一种判别长江与黄河云母类矿物影响范围的方法

1.本发明涉及沉积物物源判别技术和沉积矿物学研究技术领域，具体地讲是一种判别长江与黄河云母类矿物影响范围的方法。


背景技术：

2.苏北滨海平原区，位于长江三角洲和废黄河三角洲之间，是第四纪时期在河-海交互作用下，河湖相泛滥平原沉积与潮滩浅海沉积交互成层，由古海湾发育堆积形成的宽大平原。学术界普遍认为，作为中国东部陆架海泥质沉积区缩影的苏北滨海平原，是由长江、废黄河等入海河流与潮流共同作用形成。长江与废黄河所携带的泥沙是重要的物质来源。在废黄河最近一次从苏北夺淮入海前，苏北沿岸的泥沙主要来源于长江沉积物的北向分量，由于长江河口北向分量较少，因此，苏北的海岸线长期以来比较稳定。从1128年开始，废黄河夺淮入海，给苏北沿岸带来了巨量泥沙，为苏北滨海平原区的形成提供了充足的物质来源。
3.目前，有关苏北滨海平原形成过程中长江与废黄河物质的影响范围尚有诸多观点。其中，有的认为，弶港以北主要受废黄河影响；有的认为，长江沉积物向北扩散的范围较小，在长江口向北至如东县岸段；也有观点指出，如东县岸段以北为废黄河物质；还有的认为，苏北滨海平原的成陆过程主要受黄河物质控制，黄河物质可一直向南影响至新海孔附近地区；另有观点认为，如东以南的沉积物则以长江为主，大丰以北的沉积物以黄河为主，大丰和如东之间的沉积物则是长江与黄河的混合物；此外，还有的认为，如东以北的沉积物主要由黄河输入，而如东以南的沉积物主要由长江输入。可见，长江与废黄河物质在苏北滨海平原区的影响范围尚未形成一致认识。
4.特别地，因受粒度、密度、水动力等诸多因素影响，流水所携带的碎屑物质中，板片状的云母类矿物与粒状的石英、长石等矿物相比，其搬运和沉积规律明显不同，云母类矿物往往较其它粒状矿物后沉积。因此，云母类矿物，作为长江与废黄河含量较高的物质，在苏北滨海平原区的影响范围，不同于其它矿物。然而，目前有关长江与废黄河云母类矿物在以苏北滨海平原区为代表的物质混合区的影响范围，尚不清楚。其中，诸如：能够有效区别长江与废黄河云母类矿物的特异性诊断指标体系是什么，如何判别长江与废黄河云母类矿物在苏北滨海平原区等物质混合区的影响范围，仍是中国东部海岸带及陆架区物源识别和沉积矿物学研究中亟待解决的关键技术问题。


技术实现要素：

5.本发明的目的是克服上述技术不足，而提供一种判别长江与黄河云母类矿物影响范围的方法；主要将云母类矿物分离、鉴定分析技术和多元统计分析技术应用到以苏北滨海平原区为代表的物质混合区的物源判别中，进一步发展长江与废黄河物质在苏北滨海平原区等物质混合区影响范围的研究方法、手段和技术，为中国东部海岸带和陆架海区不同端元物质的识别及源汇效应研究，提供有益参考和新的思路借鉴。
6.本发明提供的技术方案是：一种判别长江与黄河云母类矿物影响范围的方法，其特殊之处在于，包括以下步骤：a对长江、黄河及物质混合区进行野外调研并采集沉积物样品；b开展沉积物中云母类矿物的分离及分析鉴定实验；c计算云母类矿物含量及比值；d应用统计分析软件作散点图，对比长江与黄河在云母类指标方面的差异，从地质、气候、水动力三个方面分析云母类指标差异的原因，筛选建立用于判别长江与黄河云母类矿物影响范围的指标体系；e应用统计分析软件作折线图，比较分析物质混合区各采样点云母类矿物判别指标与长江、黄河的差别，判别云母类矿物在物质混合区的影响范围；其中，所述的d步骤的判别长江与黄河云母类矿物影响范围的指标体系，包括4个特异性诊断指标，分别是：黑云母颗粒百分含量、风化云母颗粒百分含量、风化云母颗粒百分含量/黑云母及风化云母颗粒百分含量的总和、黑云母颗粒百分含量/白云母颗粒百分含量。
