风成沉积物源分析方法及其应用研究进展_杜世松
第三章 物源分析
一、物源区分析→沉积属性的方法 2、岩性分析 2）碎屑砂岩物源分析
B、多碎屑三角图分析 Crook图解法：
2、岩性分析
2）碎屑砂岩物源分析 C、砂岩组分统计方法
一般的说，陆源碎屑岩尤其是砂岩的碎屑组合含量统计主要有 筛析法和薄片法两种。
薄片法是通用的碎屑组分含量统计方法，常见的有面积目估法 和计点法。
沉积盆地分析 →第二篇 分析原理
第三章 沉积盆地的物源区分析 第一节 概述
物源区 分析的 任务是
① 判断古陆和侵蚀区的存在； ② 表明古陆地型起伏特征； ③城恢古河流体系； ④ 确定物源区母源性质及构造背景等。
沉积盆地分析 →第二篇 分析原理
第三章 沉积盆地的物源区分析 第一节 概述
侵蚀区（erosional area)：通常，将侵蚀区理解为在相当长的时 期内，向沉积区提供陆源碎屑及可容性物质的剥蚀区（denudation area）。
目估法：镜下操作人为性较强，由于视觉误差估算的碎屑面积 含量不够准确。
计点法：是在镜下确定网格内统计不同成分出现的频数。计点 法的准则为：一般情况下只对大于0.03mm的碎屑进行统计，并 按3～4，3～2，2～1，1～0，0～－1，五个φ值范围读数；杂 基和胶结物均不计数；统计点应大于300个。
筛析法沉积学已讲
第二节 物源区分析方法 一、物源பைடு நூலகம்分析→沉积属性的方法
1、重矿物分析 4）其他重矿物 独居石(monazite)富轻稀土，其 La／Nd比值可反映物源特性， 花岗岩和花岗伟晶岩中的La／Nd比分别为1.13和1.06，而在碱 性花岗岩和碳酸岩中很高，平均达3.11。 电气石(tourmaline) 用FeO和MgO百分比图解方法来确定其 成因是否是变质的，是花岗岩的还是别的岩石。 锆石(zircon)化学组分固定，多通过Zr／Hf比值的变化来研究 物源区母岩性质。
沉积学的研究进展及其应用
沉积学的研究进展及其应用沉积学是研究沉积物的组成、特征、成因及环境演化过程的一门学科。
沉积学的研究对象是全球范围内的各种沉积物，包括海洋、湖泊、河流和沙漠等地质环境。
沉积学的繁荣与地质学、环境科学、生态学等学科密切相关。
随着科学技术的不断进步，沉积学的研究持续推进，涌现出许多新的研究成果，广泛应用于资源开发、环境保护和地质灾害预测等领域。
一、沉积学的基本概念1. 沉积物的定义沉积物是指初始状态在液体或气体中悬浮的物质，经过重力作用沉降并固结形成的固体物质。
沉积物的形成包括物质的输入、输运、沉积和固结四个过程。
沉积物的类型包括沉积岩、沉积物和表生层。
2. 沉积相的分类沉积相指沉积物在发生时所处的水或地理环境，包括海相、湖相、河相和沙漠相等。
不同沉积相的物质来源、沉积速率、沉积物质量和物质组成等特征均不相同。
3. 沉积学的研究方法沉积学是一门综合性学科，需要借助各种手段进行研究。
例如，通过样品采集和实验室分析技术来研究沉积物的颗粒组成和结构、沉积速率和时代、沉积相和成因等。
同时，地球物理学、地球化学、古生物学等学科也为沉积学提供了有力的研究方法。
二、沉积学的研究进展1. 沉积物的源和作用沉积物的源是河流、山脉、冰川、火山和陆地等多种因素共同作用的结果。
研究沉积物的来源有助于了解形成这些物质的原因和过程，并指导资源勘探和管理。
除了源的研究，土地利用、气候变化和人类活动等因素也会影响沉积物的形成、堆积和演变。
对这些因素的深入研究有助于更好地预测、评估和管理环境问题。
2. 沉积物的成因沉积物的成因主要包括物理沉积和化学沉积两种。
物理沉积指的是重力、水流、风力和冰雪等作用下物质由高处向低处沉积。
化学沉积则是指物质通过水文、气体或生物作用形成新的化合物。
了解这些沉积物成因有助于确定沉积物古气候和古环境，帮助识别矿物资源和石油天然气等。
3. 沉积物的组成和特征沉积物的组成和特征在很大程度上受到其来源、沉积环境和时间等因素的影响。
物源分析方法及研究进展(1)
① 国家重点基础研究发展规划(G1998040808)项目资助收稿日期:2002204218文章编号:100020550(2003)0320409207物源分析方法及研究进展①赵红格 刘池洋(西北大学地质学系 西安710069)摘 要 物源分析是盆地和造山带研究的一项重要内容,它对分析沉积盆地与造山带的相对位置、演化过程及相互作用等方面意义重大。
物源分析方法众多,文中主要讨论了重矿物法、碎屑岩类法、裂变径迹法、沉积方法、地球化学和同位素法等的方法、原理及其应用条件和局限性,并指出地球化学方法和同位素方法具有广阔的应用前景。
同时,也应该考虑构造抬升、剥蚀作用和化学风化等构造和沉积作用对物源区判定的影响。
物源分析时应注意将多种方法相结合,扬长补短,才能得出合理的结论。
