陆源沉积岩物源分析法的现状与发展

姚磊

摘 要：物源分析法在陆源沉积岩分析中十分常用，主要用于预测沉积矿产、分析沉积盆地、恢复古地理环境与气候以及分析大地构造背景，对盆山耦合进行研究，因此在地质研究中具有重要意义。文章主要针对当前常用的物源分析法进行了分析，并以此为基础简要叙述了物源分析法的发展趋势。

关键词：沉积岩 物源分析 发展

中图分类号：P512.2 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）12（c）-0062-02

物源分析法作为沉积物研究中最为常用的技术方法，其主要内容有判别古侵蚀区、追踪沉积岩母岩性质、重塑古地貌气候以及沉积区构造背景等，尤其在沉积盆地的分析中具有重要作用。随着地质学的发展，很多现代化的理论、技术手段被引进到地质研究中，沉积学研究也逐渐开始将研究重点转向物源分析。

1 研究现状分析

在地质学研究中，物源分析开始成为研究的热点，在长久以来的改进和创新中，物源分析法也在不断地发展中。下面便针对目前常用的几种物源分析方法进行简要论述。

1.1 重矿物分析法

在物源的指示中，物源分析法可以利用ZTR指数以及沉积岩中重矿物特征指数。但是在沉积岩物源判断中，年代越久远的沉积物，其内重矿物会随着埋深条件的变化、外界环境、温度等条件的改变而发生变化，不但分布会很分散，种类也会增加，因此所含的源岩信息量也相对较少。反之沉积岩越新，其重矿物中所含源岩信息量大，那么采用重矿物分析法的准确性也会越高。但是需要注意，水动力会对沉积物沉积时的重矿物性质造成影响，因此该种物源分析法在判断源区上仍旧存在缺陷。除此之外，应当着重分析不稳定重矿物组成，因为对于判别沉积区源区而言，不稳定重矿物的判别相对较为准确。

1.2 沉积学方法

该方式在沉积物物源分析中的主要依据为沉积学原理。通过分析沉积相展布图以及地层等厚图等，结合沉积学理论可以对物源区相对位置进行推断，并且利用沉积区的岩性、沉积体形态、古流向、沉积物成分等便可令物源分析结果更加可靠。但是必须注意，沉积物古流向分散度较高，因此以这些资料为依据的确定性较低，且具有局限性。因此必须相应进行资料统计以及野外观测，从而获取客观准确的古流向信息。但是即便如此，沉积学方法在陆源沉积物物源分析中仍旧是研究成本最小且最直接有效的方式。但其缺陷也十分明显，加大了研究人员的工作量，并且其判断结果不精确，不能判定母岩性质以及物源区的具体地点。

1.3 元素地球化学方法

该方式在现代地质研究中应用最为广泛，尤其在复杂地质构造的研究中，成为了被国内外学者认可的技术手段之一。常用的元素地球化学法有特征元素法、特征元素比值法、常量元素法以及微量元素法。沉积岩形成的过程中虽然沉积物迁移、沉积，但在这一过程中一些元素不易迁移，在沉积岩形成的过程中，这些元素的量几乎不会改变，因此这些元素被作为示踪物用以追踪沉积物物源。元素地球化学分析的前提是沉积物能够继承母岩主元素组合。但分析中必须综合考虑主元素具有迁移性以及活动性，因此该方法在沉积物化学风化较弱或者搬运距离较短的情况下较为适用。并且在分析沉积物元素组合时必须综合考虑元素在搬运过程中会发生稀释，因此这里的元素含量分析是相对含量而不是绝对含量。

1.4 岩石学方法

在沉积盆地的分析中，由于陆源碎屑岩中死蟹组合来自于母岩，因而对其碎屑岩进行分析便可以对母岩类型进行分析。其中最能够反应沉积岩母岩成分以及基底的便是砂砾岩中的砾石，并且通过对砾石进行分析可以对盆地的构造背景以及气候条件、磨蚀程度进行反映。在物源分析中，传统岩石学的作用不可估量。其中矿物发光性分析可以对岩石沉积环境以及沉积原因进行分析，另外在沉积中石英、长石等物质都会或多或少具有发光特性，因此在阴极光激发下沉积岩碎屑颗粒会具有各类颜色特征，依照这一特性可以对沉积物物源进行分析，但该种分析方式的主观性较强，且会受到各类因素的影响。