7.优选地，所述的b步骤的开展沉积物中云母类矿物的分离及分析鉴定实验，是对所采集的每件沉积物样品均称取原样，经处理使其中的碎屑矿物完全分散开，然后分离获取0.063-0.125mm粒级的碎屑矿物，烘干后取适量称重；分离获取云母，称重；利用双目实体显微镜鉴定分析并统计其中的黑云母、白云母、风化云，每次计数300-500颗。
8.优选地，所述的c步骤的计算云母类矿物含量及比值，是根据b步骤中所获取的数据，计算获取云母质量百分含量、各类云母的颗粒百分含量；并计算获取3个比值，分别是黑云母颗粒百分含量/白云母颗粒百分含量、黑云母及风化云母颗粒百分含量的总和/白云母颗粒百分含量、风化云母颗粒百分含量/黑云母及风化云母颗粒百分含量的总和。
9.本发明的有益效果是：本发明的一种判别长江与黄河云母类矿物影响范围的方法，综合运用野外调研及样品采集技术、碎屑矿物分离及鉴定分析技术、多元统计分析技术、成因矿物学理论和技术，在采集沉积物、提取优势粒级中云母类矿物、计算云母类矿物含量及比值、筛选建立两大河流云母类矿物特异性诊断指标体系的基础上，判别长江与黄河云母类矿物在以苏北滨海平原区为代表的物质混合区的影响范围，既可以为其它河流和不同物源区端元物质的识别提供新借鉴、新技术，还可以为中国东部海岸带和陆架海区物源影响范围的判别提供新思路、新方法，特别是可以为边缘海沉积物的源汇效应研究开辟新视角、新手段。
附图说明
10.图1是本发明的流程图；图2是长江与黄河0.063-0.125mm粒级沉积物中黑云母颗粒百分含量vs风化云母颗粒百分含量散点图；图3是长江与黄河0.063-0.125mm粒级沉积物中风化云母颗粒百分含量/黑云母及风化云母颗粒百分含量的总和vs黑云母颗粒百分含量/白云母颗粒百分含量散点图；图4是长江与黄河0.063-0.125mm粒级沉积物中黑云母及风化云母颗粒百分含量的总和/白云母颗粒百分含量vs云母质量百分含量散点图；
图5是长江与黄河0.063-0.125mm粒级沉积物中白云母颗粒百分含量vs云母质量百分含量散点图；图6是长江与黄河及苏北滨海平原区沿岸0.063-0.125mm粒级沉积物中黑云母颗粒百分含量变化折线图；图7是长江与黄河及苏北滨海平原区沿岸0.063-0.125mm粒级沉积物中风化云母颗粒百分含量变化折线图；图8是长江与黄河及苏北滨海平原区沿岸0.063-0.125mm粒级沉积物中风化云母颗粒百分含量/黑云母及风化云母颗粒百分含量的总和变化折线图；图9是长江与黄河及苏北滨海平原区沿岸0.063-0.125mm粒级沉积物中黑云母颗粒百分含量/白云母颗粒百分含量变化折线图。
具体实施方式
11.以下结合附图对本发明作进一步详细说明。除特别指出外，本发明使用的均为本领域常用的分离、鉴定分析矿物的试剂、仪器、条件。
12.鉴于本发明是为研究长江与黄河入海后对中国东部海岸带及陆架海区的物质影响提供技术、方法，同时鉴于河口处的云母与入海的云母相似性更高，并且1128年后夺淮入海时期的黄河亦称废黄河，而苏北滨海平原可作为中国东部陆架海泥质沉积区的缩影，下面以长江口、废黄河口、苏北滨海平原区沿岸为例，详细说明本发明。