关键词 物源分析 重矿物 裂变径迹 碎屑岩 沉积 地球化学 同位素第一作者简介 赵红格 女 1975年出生 博士研究生 盆地分析中图分类号 P512.2 TE121.3 文献标识码 A1 前言物源分析在确定沉积物物源位置和性质及沉积物搬运路径,甚至整个盆地的沉积作用和构造演化等方面意义重要。
近年来已发展成为多方法、多技术的一门综合研究领域。
电子探针、质谱分析、阴极发光等先进技术在物源分析中应用日益广泛;同时,各种沉积、构造、地震、测井等地质方法与化学、物理、数学等学科的应用及相互结合,使物源判定更具说服力。
它在原盆地恢复、古地理再造、限定造山带的侧向位移量,确定地壳的特征,验证断块或造山带演化模型,绘制沉积体系图,进行井下地层对比以及在评价储层的品质等方面,都可起到重要作用〔1～4〕。
2 方法及原理随着现代分析手段的提高,物源分析方法日趋增多,并不断的相互补充和完善。
目前应用较多的为:重矿物法、碎屑岩类分析法、沉积法、裂变径迹法、地球化学法和同位素法等。
主要研究岩石、矿物成分及其组合特征、地层的发育状况(包括接触关系和沉积界面等)、岩相的侧向变化和纵向迭置、地球化学特征及其组合变化等,其依据在于不同的物源在沉积物的搬运和沉积过程中就会有不同的岩性、岩相和地球化学特征响应。
沉积物地质学的岩石学特征与矿产资源研究
沉积物地质学的岩石学特征与矿产资源研究沉积物地质学是一门研究地球表层沉积物的学科，通过对沉积物的岩石学特征进行研究，可以揭示地球演化的过程和矿产资源的分布规律。
本文将探讨沉积物地质学的岩石学特征与矿产资源研究的重要性。
一、沉积物地质学的基本概念沉积物地质学是研究岩石、矿物和有机质在地球表层沉积物中的分布、组成、性质和岩石学特征的学科。
通过对沉积物的岩石学特征进行分析，可以推测出沉积物的成因、沉积环境以及过去的地质事件。
二、岩石学特征与沉积环境沉积物的岩石学特征是沉积物地质学研究中的重要内容之一。
不同的岩石学特征反映了不同的沉积环境。
例如，颗粒岩石的岩石学特征可以揭示出沉积物的物源、输运路径以及沉积环境的动力学条件。
化学岩石学特征则可以反映沉积物来源的化学组成和环境条件，例如海相沉积物中富含有机质则可能意味着古生物生长繁殖的环境。
三、岩石学特征与沉积相沉积物在不同的沉积相中具有不同的岩石学特征。
沉积相是沉积物地质学研究中的重要概念，它是指特定时间和空间范围内具有相似岩石学特征的沉积体系。
通过研究岩石学特征，可以推测出不同沉积相中的沉积物类型、沉积速率以及沉积环境的变化。
例如，海相沉积相中的颗粒岩石可能含有海洋生物的遗骸，而陆相沉积相中的颗粒岩石则常包含植物碎屑和风化产物。
四、岩石学特征与矿产资源研究沉积物地质学的岩石学特征对于矿产资源研究具有重要意义。
矿产资源是指具有经济价值并可以开采利用的地质物质。
通过对沉积物的岩石学特征进行研究，可以揭示出某些矿石的成因和分布规律。
例如，研究海相沉积物中含金属元素的富集规律，可以为找矿工作提供指导。
另外，沉积物中还可以富集石油、天然气、煤炭等能源矿产资源，通过对岩石学特征的研究，可以推测出这些能源的形成条件和分布范围。
五、沉积物地质学的研究方法沉积物地质学的研究方法主要包括野外地质调查、岩石薄片鉴定、物源分析、化学分析等。
野外地质调查是获取沉积物样品和沉积相信息的主要手段，岩石薄片鉴定可以揭示沉积物中的矿物组成和构造特征。
沉积物源分析方法及研究进展
沉积物源分析方法及研究进展彭治超;付星辉;刘俊超;张孙玄琦【摘要】沉积物源分析对于原盆恢复、岩相古地理重建以及盆山耦合再现等都有十分重要的意义.文中通过阅读大量文献,总结了沉积学、重矿物、碎屑组分、裂变径迹以及地球化学等方法的优缺点和适用范围,介绍了矿物颗粒微形貌分析法和磁性矿物学方法的研究进展.并且着重强调了在物源分析过程中,一定要考虑研究区的实际情况和分析方法的适用范围,综合运用各种方法以达到研究目的.【期刊名称】《西安文理学院学报（自然科学版）》【年(卷),期】2017(020)001【总页数】6页(P116-121)【关键词】物源分析;沉积学法;重矿物;碎屑组分;裂变径迹;地球化学【作者】彭治超;付星辉;刘俊超;张孙玄琦【作者单位】西北大学地质学系,西安710069;西北大学地质学系,西安710069;河南理工大学资源环境学院,河南焦作454150;西安地质矿产勘查开发院,西安710069【正文语种】中文【中图分类】P536物源主要是指保存在沉积盆地中的沉积岩的物质来源，不仅包括母岩区的位置、搬运条件、岩石类型和矿物组成[1]，同时还包括物源区当时所处的大地构造背景.在分析沉积物物质来源时，不仅要确定母源区的位置和岩石信息，还要搞清沉积物的搬运过程以及影响因素，进一步确定物源区的气候条件和大地构造背景，进行沉积体系分析，重建古地理面貌[2-4].因此进行物源研究既是沉积地质学、构造地质学、岩石学的重要研究内容，也是古海洋学、石油地质学的重要课题.物源分析已经成为连接沉积盆地与造山带的纽带，成为学者研究盆山相互作用的有效切入点[5-6]. 