末次冰期鄱阳湖南部厚田沙山物质来源

doi:10.7522/j.issn.1000-694X.2024.00059

摘要/Abstract

摘要：

鄱阳湖周生态环境与土地沙化问题日益严峻，严重制约了区域经济发展，确定主要沙源及其迁移路线对风沙治理意义重大。鄱阳湖东北部的相关研究已相继展开，但南部地区研究尚不完善，尤其是末次冰期时南部沙山是远源搬运还是近源堆积的问题尚无定论。鄱阳湖南部厚田沙山的沉积时间被很好地确定，冰期地层沉积连续，因而是开展物质来源研究的理想场所。通过对厚田剖面末次冰期以来6件碎屑锆石样品进行了U-Pb年龄分析，共获得512个有效锆石U-Pb年龄。结果表明：沙山样品碎屑锆石U-Pb年龄最显著的峰为~830 Ma，次峰为~430 Ma，与华南板块新元古代晋宁、早古生代加里东两期构造-岩浆热事件对应；多维尺度（MDS）图分析也证实了沙山样品碎屑锆石U-Pb年龄组成与江南造山带东段九岭地区岩浆岩具有很好的相关性。研究区物源主要来自于近源的九岭山与赣江沉积物的混合物。其形成机制是末次冰期枯水期水位下降，导致发源于九岭山的赣江支流及赣江干流的河漫滩、河岸裸露地表沙物质在强劲的冬季风作用下短距离搬运至河流阶地堆积。

关键词: 沙山, 锆石U-Pb测年, 物源示踪, 鄱阳湖南部

Abstract:

The ecological environment and land desertification issues in the vicinity of Poyang Lake are increasingly severe， posing significant constraints on regional economic development. While research on the northeastern Poyang Lake has been progressively undertaken， investigations in the southern Poyang Lake remain incomplete. Particularly， the question of whether the sand dunes in the southern area were transported from distant sources or accumulated from nearby origins during the Last Glacial Period remains unresolved. The Houtian sand dunes in the southern Poyang Lake present an ideal location for studying material sources due to their well-established timing of deposition and continuous sedimentation. This study conducted U-Pb age analysis on six detrital zircon samples from the Houtian section， spanning from the Last Glacial Period to the present， resulting in a dataset of 512 valid zircon U-Pb ages. Analysis outcomes reveal that the most prominent peak in detrital zircon U-Pb ages within the sand dune samples is approximately 830 Ma， followed by around 430 Ma， corresponding to the tectonic-magmatic thermal events during the NeoProterozoic Jinning period and the Early Paleozoic Caledonian period. MDS analysis further confirms a strong correlation between the primary peak of the samples and magmatic rocks in the Jiuling region of the eastern segment of the Jiangnan orogenic belt， while the secondary peak exhibits good affinity with sand sediments from the Ganjiang River. Therefore， the provenance of the study area is mainly derived from the mixture of sediments from nearby Jiuling Mountain and Ganjiang. The formation mechanism is that the water level decreased during the dry period of the Last Glacial period， which led to the flood plain and bare surface of the banks of the Ganjiang River tributaries and the main stream of the Ganjiang from Jiuling Mountain， and the strong winter wind was transported to the river terrace for a short distance.

Key words: sand hill, zircon U-Pb dating, provenance tracing, southern Poyang Lake

中图分类号:

P512

蔚静静, 许德如, 杜丁丁, 李志文, 陈留勤. 末次冰期鄱阳湖南部厚田沙山物质来源[J]. 中国沙漠, 2024, 44(6): 342-351.

Jingjing Yu, Deru Xu, Dingding Du, Zhiwen Li, Liuqin Chen. Provenance tracing of sand hills in the southern Poyang Lake during the Last Glacial Period[J]. Journal of Desert Research, 2024, 44(6): 342-351.

