晚新生代喜马拉雅造山运动是全球板块强烈活动的重要组成部分,对青藏高原隆升、东亚季风形成以及全球变冷都产生了重大影响。随着青藏高原的强烈隆升,亚洲地貌格局也发生了明显改变,巨大的地貌落差使青藏高原成为亚洲地表物质输送的主要源区,发育了众多亚洲大河。构造抬升同时引起地表下垫面以及水热输送路径的巨变,深刻改变着亚洲的大气环流和气候,对产生强大的亚洲季风具有重要意义,对第四纪冰期的形成也有一定影响。区域地貌变化、气候变化、河流演变等一系列连锁反应是耦合的,这些信息往往赋存于碎屑物中,通过河流搬运而储存于沉积区。因此,对沉积物汇区开展物源研究,有助于揭示这些自然过程。作为世界级大河流的产物,长江三角洲是中国大陆东部地区重要的沉积汇,在新构造运动的作用下,从上新世至今沉积了厚达数百米的地层,记录着河口区物源变动、流域气候变化、区域构造和地貌演变等相关信息。为了挖掘这些信息,首先必须充分认识长江流域表层碎屑物的特征。本研究采集了长江流域表层、河口当前沉积中心(上海地区)以及前第四纪沉积中心(苏北盆地)碎屑物样品。55个流域中的河流样品进行了重矿物鉴定,9个进行了单矿物碎屑锆石形态分析,12个进行了细颗粒(<63 μm)的单矿物磁铁矿群体微量元素分析。三角洲晚新生代样品来源于上海崇明岛LQ24钻孔(共计620个)以及苏北泰州ZKJ39钻孔(共320个)。钻孔样品测试包括粒度分析、微体古生物鉴定、超导古地磁测年、重矿物分析、单矿物锆石挑选与形态分析以及细颗粒磁铁矿微量元素测试等。在阅读大量文献和分析总结长江表层特征重矿物的基础上,探讨长江流域不同河段碎屑物进入东部河口区沉积中心的时间,对比分析三角洲南北两翼物源演化的差异,结合沉积物的岩性与沉降速率等分析引起物源演化差异的原因。通过对长江流域不同河段河流样品的重矿分析,可以揭示如下特征：1)长江上游流域：重矿物组合为角闪石-绿帘石,标型矿物为单斜辉石、磁铁矿。单矿物锆石中延长度>3的细长状较少(3.7%),磨圆度较好(37.8%),圆状／棱角状为0.79,指示区域母岩含中酸性侵入岩相对较少,碎屑物搬运距离较长。细颗粒磁铁矿中Mg、Cr、Ti、V为流域内最高值,指示上游峨眉山地区大面积出露基性-超基性岩浆岩的影响,这些元素可以作为指示长江上游物质的重要信号。2)长江中游支流：重矿物指标与上游差异较大,汉江重矿物组合为角闪石-绿帘石-片状矿物；鄱阳湖和洞庭湖及其支流矿物组合均为钛铁矿-绿帘石-角闪石,标型矿物为锆石-电气石及少量的变质成因矿物(红柱石、蓝晶石和矽线石)。锆石延长度>3的细长柱状较常见,所占比例(8.1%)大于上游样品,磨圆度与上游相似,棱角、次棱角和圆状各占三分之一左右,其晶体形态特征反映中游地区中酸性岩浆岩有一定比例、碎屑物搬运较长。磁铁矿微量元素含量普遍偏低,母岩成因为长英质。3)局地河流(东、西苕溪)：重矿物组合为绿帘石-角闪石-钛铁矿,标型矿物萤石所占比例为流域最高值(8.2%),与浙江南部萤石矿床有一定关系。锆石晶体形态独特,延长度>3的细长状比例为17.3%；磨圆度最差,圆状百分含量仅为4.3%。锆石细长状+极差磨圆的特征可作为指示局地物源的独特指标,延长度反映出局地碎屑物的母岩含有较多酸性岩浆岩,磨圆度特征则反映碎屑物的搬运距离短。磁铁矿中微量元素含量偏低,特征与中游各支流相同,同样体现其母岩为长英质特征。长江南北两翼钻孔中重矿物分布特征如下：三角洲南翼LQ24重矿物可以将物源演化划分为三大阶段：1)上新世期间,重矿物组合、标型重矿物以及锆石形态完全不同于上覆的第四系地层。地层中含有大量的蚀变矿物(褐铁矿、白钛石)和稳定重矿物(钛铁矿、锆石和电气石),特征矿物为萤石,与局地苕溪的表层样品相似。上新统地层中锆石形态也与局地苕溪高度相似——延长度>3的细长状所占比例>15%,为钻孔中最高值；磨圆度差,棱角状-次棱角状比例>95%,而圆状零星出现。