东亚大陆边缘发育全球罕见且异常活跃的河流沉积物输送和沉积体系[1]。在新生代地质构造运动、季风气候、台风与人类活动等的多因素影响下，我国东部海区形成了两类陆源物质入海的源—汇体系，即以长江、黄河为代表的“大河—大三角洲—宽广陆架—强烈人类活动影响”的源—汇体系，和以台湾与浙闽沿岸小河流为代表的“小河流—瞬时大通量—极端气候影响—快速物质转换”的源—汇体系[2]。过去几十年，世界大河如长江、黄河和珠江的水文泥沙、入海物质组成及其对边缘海沉积环境的影响等受到学术界广泛关注；相对而言，对中小入海河流源—汇体系的认识明显不够。其中，台湾河流年均携带悬浮物3.84亿吨(1970—1999年)入海[3]，相当于目前我国三条主要大河(长江、黄河与珠江)输沙量的总和。因此，台湾入海河流沉积物的化学组成及其在边缘海的沉积动力过程成为近些年学术界的研究热点。目前，对台湾河流源—汇体系的研究主要集中在以现代观测为基础的沉积动力学[4-6]、黏土矿物组成[7-8]、陆源有机碳[9-12]和同位素地球化学组成[13-14]等，但矿物学方面的研究十分薄弱。

碎屑重矿物分析是物源示踪的重要手段。由于重矿物种类多样且多具有特殊的共生关系[15]，因此利用特征重矿物组合及重矿物指数[16]能够较灵敏地确定沉积物源区及性质[17-18]。相关研究已在中国大陆河流沉积物(如：长江、黄河、珠江、浙闽中小河流、琼西小河流等)[19-26]以及钻孔中开展较多[27-28]，用于反映源岩类型及贡献比例、水动力分选、沉积环境以及物源演变等。然而，对于台湾河流沉积物的重矿物组成却鲜有报道。

本文分析了台湾两条典型河流——兰阳溪和浊水溪沉积物的碎屑重矿物组成，研究台湾河流的特征重矿物组合，以及流域内不同地层对碎屑重矿物组成的贡献，揭示台湾河流重矿物组成的控制因素；并与中国大陆入海河流重矿物组合对比，探讨台湾河流碎屑重矿物组成的特殊性及原因。

台湾新生代以来的构造演化塑造了现今台湾自西向东的三个大地构造单元：①褶皱—逆冲带(海岸平原、西部麓山带和雪山山脉)，为被动大陆边缘沉积体系，6.5 Ma开始变形；②增生楔(中央山脉—恒春半岛)，原为被动大陆边缘沉积体系，中—晚中新世南海洋壳俯冲菲律宾海板块时，在马尼拉海沟东侧堆积形成的增生楔；③弧前盆地—火山岛弧(海岸山脉)，形成于中中新世以来。其中，中央山脉和雪山山脉以梨山—荖浓断层为界，海岸山脉和中央山脉被台东纵谷分隔。浊水溪依次流经中央山脉(西侧)、雪山山脉、西部麓山带和海岸平原四个构造单元。兰阳溪主河道主要位于梨山断层上，两侧分别为雪山山脉和中央山脉(西侧)(图 1a)[29]。

兰阳溪流域内主要存在三类物源供给区：①渐新世水长流组及四棱组的板岩、(变质)砂岩，及部分始—渐新世西村组板岩、千枚岩(雪山山脉北部)；②中新世庐山组的板岩、千枚岩及变质砂岩(中央山脉西侧)；③第四纪碎屑沉积物(宜兰平原)。

浊水溪流域的主要地层为：①中新世庐山组的板岩、千枚岩及变质砂岩及始新世毕禄山组的板岩、变质砂岩(中央山脉西侧)；②始新世达见组和十八重溪组的板岩、变质砂岩，始—渐新世西村组板岩、千枚岩以及渐新世水长流组及四棱组的板岩、(变质)砂岩(雪山山脉南部)；③中—上新世三峡群砂页岩， 上—更新世卓兰组、锦水组砂页岩，以及更新世头嵙山组砂岩、砾岩及页岩(西部麓山带中部)；④第四纪碎屑沉积物(海岸平原)[30](表 1)。

台湾岛地形以山地丘陵为主，约占总面积的2/3。中部和东部为山地，西部沿海是较宽广平原。中央山脉作为贯穿全岛的分水岭，将全岛分为不对称的两半。台湾年均降雨量为2 535 mm，且自中部山地向两边递减。夏秋两季为降雨主要贡献时段，但岛内东西两侧降水的季节性差异很大，东部地区秋季降水量大于夏季，而西部相反。台湾河流共有151条，多发源于中央山脉[31]。兰阳溪和浊水溪分别向东汇入太平洋和向西汇入台湾海峡(图 1)。