随着对沉积物源研究的不断深入，各种新的分析方法不断出现，但目前国内外应用较为广泛的还主要是以下几种方法.1.1 沉积学方法沉积学方法在物源分析中应用广泛，主要是通过对盆地内地层的岩性变化、接触关系和空间展布特征进行总体把握和宏观分析从而对物源区的方向和大致距离做出合理的推理和判断.古流向分析是目前沉积学方法中最常用的分析手段之一，它主要是通过野外识别波痕的陡坡和缓坡、层理和层面构造以及砾石的定向排列来确定古水流方向[1].对于不对称波痕来讲，水流方向是从陡坡流向缓坡，若是对称波痕，可初步判断水流为双向水流；野外通常利用测量交错层产状和观察砾石的定向排列来确定古水流方向；在利用交错层产状时需要测量大量野外数据，然后在室内通过做玫瑰花图来确定优势水流方向，而砾石的定向排列通常能很好地为我们指示物源的方向，但在野外我们一定要考虑到在不同沉积环境下砾石的排列方向规律并不完全相同；经河流、冲积扇、水道等单向水体搬运的沉积物，砾石的长轴方向常常指示水体的流动方向，但若是在海岸或湖岸沉积下来的砾石，砾石的长轴方向就垂直于水流方向.所以，在利用砾石定向排列确定古水流之前，我们一定要首先搞清楚研究区当时的沉积环境，之后，我们再根据测井、地震等相关资料绘制相应的地层厚度等值线图和沉积相分布图，结合图件我们可以判断出物源区的相对位置，再结合沉积体的形态、粒度大小、沉积构造以及古流向等资料，对物源区的位置进一步界定.1.2 重矿物分析法重矿物是对比重大于2.86 g/cm3的一类矿物的统称，他们在沉积岩中的含量很少，并且常常集中分布在粒度较细的粉砂岩和细砂岩中，重矿物具有典型的抗风化、耐磨蚀、化学性质稳定的特征，这些特征也决定了重矿物在随其他沉积物一起搬运沉积的过程中能够较好地保留母岩区的特征.根据重矿物的抗风化稳定性可以将其划分为如下5类(如表1).目前主要是通过单矿物颗粒和重矿物组合来分析物质来源. 1.2.1 单矿物分析法随着电子探针等分析手段的应用，单颗粒重矿物的物理化学性质得到充分研究，不少学者针对不同地区选择不同的的重矿物(如辉石、角闪石、电气石、锆石、石榴石、尖晶石等)分析提出了判断物质来源的指标和端元图[5].比如，我们可以根据辉石的化学成分特征利用不同的图解来判定物源是拉斑玄武岩还是碱性玄武岩并且能识别出辉石物源区是造山带还是非造山带环境[7].单颗粒重矿物含量在平面上的变化可用来判定物源方向.一般规律是：从物源区到沉积区，随着搬运距离的增大，稳定重矿物的含量相对升高，不稳定重矿物所占的比例相对减少，也即是随着搬运距离的增大，稳定重矿物与不稳定重矿物的比值逐渐增大.并且，在分析重矿物的时候我们也要考虑碎屑物质在搬运过程中的水动力条件以及后期成岩作用对它的影响.水动力条件不同，即使是同一种重矿物，其性质也会发生变化；而后期的成岩作用会严重影响重矿物的结构和组分[8-10].1.2.2 重矿物组合分析法单矿物分析有时候会存在一些偶然性，具体组合形式、分析方法根据不同地区特点不同而有差异.一般来说，富集锆石、磷灰石、金红石、榍石、电气石、锡石、黑云母、角闪石等区域的母岩为酸性岩浆岩；富集锡石、萤石、黄玉、电气石、黑钨矿、独居石、磷钇矿等区域的母岩为花岗伟晶岩；富集磁铁矿，含有少量钛铁矿、辉石、角闪石、橄榄石、铬铁矿、尖晶石等区域的母岩为超基性、基性侵入岩；富集蓝铁矿、磷灰石、辉石、角闪石、锆石、石榴子石等区域的母岩为中基性喷出岩；富集石榴子石、绿帘石、十字石、夕线石、蓝晶石等区域的母岩为变质岩；富集锆石、金红石、石榴子石、电气石等区域的母岩为沉积岩.总的来说，在使用重矿物进行物源分析时，应充分考虑到母岩的性质，对于以岩浆岩或变质岩为母岩的沉积物，其中的重矿物搬运次数相对较少，受后期的改造作用较小，此时重矿物能较好地反映母岩区性质；但对于以沉积岩为母岩的沉积物，由于其可能经历了多次搬运、沉积和改造作用，会导致重矿物含量和组合形式也发生变化，所以在应用时一定要慎重.同时，重矿物方法在判断时代较新的沉积物源时应用较广且较为准确，而对于时代较老的古生代、中生代沉积物要结合其他分析方法.1.3 碎屑组分分析法对于砂岩来讲，碎屑岩主要是由碎屑颗粒、基质和胶结物组成.而基质和胶结物容易受后期成岩和改造作用的影响，只有碎屑颗粒才具有相对稳定性，能够通过分析其碎屑组分和结构特征来识别物源区和沉积盆地的构造环境.Dickinson三角图分析法是最为经典的碎屑组分分析方法，主要是对砂岩中的石英、长石、岩屑含量(QFL)在显微镜下进行统计，用Dickinson(1985)碎屑骨架三角图进行投值，根据点的分布情况[11]，首先依据QFL图解区分出物源区是来源于稳定陆块、活动火山弧还是再旋回造山带，之后再通过分析石英的晶型以及相对含量进一步划分物源区，对再旋回造山带而言，若单晶石英的含量高，则沉积物可能主要来自变形的、成熟的地台沉积物；若多晶石英的含量高，则表明缝合带本身为主要物源区；若含丰富的燧石和泥质岩碎屑，则说明物源区可能为俯冲杂岩体和蛇绿岩.