学指标的启示

《CATENA》：Controls on sediment composition of riverine drainage system: insights from geochemical proxies in the Pearl River

珠江流域沉积物地球化学特征揭示岩性组合与气候-构造协同控制，通过CIA和RW指数显示中等风化强度，西向东逐渐增强。REEs depleted in北江和东江表明原地基岩差异，矿物稳定性分析显示沉积物再循环有限，流域管理需考虑地质与气候交互影响。

　　本研究聚焦于珠江流域的沉积物地球化学特征，旨在探讨其组成变化的控制因素。珠江是中国南方重要的河流系统，其流域广泛分布着多种岩石类型，包括火成岩、碳酸盐岩、沉积岩等，且受湿润的季风气候影响，这为研究河流沉积物的地球化学变化提供了理想的自然条件。通过对珠江支流、主干道及河口地区的沉积物进行系统分析，研究团队揭示了沉积物组成在流域内的空间分布特征，以及其受地质构造、气候条件和搬运过程等多重因素影响的机制。

珠江流域的沉积物地球化学分析显示，主要元素的组成，如二氧化硅（SiO?），在一定程度上比上大陆地壳（UCC）有所富集。然而，氧化铝（Al?O?）和氧化钠（Na?O）则相对贫乏，其中氧化钙（CaO）的含量变化最为显著。这一现象表明，珠江流域的沉积物在搬运过程中经历了不同程度的化学风化作用，且不同区域的风化程度存在明显差异。此外，稀土元素（REEs）在北江和东江的沉积物中表现出显著的亏损，这两条河流位于华夏地块，其地质背景可能对REEs的分布产生影响。

在研究方法上，团队采用了多种地球化学指标和元素比值来评估沉积物的风化程度和来源。例如，化学风化指数（CIA）和稳健风化指数（RW）的范围分别为56.8至82.8和23.3至60.2，表明该流域整体经历了中等程度的化学风化作用。这些指数呈现出从西向东逐渐增大的趋势，反映出珠江流域内部风化作用的不均匀性。通过元素比值分析，如Co/Th与La/Sc的比值，研究团队进一步识别了上游地区以基性岩源为主，而东江则可能来自花岗岩源区的特征。这种源区差异导致了沉积物在不同位置的化学组成发生变化。

珠江流域的沉积物成熟度较低，其组成变化指数（ICV）范围为0.74至3.14，这表明该流域的沉积物经历了较少的再循环过程。沉积物成熟度通常与搬运距离和风化程度有关，成熟度低可能意味着沉积物主要来源于近期的地质活动，而非长期的搬运和风化。这一发现为理解珠江流域的沉积物来源和搬运机制提供了新的视角，也揭示了该流域内地质活动的活跃程度。

研究还指出，珠江流域的沉积物地球化学特征受到多种因素的共同影响，包括岩石类型、气候条件、水文动力以及人类活动等。在气候方面，珠江流域的高温高湿环境促进了强烈的化学风化作用，这不仅改变了沉积物的元素组成，还影响了其搬运和沉积过程。水文动力则决定了沉积物在河流中的搬运能力和沉积模式，而人类活动，如城市化和农业开发，也可能对沉积物的组成产生一定影响。

值得注意的是，本研究不仅关注了珠江流域的支流和河口地区，还特别对主干道的沉积物进行了系统分析。以往的研究多集中于支流或三角洲区域，而主干道的沉积物特征往往被忽视。通过对主干道沉积物的详细研究，团队发现其组成变化与支流和河口存在显著差异，这可能与主干道的搬运过程和沉积环境有关。此外，研究还强调了沉积物组成变化的复杂性，这源于其在不同地质环境和气候条件下的多样性和变化性。

本研究的意义在于，它为理解大型流域内沉积物组成的变异机制提供了科学依据。通过分析珠江流域的沉积物地球化学特征，团队不仅揭示了该流域内风化作用和搬运过程的影响，还为其他类似流域的研究提供了参考。例如，长江、恒河和黄河等大型河流系统也受到类似的气候和地质条件影响，其沉积物的组成变化可能具有一定的共性。因此，珠江流域的研究成果可以为这些流域的沉积物管理、水资源规划和环境演变研究提供重要支持。

此外，研究还指出，沉积物的地球化学特征可以作为评估区域环境变化的重要工具。通过分析沉积物中的元素比值和风化指数，科学家能够推断出过去的气候条件、地质活动和人类影响。这种信息对于理解长期的环境演变过程具有重要意义，尤其是在面对全球气候变化和人类活动加剧的背景下。珠江流域的沉积物研究不仅有助于揭示该地区的自然历史，还能为未来环境变化的预测和管理提供科学依据。

本研究的另一个重要发现是，珠江流域的沉积物组成变化主要受岩石类型和化学风化作用的控制。岩石类型决定了沉积物的基本组成，而化学风化则进一步改变了这些组成。例如，基性岩源区的沉积物通常富含某些元素，而花岗岩源区的沉积物则可能表现出不同的元素比值。这种源区差异导致了沉积物在不同位置的组成变化，进而影响了其搬运和沉积模式。

在研究方法上，团队采用了多学科的综合分析手段，包括粒度分析和地球化学分析。粒度分析显示，珠江流域的沉积物以砂质为主，其砂含量范围为59.9%至99.8%。其中，上游的浔江、永江和北江的沉积物以细砂为主，而河口地区的沉积物则可能含有更多的黏土成分。这种粒度分布特征反映了沉积物在不同搬运距离和沉积环境下的变化，也为理解沉积物的来源和搬运路径提供了线索。

总体而言，本研究通过系统分析珠江流域的沉积物地球化学特征，揭示了该流域内沉积物组成变化的控制因素。研究结果表明，珠江流域的沉积物受到多种因素的共同影响，包括岩石类型、气候条件、水文动力和人类活动等。这些因素共同作用，导致了沉积物在不同位置的组成变化。通过深入探讨这些变化机制，团队为理解大型流域内沉积物的地球化学特征提供了新的视角，也为相关领域的研究和应用提供了科学支持。