陸源沉積巖物源分析法的現(xiàn)狀與發(fā)展

姚磊

摘 要：物源分析法在陸源沉積巖分析中十分常用，主要用于預(yù)測沉積礦產(chǎn)、分析沉積盆地、恢復(fù)古地理環(huán)境與氣候以及分析大地構(gòu)造背景，對盆山耦合進行研究，因此在地質(zhì)研究中具有重要意義。文章主要針對當(dāng)前常用的物源分析法進行了分析，并以此為基礎(chǔ)簡要敘述了物源分析法的發(fā)展趨勢。

關(guān)鍵詞：沉積巖 物源分析 發(fā)展

中圖分類號：P512.2 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）12（c）-0062-02

物源分析法作為沉積物研究中最為常用的技術(shù)方法，其主要內(nèi)容有判別古侵蝕區(qū)、追蹤沉積巖母巖性質(zhì)、重塑古地貌氣候以及沉積區(qū)構(gòu)造背景等，尤其在沉積盆地的分析中具有重要作用。隨著地質(zhì)學(xué)的發(fā)展，很多現(xiàn)代化的理論、技術(shù)手段被引進到地質(zhì)研究中，沉積學(xué)研究也逐漸開始將研究重點轉(zhuǎn)向物源分析。

1 研究現(xiàn)狀分析

在地質(zhì)學(xué)研究中，物源分析開始成為研究的熱點，在長久以來的改進和創(chuàng)新中，物源分析法也在不斷地發(fā)展中。下面便針對目前常用的幾種物源分析方法進行簡要論述。

1.1 重礦物分析法

在物源的指示中，物源分析法可以利用ZTR指數(shù)以及沉積巖中重礦物特征指數(shù)。但是在沉積巖物源判斷中，年代越久遠(yuǎn)的沉積物，其內(nèi)重礦物會隨著埋深條件的變化、外界環(huán)境、溫度等條件的改變而發(fā)生變化，不但分布會很分散，種類也會增加，因此所含的源巖信息量也相對較少。反之沉積巖越新，其重礦物中所含源巖信息量大，那么采用重礦物分析法的準(zhǔn)確性也會越高。但是需要注意，水動力會對沉積物沉積時的重礦物性質(zhì)造成影響，因此該種物源分析法在判斷源區(qū)上仍舊存在缺陷。除此之外，應(yīng)當(dāng)著重分析不穩(wěn)定重礦物組成，因為對于判別沉積區(qū)源區(qū)而言，不穩(wěn)定重礦物的判別相對較為準(zhǔn)確。

1.2 沉積學(xué)方法

該方式在沉積物物源分析中的主要依據(jù)為沉積學(xué)原理。通過分析沉積相展布圖以及地層等厚圖等，結(jié)合沉積學(xué)理論可以對物源區(qū)相對位置進行推斷，并且利用沉積區(qū)的巖性、沉積體形態(tài)、古流向、沉積物成分等便可令物源分析結(jié)果更加可靠。但是必須注意，沉積物古流向分散度較高，因此以這些資料為依據(jù)的確定性較低，且具有局限性。因此必須相應(yīng)進行資料統(tǒng)計以及野外觀測，從而獲取客觀準(zhǔn)確的古流向信息。但是即便如此，沉積學(xué)方法在陸源沉積物物源分析中仍舊是研究成本最小且最直接有效的方式。但其缺陷也十分明顯，加大了研究人員的工作量，并且其判斷結(jié)果不精確，不能判定母巖性質(zhì)以及物源區(qū)的具體地點。

1.3 元素地球化學(xué)方法

該方式在現(xiàn)代地質(zhì)研究中應(yīng)用最為廣泛，尤其在復(fù)雜地質(zhì)構(gòu)造的研究中，成為了被國內(nèi)外學(xué)者認(rèn)可的技術(shù)手段之一。常用的元素地球化學(xué)法有特征元素法、特征元素比值法、常量元素法以及微量元素法。沉積巖形成的過程中雖然沉積物遷移、沉積，但在這一過程中一些元素不易遷移，在沉積巖形成的過程中，這些元素的量幾乎不會改變，因此這些元素被作為示蹤物用以追蹤沉積物物源。元素地球化學(xué)分析的前提是沉積物能夠繼承母巖主元素組合。但分析中必須綜合考慮主元素具有遷移性以及活動性，因此該方法在沉積物化學(xué)風(fēng)化較弱或者搬運距離較短的情況下較為適用。并且在分析沉積物元素組合時必須綜合考慮元素在搬運過程中會發(fā)生稀釋，因此這里的元素含量分析是相對含量而不是絕對含量。

1.4 巖石學(xué)方法

在沉積盆地的分析中，由于陸源碎屑巖中死蟹組合來自于母巖，因而對其碎屑巖進行分析便可以對母巖類型進行分析。其中最能夠反應(yīng)沉積巖母巖成分以及基底的便是砂礫巖中的礫石，并且通過對礫石進行分析可以對盆地的構(gòu)造背景以及氣候條件、磨蝕程度進行反映。在物源分析中，傳統(tǒng)巖石學(xué)的作用不可估量。其中礦物發(fā)光性分析可以對巖石沉積環(huán)境以及沉積原因進行分析，另外在沉積中石英、長石等物質(zhì)都會或多或少具有發(fā)光特性，因此在陰極光激發(fā)下沉積巖碎屑顆粒會具有各類顏色特征，依照這一特性可以對沉積物物源進行分析，但該種分析方式的主觀性較強，且會受到各類因素的影響。