最后，在QmFLt、QpLvLs和QmPK辅助图上，再将物源进一步精确确定出来. 这种方法比较直观、便捷，应用也较为广泛，但在具体分析时，我们一定要选择成岩作用较小的碎屑颗粒，并且在应用时，一定要考虑到多物源区的情况.沉积物在沉积的过程中，同一沉积时期，随着沉积区到物源区距离的不断增大，沉积粒度会越来越小，一般是符合砾岩、粗砂岩、细砂岩、粉砂岩和泥岩的沉积规律.当我们在野外看到的地层是砾岩沉积时，我们可以大致判断该岩层是近源沉积.但具体的物源是来自于哪，我们就要通过分析砾岩中砾石的成分、粒径的大小和周围的岩石进行对比，进一步确定物源的具体位置.在分析地壳浅层沉积物的物源区或者时代较新沉积环境时，常常应用泥岩中的黏土矿物，有时候还可以利用铝/钙比或蒙脱石/高岭石比值来确定物源方向.1.4 裂变径迹法裂变径迹主要是利用矿物中铀元素在自发裂变时对矿物内部产生的晶格损伤，经过一系列化学刻蚀后，使径迹显现出来，之后再通过显微镜来统计径迹的长度、密度等分布规律[9]，确定其年龄分布范围，再与可能物源区进行比较来确定物源.在计算裂变径迹年龄的时候，我们最常用的就是锆石和磷灰石.因为他们在从剥蚀区到搬运到沉积盆地成岩的过程中，物理化学性质都比较稳定，能够基本保存母岩区的特征.但我们在利用裂变径迹定年的时候一定要考虑退火温度的影响，磷灰石裂变径迹退火温度范围在60～130℃之间，所以埋深较浅的磷灰石几乎没有发生退火，其裂变径迹的年龄及长度均可代表物源特征，然而，当沉积物埋深过深时有可能会使磷灰石发生退火，从而使我们所测得年龄就是退火之后的冷却年龄，而无法反映源区的热演化史.而锆石在温度达到160℃才开始发生退火，要比磷灰石的退火温度高，在单纯地探索物源区信息时，锆石的裂变径迹应用较为广泛.若沉积后样品未经完全退火，则其单颗粒年龄还有可能是各物源区母岩组分的混合年龄[4,12].该方法的优点在于只要沉积物未曾遭受超过临界温度的改造作用，就可以对砂岩中的磷灰石或锆石进行裂变径迹年龄统计进而能确定母岩地层的准确年龄.但不足之处在于：沉积物沉积之后可能会经受多次埋深和抬升，使径迹发生部分或完全退火，从而改变了径迹的初始年龄，使其不代表物源年龄；因为裂变径迹的长度和密度都是在显微镜下统计的结果，工作人员在处理径迹和统计数据的时候不可避免的会对结果造成一定的影响，我们在具体操作的时候一定要多加注意.1.5 元素地球化学法在分析沉积环境时常常利用一些特征元素的含量以及某些元素的比值来推断当时的沉积条件，但同时，地球化学方法在物源分析及构造背景分析中也起着十分重要的作用，我们一般通过测定分析样品中的元素含量及特征元素比值来反映物源区的情况[13].其中我们可以根据沉积物中的主量元素含量的不同来鉴别物源区是被动大陆边缘、活动大陆边缘、大洋岛弧还是大陆岛弧等构造背景[9]，而当构造背景已知的情况下，则可进一步利用Roser等提出的判别方程(表2)来分析源区的性质是基性、中性、酸性火山岩物源区还是成熟大陆石英质物源区[14](图1).微量元素不仅能够较好地反映沉积物的沉积环境，在沉积物源分析时也可以作为一种有效的物源指示剂，因为碎屑物质从母源区经过风化、剥蚀、搬运到最后在沉积盆地中固结成岩，其化学组成特别是其中的微量元素基本不发生变化，能够较好的反映母岩区的化学性质.一般情况下，海相地层Sr/Ba比值大于1，而陆相地层则小于1.若远大于1，则为海相咸水环境，略微大于1，为海相淡水环境，小于1则为陆相淡水环境.而相对于Ni来说，V一般在强烈的还原环境中聚集，我们可以根据V/(V+Ni)比值变化来区分沉积物当时的沉积环境，一般在缺氧条件下，V/(V+Ni)比值为0.7～0.8，在贫氧环境下为0.46～0.6.因此，我们可以根据这些元素在样品中的含量以及比值大小区分出海相、陆相以及氧化还原条件进而识别出距离物源区的距离.近年来,国内外越来越多的学者在研究沉积物源时运用稀土元素方法进行分析.因为沉积岩中稀土元素在沉积的过程中异常稳定，其含量高低和配分模式主要受其物源区岩石成分的影响，我们在应用时主要是利用铕和铈的异常曲线和总体形态作为物源分析的一种指标[15].除此之外，Sc、Al、Y、Th和Nb、Ta、Hf、Zr等一些高场强元素以及Ga、Cs、Rb等亲石元素在沉积的过程中往往吸附在碎屑颗粒的表面，随沉积物一起搬运和沉积[15]，所以也常用来作为地球化学分析物源的一种方法[16].2.1 矿物颗粒微形貌分析方法近年来，随着对重矿物研究的不断深入，不少学者也开始借助扫描电镜像对分析轻矿物一样对重矿物颗粒表面进行化学结构分析，通过观察分析重矿物颗粒表面不同的结构形态，我们可以大致推断物源的相对位置和搬运距离，而且我们还可以根据显微镜下晶体表面的晶纹和形态进一步证实通过其他分析方法所得到的物源信息，甚至能区分出不同重矿物的演化阶段以及影响重矿物从物源区搬运到沉积区的各种地质过程.