图/表 10

图1 研究区地理位置与地质注：地质图根据江西省地质图［23］制作

Fig.1 Geographic and geological map of the study area

图2 鄱阳湖南部厚田剖面及沉积特征（修改自詹江振等［10］）

Fig.2 Sedimentary characteristics of the Houtian section on the southern Poyang Lake （modified after Zhan et al.［10］）

表1 厚田沉积物粒度特征

Table 1 Grain-size parameters of sediment samples in Houtian section

样号	深度/cm	沉积时间/ka BP	M_z/μm	S_d	SK	K_g	黏土/%	粉砂/%	砂/%	搬运距离/km
HT-1	0~50	0~14.9	214	0.22	0.70	0.57	5.03	41.47	53.50	23.50
HT-2	50~134	14.9~26.5	210	0.21	0.65	0.52	4.25	38.29	57.45	23.87
HT-3	134~264	26.5~36.8	316	0.23	0.44	0.54	1.32	14.65	84.03	16.36
HT-4	264~344	36.8~49.7	208	0.21	0.71	0.59	3.18	36.03	60.78	24.12
HT-5	344~424	49.7~57.1	397	0.20	0.57	0.62	0.65	6.74	92.62	13.27
HT-6	424~574	77~57.1	446	0.23	0.58	0.62	0.62	3.90	95.48	11.92

图3 鄱阳湖南部厚田沉积物碎屑锆石Th/U值

Fig.3 The Th/U ratio of detrital zircons in sediment from the Houtian section on the southern Poyang Lake

图4 HT-6沉积物中碎屑锆石CL图

Fig.4 Cathodoluminescence of detrital zircon in HT-6

图5 鄱阳湖厚田地区末次冰期6个沉积物碎屑锆石U-Pb年龄分布

Fig.5 Age distribution of detrital zircons from 6 sediments in Houtian section during the Last Glacial Period

图6 厚田与潜在物源区碎屑锆石的U-Pb年龄谱注：赣江来源于参考文献［33］；长江来源于参考文献［34］；北方黄土来源于参考文献［30］；九岭花岗岩来源于参考文献［35-37］；青藏高原北缘来源于参考文献［29］；北方戈壁来源于参考文献［29］

Fig.6 U-Pb age spectra of detrital zircons from Houtian and potential provenance area

图7 碎屑锆石U-Pb年龄多维尺度（MDS）图注：实线和虚线分别将样品与其“最近”和“第二接近”的样品连接起来

Fig.7 U-Pb multidimensional age scale （MDS） of detrital zircon

图8 鄱阳湖南部末次冰期以来气候变化

Fig.8 Climate change in Houtian section of the southern Poyang Lake during the Last Glacial Period

图9 末次冰期鄱阳湖南部厚田沙山形成模式图（修改自林旭等［13］）

Fig.9 Formation patterns of Houtian sand hills on the southern Poyang Lake during the Last Glacial Period （modified after Lin et al.［13］）