13.如图1所示，一种判别长江与黄河云母类矿物影响范围的方法，该方法包括以下步骤：步骤1，对长江、黄河及物质混合区进行野外调研并采集沉积物样品；根据研究需要，对长江口、废黄河口、苏北滨海平原区沿岸进行野外调研，并采集足沉积物样品，长江口5件，废黄河口4件，苏北滨海平原区沿岸21件；步骤2，开展沉积物中云母类矿物的分离及分析鉴定实验；对每件沉积物样品均称取100-200g原样，置于烧杯中，加入5-10ml 0.5 mol/l的六偏磷酸钠溶液，浸泡24小时，使碎屑矿物完全分散开，然后用0.063mm和 0.125mm的双层套筛对样品进行水筛，分离获得0.063-0.125mm粒级的碎屑矿物，置于60℃的烘箱中烘干，利用缩分法取烘干后的0.063-0.125mm粒级的极细砂样品4-5g，用精度为0.0001g的电子天平称重，通过箩筛法分离获取其中的云母并称重；利用双目实体显微镜对分离获取的云母中的黑云母、白云母、风化云母进行鉴定分析和统计，每次计数300-500颗；步骤3，计算云母类矿物含量及比值；根据步骤2中所获取的数据，计算获取云母质量百分含量（计算公式为：云母质量/同粒级碎屑矿物质量）、各类云母的颗粒百分含量（计算公式为：100%*各类云母的颗粒数/云母颗粒总数）；并计算获取3个比值，分别是黑云母颗粒百分含量/白云母颗粒百分含量、黑云母及风化云母颗粒百分含量的总和/白云母颗粒百分含量、风化云母颗粒百分含量/黑云母及风化云母颗粒百分含量的总和；步骤4，应用统计分析软件作散点图，对比长江与黄河在云母类指标方面的差异，从地质、气候、水动力三个方面分析云母类指标差异的原因，筛选建立可用于判别长江与黄河云母类矿物影响范围的指标体系；
应用statistica 6.0统计分析软件作散点图（如图2、图3、图4、图5），对比长江与黄河在云母类指标方面的差异，从地质、气候、水动力三个方面分析云母类指标差异的原因，筛选建立可用于判别长江与黄河云母类矿物影响范围的指标体系；由图2、图3、图4及图5显示，长江与黄河的云母类指标存在一定差异；特别是，黑云母颗粒百分含量、风化云母颗粒百分含量、风化云母颗粒百分含量/黑云母及风化云母颗粒百分含量的总和、黑云母颗粒百分含量/白云母颗粒百分含量，这4个指标在长江和黄河之间的差异更为显著；上述差异，主要是这两个流域的地质、气候、水动力条件不同所致；首先，地质构造及岩性的复杂程度不同。长江流域，地质构造及岩性复杂，上游的碎屑岩、碳酸盐岩、中酸性火山岩和变质岩，中下游的花岗岩、片岩、片麻岩，都是沉积物中云母类矿物的主要来源。相比而言，黄河流域，岩性复杂程度则较弱；虽然银川以上区域出露大片砂砾岩和少量花岗岩、上游其余区域多为第四纪松散沉积物及零星分布的砂泥岩，但是中游广布的黄土是黄河沉积物的主要物质来源。因此，两个流域岩性等地质条件差异，是造就长江与黄河沉积物云母类指标差异的基础原因；其次，气候类型及气候条件不同。长江流域，全流域受温带与亚热带气候控制，除上游外，大部分区域降水丰沛、气温较高，水热条件较好。而黄河流域，全流域受温带季风气候控制，干旱、寒冷、年降水少，水热条件较差。因此，长江流域以化学风化为主，而黄河流域则以物理风化为主。长江流域这种极强的化学风化作用，必然会导致花岗岩等火成岩及变质岩中大量的云母类矿物释放并进入长江，并且，使得性质不稳定的大量黑云母转变为风化云母。