物源分析方法及研究进展ppt课件.ppt

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1、物源分析方法及研究进展ppt课件 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望主主 要要 内内 容容一、物源分析的意义二、物源分析的主要方法三、存在问题一、意 义 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构造演化等方面意义重大。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

2、更具说服力。它在评估古地理、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。解决的问题：解决的问题：沉积物源区的位置沉积物源区的位置 沉积物源区的性质沉积物源区的性质 搬运路径以及影响沉积岩成分的各种因搬运路径以及影响沉积岩成分的各种因素（地形起伏、气候和构造背景）素（地形起伏、气候和构造背景）二、主要方法l 重矿物分析法重矿物分析法l 碎屑岩类分析法碎屑岩类分析法l 矿物裂变径迹法矿物裂变径迹法l 沉积法沉积法l 地球化学法地球化学法 由于电子探针技术的应用及其分析水平、精度的不断提由于电子探针技

3、术的应用及其分析水平、精度的不断提高，重矿物分析法应用广泛。高，重矿物分析法应用广泛。重矿物因其耐磨蚀、稳定性强，能够较多的保留其母岩重矿物因其耐磨蚀、稳定性强，能够较多的保留其母岩的特征，在物源分析中占有重要地位。物源分析中重矿物的特征，在物源分析中占有重要地位。物源分析中重矿物是物源区的重要标志。是物源区的重要标志。地质学家很早就根据重矿物的物性特征地质学家很早就根据重矿物的物性特征(如颜色、形态、如颜色、形态、粒度、硬度、稳定性等粒度、硬度、稳定性等)及其组合关系来判别物源。及其组合关系来判别物源。随着电子分析技术的应用，单颗粒重矿物的地球化学随着电子分析技术的应用，单颗粒重矿物的地球化

4、学分异特征得到充分利用，不少学者利用不同的重矿物分异特征得到充分利用，不少学者利用不同的重矿物(如如锆石、电气石、石榴石、辉石、角闪石、尖晶石等锆石、电气石、石榴石、辉石、角闪石、尖晶石等)分析分析提出了判断物源的指标和端元图。提出了判断物源的指标和端元图。（一）重矿物法1.1.分分 析析 步步 骤骤 利用重矿物分析(HMA)来确定物源方法可分为三步:(1)利用传统的重矿物分析方法鉴别出岩石类型,限定源区位置;(2)选择一种或几种单颗粒矿物与源区矿物进行地球化学对比,进一步获得源区岩石的信息;(3)利用同位素测年进一步厘定源区的时代。三种方法的综合利用为正确评价源区提供准确信息。包括单矿物分析

5、法和重矿物组合分析法。包括单矿物分析法和重矿物组合分析法。包括单矿物分析法和重矿物组合分析法。包括单矿物分析法和重矿物组合分析法。重矿物法重矿物法重矿物法重矿物法2.2.单矿物分析法单矿物分析法 用于重矿物分析的单矿物颗粒主要有：辉石、角闪石、绿帘石、十字石、石榴石、尖晶石、硬绿泥石、电气石、锆石、磷灰石、金红石、钛铁矿、橄榄石等。a.用电子探针可分析上述矿物的含量、化学组分及其类型、光学性质等，针对每个重矿物的特性及其特定元素含量，用其典型的化学组分判定图或指数来判定其物源。重矿物法重矿物法重矿物法重矿物法 单单颗颗粒粒重重矿矿物物含含量量的的平平面面变变化化可可用用来来判判定定物物源源方方

6、向向，如磁铁矿等。如磁铁矿等。石榴石在物源分析中有极广泛的应用。石榴石在物源分析中有极广泛的应用。稳定的重矿物稳定的重矿物 不不稳稳定的重定的重矿矿物物 石榴石、锆石、刚玉、电气石、石榴石、锆石、刚玉、电气石、锡石金红石、白钛矿、板钛矿、锡石金红石、白钛矿、板钛矿、磁铁矿、榍石、十字石、蓝晶磁铁矿、榍石、十字石、蓝晶石、独居石石、独居石 重晶石、磷灰石、重晶石、磷灰石、绿绿帘石、帘石、黝帘石、阳起石、符山石、黝帘石、阳起石、符山石、红红柱石、硅柱石、硅线线石、黄石、黄铁矿铁矿、透透闪闪石、普通角石、普通角闪闪石、透石、透辉辉石、普通石、普通辉辉石、斜方石、斜方辉辉石、石、橄橄榄榄石、黑云母石、