参考文献 51

1	鹿化煜，李郎平，弋双文，等.中国北方沙漠-黄土体系的沉积和侵蚀过程与未来趋向探析［J］.地学前缘，2010，17（5）：336-344.
2	张瀚之，鹿化煜，弋双文，等.中国北方沙漠/沙地锆石形态特征及其对物源的指示［J］.第四纪研究，2013，33（2）：334-344.
3	陈骏，李高军.亚洲风尘系统地球化学示踪研究［J］.中国科学：地球科学，2011，41（9）：1211-1232.
4	Rittner M， Vermeesch P， Carter A，et al.The provenance of Taklamakan Desert sand［J］.Earth and Planetary Science Letters，2016，437：127-137.
5	莫明浩，汤崇军，涂安国，等.鄱阳湖泥沙及沙地研究进展评述［J］.中国水土保持，2011（8）：45-47.
6	朱震达.湿润及半湿润地带的土地风沙化问题［J］.中国沙漠，1986，6（4）：5-16.
7	李星耀，李志文，朱志军，等.南昌市厚田剖面末次冰期沉积的色度特征及其古环境意义［J］.海洋地质与第四纪地质，2023，43（1）：170-179.
8	徐传奇，贾玉连，刘倩，等.赣北鄱阳湖地区第四纪黄土的粒度特征及环境意义［J］.干旱区资源与环境，2016，30（9）：104-108.
9	胡亚萍，贾玉连，张智，等.粒度揭示的末次间冰期以来长江中游风沙-风尘体系［J］.中国沙漠，2013，33（5）：1324-1332.
10	詹江振，李志文，王志刚，等.南昌市厚田剖面末次冰期风沙沉积的粒度分维特征及其揭示的古环境意义［J］.热带地理，2020，40（6）：1075-1084.
11	彭学敏，贾玉连，胡亚萍，等.赣北芙蓉-周溪断面下蜀黄土粒度特征及其指示意义［J］.热带地理，2014，34（5）：663-671.
12	胡亚萍.赣北区域性风沙-风尘堆积体系粒度和元素地球化学特征及其指示意义［D］.南昌：江西师范大学，2014.
13	林旭，刘海金，陈济鑫，等.晚更新世长江中下游沙山和黄土物质来源研究［J］.地球环境学报，2022，13（5）：529-542.
14	杨达源.江南的晚更新世风成砂丘［J］.中国沙漠，1985，5（4）：36-43.
15	吴艳宏，羊向东，王苏民.鄱阳湖地区晚更新世古环境变迁［J］.地质力学学报，1997（4）：71-78.
16	杨超，黄长生，李长安，等.长江中游砂山形成的年代及成因研究［J］.地质力学学报，2003（2）：176-182.
17	孙丽，李志文，詹江振，等.南昌市厚田剖面末次冰期风沙沉积揭示的冬季风演变及其影响因素［J］.地理科学，2022，42（12）：2218-2228.
18	王昕梅，张智，凌超豪，等.鄱阳湖西南缘的历史近源风成堆积的粒度特征［J］.干旱区地理，2019，42（1）：29-37.
19	林旭，刘静，吴中海，等.末次冰期山东黄土物源研究：来自碎屑锆石U-Pb年龄的约束［J］.地球科学，2021，46（9）：3230-3244.
20	Lu H， Wang X， Wang X，et al.Formation and evolution of Gobi Desert in central and eastern Asia［J］.Earth-Science Reviews，2019，194：251-263.
21	林承坤.第四纪古長江与沙山地形［J］.南京大学学报（自然科学版），1959（2）：93-106.
22	左长青.鄱阳湖沙山成因及治理利用浅析［J］.中国水土保持，1986（4）：4-7.
23	江西省地质矿产勘查开发局.中国区域地质志：江西志［M］.北京：地质出版社，2017.
24	王志刚，李志文，黎武标，等.南昌市厚田沙地风沙沉积记录的末次冰期气候变化特征［J］.中国沙漠，2018，38（6）：1200-1208.
25	Yang S L， Ding Z L.Comparison of particle size characteristics of the Tertiary ‘red clay’ and Pleistocene loess in the Chinese Loess Plateau：implications for origin and sources of the ‘red clay’［J］.Sedimentology，2004，51（1）：77-93.
26	Vermeesch P.Isoplot R：a free and open toolbox for geochronology［J］.Geoscience Frontiers，2018，9（5）：1479-1493.
27	Rubatto D， Gebauer D.Use of cathodoluminescence for U-Pb zircon dating by IOM Microprobe：some examples from the western Alps［M］// Pagel M，Barbin V，Blanc P.Cathodoluminescence in Geosciences.Berlin，Germany：Springer，2000：373-400.
28	Möller A， O'Brien P J， Kennedy A，et al.Linking growth episodes of zircon and metamorphic textures to zircon chemistry：an example from the ultrahigh-temperature granulites of Rogaland （SW Norway）［M］//Vance D，Müller W，Villa I M.Geochronology：Linking the Isotopic Record with Petrology and Textures，vol 220.London，UK：Geological Society，2003：65-81.