这种方法固然精妙，但在实际应用中我们一定要考虑到重矿物在碎屑岩中的含量很少，在显微镜下很难准确找到并且充分解释.2.2 磁性矿物学方法随着古地磁在物源判定方面的应用，磁性矿物学方法也就应运而生，通过测量沉积物的磁性含量，分析磁性矿物的结构、成分和及其组合关系进一步揭示沉积物的物源信息[17]，与其他几种方法相比，古地磁方法具有简单快捷、灵敏度高、样品用量少等优点，而得以发展和应用.随着物源分析方法的不断更新，沉积物所携带的物源信息也被深入挖掘，但是碎屑物质从源区经过剥蚀、搬运到最后成岩，经历了复杂的物理和化学变化，其保存的源岩信息也存在不同程度的丢失[18].这个时候我们就要根据研究区所处的大地构造背景，综合考虑各种方法的适用条件，扬长补短，采取合适的方法以达到准确判断物源的目的.如表3，我们可以很清楚地看到各个方法的适用范围和优缺点.在利用沉积学方法分析沉积物源时，可以根据野外露头的岩性变化、砾石的定向排列和交错层理的产状来确定古水流方向，进而确定物源方向[18].但是地层在形成后，在以后漫长的地质历史里很容易受到后期构造运动的影响，改变其原始产状，使得我们所得出的物源方向并不是沉积物实际的物源方向.另外，通过分析碎屑组分在地层中的变化规律，可以反演源区的隆升历史，但不能准确界定源区的隆升时间.而此时，我们可以利用锆石或者磷灰石的裂变径迹准确的界定源区的隆升时间.裂变径迹方法也存在一定缺陷，对磷灰石来讲，其退火温度较低，很容易发生退火，复杂的热历史就会抹掉或者不能完全反映源区信息.而锆石的退火温度为160～250℃，不太容易发生退火，但用锆石裂变径迹所得到的年龄往往是最终年龄，对于以沉积岩为母岩的多沉积物源分析不太适用.而对于再沉积物源，我们一般可以通过分析长石、石英等自生矿物的次生加大来指示物源.但这种方法只能用来分析粒度较粗的样品，对于泥岩和粉砂岩就不太适用.地球化学的方法就可以很好地解决这个问题.除复合砂岩外，地球化学方法适用于分析各种粒度的碎屑岩，然而地球化学方法又易受重矿物以及碎屑中的自生矿物的干扰.总之，随着理论体系的不断完善和测试技术的不断提高，物源分析方法将不断发展丰富，我们在应用时一定要以研究区地质背景为前提，采用合适的方法，尽量使物源分析由定性到定量发展，这也是物源分析未来的发展方向.物源分析研究在沉积盆地分析中具有重要的意义，不仅能够揭示盆地中沉积岩的物质来源，还能够反映当时的沉积环境以及大地构造背景，并且对原盆恢复以及油气勘探都有重要的指导意义.从上面的讨论中可以看出，对盆地、造山带物源区的判定方法很多.实践也表明,任何一种分析方法,只要其理论基础正确,测试或鉴定方法无误,均有其不可取代的优越性和难以避免的局限性.因而，在选择物源分析方法时，应从研究区的具体实际出发，综合考虑研究方法本身的适用范围，扬长补短，从而做出更为准确的研究成果.【相关文献】[1] 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风成沉积物源分析方法及其应用研究进展
风成沉积物源分析方法及其应用研究进展艾笛【摘要】风成沉积物表面重建过程的起源跟踪在干旱地区,对恢复地区大气环流模式在过去的历史,和更深入地理解各种类型的风成环境起着重要的作用,而且还可以帮助我们澄清源变化与气候变化和构造运动之间的关系.在风成沉积物矿物学、元素地球化学、同位素地球化学、和单一矿物地球化学示踪法,及其应用研究现状的基础上,讨论各种来源的优势分析方法和可能出现的问题,以及物源的未来研究方向.【期刊名称】《化工设计通讯》【年(卷),期】2017(043)008【总页数】1页(P131)【关键词】风成沉积物;物源分析;矿物学;地球化学;单矿物【作者】艾笛【作者单位】长江大学地球科学学院,湖北武汉 430100【正文语种】中文【中图分类】P512.21来源分析包括找到出处的位置和母岩的组合特征，泥沙传输距离和传输路径，影响沉积物成分差异的原因等。
不同来源的材料响应于各种各样的表面过程将有不同的矿物学和地球化学特征，以便它们可以用来跟踪矿物和定量来源。
风成沉积物主要包括风积沙和灰尘沉积在不同介质材料（如黄土、泥炭、湖泊、深海的风成尘埃等）。
风成沉积物来源指的是系统中沉积物源岩与沉积区之间的中间的过境、灌注风携带松散沉积物沉积过程；跟踪是指探索沙粒起源的原始包含矿物晶体形式的母岩类型和位置。
沙漠砂的研究不仅有助于了解沙漠的形成和演化，而且有助于更好地了解干旱区区域大气环流的表面重建过程，确定有效的环境管理战略，找出中国黄土源对亚洲粉尘生产、运输和沉积提供重要的信息和可以更深刻地理解黄土的环境指示意义，深化理解古代尘埃的运输在东亚，有关古代大气模型的约束。
此外，重要的是要找出风成沉积物的起源和了解源和构造运动和气候变化之间的关系。
特定的重力大于2.86的陆源碎屑矿物称为重矿物，重矿物一般耐磨损，稳定性强，是母质源区岩性定性好的反射。
通常存在严格的矿物共生关系，对重矿物组合指数源变化十分敏感。
