“一粒沙可以照见世界变化、沧海桑田。现代河流沙忠实地记录了从母岩风化开始，到被搬运、沉积的过程，以及这个过程中的各种化学、物理作用以及人类活动的改造，为我们提供了一个窥探沧海变桑田的机会。”——《一沙一世界》（沉积之声）。

但是，沙子可能会有偏见吗？粉砂与泥作为重要的河流沉积物组分，是否反映了与砂级沉积物相同的物源信息呢？

尺有所短，寸有所长

传统观念认为同源河流沉积物携带了统一的物源与风化剥蚀信号，然而，这一假设忽略了岩性差异对沉积物产生和搬运过程的影响。当源区岩性对特定粒级沉积物的产出能力存在显著差异时，将会导致对河流沉积物通量与流域侵蚀速率的系统性误判。雅鲁藏布江的案例就揭示了这样一个颠覆性事实：当研究者仅聚焦于单一粒级或沉积类型时，这些“沉积记录”可能会带偏我们的认知。

图1 雅鲁藏布江典型河段照片。雅鲁藏布江宽谷与峡谷相间分布，如山南宽谷（A）和加查峡谷（B）；南北支流携带不同浓度和组分的悬移质，如南岸支流（C）和北岸支流（D）。

雅鲁藏布江如同一条巨龙，在青藏高原的脊梁之上蜿蜒东去（图1）。雅鲁藏布江两岸的气候和构造条件相似，但岩性差异显著：左岸支流流经以酸性岩浆岩为主的拉萨地体，右岸支流则主要流经沉积岩为主的特提斯喜马拉雅造山带（图2）。这条世界海拔最高的大河是地质学家眼中的天然实验室，其沉积物来源和侵蚀模式对理解青藏高原的流域侵蚀和地貌演化具有重要意义。

图2 雅鲁藏布江地理位置（A）、地质（B）、样品（C）及气候-构造状况（D）

前人对雅鲁藏布江沉积物进行了岩相学、重矿物、地球化学、锆石和磷灰石年代学等多种手段研究，普遍认为其沉积物主要来源于拉萨地体。考虑到不同岩性的沉积物产生能力差异（Haag and Schoenbohm, 2025）——花岗岩倾向于产生粗粒沉积物，碎屑沉积岩容易形成细粒沉积物，而且河流对不同粒度沉积物的搬运能力差异，因此，同一河流搬运的沉积物可能记录明显不同甚至截然相反的沉积物供应和剥蚀信息。以往研究（包括本团队前期工作）多聚焦砂质沉积物而忽视泥质组分来源，这种研究视角的局限性可能导致了对喜马拉雅造山带物质贡献的严重低估。

看菜吃饭，量体裁衣

有鉴于此，本研究把目光从河岸边滩沉积转向水中悬移质，系统采集了雅鲁藏布江9个边滩沉积物和13个悬移质样品，并分别分析了砂级（63-2000 μm）组分的岩相学和泥级（< 63 μm）组分的Sr-Nd同位素特征。

悬移质中的砂以长石岩屑石英砂为主，含少量沉积岩、火山岩及变质岩岩屑。流经拉萨地体的河流携带的沉积物富含长石和火山岩岩屑，流经喜马拉雅造山带和缝合带的河流沉积物以岩屑为主，其中喜马拉雅造山带以沉积岩岩屑和低变质沉积岩岩屑为主，缝合带砂组分则以富蛇纹岩、沉积岩及基性火山岩岩屑为特征。边滩沉积物与悬移质的砂级碎屑组分特征相似，但在拉萨地体和干流沉积物中石英和火山岩岩屑含量显著偏低（图3A、B）。

图3 悬移质和边滩砂的碎屑组分特征

雅鲁藏布江流域的Sr-Nd同位素特征显示，悬移质泥质组分ε_Nd值介于−11.7至−8.1，⁸⁷Sr/⁸⁶Sr介于0.712994至0.714293，边滩沉积物泥质组分的ε_Nd为−12.0至−7.5，⁸⁷Sr/⁸⁶Sr为0.712029至0.715961。喜马拉雅来源的泥质组分表现为高⁸⁷Sr/⁸⁶Sr（悬移质：0.713558至0.718033；边滩：0.716457至0.718003）与低ε_Nd值（悬移质：−11.3至−8.2；边滩：−11.1至 −8.8），体现了古老陆壳来源的沉积岩再旋回特征。拉萨地体的支流主要流经俯冲相关的冈底斯花岗岩体及林子宗火山岩，泥质沉积物表现出相对低⁸⁷Sr/⁸⁶Sr（悬移质：0.708745至0.711760；边滩：0. 706627至0.706657）与相对高的ε_Nd值（悬移质：−8.1至−2.2；边滩：−2.4至−1.3）（图4）。

图4 悬移质和边滩砂的Sr-Nd同位素特征

砂泥异源，各有所本

为了还原拉萨地体和喜马拉雅造山带对流域沉积物的真实供给能力，我们分别计算了雅鲁藏布江中下游的砂、泥来源。碎屑组分混合模拟显示，悬移质中的砂主要源自拉萨地体（中游85 ± 4%，下游80 ± 8%），其次为喜马拉雅造山带（中游8 ± 5%，下游15 ± 8%）和缝合带（分别为8 ± 3%和5 ± 0%）（图5）。边滩沉积物中的砂级组分呈现出相似物源供给特征，以拉萨地体为主（中游71 ± 11%，下游78 ± 12%），喜马拉雅造山带次之（中游24 ± 10%，下游14 ± 9%），缝合带贡献最小（分别为5 ± 3%和8 ± 7%）（Liang et al., 2022）。Sr-Nd同位素混合计算结果表明，泥质组分主要来源于喜马拉雅造山带，无论是悬浮载荷（中游62 ± 19%，下游78 ± 16%）还是边滩沉积（分别为71 ± 4%和75 ± 3%；图4和5）。其中，缝合带与喜马拉雅源区的Sr-Nd同位素特征难以相互区分，但Cr、Ni等微量元素可对两者进行有效识别。结果显示，缝合带对雅鲁藏布江泥质组分的贡献从上游（5 ± 4%）到下游（3 ± 3%）始终较低，而在所有边滩泥质组分中其贡献可基本忽略不计。

