长江与黄河是我国最大的两条大河，年均输沙量约16亿吨，占我国河流入海泥 沙总量的80％左右。其物质对我国海岸带发育及边缘海沉积作用贡献巨大。本文运用 小于0.063mm粒级的样品与单矿物相结合的方法，比较研究长江与黄河沉积物的元 素地球化学特征及其控制因素，揭示表层沉积物的元素组成差异及地质历史时期河 流沉积物的化学成分演化规律。根据长江与黄河沉积物的示踪元素，判别南京下蜀 土及苏北滨海平原沉积物的物源，研究黄河三角洲晚新生代以来化学风化的变化， 探讨黄河全河贯通，初次进入华北平原的时间。 长江与黄河各处于不同的流域自然条件带，流域地质、地理及河流水沙组成明显 不同。长江与黄河27个表层样及145个钻孔样的元素地球化学研究表明，它们的元 素地球化学特征存在显著的差异。长江沉积物中过渡金属元素Cu、Zn、Pb、Fe、Co、 Ni、Mn、Ti、Cr等含量高，而碱、碱土金属元素Na、Ca、Sr、Ba等较低。元素含量 变化较大。元素之比中，Ti/Zr、K/Ca、K/Na、Mg/Ca、Al/Na、Fe/Mg等比值较高; 而黄河沉积物中碱、碱土金属元素Na、Ca、Sr、Ba含量高，过渡金属元素含量低。 元素组成均一，含量变化小。常用于物源研究的Th/Co、Ba/Co、Ba/Sc、Na/Sc、Zr/Y、 V/Ni、Sr/Ba、Fe/Mn等比值较高。长江与黄河沉积物的REE组成不同，长江REE含 量较高且表层沉积物的REE分馏程度大于黄河，而钻孔沉积物中则小于黄河。球粒 陨石化曲线均为LREE相对富集的右倾型，Ce弱亏损，Eu中度亏损。两者的北美页 岩标准化配分模式与世界其它大河流及边缘海沉积物类似，呈近直线型，LREE稍富 集，HREE分馏较强。Ce与Eu均为弱亏损，因此长江与黄河沉积物的REE配分模式 可以作为世界河流入海物质的代表。 长江与黄河三角洲冰后期沉积物的元素组成同表层很接近，表明冰后期以来形成 的沉积物主要由长江与黄河提供物质来源，而其它物源及环境影响较小，或主要影 响局部层段。不同沉积环境中元素组成规律性明显。长江孔上部三角洲相沉积受海 洋因素影响较强，过渡金属元素不具保守行为,组成变化较大。底部河流相中过渡 金属元素含量比上部显著增大，同晚更新世低海平面时期流域大量基岩成分混入有 关:黄河孔的现代三角洲沉积物(1855年黄河北归后形成)中元素组成非常均一， 与表层相当接近，反映沉积物堆积埋藏快，元素具有保守性行为。浅海相元素组成 研究证实该区全新世海侵不连续，存在以河流作用为主的短暂海退阶段。浅海环境 中由于吸附与解吸作用，元素组成变化大，过渡金属元素的富集可能主要受水合铁 氧化物控制。底部河流相中元素组成变化较大反映了非黄河物源的影响。 黄河三角洲晚新生代以来元素组成具有明显的规律。Al、Ba、Mg及过渡金属元 素含量逐渐减小，而Na、Ca、REE、Zr、Hf等元素则逐渐增大。不同地层单元的沉 积物之间元素组成差异明显，界线清楚。因此，元素地球化学研究证实了黄河三角 洲晚新生代以来地层划分的可靠。 因子分析揭示长江与黄河沉积物的元素组成差异主要受物源组成控制,而粒级、 重矿物、氧化还原等因素仅起次要作用。长江流域源岩类型复杂，中酸性岩浆岩的 广泛分布决定了沉积物中元素组成变化大，过渡金属元素背景值高。由于流域强烈 的化学风化，上游碳酸盐多淋失，而对长江沉积物元素组成的贡献小。中下游岩浆 岩、变质岩的化学风化导致碱、碱土金属元素大量淋失，而过渡金属元素则富集； 黄河沉积物主要来自黄土高原的黄土及上游的蒸发盐类，因此元素组成均一。流域 物理风化极强，化学风化弱，碱、碱土金属元素很少淋失，元素组成主要继承了黄 土及蒸发盐中的元素组成特征。黄河沉积物中过渡金属元素含量低主要同黄土及蒸 发盐中的背景值低有关。 沉积物中元素组成受粒级效应影响，在不同粒级中具有不同的富集规律。选择粉 砂和粘土的混合样进行分析，既可显著地降低了粒级效应影响，又能够充分地揭示 长江与黄河沉积物的元素组成差异。因子分析及元素与Al之比分析也证明了这一点。 人类活动对黄河沉积物的元素组成影响很弱，易受污染影响的重金属元素在河口 及下游地区含量变化很小。而长江下游及河口地区沉积物中Cu、Zn、Pb等元素含量 较背景值显著增大，既反映污染影响大，也说明人类活动导致酸雨的加强，土壤变 脆弱，背景值高的一些金属元素释放。 过渡金属元素Sc、Ti、V、Cr、Mn、Ni、Co、Fe等可作为长江沉积物的示踪元 素，而碱、碱土金属元素Na、Ca、Sr、Ba等为黄河沉积物的示踪元素。根据这些元 素及一些元素之比对南京下蜀土研究表明，下蜀土物源与西北黄土类似，但形成过 程中遭受强烈的化学风化而使得碱、碱土金属元素淋失严重。而长江三角洲晚第四 纪埋藏古土壤则具有与长江沉积物相似的物源，也同样在形成过程中经历较强烈的 化学风化。苏北滨海平原沉积物物源研究揭示黄河对该区的发育影响大于长江，尤 其是在北部地区及全新世晚期黄河改道由苏北入海以后影响最大。黄河物质对苏北 影响至少在全新世中期便已存在。长江物质主要影响南部地区。全新世中期最大海 侵以后长江一支汊道经由海安、三仓一带入海，但其携带的物质影响有限。古长江 主流并未直接由苏北入海，也未曾携带大量物质而形成苏北南黄海潮成砂体。 根据化学风化程度的判别参数(K/Na、Mg/Ca、Al/Na、Fe/Mg、Fe/Mn、CIA、 WI)研究，可知黄河三角洲地区晚新生代以来化学风化逐渐减弱，DY孔中以地层 单元DY1与DY2沉积之时化学风化最强烈，而DY3、DY4、DY5沉积时化学风化 相似，均较弱。 DY孔的元素地球化学研究表明黄河的影响主要在233米之上，即约在DY4地 层单元沉积之时，黄河全河贯通形成外流水系，而影响黄河三角洲地区。 长江与黄河沉积物中磁铁矿化学组成差异明显，长江磁铁矿中Fe含量较高，其 它置换元素含量低。而黄河磁铁矿则相反，四面体配位的Fe2+与八面体配位的Fe3+ 普遍被其它元素置换，Ti、Mg、Al、Mn、Cr等元素含量高。长江磁铁矿中存在大 量铁质宇宙尘颗粒，其独特的形貌特征及化学组成是识别长江沉积物的极好标志。