7、黑云母 b.单颗粒重矿物含量比值的源区意义 Morton等认为水动力条件和埋藏成岩作用等认为水动力条件和埋藏成岩作用是影响物源信息的两个主要因素。因此，在相是影响物源信息的两个主要因素。因此，在相似水动力条件和成岩作用下，稳定重矿物的质似水动力条件和成岩作用下，稳定重矿物的质量比值能更好地反映物源特征，将这些比值称量比值能更好地反映物源特征，将这些比值称为重矿物特征指数。为重矿物特征指数。ATi(磷灰石磷灰石-电气石指数电气石指数):):指示层序是否受到酸指示层序是否受到酸性地下水循环的影响性地下水循环的影响.RZi(含含TiO2矿物矿物-锆石指数锆石指数),MZi(独居石独居石-锆石锆石指数

8、指数):):可显示深埋砂岩物源区的情况可显示深埋砂岩物源区的情况.GZi(石榴石石榴石-锆石指数锆石指数):):用来判断层序中石榴用来判断层序中石榴石是否稳定石是否稳定).).CZi(铬尖晶石铬尖晶石-锆石指数锆石指数)等重等重矿物特征指数，用来指示物源特点矿物特征指数，用来指示物源特点.重矿物法重矿物法2.1 实例实例 A.C.Morton用辉石矿物对南Uplands 地区奥陶系Portpatrik组进行物源判断，依据Letterier(1982)提出的Ca-Ti-Cr-Na-Al组分图解，用Ti-（Ca+Na）来判定其物源是拉斑玄武岩或碱性玄武岩，用（Ti+Cr）-Ca图解区分辉石源区为造

9、山带还是非造山带环境。钙碱性拉斑玄武岩系列。指出该区辉石源自钙碱性火山岩.重矿物法重矿物法2.1 2.1 实例实例实例实例-辉石辉石辉石辉石重矿物法重矿物法重矿物法重矿物法2.1 2.1 实例实例实例实例-石榴石石榴石石榴石石榴石实实 例例 分分 析析重矿物法重矿物法李任伟，李忠，等李任伟，李忠，等.中国科学，中国科学，2000，30（增刊）（增刊）.在物源分析的重矿物中，石榴石比辉石和角闪石稳定。不在物源分析的重矿物中，石榴石比辉石和角闪石稳定。不易在分化、搬运和沉积过程中发生变化。故用电子探针对其易在分化、搬运和沉积过程中发生变化。故用电子探针对其成份进行分析可获取有关源区的信息。成份进行

10、分析可获取有关源区的信息。合肥盆地碎屑石榴石组成及其对合肥盆地碎屑石榴石组成及其对源区恢复和地层对比的意义。源区恢复和地层对比的意义。对合肥盆地侏罗系沉积砂岩中对合肥盆地侏罗系沉积砂岩中189粒石榴石化学分析结果，粒石榴石化学分析结果，它们包括：三间铺组它们包括：三间铺组39粒，凤凰粒，凤凰台组台组84粒，周公山组粒，周公山组35粒，粒，六安取样处六安取样处28粒。粒。分分析析结结果果为为：除除六六安安地地区区外外，合合肥肥盆盆地地碎碎屑屑石石榴榴石石组组成成中中锰锰铝铝榴榴石石（Sp）成成分分的的含含量量高高。在在防防虎虎山山组组、周周公公山山组组、三三尖尖铺铺组组和和凤凤凰凰台台组组中中，