除此之外，地质年代学法、地球物理学法、化石及生标化合物法也是目前沉积岩分析中常用的物源分析方法。

2 新技术方法分析

2.1 矿物颗粒微形貌分析方法

随着物源分析技术的发展，对重矿物颗粒的分析技术也得到了发展，因而重矿物颗粒分析价值也逐渐展现出来。通过应用扫描电镜可以对重矿物颗粒进行表面结构分析，令重矿物分析和石英分析一样，能够详细分析矿物颗粒表面结构。利用该种方法，可以通过对沉淀物中重矿物表面形态对沉淀区的各个阶段进行判定。

2.2 磁性矿物学方法

在鉴别物质来源方面，磁性矿物学发挥了巨大作用，在沉积地质的研究中通过测量沉积物磁性，对其中磁性矿物的含量、组合以及性质进行分析，了解其晶畴特征、粒度特征等，能够对沉积物源信息进行有效揭示。相比较于传统方式，该方法操作便捷，并且具有超高的灵敏度，属于非破坏性手段，能够分析出沉积物携带的信息量，因而得到了广泛认可。

3 技术发展趋势

随着现代科技的发展，物源分析技术也发生了巨大的变化，而新技术新方法的使用使得物源分析方法在分析沉积物物源信息上更加准确，挖掘的信息也更丰富。

3.1 技术方法现代化

早期的物源分析主要依靠沉积学、地层学、岩石学、重矿物等方法；虽然传统的方法依然有效，但现在更多地依赖于扫描电镜、阴极发光、X衍射、电子探针、能谱分析、电子探针及激光剥蚀等离子体质谱仪、激光感生火化电感耦合等离子体质谱、电子自旋共振（ESR）测年、电子顺磁共振（EPR）等现代分析测试技术的综合运用。

3.2 分析方法从单一到多元化

物源分析正从早期单一方法到多方法的综合运用、从单一学科走向多学科联合交叉转变。在地质工作者不懈的努力和探索中，随着现代测试技术的不断提高，物源分析方法将会更加完善和丰富。由定性分析走向定量分析，由单一方法走向多学科多方法的综合运用，这将是物源体系分析的未来发展方向。

3.3 定性判断和定量分析的转变

定量物源分析是定量地评价从可识别的物源区到盆地充填过程中的碎屑物质类型、数量及供给速率。随着先进分析手段，如电子探针、离子探针、等离子质谱技术以及同位素测年等的应用，从定性到定量是物源分析的必然趋势。

在定量研究方面，已发展出两个分支：一是模式识别，如判别分析、模糊聚类、神经网络识别；另一分支则基于“质量守衡”原理，通过数理统计方法实现物源的定量识别，提出了物源定量识别的非线性规划数学模型，并利用模型计算了东海陆架北部表层沉积物细粒级部分之长江、黄河物源的贡献量。

3.4 不断引进新技术、新方法

随着技术开发、实践，国内外学者不断创新分析技术，有效推动了物源分析技术的发展。如最新的研究结果显示，Hf同位素与斑脱土化学特征被作为物源变化的标志首次应用于物源分析；磁性矿物包裹体及磁学手段被不断发展和应用；近年来，石英颗粒及重矿物的显微晶面形貌特征对物源的指示意义也被成功应用。

4 结语

陆源沉积岩物源分析在地质研究中的重要作用不仅仅体现在重塑古地貌、重建岩相古地理、再现沉积区演化、分析沉积区体系、预测沉积区矿产分布以及追踪母岩性质上，还在分析沉积区构造背景、恢复区域地壳构造演化、重现古气候环境中发挥巨大作用，除此之外还对于沉积盆地的研究具有重要意义。随着陆源沉积岩物源分析理论的完善，其分析技术以及分析设备也得到了更新，随着实践应用的加深，该方式在未来地质学研究中具有巨大的发展空间。

参考文献

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