29	Zhang H， Lu H， Xu X，et al.Quantitative estimation of the contribution of dust sources to Chinese loess using detrital zircon U-Pb age patterns［J］.Journal of Geophysical Research Earth Surface，2016，121（11）：2085-2099.
30	Nie J， Peng W， Moller A，et al.Provenance of the upper Miocene-Pliocene Red Clay deposits of the Chinese Loess Plateau［J］.Earth Planetary Science Letters，2014，407：35-47.
31	Saylor J E， Knowles J N， Horton B K，et al.Mixing of source populations recorded in detrital zircon U-Pb age spectra of modern river sands［J］.The Journal of Geology，2013，121（1）：17-33.
32	Carrapa B， Hassim M F， Kapp P A，et al.Tectonic and erosional history of southern Tibet recorded by detrital chronological signatures along the Yarlung River drainage［J］.GSA Bulletin，2017，129（5）：570-581.
33	李小聪，王安东，万建军，等.赣江流域（南昌段）水系沉积物物源示踪研究：来自锆石U-Pb同位素证据的约束［J］.现代地质，2016，30（3）：514-527.
34	Liang Z， Gao S， Hawkesworth C，et al.Step-like growth of the continental crust in South China：evidence from detrital zircons in Yangtze River sediments ［J］.Lithos，2018，320/321：155-171.
35	钟玉芳，马昌前，佘振兵，等.江西九岭花岗岩类复式岩基锆石SHRIMP U-Pb年代学［J］.地球科学-中国地质大学学报，2005（6）：685-691.
36	段政，邢光福，廖圣兵，等.江南造山带东段九岭新元古代复式花岗岩源区性质的差异：来自地球化学及锆石Hf同位素的制约［J］.岩石学报，2017，33（11）：3610-3634.
37	张菲菲，王岳军，范蔚茗，等.江南隆起带中段新元古代花岗岩锆石U-Pb年代学和Hf同位素组成研究［J］.大地构造与成矿学，2011，35（1）：73-84.
38	段政，廖圣兵，褚平利，等.江南造山带东段新元古代九岭复式岩体锆石U-Pb年代学及构造意义［J］.中国地质，2019，46（3）：493-516.
39	袁媛，廖宗廷，王超.江南隆起（九岭）多阶段构造演化的花岗岩记录［J］.同济大学学报（自然科学版），2012，40（9）：1414-1421.
40	张福神，徐进，张娟，等.江西九岭地区新元古代花岗岩地球化学特征、锆石U-Pb年龄及地质意义［J］.东华理工大学学报（自然科学版），2020，43（1）：12-20.
41	肖庆辉，邓晋福，邱瑞照，等.花岗岩类与大陆地壳生长初探：以中国典型造山带花岗岩类岩石的形成为例［J］.中国地质，2009，36（3）：594-622.
42	张志辉，张达，贺晓龙，等.江西九岭杂岩体中黑云母花岗闪长岩年龄及对扬子和华夏板块碰撞拼合时间限定［J］.中国地质，2021，48（5）：1562-1579.
43	黄迪，黄旭栋，章荣清，等.赣西北花山洞与九岭花岗岩对比及其成矿指示意义［J］.地质学刊，2022，46（1）：22-33.
44	王宇佳，陈留勤，李文灏，等.江西弋阳晚白垩世塘边组风成砂岩碎屑锆石U-Pb定年及其物源意义［J］.地质通报，2019，38（4）：667-679.
45	Yao J， Shu L， Santosh M.Detrital zircon U-Pb geochronology，Hf-isotopes and geochemistry：new clues for the Precambrian crustal evolution of Cathaysia Block，South China［J］.Gondwana Research，2011，20（2）：553-567.
46	向磊，舒良树.华南东段前泥盆纪构造演化：来自碎屑锆石的证据［J］.中国科学：地球科学，2010，40（10）：1377-1388.
47	王涛，王宗起，王东升，等.江西武功山地区老虎塘组碎屑锆石U-Pb年龄和Hf同位素：沉积时代厘定及其源区特征［J］.地球学报，2018，39（2）：167-178.
48	Pye K， Tsoar H.Aeolian Sand and Sand Dunes［M］.Berlin，Germany：Springer，2009.
49	刘东生.黄土与环境［M］.北京：科学出版社，1985.
50	Waelbroeck C， Labeyrie L， Michel E，et al.Sea-level and deep water temperature changes derived from benthic foraminifera isotopic records［J］.Quaternary Science Reviews，2002，21（1）：295-305.
51	孙继敏.黄土沉积与地球圈层相互作用［J］.第四纪研究，2020，40（1）：1-7.