不同地区的风积砂重矿物含量受母质类型、来源及风化程度的影响，存在明显的区域差异。
物源分析
1．5 地质年代学方法 单颗粒碎屑矿物的同位素测年在物源分析中的应用方面，目前 应用的方法主要有：碎屑颗粒的 （磷灰石、锆石）裂变径迹测 年法［52］、含铀微相 （锆石、独居石和榍石）U—Pb测年法 ［53～55］、 （碎屑云母和角闪石）40 Ar/39 Ar测年法［56］、 Rb—Sr法［57］、 Sm—Nd
1．1 沉积学方法 沉积学法主要依据沉积学原理，对碎屑岩进 行物源分析，如根据碎屑岩粒度由物源向盆 地方向逐渐变 细、地层厚度变大、砂/地比值向盆地中心方 向总体呈降低趋势；古流向测量及玫瑰花状、 古地貌分析 、结合沉积相分析结果判断物源
1．2 岩石学方法 根据盆地陆源碎屑岩来自母岩的陆源碎屑组合 可以推断物源区母岩类型。 尤其是砂砾岩中的 砾石成分，可反映基底和物源区母岩的成分， 也反映磨蚀的程度、气候条件以及构造背景
1．4 元素地球化学方法 元素地球化学已成为地质构造复杂地区研究的有效手段［33］，元素地球化学 法已被国内外学者广泛运用，包括常量元素、特征元素及其比值法、微量元素 （含稀土元素）法［34～37］。 一些元素在母岩风化、剥蚀、搬运、沉积及成 岩过程中不易迁移，几乎被等量地转移到碎屑沉积物中，故可被作为沉积物物 源的示踪物，如 Th、 Sc、 Al、 Co、 Zr、 Hf、 Ti、 Ga、 Nb及稀土元素（REE） 等，尤其是其中的 REE 因其具有特殊的地球化学性质而在物源示踪中运用很广 ［38］ 。 保存在沉积物 （岩）中的环境和物源信息，可用多种元素地球化学方法释读， 如通过研究元素的组成、组合、相对含量、分布规律、比值关系、多元图解、 配分模式，以及元素与同位素的关系等，进行物源示 踪。
依据大量的砂岩碎屑成分统计数据，建立了砂质碎屑矿物成分 与物源区之间的系统关系，绘制了多个经验判别三角图解 至今仍然被广泛应用物源区的构造背景分析
沉积物物源分析及其对沉积环境的指示意义研究
沉积物物源分析及其对沉积环境的指示意义研究沉积物是指通过水流、风力或其他力量在地表或水体底部沉积下来的岩石、矿物质、有机质等物质。
沉积物的物质组成和来源可以通过物源分析来解读，这对于研究沉积环境以及地质过程具有重要意义。
物源分析是通过分析沉积物中的矿物成分、化学元素、沉积结构等特征，来确定其物质来源。
有多种方法可以用于物源分析，比如矿物学分析、地球化学分析、同位素分析等。
这些方法可以提供关于沉积物物源的定量或定性信息，帮助科学家了解沉积物的起源、运输和沉积过程。
首先，矿物学分析是常见的物源分析方法之一。
不同物质来源的沉积物中矿物的种类和比例可能会有较大的差异。
例如，河流携带的沉积物通常含有较多的石英、长石和云母等矿物；而由冰川带来的沉积物则富含碎屑岩石碎片。
通过对沉积物中矿物的鉴定和计数，可以初步判断沉积物的物源类型，进而推测沉积环境的变化。
其次，地球化学分析也是重要的物源分析手段之一。
通过分析沉积物中的元素含量、元素组成和各元素之间的比例关系，可以确定其物源类型。
不同物质来源的沉积物中常含有不同的元素组成特征。
例如，来自陆地的沉积物通常富含铁、铝等元素；而来自海洋的沉积物则富含钙、镁等元素。
通过地球化学分析，可以进一步了解沉积环境的物质来源和变化过程。
此外，同位素分析是物源分析的一种重要手段。
同位素是同一元素不同质量的原子，可以通过比较不同物质来源的沉积物中同位素的比值，来确定其物质来源。
不同物质来源的沉积物中同位素比值常常有较大差异，通过对沉积物中同位素的分析，可以判断沉积物的来源及其在环境中的演化过程。
例如，利用氧同位素比值可以判断沉积物中的水来源是来自海洋、湖泊还是降水。
总的来说，沉积物物源分析是研究沉积环境演化和地质过程的重要手段。
通过分析沉积物中的矿物成分、地球化学特征以及同位素比值等信息，可以了解沉积物的物质来源、运输过程以及沉积环境的变化。
这对于研究地球历史变迁、环境演化以及资源勘探具有重要意义。
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doi：10．13866/j．azr．2015．01．26风成沉积物源分析方法及其应用研究进展①杜世松，伍永秋，黄文敏，李拓宇，蒿承智（北京师范大学防沙治沙教育部工程研究中心/地表过程与资源生态国家重点实验室，北京100875）摘要：风成沉积物的物源追踪对于重建干旱区地表过程、恢复区域过去大气环流模式的变化历史以及更加深刻地理解各种不同类型风积物的环境意义具有重要作用，同时还能帮助我们厘清物源变化与气候变化以及构造运动之间的关系。
在回顾了风成沉积物的矿物学、元素地球化学、同位素地球化学以及单矿物地球化学等物源示踪方法及其应用的研究现状的基础上，探讨了各种物源分析方法的优势以及可能存在的问题，并对未来的物源研究进行了展望。
