青藏高原东缘宜宾地区第四纪河流沉积物中铁质重矿物特征及物源意义

doi:10.13745/j.esf.sf.2022.1.24

地学前缘 ›› 2022, Vol. 29 ›› Issue (4): 278-292.DOI: 10.13745/j.esf.sf.2022.1.24

所属专题：印度-欧亚大陆碰撞及其远程效应

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青藏高原东缘宜宾地区第四纪河流沉积物中铁质重矿物特征及物源意义

由文智¹(), 向芳²^,³^,^*(), 黄恒旭², 杨坤美¹, 喻显涛², 丁力¹, 杨奇¹

1.成都理工大学地球科学学院, 四川成都 610059
2.成都理工大学沉积地质研究院, 四川成都 610059
3.成都理工大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室, 四川成都 610059

收稿日期:2021-11-01 修回日期:2022-03-08 出版日期:2022-07-25 发布日期:2022-07-28
通信作者: 向芳
作者简介:由文智(1996—),男,硕士研究生,主要从事第四纪地质学方面的研究。E-mail: youwzcdut@126.com
基金资助:
国家自然科学基金项目(41972101)

Characteristics and provenance significance of iron-rich heavy minerals in Quaternary fluvial sediments in Yibin area, eastern margin of Tibetan Plateau

YOU Wenzhi¹(), XIANG Fang²^,³^,^*(), HUANG Hengxu², YANG Kunmei¹, YU Xiantao², DING Li¹, YANG Qi¹

1. College of Earth Sciences, Chengdu University of Technology, Chengdu 610059, China
2. Institute of Sedimentary Geology,Chengdu University of Technology, Chengdu 610059, China
3. State Key Laboratory of Oil & Gas Reservoir Geology and Exploitation,Chengdu University of Technology, Chengdu 610059,China

Received:2021-11-01 Revised:2022-03-08 Online:2022-07-25 Published:2022-07-28
Contact: XIANG Fang

摘要/Abstract

摘要：

大河流域的发育史和演化在地学界广受关注。探讨宜宾地区第四纪沉积物中铁质重矿物的特征,可为长江流域的演化提供重要证据,同时对于了解青藏高原东缘的隆升及沉积响应具有重要意义。本文以金沙江和岷江交汇处的宜宾地区第四纪沉积物中的铁质重矿物为研究对象,分析其在电子探针和背散射图像中的化学和形貌学特征,探究长江及其支流的物源演化过程。研究结果显示:岷江下游Ⅴ级阶地至Ⅳ级阶地沉积以磁铁矿为主,物源主要来自龙门山构造带;Ⅲ级阶地沉积以钛铁矿为主,物源仍然主要来自龙门山构造带;现代沉积中蓝晶石、磷灰石等包裹体的铁质矿物增多,其物源来自龙门山构造带和松潘—甘孜褶皱带。岷江Ⅴ级至Ⅲ级阶地形成时,岷江的源头主要位于龙门山构造带;Ⅲ级阶地形成以后,岷江不断向上溯源侵蚀,深入松潘—甘孜褶皱带内,逐渐形成现代岷江。金沙江Ⅴ级阶地和长江Ⅴ级阶地中均未出现攀枝花钒钛磁铁矿,此时金沙江攀枝花—宜宾河段未贯通,长江此时在研究区的物源主要由发源于龙门山构造带的岷江提供。金沙江Ⅳ级阶地中攀枝花钒钛磁铁矿大量出现,表明此时金沙江攀枝花—宜宾河段已经贯通,时间为Ⅳ级阶地开始沉积的时间,即0.5~0.3 Ma BP。

关键词: 宜宾地区, 铁质重矿物, 电子探针, 物源演化

Abstract:

The development and evolutionary history of large river systems have attracted much attention from geoscientists. Exploring the characteristics of iron-rich heavy minerals in the Quaternary sediments in Yibin area where the Jinsha and Minjiang Rivers meet may reveal important evidence for the evolution of the Yangtze River; it can also be of great significance for understanding the uplift and sedimentary response of the eastern margin of the Tibetan Plateau. The chemical and morphological characteristics of iron-rich heavy minerals were analyzed by electron probe and backscatter imaging to explore the provenance evolution of the Yangtze River and its tributaries. Sediments of terraces Ⅴ and Ⅳ of the lower reaches of the Minjiang River contained a lot of magnetite from mainly the Longmenshan tectonic belt. Although sediments of terrace Ⅲ contain plentiful ilmenite, their provenance is still mainly in the Longmenshan tectonic belt. More iron-rich heavy minerals with inclusions such as kyanite and apatite can be found in the modern sediments, which proves that both the Longmenshan tectonic belt and the Songpan-Ganzi fold belt provided materials to the sediments. So we can conclude that when terraces V to III of Minjiang River formed, the source of Minjiang River was located in the Longmenshan tectonic belt. After the formation of terrace Ⅲ, the Minjiang River continued to erode upward to the source area and entered the Songpan-Ganzi fold belt to gradually form the modern Minjiang River. In terrace Ⅴ of the Jinsha and Yangtze Rivers the Panzhihua vanadium titanomagnetite was not found, which means the Panzhihua-Yibin section of the Jinsha River was not cut-through, and the provenance of the Yangtze River in the study area at this time was mainly the Minjiang River sourced from the Longmenshan tectonic belt. However, the Panzhihua vanadium titanomagnetite is abundant in terrace Ⅳ of the Jinsha River, indicating that the Panzhihua-Yibin section of the Jinsha River was cut-through at the time (~0.5-0.3 Ma B.P.) of sediment deposition in terrace Ⅳ.

Key words: Yibin area, iron-rich heavy mineral, electron probe, provenance evolution

中图分类号:

由文智, 向芳, 黄恒旭, 杨坤美, 喻显涛, 丁力, 杨奇. 青藏高原东缘宜宾地区第四纪河流沉积物中铁质重矿物特征及物源意义[J]. 地学前缘, 2022, 29(4): 278-292.

YOU Wenzhi, XIANG Fang, HUANG Hengxu, YANG Kunmei, YU Xiantao, DING Li, YANG Qi. Characteristics and provenance significance of iron-rich heavy minerals in Quaternary fluvial sediments in Yibin area, eastern margin of Tibetan Plateau[J]. Earth Science Frontiers, 2022, 29(4): 278-292.

图/表 14

图1 研究区流域内主要岩性及铁矿分布(据文献[32,36-37]修改)

Fig.1 The main lithology and iron deposits in the study area. Adapted from [32,36-37].

图2 宜宾地区采样点位置

Fig.2 Sampling location of Yibin area

表1 样品信息(据文献[39⇓-41])

Table 1 Information of samples. Adapted from [39⇓-41].

样品号	样品类型	沉积类型	沉积时代/Ma	测年数据来源
ZS004	砾石层中粉砂-细砂质填隙物	金沙江T5阶地	0.73~0.7	本文及文献[39-41]
ZS001	砾石层中粉砂-细砂质填隙物	金沙江T4阶地	0.5~0.3
ZS005	砂质沉积	金沙江现代河床沉积	现代
ZS024	砾石层中粉砂-细砂质填隙物	岷江T5阶地	0.73~0.7
ZS020	砾石层中粉砂-细砂质填隙物	岷江T4阶地	0.5~0.3
ZS021	砾石层中粉砂-细砂质填隙物	岷江T3阶地	0.11~0.09
ZS014	砂质沉积	岷江现代河床沉积	现代
ZS019	砾石层中粉砂-细砂质填隙物	长江T5阶地	0.73~0.7
ZS016	砾石层中粉砂-细砂质填隙物	长江T2阶地	0.05~0.03