[1]	韩晓雨, 迟云平, 谢远云, 康春国, 吴鹏, 汪烨辉, 孙磊, 魏振宇. 科尔沁沙地风成细沙的物质组成特征及其对物源的指示[J]. 中国沙漠, 2024, 44(3): 231-246.
[2]	李琦炜, 龚志军, 罗明, 彭花明, 王瀚, 王威. 鄱阳湖沙山两处具有平行层理砂层的粒度分析及其对沉积环境的指示意义[J]. 中国沙漠, 2023, 43(3): 152-159.
[3]	牛震敏, 王乃昂, 温鹏辉, 苏贤保, 于昕冉, 张文佳. 巴丹吉林沙漠湖泊对浅层沙含水量的影响[J]. 中国沙漠, 2022, 42(2): 142-152.
[4]	肖南, 董治宝, 刘铮瑶, 拓宇, 冯淼彦, 朱春鸣, 石寰宇. 等效沙厚度研究进展[J]. 中国沙漠, 2021, 41(3): 1-6.
[5]	萨日娜, 董治宝, 南维鸽. 巴丹吉林沙漠高大沙山地貌的线条美[J]. 中国沙漠, 2021, 41(2): 221-230.
[6]	徐利强. 新疆巴里坤鸣沙山风成沉积物粒度特征[J]. 中国沙漠, 2017, 37(5): 836-842.
[7]	崔徐甲, 孙虎, 董治宝, 罗万银, 李继彦, 马延东, 李超. 巴丹吉林沙漠高大沙山湿沙层水分特征[J]. 中国沙漠, 2017, 37(2): 214-221.
[8]	常玲玲, 蔡家艳, 吴琴, 金奇, 周红艳, 胡启武. 鄱阳湖沙山单叶蔓荆（Vitex rotundifolia）叶性状沿沙化梯度变化特征[J]. 中国沙漠, 2017, 37(1): 81-85.
[9]	崔徐甲, 孙虎, 董治宝, 李继彦, 郜学敏, 李超. 巴丹吉林沙漠高大沙山沉积物地球化学元素组成及其环境意义[J]. 中国沙漠, 2017, 37(1): 17-25.
[10]	边凯, 张伟民, 谭立海, 高扬. 偏西风作用下敦煌月牙泉金字塔沙山顶部风沙流初步观测研究[J]. 中国沙漠, 2016, 36(6): 1503-1511.
[11]	张伟民, 谭立海, 边凯, 牛清河. 地形在高大金字塔沙山形成发育过程中的作用——以敦煌鸣沙山-月牙泉地区为例[J]. 中国沙漠, 2016, 36(5): 1207-1215.
[12]	崔徐甲, 董治宝, 罗万银, 逯军峰, 李继彦, 王蒙, 焦原磊, 刘铮瑶, 张玉, 李超. 巴丹吉林沙漠高大沙山沉积物粒度特征及其与植被、地貌关系[J]. 中国沙漠, 2015, 35(4): 857-864.
[13]	张克存, 屈建军, 牛清河, 安志山, 井哲帆, 张伟民. 敦煌鸣沙山-月牙泉近地表风沙输移路径及强度[J]. 中国沙漠, 2015, 35(3): 521-525.
[14]	田禾, 屈建军, 杨根生, 张伟民, 牛清河. 敦-格铁路途经库姆塔格沙漠东缘高大沙山区可行性研究[J]. 中国沙漠, 2012, 32(1): 1-8.
[15]	李孝泽;陈发虎;李馨;孙庆峰;董光荣. 巴丹吉林沙漠横向沙山的研究现状与问题[J]. 中国沙漠, 2006, 26(6): 880-884.