11、它它们们含含量量高高超过超过40%40%；在后三者中可达；在后三者中可达70%70%以上，最高为以上，最高为86%-88%86%-88%。锰铝榴石可产于花岗岩的伟晶岩，以及流纹岩的气孔中，锰铝榴石可产于花岗岩的伟晶岩，以及流纹岩的气孔中，也产于变质岩中。富锰铝榴石的石榴石可能在非常低的压力也产于变质岩中。富锰铝榴石的石榴石可能在非常低的压力下形成，若石榴石含有相当数量的锰铝榴石成分，其变质程下形成，若石榴石含有相当数量的锰铝榴石成分，其变质程度较之富铁榴石成分的石榴石低的多。度较之富铁榴石成分的石榴石低的多。在大别山高压和超高压变质的石榴石中锰铝榴石成分的含在大别山高压和超高压变质的石榴石中锰

12、铝榴石成分的含量都很低。大别山变质程度最低的岩石属量都很低。大别山变质程度最低的岩石属石佛岭群石佛岭群（绿片岩（绿片岩相）。相）。因此，采集了石佛岭群的因此，采集了石佛岭群的18颗石榴石样品进行了分析。颗石榴石样品进行了分析。该群绿片岩中石榴石组成的变化范围较窄，除该群绿片岩中石榴石组成的变化范围较窄，除1粒样品外，镁铝榴石粒样品外，镁铝榴石(Py)含量含量范围从范围从6.43%7.74%；铁铝榴石；铁铝榴石(Al)为为46.26%50.68%，钙铝榴石，钙铝榴石(Gr)12.18%18.20%，锰铝榴石锰铝榴石(Sp)27.09%30.42%。虽然在佛子岭群岩石的石虽然在佛子岭群岩石的石榴石

13、中锰铝榴石成分含量较高，但仍低于合肥盆地侏罗系许多沉积岩的样品。榴石中锰铝榴石成分含量较高，但仍低于合肥盆地侏罗系许多沉积岩的样品。显然，现今大别地块的变质岩不大可能为合肥盆地侏罗系富锰铝榴石成分石榴显然，现今大别地块的变质岩不大可能为合肥盆地侏罗系富锰铝榴石成分石榴石的沉积物提供物源，原有的物源可能已遭受剥蚀。石的沉积物提供物源，原有的物源可能已遭受剥蚀。合肥盆地侏罗系砂岩碎屑石榴石的组成特征合肥盆地侏罗系砂岩碎屑石榴石的组成特征A,B,C,D,E,F,G,H,I均表示样品层位，均表示样品层位，ZG28取自六安县城附近露头取自六安县城附近露头;FZL为佛坪群的样品为佛坪群的样品.括号内数字代

14、表层位被分析的石榴石样品数括号内数字代表层位被分析的石榴石样品数重矿物法重矿物法 大量的研究表明，大别山高压超高压岩大量的研究表明，大别山高压超高压岩石形成于三叠纪时期扬子和华北两大陆的石形成于三叠纪时期扬子和华北两大陆的碰撞事件，它们可能成为合肥盆地侏罗系碰撞事件，它们可能成为合肥盆地侏罗系相对富镁铝榴石成分碎屑石榴石的来源。相对富镁铝榴石成分碎屑石榴石的来源。但是，古生代时期也可能发生过高压但是，古生代时期也可能发生过高压-超高超高压的变质作用。通过相关砾石和重矿物地压的变质作用。通过相关砾石和重矿物地质年龄的测定可以进一步研究合肥盆地侏质年龄的测定可以进一步研究合肥盆地侏罗系沉积岩的物源

15、及其与整个大别造山带罗系沉积岩的物源及其与整个大别造山带演化过程的联系。演化过程的联系。重矿物法重矿物法3 3 重矿物组合法重矿物组合法 矿物之间具有严格的共生关系，所以重矿物组合是物源变化的极为敏感的指示剂。在同一沉积盆地中，同时期的沉积物的碎屑组分一致，而不同时期的沉积物所含的碎屑物质不同，据此，利用水平方向上重矿物种类和含量变化图，可推测物质来源的方向。重矿物组合分析法对物源区用处颇大，尤其是在矿物种类较复杂、受控因素较多的地区特别有用。具体组合形式、分析方法根据不同地区特点不同而有差异。目前，主要引用一些数学分析方法，如聚类分析（R型或Q型）、因子分析、趋势面分析等方法来研究矿物组合特