因此，在雅鲁藏布江中，悬移质和边滩沉积物的砂和泥的物源特征都各自保持一致，但泥与砂的物源信号却呈现显著差异：边滩砂中，拉萨地体的贡献量约为喜马拉雅的5倍，而悬移质泥中，喜马拉雅的贡献量则是拉萨地体的2-3倍（图5）。这种强烈反差凸显了分析粒度窗口选择的重要性。

图5 雅鲁藏布江悬移质和边滩中砂质和泥质组分的物源差异

穷源竟委，正本清源

不同搬运状态的沉积物，讲述着完全不同的流域侵蚀故事。河流中大部分沉积物以悬移质形式输运，因此研究悬移质对解析物源、流域侵蚀至关重要。雅鲁藏布江悬移质以泥（79%）为主，砂（21%）为辅次之，而边滩沉积物则以砂（76%）为主，泥（24%）次之。综合泥、砂比例及物源贡献，边滩沉积物中拉萨地体的贡献量约为喜马拉雅的2倍（63% vs. 32%）；反之，悬移质中喜马拉雅的贡献量是拉萨地体的1.4倍（58% vs. 41%）。这种显著的源区差异不仅受控于与粒度相关的成分差异，也受搬运模式与时间尺度差异的影响：悬移质可通过单次洪水事件长距离输运，而边滩沉积物则是数周至数十年间多期次、多输运模式的混合产物。

以往研究大多关注边滩沉积物，未充分重视悬移质及其与推移质的成分差异，从而导致喜马拉雅造山带的物质贡献被系统性低估。这一偏差在碎屑锆石/磷灰石U-Pb年龄、岩石学与重矿物分析中均有体现。因此，本研究假设边滩沉积物组分与推移质类似，且推移质与悬移质比例为1:2至1:10（Pratt-Sitaula et al., 2007），可估算喜马拉雅造山带的沉积物贡献量是拉萨地体的1.0-1.3倍。不同岩性的产沙能力差异，让喜马拉雅造山带的物质贡献可与拉萨地体相提并论。

一得之见，引玉之砖

尽管沉积物的产生受风化条件、构造活动等的影响，源区岩性仍可主导沉积物的粒度与成分特征。岩浆岩的沉积物产生能力差异在玄武岩等特定岩性中已有报道（Garçon and Chauvel, 2014; Garzanti et al., 2021），雅鲁藏布江案例则揭示了在均一的地貌与气候条件下，沉积岩与酸性岩浆岩的产泥-产砂能力差异如何导致对造山带物源分析、地貌过程与侵蚀模式的误读。

鉴于岩性差异在大多数流域中普遍存在，雅鲁藏布江典型案例对全球沉积源-汇系统的研究具有普适借鉴意义。若仅基于砂级组分追溯物源，沉积岩的物质贡献可能被显著低估；反之，对细粒沉积或远洋沉积的物源研究可能高估沉积岩源区贡献。显著的粒度效应与输运模式差异，要求我们需要综合全粒级物源信息才能准确解析现代与古代河流系统的演化。

每一粒泥砂都是地球演化的亲历者，既记录着山脉隆升的壮美史诗，也见证着地表过程的精妙平衡。沙子不会说谎，人为的选择却会带来认知的偏见。

本文作者为成都理工大学梁文栋研究员和南京大学地球科学与工程学院胡修棉教授，相关问题可通过邮箱与梁文栋(liangwendong@cdut.edu.cn)或胡修棉(huxm@nju.edu.cn)联系交流。更多详情，请进一步阅读原文和下列参考文献。

参考文献：

Garçon, M., and Chauvel, C., 2014. Where is basalt in river sediments, and why does it matter? Earth and Planetary Science Letters, 407, 61–69.

Garzanti, E., Dinis, P., Vezzoli, G., and Borromeo, L., 2021. Sand and mud generation from continental flood basalts in contrasting landscapes and climatic conditions (Paraná–Etendeka conjugate igneous provinces, Uruguay and Namibia). Sedimentology, 68, 3447–3475.

Haag, M., and Schoenbohm, L., 2025. Thor: a rock strength database for investigating lithologic controls in landscape evolution. Earth and Planetary Science Letters, 660, 119364.

Liang, W., Garzanti, E., Hu, X., Resentini, A., Vezzoli, G., Yao, W., 2022. Tracing erosion patterns in South Tibet: Balancing sediment supply to the Yarlung Tsangpo from the Himalaya versus Lhasa Block. Basin Research, 34, 411–439.

Liang, W., Hu, X., Garzanti, E., Dong, X., Chen, F., 2025. Contrasting provenance budgets for suspended load and bedload of the Yarlung Tsangpo, Tibet: Lhasa block or Himalaya? Geology, 53(4), 333–337.

Pratt-Sitaula, B.A., Garde, M., Burbank, D.W., Oskin, M.E., Heimsath, A.M., and Gabet, E.J., 2007. Bedload-to-suspended load ratio and rapid bedrock incision from Himalayan Landslide-dam lake record. Quaternary Research, 68, 111–120.

审核 | 赖文 董小龙