关键词：风成沉积物；物源分析；矿物学；地球化学；单矿物物源分析包括查明物源区的位置和母岩的性质及组合特征、沉积物的搬运距离和搬运路径、影响沉积物组分差异的成因等〔1〕。
不同来源的物质在响应各种地表过程时会留下不同的矿物学以及地球化学特征，从而能够利用矿物以及元素进行定量的物源示踪。
风成沉积物主要包括风成沙以及沉积在各种不同介质中的粉尘物质（如黄土，泥炭、湖泊、深海中的风成粉尘等）。
风成沉积物的物源（source）是指沉积系统中处于源岩和沉积区之间的沉积物的中间贮存库或中转站〔2〕，主要关注风力搬运松散沉积物至沉积区的过程；而对最初起源（protosource）的追踪是指探究沙粒中所含矿物在结晶形成时的母岩类型和位置。
沙漠地区沙源的研究不仅有利于理解沙漠的形成及演变〔3〕，而且能够更好地理解区域大气环流、重建干旱区地表过程以及确定有效的环境治理策略〔4－8〕；查明中国黄土的物源，为亚洲粉尘的产生、运输和沉积提供重要信息〔9－12〕，能够更加深刻地理解黄土所指示的环境意义，加深对东亚地区古粉尘运输的认识，为相关古大气模式提供约束条件〔13〕。
此外，查明风成沉积物的来源对于理解物源变化与气候变化以及构造运动之间的相互关系也具有重要意义〔14－16〕。
在追踪风成沉积物物源区时，多运用矿物学、元素和同位素地球化学以及单矿物特征等方法。
矿物学方法主要是指基于重矿物组合进行物源示踪的方法；而元素和同位素地球化学方法则指不针对某些特定矿物组合和单矿物，而是利用全样或特定粒级样品的化学性质进行物源示踪的方法；单矿物特征方法是利用特定矿物的物理性质和化学成分进行物源示踪。
本文总结了现有风成沉积物物源示踪的方法，探讨了各种示踪方法的优缺点、适用条件和可靠性等。
1矿物学物源示踪方法比重大于2．86的陆源碎屑矿物叫重矿物，重矿物一般耐磨蚀、稳定性强，能较多地保留其母岩的特征，是源区母岩性质的良好反映。
矿物之间通常具有严格的共生关系，所以，重矿物组合是物源变化极为敏感的指标。
不同地区风成沙的重矿物种类和含量受母质来源及风化程度的影响，存在明显的区域差异。
通过对重矿物组合的分析及其与可能源区的对比，可以定性地给出源区的位置和源区岩石的组成特征〔3〕。
鄂尔多斯中西部沙丘沙的矿物成分明显随下伏基岩风化产物的不同而发生变化，红棕色砂岩出露地区的淡红色风成沙的重矿物组成以石榴石（20% 39%）和角闪石（24% 34%）为主，而靠近灰绿色砂岩地区的淡灰黄色风成沙则以角闪石（33% 41%）为主〔17〕。
第32卷第1期2015年1月干旱区研究AＲID ZONEＲESEAＲCHVol．32No．1Jan．2015①收稿日期：2014－05－05；修订日期：2014－05－22基金项目：国家重点基础研究发展计划项目课题“青藏高原沙漠化格局与变化”（2013CB956001）；国家自然科学基金重点项目“毛乌素沙漠古河流湖泊的消退和风沙地貌演化过程研究”（41330748）资助作者简介：杜世松（1990－），男，博士研究生，主要研究方向为气候变化与环境演变．E-mail：ssdu@mail．bnu．edu．cn通讯作者：伍永秋．E-mail：yqwu@bnu．edu．cn184－191页http：//azr．xjegi．com利用风化稳定性不同的3类重矿物组合（不稳定、中等稳定、稳定—极稳定）的三角图可区分不同地区风成沙的物源差异〔18〕。
为了进一步凸显重矿物的组合特征，还利用Piper多三角图解的方法〔19－20〕来表示不同地区风成沉积物重矿物组合的差异。
Xu等〔20〕利用Piper多三角图解发现，库姆塔格沙漠各个分区的矿物类型、组合和相对含量差异不大，沙丘沙与阿尔金山北麓出露的岩石及冲洪积扇的重矿物组成基本一致，说明整个沙漠的物源较为单一，阿尔金山是库姆塔格沙漠的主要物源区。
2元素地球化学物源示踪方法陆源碎屑的化学成分常常是源区性质、风化、搬运过程的反映，特别是在风化和搬运过程中化学性质稳定的常量和微量元素提供了物源区成分的信息，因为它们能够在风化剥蚀、搬运和沉积后的化学风化中比值保持不变。
元素地球化学方法已经大量地应用于风成沉积物的物源分析中〔5，13，21－35〕。
2．1常量元素分析法元素比值是利用一些元素含量的相对变化，确定风积物的源区。
元素比值的采用，可以减少沉积物在风化、搬运和沉积过程中所受到的物理和化学风化的影响，从而突出物源区的特征信息。
TiO2/Al2O3的比值对于识别各种沉积物的物源非常有用〔36〕，因为Ti的含量在不同类型的岩石中是多变的，甚至在Al相对保持不变的情况下；而且Ti和Al 是所有常量元素中水溶性最差的〔37〕。
Hao等〔13〕通过对下蜀黄土以及黄土高原黄土的TiO2/Al2O3值比较研究，得到它们物源不同的结论。
Zhang 等〔38－39〕利用Fe/Al、Mg/Al和Sc/Al等元素比值示踪方法，把中国粉尘的主要源区划分为西北部沙漠、北部沙漠高粉尘区和北部沙漠低粉尘区3个可分辨的区域。