可见，气候条件差异是造就长江与黄河云母类指标差异的另一个重要原因；最后，河口的水动力状况不同。长江河口，地势低平，开阔平坦，呈喇叭形，流速突然减缓，中上游携带的大量泥沙开始沉降，再加上河口处海水的顶托作用以及自北向南沿岸流的扰动，使得受水动力影响明显的碎屑云母颗粒在此堆积。相比而言，来自黄土高原的云母进入黄河后，在河口区受明显不同于长江口的水动力影响重新分选，由于云母与石英、长石等矿物在粒度、密度、形状、体积、径厚比等方面存在较大差异，这使得云母的沉积速度比同粒径的石英、长石等矿物慢很多。这是造成长江与黄河云母类指标差异的又一个重要原因。
14.如上所述，对长江和黄河而言，黑云母颗粒百分含量、风化云母颗粒百分含量、风化云母颗粒百分含量/黑云母及风化云母颗粒百分含量的总和、黑云母颗粒百分含量/白云母颗粒百分含量这4个指标的差异显著，且这些显著差异是由于两个流域的地质、气候、水动力条件不同所致，因此，可以用这4个指标建立判别长江与黄河云母类矿物影响范围的特异性诊断指标体系，进而判别二者在苏北滨海平原区沿岸的影响范围；步骤5，应用统计分析软件作折线图，比较分析苏北各采样点云母类矿物特异性诊断指标与长江、黄河的差别，判别云母类矿物在物质混合区的影响范围；应用statistica 6.0统计分析软件作折线图（如图6、图7、图8、图9），比较分析苏北各采样点4个云母类特异性诊断指标与长江、黄河的差别，判别云母类矿物在苏北滨海平原区沿岸的影响范围；图7和图8显示，sby11（如东县洋口镇）以南区域，风化云母颗粒百分含量、风化云母颗粒百分含量/黑云母及风化云母颗粒百分含量的总和这2个指标的数值均较高。而图6
和图9显示，sby11（如东县洋口镇）以南区域，黑云母颗粒百分含量和黑云母颗粒百分含量/白云母颗粒百分含量这2个指标的数值则均较低。并且，这些数值均与长江接近。由此可见，如东县洋口镇（sby11）以南区域，应该主要受长江云母类矿物影响；图7和图8显示，sby12（如东县栟茶镇）以北区域，风化云母颗粒百分含量、风化云母颗粒百分含量/黑云母及风化云母颗粒百分含量的总和这2个指标的数值均明显降低。而图6和图9显示，sby12（如东县栟茶镇）以北区域，黑云母颗粒百分含量和黑云母颗粒百分含量/白云母颗粒百分含量这2个指标的数值则均明显升高。并且，这些数值均与黄河接近。由此可见，如东县栟茶镇（sby12）以北区域，应该主要受黄河云母类矿物影响；根据图6、图7、图8、图9分析可以发现，与如东县洋口镇（sby11）以南区域和如东县栟茶镇（sby12）以北区域相比，介于这两个位置之间的4个判别指标的数值均适中，这意味着，如东县洋口镇（sby11）与如东县栟茶镇（sby12）之间的区域，应该是长江和黄河云母类矿物的混合区。
15.基于上述方法获取的判别长江与黄河云母类矿物影响范围的指标体系，包括4个特异性诊断指标，分别是：黑云母颗粒百分含量、风化云母颗粒百分含量、风化云母颗粒百分含量/黑云母及风化云母颗粒百分含量的总和、黑云母颗粒百分含量/白云母颗粒百分含量。
16.上面结合附图对本发明做了详细描述，但是本发明并不限于上述实施方式，对本领域技术人员来说，还可以在不脱离本发明宗旨的情况下做出其他补充和修改。此外，本领域技术人员将会理解，前面的描述仅是示例的方式，并不旨在限制本发明。