剑川盆地新生代沉积物碎屑云母Ar-Ar定年对金沙江上游水系演化的启示

Whether the upper Yangtze River flowed southward into the Red River system through the Jianchuan Basin is a critical question for the evolution of the Yangtze River. The Jianchuan Basin is located between the first bend of Yangtze River and headwaters of the Red River, and stored a large amount of Cenozoic sediment. Provenance constraints of Cenozoic sediments of this basin can shed important lights on the evolution of the upper Jinsha River. However, previous studies using detrital zircon U-Pb dating and heavy minerals have not reached any consensus on sediment provenance, and proposed different models for the evolution of the upper Jinsha River. These controversies could result from reworking of zircons from the sediments. Our new muscovite and biotite Ar-Ar data from the Pliocene sediment of the basin suggest that the Pliocene sediment has experienced at least two cycles of deposition and erosion, indicating that the Ar-Ar data are more sensitive to the drainage adjustment around the basin. This project aims to apply the detrital muscovite and biotite Ar-Ar dating method to study the reworking history of the sediments from the basin, and further to constrain the sources of the sediments. The results are expected to provide unique insights into the drainage evolution history around the basin, including the upper Jinsha River.

金沙江上游是否曾往南流经剑川盆地汇入红河是青藏高原东南缘水系演化研究的重要科学问题之一。剑川盆地位于长江第一湾和红河源头之间，且发育了记录水系演化信息的新生代沉积物。因此，对这些沉积物物源的系统研究可以重建盆地周缘水系变化，进而探讨前述金沙江上游水系演化的科学问题。利用碎屑锆石和重矿物等方法，前人对剑川盆地沉积物物源的研究提出了不同的金沙江上游水系演化模式。这些模式的分歧可能是由于盆地内碎屑锆石经历了多重循环，因而无法有效识别沉积物源区。申请人对盆地上新世沉积物碎屑白云母和黑云母Ar-Ar年龄的预研究支持上述推测，因而Ar-Ar法对判断该盆地沉积物物源更加有效。本申请计划将碎屑云母Ar-Ar定年方法应用到盆地内更老的新生代沉积物，以判断其是否经历了多重循环，并通过对比沉积物和潜在物源Ar-Ar数据，确定不同时代沉积物源区，进而重建盆地周缘水系演化，为金沙江水系演化的过程和机制提供科学依据。

白云母和黑云母的物理化学特性决定了白云母和黑云母Ar-Ar是约束沉积物直接物源的有效工具。在本研究中，利用新的碎屑云母Ar-Ar方法探讨了长江的演化历史。. 为了把碎屑云母Ar-Ar测年方法运用于沉积物物源研究并进而水系演化。本研究首先探讨了碎屑云母Ar-Ar测年方法运用于物源研究在粒径选择和再循环等方面的基础性问题。本研究先测定了部分长江现代沉积物单颗粒白云母和黑云母的体积和对应的39Ar的信号强度，获得了云母体积和39Ar信号值之间的良好线性关系。综合分析长江全流域内现代沉积物的39Ar信号值和对于年龄的关系发现，白云母和黑云母的年龄与39Ar的信号值显示出一个显著趋势即：年龄大的云母的粒径相对年轻的云母的粒径小。这种趋势可能是由于沉积物的多重循环所导致的搬运距离增加所造成的。同时分析39Ar信号值（体积）与对应年龄的关系发现云母粒径（体积）的选择对年龄分布的约束至关重要，选择100-1000μm区间的云母最能代表沉积物中云母的整体年龄分布。. 然后，本研究利用碎屑白云母和黑云母Ar-Ar测年方法探讨了长江的演化历史。从长江上游的剑川盆地和元谋盆地采集了一些上新统和始新统样品来研究长江上游的演化过程，特别是长江上游从往南流进入红河变为往东流的时间。剑川的上新统白云母和黑云母Ar-Ar数据指示沉积物为盆地内近源沉积，而锆石U-Pb年龄分布复杂，指示为盆地外来源。这种差异可能是沉积物再循环造成的。盆地内上新统沉积物来自于盆地内的宝相寺和勐野井组的剥蚀在沉积。而宝相寺组的碎屑白云母Ar-Ar和锆石U-Pb年龄和金沙江相似，勐野井组的碎屑锆石U-Pb年龄也和金沙江相似，这两个组的白云母和碎屑锆石数据也支持再循环的解释。元谋盆地上新世沉积物的Ar-Ar年龄与盆地北雅砻江相似；锆石U-Pb年龄和金沙江相似，暗示上新世沉积物可能来自于盆地外远源。但是上新世沉积物特征和古流向数据则指示为近源的始新统沉积物的剥蚀再沉积。白云母Ar-Ar和锆石U-Pb年龄分布也与始新统赵家店组沉积物相似。因而元谋盆地的上新统沉积物也存在再循环现象。沉积物再重循环的过程很可能导致了中新世之前和上新世以来两种金沙江脱离红河水系时间的争议。剑川和元谋盆地上新世沉积物源区位于盆地内源说明此时金沙江不经过这两个盆地南流，显示金沙江水系袭夺事件至少发生在上新世之前。