2．2ＲEE及其他微量元素分析法稀土元素（ＲEE）具有相对稳定的化学性质，ＲEE及一些微量元素比值在风化剥蚀、搬运和沉积以及埋藏过程中具有较好的稳定性，能够反映源岩的特征〔40〕。
ＲEE分布曲线位置的高低、倾斜情况、Ce异常、Eu异常以及曲线总体形态的比较也是进行物源示踪的重要依据〔5，41〕。
Ferrat等〔42〕则认为，ＲEE配分模式并不能有效区分亚洲主要粉尘源区，特别是中国内部的几个粉尘源区。
Sun等〔41〕还用（LＲEE/HＲEE）vs Eu/Eu*，Ce/ Yb vs Eu/Yb，Zr/Hf vsＲb/Sr，U/Th vs U/Pb等散点图将西藏黄土与黄土高原黄土进行了对比研究，结果表明二者的物源不同，结合前人关于雅鲁藏布江流域岩石化学性质的研究，认为该区黄土的源岩为长英质岩石。
Hao等〔13〕通过LＲEE/HＲEE vs LaN/YbN，LaN/SmNvs GdN/YbN，La/Nb vs Th/Nb，Zr/Nb vs Hf/Nb和Y/Nb vs Zr/Hf等散点图，展示了下蜀黄土与北方典型黄土之间化学性质的差异，侧面反映了二者的物源不同。
La-Th-Sc和Zr/10-Th-Sc三角图也已经成功地应用于风成沉积物的物源判别上〔13，28〕。
在利用元素进行物源示踪时，要考虑粒度对于示踪指标的影响，寻找独立于粒径之外的示踪指标。
Ferrat等〔42〕通过对亚洲主要粉尘源区样品不同粒级之间示踪指标的对比研究，发现Y/∑ＲEE，La/Er，La/Gd，Gd/Er，La/Yb，Y/Tb，Y/La，Y/Nd和Eu/ Eu*等与粒度无关，示踪指标Y/∑ＲEE，La/Yb，Y/ Tb，Y/La和Eu/Eu*的结合能够有效区分塔尔沙漠、中国沙漠、黄土高原和西藏土壤。
在确定有效的物源示踪指标后，通过端元分析模型可以计算得到混合源区物质的相对贡献率，据此可以推算不同大气环流系统对于风积物沉积区作用强度的变动历史〔43〕。
3同位素地球化学物源示踪方法粉尘的同位素组成由于具有不受粉尘搬运、传输、沉积和外界环境条件变化影响的特点，分布在大气、水、土壤等环境中的同位素仍保留着物源区的同位素特征，直接反映了源区同位素的特点，这些特点使同位素方法广泛应用于粉尘源区示踪研究中〔9，12，44〕。
3．1Sr－Nd同位素分析法近年来，利用Sr－Nd同位素方法进行黄土高原的物源研究成为重要手段之一〔9－10，15，31，45－48〕。
不同的沉积物由于物源和形成年代的不同而拥有不同的Sr、Nd同位素特征，并且在风化传输过程中其Sr、Nd 同位素组成也不会发生变化，故其Sr－Nd同位素组成特征是判断其物质来源的良好指示剂〔49〕。
为消除风力分选和风化作用的可能影响，Sr－Nd同位素物源示踪一般基于同一粒级较稳定的硅酸盐组分〔9－10，15，45〕。
Sun等〔15，45〕基于中高空长距离搬运风5815期杜世松等：风成沉积物源分析方法及其应用研究进展尘颗粒主要粒级＜20μm，故选用＜20μm组分的Sr同位素研究黄土物源，但Chen等〔10〕考虑到黄土的主要粒级＜75μm，故选用了＜75μm的组分进行同位素分析。
Yang等〔48〕通过整理已有的黄土高原潜在源区的Nd－Sr同位素数据，将潜在源区主要分为4个部分，并认为青藏高原东北部、巴丹吉林和腾格里沙漠可能是黄土高原的主要源区，而黄土高原黄土、巴丹吉林沙漠和腾格里沙漠物质可能最终来源于青藏高原东北部〔50〕。
Sun等〔15〕通过泾川剖面Nd和Sr同位素的时间序列推测第三纪红黏土和第四纪黄土之间物源发生了变化，与相对年轻的地壳物质响应于第四纪气候变冷及构造抬升引起的中亚年轻造山带的强烈冰川磨蚀作用有关。
Wang等〔51〕对距离泾川剖面只有50km的灵台剖面Sr－Nd同位素研究却认为，红黏土与黄土具有相似的物源，这可能是由于不同学者对于Nd同位素的变化幅度、实验误差以及分析误差的认识不同。
3．2Pb同位素分析法除了Nd和Sr同位素外，Pb同位素也能用于重建风成沉积物源的变化〔46，52－53〕。
Pb同位素组成不因物理化学过程而改变，沉积物中的Pb同位素仍保留着物源区的同位素特征，同时Pb具有4种同位素组成和5种比值，可以从多个角度识别源区差异〔52－53〕。
李锋〔53〕通过研究中国北方各沙漠的Pb 同位素组成，发现各地区Pb同位素组成存在显著的区域差异。
Sun等〔52〕通过对泾川剖面黄土和红黏土样品Pb同位素特征的研究，认为红黏土和黄土的同位素发生了变化，说明了两种物质的不同来源，这可能与第四纪以来高山过程参与粉砂物质的产生有关。
但也有研究者认为人为排放的Pb可能会影响自然界的Pb同位素组成，使得它的示踪价值大大降低〔9，49〕。
4单矿物物理性质和化学组分分析法4．1石英电子自旋共振信号强度和结晶度分析法近年来，石英的E’l心电子自旋共振（ESＲ）信号强度和结晶度指数这两个指标结合起来作为粉尘物源分析的工具〔54－60〕。