图3 岷江阶地采样点剖面特征

Fig.3 Profile characteristics of sampling sections in Minjiang River

图4 金沙江阶地采样点剖面特征

Fig.4 Profile characteristics of sampling sections in Jinsha River

图5 长江阶地采样点剖面特征

Fig.5 Profile characteristics of sampling sections in Yangtze River

表2 宜宾地区沉积物样品铁质重矿物电子探针和背散射分析统计

Table 2 Statistics of electron probe and backscattering analysis of iron-rich heavy minerals in samples from sediments in Yibin area

结构	矿物类型		各样品矿物颗粒的质量分数
			岷江								金沙江							长江
			T5		T4		T3		现代			T5		T4		现代			T5		T2
均一结构	磁铁矿	8%		47%		5%		46%					3%		29%		15%			35%
	含钛磁铁矿	11%		12%		2%		6%		6%			1%		9%		23%			5%
	含铬磁铁矿	29%		4%				4%							1%					4%
	含钒磁铁矿			4%											2%
	赤铁矿	10%		3%		7%		6%		61%			1%		12%		25%			15%
	含钙赤铁矿														1%					1%
	含钙钛铁矿														1%
	钛铁矿	38%		23%		73%		23%		28%			62%		21%		32%			18%
	钒钛磁铁矿			1%				1%							2%		2%			3%
出溶结构	钛铁矿/锐钛矿	1%				3%									1%
	钛铁矿/钒钛磁铁矿	2%		3%									33%		18%		2%			16%
	赤铁矿/钒钛磁铁矿	1%
	含钛磁铁矿/含钛钙长石							1%
	钛铁矿/含铁锐钛矿/赤铁矿					5%														1%
	钛铁矿/赤铁矿							1%
	锐钛矿/赤铁矿														1%
	锐钛矿/含钛磁铁矿							1%		1%							1%
包裹体结构	钛铁矿包裹含铁铝土矿					3%
	钛铁矿包裹含钛赤铁矿									1%
	钛铁矿包裹石英					1%
	钛铁矿包裹蓝晶石							5%
	磁铁矿包裹赤铁矿			1%
	磁铁矿包裹钙长石							1%
	含钛磁铁矿包裹含钛钙长石							1%
	含钛磁铁矿包裹磷灰石							1%
	磁铁矿包裹磷灰石							3%
	赤铁矿包裹含铁铝土矿									3%

图6 金沙江样品中铁质重矿物的背散射图像 a—004样品中赤铁矿包裹含铁铝土矿;b—004样品中均一结构钛铁矿;c—004样品中钛铁矿包裹含钛赤铁矿;d—001样品中钒钛磁铁矿与钛铁矿出溶;e—001样品中均一结构钛铁矿;f—005样品中均一结构磁铁矿;g—005样品中均一结构钛铁矿;h—005样品中钒钛磁铁矿与钛铁矿出溶;i—005样品中钛铁矿和含铁锐钛矿出溶。Ilm—钛铁矿;V-Ti—钒钛磁铁矿;Ti-Hem—含钛赤铁矿;Fe-Ant—含铁锐钛矿;Mag—磁铁矿;Hem—赤铁矿;Ant—锐钛矿;Fe-Mon—含铁铝土矿;Ap—磷灰石;Ky—蓝晶石;Qtz—石英。

Fig.6 Backscattering images of iron-rich heavy minerals in samples of the Jinsha River

图7 岷江样品中铁质重矿物的背散射图像 a—024样品中均一结构含铬磁铁矿;b—024样品中钒钛磁铁矿和含钛赤铁矿出溶;c—024样品中钛铁矿和钒钛磁铁矿出溶;d—020样品中磁铁矿包裹赤铁矿;e—020样品中均一结构钒钛磁铁矿;f—020样品中钒钛磁铁矿和钛铁矿出溶;g—021样品中钛铁矿包裹石英;h—021样品中钛铁矿包裹含铁铝土矿;i—021样品中钛铁矿、含铁锐钛矿和赤铁矿出溶;j—014样品中均一结构磁铁矿;k—014样品中磁铁矿包裹磷灰石;l—014样品中磁铁矿和钛铁矿出溶。

