河流是陆源碎屑物质搬运入海的主要方式,对全球地球化学循环起到重要的作用。长江是亚洲最长的河流,发源于青藏高原东部,是记录亚洲季风系统演化的载体。作为连接青藏高原隆升和亚洲季风系统的纽带,长江沉积物记录了流域多个地貌体系和构造单元的演化信息,其发育与演化的过程及其贯通时限一直是地质学家和地貌学家研究的热点。长江沉积物物源示踪的研究对揭示河流沉积物剥蚀与搬运的机制,解决长江地质历史演化等问题,了解现代亚洲地貌格局的演变,以及探讨河流发育对构造隆升和季风演化的响应均具有重要的意义。尽管目前对长江沉积物物源的研究已经较为深入,且取得了较大的进展。但前人的工作多表现为研究方法较单一,对示踪方法的开发比较局限,缺少对不同物源示踪方法之间异同性的讨论。且研究对象多为长江中下游及三角洲河口地区沉积物,缺乏整个长江流域,包括干流及主要支流沉积物物源的信息以及长江流域与其他同发源于青藏高原的河流关系等方面的研究,在长江沉积物的物源判别上仍没有系统、完整的论断。鉴于长江流域沉积物的源汇过程较复杂,本论文结合多种物源示踪方法,包括黏土矿物、碎屑矿物、碎屑锆石U-Pb年代学及Hf同位素以及地球化学方法(常量、微量元素,Sr-Nd同位素)等,对长江流域沉积物进行系统的物源示踪研究,比较多种示踪方法研究的结果,揭示长江沉积物物源的控制因素,判定长江沉积物源区,并建立沉积物物源示踪体系,为了解流域地质演化历史及研究其他河流的源汇过程提供基础资料和参考依据。长江沉积物样品采集工作分多次进行,采样点遍布整个长江流域,主要选择在长江干流与支流的汇合处。在每个采样点同时采集砂质和泥质沉积物,并于上游支流采集表土样品。多数样品采自流域河漫滩,少数采自沙坝或江心洲,部分较难靠近的流域样品来自流域附近的挖砂船或砂堆。采样位置尽量避开城市和可能的污染源。共计河漫滩砂质沉积物114件,泥质沉积物74件,表土样品10件。通过不同的物源示踪方法对长江沉积物进行物源判别的结果存在明显差异,与沉积物性质及矿物搬运时间相关。沉积物黏土矿物和碎屑矿物组合的变化表明,长江上游雅砻江、大渡河、岷江、嘉陵江和汉江对干流贡献较大,乌江、洞庭湖水系(洞庭湖、沅江、湘江)和鄱阳湖水系(鄱阳湖、赣江)对干流贡献不大。长江流域的部分支流含有特征重矿物：蓝闪石可作为沱沱河的特征矿物,蓝晶石是岷江的特征矿物,重晶石是乌江的特征矿物,湘江的特征矿物是锡石。可通过特征矿物的存在判断沉积物的来源。此外,白云母也可作为沉积物物源示踪的指标之一。沉积物碎屑锆石年代学的分析指示不同年龄组的锆石来自流域内不同的构造单元。长江支流汉江、嘉陵江和湘江以及干流攀枝花-2到宜宾段对长江的贡献比较大,其次是大渡河和岷江,对干流贡献较小的支流是赣江和乌江。沉积物Sr-Nd同位素的分布则指示长江金沙江段沉积物多来自松潘-甘孜褶皱带,川江沉积物多为扬子克拉通的物质。沉积物地球化学组成在长江流域中下游有均一化的趋势。结合多种示踪手段,认为支流嘉陵江、汉江对干流的贡献大,乌江、湘江和赣江对干流的贡献小。长江流域的源岩类型是控制沉积物物源的主要因素之一。沉积物黏土矿物和碎屑矿物组成同时受控于流域地形坡度,构造运动和流域特定流动力。沉积物元素-同位素组成主要与流域水系径流量及降水量有关,单颗粒碎屑锆石年龄主要受特定流动力和水系径流量的影响。综合而言,长江流域源岩类型和特定流动力(地形坡度+水系径流量)是影响长江流域沉积物剥蚀、搬运及物源结果最重要的因素。沉积物黏土矿物,重矿物,特别是元素和Sr-Nd同位素的研究均表明长江流域上游物理风化剥蚀强烈,中下游以化学风化作用为主,且从上游到下游化学风化作用有增强的趋势。长江流域的化学风化作用强度介于黄河和珠江之间,与不同流域的气候有着密切的关系。碎屑锆石U-Pb年龄和Hf同位素的结合应用不仅能够判断沉积物物源,同时能够重建流域或区域上的岩浆活动事件以及陆壳演化,并模拟陆壳生长曲线。长江沉积物碎屑锆石所表现的五组主要年龄区间可分别与长江流域已知的岩浆事件时间相对应(吕梁运动,晋宁运动,加里东运动,海西运动,印支运动和燕山运动),碎屑锆石Hf同位素模式年龄指示长江流域陆壳生长主要在太古代-古元古代(2.5-2.8Ga)和中元古代(1.0-1.5Ga)两个阶段。通过研究可建立沉积物物源示踪体系,该体系表明需根据不同河流的地质背景以及研究目的选择不同的物源示踪方法。流域背景的差异以及沉积物粒级和性质是选择物源示踪方法的关键。该体系可作为研究河流沉积物物源的参考依据。