这些特征综合反映三角洲南翼上新世期间的物质来源于研究区周边的局部地区；2)早更新世初-晚期(2.5-1.2 Ma),重矿物组合为角闪石-绿帘石-钛铁矿,特征矿物为变质矿物。碎屑重矿物特征反映其母岩为长英质,与长江河口区东南部的浙闽隆起带和中游母岩类型相符。锆石短柱状大量增多(94.1%),但延长度>3组分仍占一定的比例(均值5.9%)；磨圆趋好,圆状增至20%左右。锆石形态特征介于局地苕溪和长江中游支流,而明显不同于上游。磁铁矿群体中Ti、Mg、V等微量元素普遍偏低,为长英质母岩成因。综合特征重矿物的诸多特征,体现这一时期碎屑物母岩为长英质,且搬运距离有所增长,推测物质可能来源于浙闽隆起带和长江中游地区；3)早更新世晚期以来(1.2 Ma-至今),地层特征重矿物出现新的变化。标型重矿物变为辉石和磁铁矿,与现代长江上游特征相近。这一时期沉积的碎屑锆石的延长度继续短化,延长度>3细长状大量减少,所占比例同长江宜昌段相近；磨圆度方面表现为圆状/棱角状进一步增大,说明磨圆程度有所提高。此外,磁铁矿群体微量元素Ti、Mg、V等大幅度增加,表现出长江上游特征。这些重矿物指标均与上游样品相似,说明上游物质在早更新世晚期已经开始进入研究区。苏北盆地ZKJ39钻孔特征重矿物垂向变化明显,物源演化也分为三个阶段：1)上新世中期(>3.3 Ma),重矿物组合、蚀变和稳定重矿物特征均与LQ24孔同期地层相似,但标型矿物为石榴石,表明物源与苏南不同。该地层重矿物组合为绿帘石和钛铁矿,反映碎屑物母岩为长英质成因,与浙闽隆起带源岩类型相符。锆石磨圆度和延长度与苕溪特征相似——细长状较多(18.2%),圆状(16.7%)明显高于苕溪(4.3%),但低于长江中上游地区(>29.7),指示地层中碎屑物的搬运距离介于局地和中游河流之间。据此推测,苏北盆地上新世中期以前(>3.3 Ma)物源有一部分可能来自研究区东南部的浙闽隆起带,但仍然没有出现长距离物源信号；2)上新世晚期(3.3-2.3 Ma),碎屑重矿物与下伏地层相似,以绿帘石、褐铁矿、和钛铁矿为主,指示碎屑物源岩仍为长英质。锆石形态表现出一定的中游河流特征,磨圆度的提升(27.5%)、延长度降低(>3占6.7%),指示搬运距离增加。推测上新世晚期物源可能已不再局限于局部区域,为局地、闽隆起带及长江中下游地区的混合：3)第四纪初期以来(约2.3 Ma-至今),苏北孔重矿物组合转变为角闪石-绿帘石,标型重矿物为单斜辉石和磁铁矿,特征与长江上游一致,也与苏南钻孔第1II带(<1.2Ma)特征相似,体现峨眉山玄武岩影响。锆石延长度进一步短化(>3仅占2.3%),磨圆度进一步提升,圆状/棱角状变化范围为0.92-1.85,碎屑物经历长距离搬运,具有长江上游物源特征。此外,磁铁矿Ti、Mg和Cr含量显著增加,特征与上游峨眉山玄武岩高含量的磁铁矿相符。推测新近纪以来苏北盆地持续沉降,流域汇水面积不断增加,在第四纪初期开始接受长江上游物质。长江河口地区晚新生代物源分析表明,研究区物源经历了“局地-浙闽隆起带-长江中上游地区”的演化过程。尽管三角洲南北两翼物源演化模式相似,但苏南地区物源变化的时间均明显滞后于苏北——苏北ZKJ39孔在第四纪初期(约2.3 Ma)出现上游物质信息,而苏南崇明岛LQ24孔提取到上游信号的时间为早更新世晚期(约1.2 Ma)。物源演化模式在时空上的差异均由新构造运动背景下两区沉降差异造成的。从上新世开始长江河口区沉积中心由苏北盆地逐渐向南转移,长江河道也由苏北向现今的河口地区迁移。据此推测,长江最先在苏北地区入海(约2.3 Ma),之后南迁至苏南地区。这种格局最终导致第四纪以来长江贯通入海、上游物源不断被搬运至河口地区形成广阔的河口-三角洲-陆架体系。