浊水溪是台湾最长的河流，长度约186 km，流域面积约为3 155 km2，平均比降为1∶55，年平均径流量(集集站)为145 m3/s。浊水溪发源于合欢山南麓，源头海拔约为3 416 m，沿途接纳万大溪、郡大溪、丹大溪、陈友兰溪和清水溪等支流，最终穿过海岸平原进入台湾海峡。兰阳溪又称为宜兰浊水溪，长约73 km，流域面积约为979 km2，平均比降为1∶22，年平均径流量(牛斗站)为36.7 m3/s。兰阳溪发源于中央山脉南湖大山北麓，源头海拔为3 535 m，在牛斗附近进入兰阳平原，与宜兰河和冬山河汇合后进入太平洋。浊水溪和兰阳溪输沙量都很大，其原因主要有：河流上游以板岩和页岩为主，易风化剥蚀；山区植被被开垦，地表裸露；地震频繁，易山体滑坡；河流坡度陡，原岩侵蚀能力强，并且到台风暴雨来临时，洪水也携带大量碎屑物质[31]。

沉积物样品于2013年5月(枯水季)采自台湾兰阳溪和浊水溪的河漫滩，共8个取样点，涵盖了两条河流的上、中、下游，分别编号为LY1~LY3和ZS1~ZS5(图 1、表 2)。

沉积物的粒度测试步骤为：取0.15 g已烘干样品，置于烧杯中，加入10 mL 30%的双氧水，60°C保温8~10 h，以去除样品中的有机质；加入10 mL 1 mol/L的HCl，以去除样品中的无机碳，60°C保温3 h；向烧杯中加入1 L去离子水，静置24 h，倒掉上清液；加入10 mL (NaPO3)6分散剂，超声振荡3~5 min；利用美国Beckman Coulter LS230型全自动激光粒度仪进行粒度测试。测试仪器测量范围为0.04~2 000 μm，重复测量的相对误差小于1%。实验在同济大学海洋地质国家重点实验室完成。

并且，沉积物在全粒级内挑选重矿物，具体分离步骤为：将所取砂样烘干称重，所得重量为分析重量；用水对样品进行淘洗并晾干，再利用三溴甲烷(密度2.89 g/cm3)进行轻、重矿物分离；对于重矿物部分，用强磁铁选出强磁部分，剩余的用电磁仪选出电磁部分(强、弱)和重无磁部分，分别包装。然后利用体式显微镜、偏光显微镜和微化分析等对分离好的重无磁、电磁(强电磁、弱电磁)、强磁三种组分分别进行定性及半定量鉴定：将某一组分的颗粒平摊在玻璃板上，划分4~5个视域，每个视域100~150粒左右，分别数出各种矿物的颗粒数并求视域间的平均值，可获得各种重矿物的颗粒百分含量；然后再乘上各自组分的权重(组分重量/重矿物总重量)得到每种矿物占所有重矿物的颗粒百分数。重矿物分析鉴定由廊坊市宇能岩石矿物分选技术服务有限公司按照规定要求完成。

兰阳溪和浊水溪沉积物粒度频率分布曲线见图 2。研究流域沉积物多为粉砂，其中兰阳溪各样品平均粒径为2~4.6 Φ，浊水溪平均粒径为3.9~6.8 Φ。兰阳溪上游粒度频率分布为单峰态且较粗，属于中砂 (2 Φ)，而中下游粒度频率分布均为双峰态，平均粒径减小为4.6 Φ(LY2)和4.4 Φ(LY3)。

浊水溪上游(ZS1)和中游(ZS2)的粒度频率曲线都为单峰态，属于细粉砂，平均粒径分别为6.8 Φ和6.2 Φ。下游样品粒度频率分布与上游明显不同，为双峰态，且主峰粒径较粗，为极细砂(3~4 Φ)，次级峰粒径约为细粉砂(6~7.5 Φ)。进入平原地区后水流变缓，ZS4平均粒径减为4.8 Φ，虽然仍是双峰态，但主峰和次级峰的粒径发生反转。之后ZS5平均粒径变粗为3.9 Φ。总体而言，浊水溪沉积物的粒径向下游逐渐增大，而兰阳溪向下游先减小后增大。

传统的重矿物分析一般会挑选特定粒级进行测试，比如：63~125 μm、125~250 μm或63~250 μm等，以减小粒径效应或水动力效应等因素的影响[32-33]。但事实上，若考虑等效沉降效应的影响，同一样品内不同粒级的重矿物组成同样存在明显差别，且窄粒径区间的样品间矿物组成变化甚至会大于宽粒径区间[34-35]。并且比重比较大的重矿物相对集中于细粒级组分，常规的粒级选取区间也会使得这些矿物含量被明显低估。因此，特定的窄粒级选取策略对于解决矿物组分的粒径影响以及水动力环境偏差问题并没有很大帮助[35]。最近一些学者建议，为了尽量减小样品内粒级选取差异引起的偏差，沉积物的分析粒径范围应当尽可能宽(比如32~500 μm[36])。又考虑到本研究沉积物的粒度主峰大多