长江是我国第一大河,发源于世界屋脊-青藏高原,注入世界最深的大洋-太平洋。长江流域幅员辽阔,是中华民族栖息繁衍和开拓发展的精华地区。然而,关于长江形成和演化的具体时限和过程,历经百余年研究,在学术界依然存在很大的争议。长江携带的大量物质深刻地影响着中下游及边缘海的沉积过程,其沉积物源-汇过程也是地学研究者关注的热点。大陆规模的大河汇水面积巨大,流域内构造历史及岩石类型复杂,物质多旋回沉积现象常见。因此,在巨型水系开展沉积物“源-汇”研究时,选择合适的物源示踪工具就显得尤为重要。作为地壳中最主要的造岩矿物之一,长石在沉积过程中经历两次以上旋回的可能性不大。同位素填图研究显示中国大陆不同构造板块在Pb同位素组成上有较大的差异,暗示着Pb-in-K-feldspar或许是示踪长江沉积物的有效物源工具。基于从源到汇的研究思路,本研究采用碎屑钾长石Pb同位素组成物源示踪方法,对长江水系晚新生代以来的沉积物进行物源示踪。研究内容包含以下三个方面：一、系统地测定了长江主要支流及典型干流段现代沉积物的长石Pb同位素组成,确定了各个源区的Pb同位素组成背景值,并重建现代长江的源-汇过程；测定了长江流域内典型晚新生代沉积物的长石Pb同位素组成,通过与现代支流的对比来追溯其物源；三、将二者结合反演晚新生代以来长江水系的演化过程,尤其是金沙江的东流及三峡贯通等长江演化过程中的关键问题。本研究主要得到以下初步结论：一、长江现代沉积物长石Pb同位素组成①金沙江、汉江和湘江与羌塘块体、南秦岭和华南板块有很好的对应性；而雅砻江与岷江则与它们的主要源区松潘-甘孜地体有很大的区别,可能与青藏东缘沉积物供给率较大有关；嘉陵江含有很多未圈定源区的颗粒,暗示着四川盆地内部也是其重要的物源供给区。②长江不同干流河段具有相似的长石Pb同位素组成特征,表明该物源信号在长江这样一个大陆规模水系的搬运过程中是稳定的。长江上游流域主要由深切峡谷组成,沉积作用较少,主要支流汇入对干流的Pb同位素组成有较大的影响,雅砻江、岷江和嘉陵江的汇入均使干流的物质组成发生了明显的变化。中下游以地势低缓的冲积平原为主,砂质物质发生沉积,因此使得近源河流沉积物的贡献率放大。如长江三峡出口和武汉段的Pb同位素组成对比后明显表明其组成发生了变化,很大程度上是由于受到了汉江的影响。二、长江中上游流域内主要晚新生代沉积汇的物源信息：①昔格达组及其下伏砾石层,测定了砾石层及湖相沉积的长石Pb同位素组成,并将它们与金沙江干流及雅砻江进行比较；结果显示,攀枝花以西的昔格达组中未见雅砻江的物质,而攀枝花以南的金江镇剖面则同时具有金沙江与雅砻江的物质成分,这表明在上新世末-早更新世金沙江流域内的源-汇过程已经与现代基本一致。②三峡出口处巨型冲积扇：系统地分析了三峡地区东缘宜昌砾石层及其下伏始新统牌楼口组砂岩的长石Pb同位素组成；结果显示,始新世时三峡东缘主要由黄陵背斜及南秦岭供给物源,未见青藏东缘松潘-甘孜地体的碎屑物质；第四纪(新近纪?)时长江上游地区已经成为该区重要的源区,表明至少在此时三峡已被长江上游切穿。③江汉盆地沉积中心钻孔沉积物：通过对江汉盆地沉积中心钻孔沉积物沉积相及物源的分析,发现自上新世末期以来,青藏东缘就一直是江汉盆地的物源区；在1.8 Ma时,汉江自北缘进入江汉盆地,并于1.4-1.2 Ma之间流经新沟孔和周老孔所在的位置；中更新世以来,盆地沉积物的物质组成基本与现代长江一致。④武汉地区阳逻砾石层：将阳逻砾石层的长石Pb同位素组成与长江(宜昌段)、汉江现代沉积物及大别山基岩区的进行比较,显示与前两者存在较大的差异,大部分颗粒落入大别山基岩圈定的Pb同位素组成范围内。长江中下游广泛分布的新生代砾石层,在成因及物源上是否一致值得商榷。三、对长江及东亚水系演化的指示意义①昔格达组长石Pb同位素物源研究表明,晚上新世以来古金沙江就具有与现代金沙江类似的沉积物搬运模式,据此我们推断金沙江流域的水系格局自晚上新世以来就已定型。三峡出口处的宜昌巨型冲积扇及江汉盆地钻孔沉积物Pb同位素物源,指示着在渐新世时未见青藏东缘物质；晚上新世末期,已见松潘-甘孜地体的碎屑颗粒;这指示着长江三峡的贯通时限在始新世-晚上新世之间。结合近期长江三角洲晚新生代沉积物物源示踪研究成果,我们认为长江东流水系至少在晚上新世以前就已经形成。②河内盆地,始新世时中扬子江曾南流汇入古红河,并在渐新世时脱离了古红河水系；在钻孔沉积物中并未发现松潘-甘孜的物质,因此始新世以来就没有流经该地体的水系加入古红河,青藏高原东南缘是否存在包括现今雅鲁藏布江,怒江,澜沧江和金沙江的统一的古红河水系依然值得商榷。