除此之外，地質(zhì)年代學(xué)法、地球物理學(xué)法、化石及生標(biāo)化合物法也是目前沉積巖分析中常用的物源分析方法。

2 新技術(shù)方法分析

2.1 礦物顆粒微形貌分析方法

隨著物源分析技術(shù)的發(fā)展，對重礦物顆粒的分析技術(shù)也得到了發(fā)展，因而重礦物顆粒分析價值也逐漸展現(xiàn)出來。通過應(yīng)用掃描電鏡可以對重礦物顆粒進行表面結(jié)構(gòu)分析，令重礦物分析和石英分析一樣，能夠詳細(xì)分析礦物顆粒表面結(jié)構(gòu)。利用該種方法，可以通過對沉淀物中重礦物表面形態(tài)對沉淀區(qū)的各個階段進行判定。

2.2 磁性礦物學(xué)方法

在鑒別物質(zhì)來源方面，磁性礦物學(xué)發(fā)揮了巨大作用，在沉積地質(zhì)的研究中通過測量沉積物磁性，對其中磁性礦物的含量、組合以及性質(zhì)進行分析，了解其晶疇特征、粒度特征等，能夠?qū)Τ练e物源信息進行有效揭示。相比較于傳統(tǒng)方式，該方法操作便捷，并且具有超高的靈敏度，屬于非破壞性手段，能夠分析出沉積物攜帶的信息量，因而得到了廣泛認(rèn)可。

3 技術(shù)發(fā)展趨勢

隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展，物源分析技術(shù)也發(fā)生了巨大的變化，而新技術(shù)新方法的使用使得物源分析方法在分析沉積物物源信息上更加準(zhǔn)確，挖掘的信息也更豐富。

3.1 技術(shù)方法現(xiàn)代化

早期的物源分析主要依靠沉積學(xué)、地層學(xué)、巖石學(xué)、重礦物等方法；雖然傳統(tǒng)的方法依然有效，但現(xiàn)在更多地依賴于掃描電鏡、陰極發(fā)光、X衍射、電子探針、能譜分析、電子探針及激光剝蝕等離子體質(zhì)譜儀、激光感生火化電感耦合等離子體質(zhì)譜、電子自旋共振（ESR）測年、電子順磁共振（EPR）等現(xiàn)代分析測試技術(shù)的綜合運用。

3.2 分析方法從單一到多元化

物源分析正從早期單一方法到多方法的綜合運用、從單一學(xué)科走向多學(xué)科聯(lián)合交叉轉(zhuǎn)變。在地質(zhì)工作者不懈的努力和探索中，隨著現(xiàn)代測試技術(shù)的不斷提高，物源分析方法將會更加完善和豐富。由定性分析走向定量分析，由單一方法走向多學(xué)科多方法的綜合運用，這將是物源體系分析的未來發(fā)展方向。

3.3 定性判斷和定量分析的轉(zhuǎn)變

定量物源分析是定量地評價從可識別的物源區(qū)到盆地充填過程中的碎屑物質(zhì)類型、數(shù)量及供給速率。隨著先進分析手段，如電子探針、離子探針、等離子質(zhì)譜技術(shù)以及同位素測年等的應(yīng)用，從定性到定量是物源分析的必然趨勢。

在定量研究方面，已發(fā)展出兩個分支：一是模式識別，如判別分析、模糊聚類、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)識別；另一分支則基于“質(zhì)量守衡”原理，通過數(shù)理統(tǒng)計方法實現(xiàn)物源的定量識別，提出了物源定量識別的非線性規(guī)劃數(shù)學(xué)模型，并利用模型計算了東海陸架北部表層沉積物細(xì)粒級部分之長江、黃河物源的貢獻(xiàn)量。

3.4 不斷引進新技術(shù)、新方法

隨著技術(shù)開發(fā)、實踐，國內(nèi)外學(xué)者不斷創(chuàng)新分析技術(shù)，有效推動了物源分析技術(shù)的發(fā)展。如最新的研究結(jié)果顯示，Hf同位素與斑脫土化學(xué)特征被作為物源變化的標(biāo)志首次應(yīng)用于物源分析；磁性礦物包裹體及磁學(xué)手段被不斷發(fā)展和應(yīng)用；近年來，石英顆粒及重礦物的顯微晶面形貌特征對物源的指示意義也被成功應(yīng)用。

4 結(jié)語

陸源沉積巖物源分析在地質(zhì)研究中的重要作用不僅僅體現(xiàn)在重塑古地貌、重建巖相古地理、再現(xiàn)沉積區(qū)演化、分析沉積區(qū)體系、預(yù)測沉積區(qū)礦產(chǎn)分布以及追蹤母巖性質(zhì)上，還在分析沉積區(qū)構(gòu)造背景、恢復(fù)區(qū)域地殼構(gòu)造演化、重現(xiàn)古氣候環(huán)境中發(fā)揮巨大作用，除此之外還對于沉積盆地的研究具有重要意義。隨著陸源沉積巖物源分析理論的完善，其分析技術(shù)以及分析設(shè)備也得到了更新，隨著實踐應(yīng)用的加深，該方式在未來地質(zhì)學(xué)研究中具有巨大的發(fā)展空間。

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