Fig.7 Backscattering images of iron-rich heavy minerals in samples of the Minjiang River

图8 长江样品中铁质重矿物的背散射图像 a—019样品中赤铁矿包裹含铁铝土矿;b—019样品中均一结构含钛磁铁矿;c—019样品中钛铁矿和钒钛磁铁矿出溶;d—016样品中均一结构赤铁矿;e—016样品中均一结构钒钛磁铁矿;f—016样品中钛铁矿和钒钛磁铁矿出溶。

Fig.8 Backscattering images of iron-rich heavy minerals in sample of the Yangtze River

表3 不同样品中均一结构钒钛磁铁矿氧化物含量

Table 3 Oxide content of vanadium titanomagnetite with homogeneous texture in the different samples

样品号	w_B/%
样品号	FeO	Fe₂O₃	TiO₂	V₂O₅	Al₂O₃	MgO	SiO₂	Cr₂O₃	MnO	CaO	ZnO
ZS020	28.50	57.00	4.01	0.79	0.49	0.10	1.26	0.18	0.20	0.02	0.00
ZS014	27.15	54.31	13.21	0.77	0.10	0.03	0.80	0.59	0.55	0.03	0.00
ZS019	27.55	55.10	9.38	1.11	0.11	0.09	0.81	0.85	0.02	0.00	0.00
ZS005	24.50	49.00	13.78	1.29	1.95	0.32	3.66	0.01	0.79	0.37	0.12
ZS005	25.57	51.14	13.98	1.52	1.43	0.10	4.16	0.05	0.22	0.72	0.13
ZS016	25.15	50.30	18.34	1.29	1.33	0.01	0.82	0.25	0.65	0.04	0.73
ZS016	24.99	49.98	16.54	1.34	1.12	0.18	2.69	0.18	0.72	0.32	0.54
ZS016	25.41	50.82	15.84	1.41	2.12	0.02	1.01	0.12	0.53	0.00	0.36

图9 不同样品中出溶结构钒钛磁铁矿的氧化物含量折线图 a—Al2O3含量变化图;b—Cr2O3含量变化图;c—MnO含量变化图;d—ZnO含量变化图。

Fig.9 Line chart of oxide content of vanadium titanomagnetite with exsolution texture in the different samples

图10 研究区内主要水系演化模式图

Fig.10 Model maps of major river evolution in the study area

表4 021样品中钛铁矿与峨眉山玄武岩中钛铁矿元素特征对比

Table 4 Element characteristics of ilmenite in the sample 021 and the Emeishan basalt

样品号	w_B/%					数据来源
样品号	TFeO	TiO₂	Cr₂O₃	MnO	Al₂O₃	数据来源
ZS021	44.24	51.36	0.00	0.63	0.00	本文
	44.96	50.73	0.01	0.73	0.02
	45.32	51.07	0.00	0.53	0.02
	44.97	51.32	0.00	0.78	0.03
	44.21	51.08	0.00	0.73	0.01
	45.29	51.19	0.00	0.29	0.01
	44.76	49.15	0.01	0.67	0.02
	44.47	49.24	0.01	0.62	0.02
峨眉山玄武岩区中的钛铁矿	41.39	52.70	0.01	0.57	0.05	文献[43]
	43.93	51.30	0.01	0.58	0.05
	43.90	50.90	0.01	0.53	0.05
	40.97	52.70	0.01	0.51	0.04
	45.06	50.40	0.01	0.53	0.06
	42.62	52.20	0.01	0.59	0.04
	43.63	51.60	0.01	0.57	0.05
	45.06	50.40	0.01	0.54	0.03

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青藏高原东缘宜宾地区第四纪河流沉积物中铁质重矿物特征及物源意义

Characteristics and provenance significance of iron-rich heavy minerals in Quaternary fluvial sediments in Yibin area, eastern margin of Tibetan Plateau

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