16、征、相似性等指数，从而提取反映物源的信息。重矿物法重矿物法重矿物法重矿物法表1 不同母岩的重矿物组合 有些重矿物可以来自不同母岩，如电气石在酸性岩浆岩、伟晶岩及变质岩中均有。因此在推断母岩类型时，主要是应用重矿物并结合轻矿物组合组合来判断母岩，而不是只用单个矿物。3.1 3.1 实实 例例 高高柳柳构构造造带带为为黄黄骅骅坳坳陷陷北北部部南南堡堡凹凹陷陷的的一一个个构构造造带带，位位于于高高柳柳断断层层与与柏柏各各庄庄断断层层之之间间。主主要要发发育育s和和Ed地地层层，其其中中s33(+)沉沉积积特特点点以以典典型型扇扇三三角角洲洲的的进进积积式式充充填填为为主主。三三角角洲洲广广泛泛发发育

17、育。采采用了重矿物法来研究其物源。用了重矿物法来研究其物源。重矿物法重矿物法重矿物组合法重矿物组合法 （1）重矿物特征）重矿物特征 高高柳柳地地区区s33(+)段段常常见见的的陆陆源源重重矿矿物物有有磁磁铁铁矿矿、石石榴榴石石、锆锆石石、赤赤铁铁矿矿、金金红红石石和和黑黑云云母母等；自生重矿物有黄铁矿和重晶石等。等；自生重矿物有黄铁矿和重晶石等。地区地区重重 矿物组合矿物组合主要矿物主要矿物(10%)次要矿物次要矿物(1%10%)少量矿物少量矿物(1%)高尚堡高尚堡石榴石石榴石,锆石锆石,磁铁矿磁铁矿,红柱石红柱石电气石电气石,黑云黑云母母,赤赤(褐褐)铁铁矿矿,锐钛矿锐钛矿角闪石角闪石,金红

18、金红石石,绿泥石绿泥石,绿绿帘石帘石柳赞柳赞磁铁矿磁铁矿,石榴石榴石石,锆石锆石,绿帘石绿帘石赤铁矿赤铁矿黑云母黑云母,金红金红石石,电气石电气石重矿物法重矿物法重矿物统计分析重矿物统计分析重矿物统计分析重矿物统计分析高柳地区Es33(+)段主要重矿物统计分布图 对主要重矿物统计分析对主要重矿物统计分析发现发现:锆石和石榴石基本锆石和石榴石基本服从正态分布服从正态分布,且为单峰且为单峰,表明其分布比较均匀表明其分布比较均匀,为单为单一成因总体一成因总体,可能来自同一可能来自同一类母岩类母岩;绿帘石和磁铁矿绿帘石和磁铁矿明显偏离正态分布明显偏离正态分布,且有双且有双峰现象峰现象,同时也不服从对数

19、同时也不服从对数正态分布正态分布,表明二者可能由表明二者可能由多成因总体构成多成因总体构成,推测其受推测其受多物源或者受多种母岩的多物源或者受多种母岩的影响影响;不同地区同一种重不同地区同一种重矿物的频数有高有低矿物的频数有高有低,这与这与物源区母岩类型、剥露面物源区母岩类型、剥露面积、沉积物搬运距离及矿积、沉积物搬运距离及矿物的稳定性等多种因素有物的稳定性等多种因素有关。关。重矿物法重矿物法 （2）母岩类型）母岩类型 不不同同物物质质来来源源的的重重矿矿物物组组合合，有有着着不不同同的的数数据据结结构构，每每一一个个样样品品所所包包含含的的不不同同重重矿矿物物信信息息是是有有差差异异的的，利

20、利用用多多元元统统计计分分析析可可以以对对重重矿矿物物样样品品进进行行分分类类，并并据据此此判判断断母母岩岩类类型型、主主要要和次要物源以及物源位置。和次要物源以及物源位置。重矿物聚类分析重矿物聚类分析重矿物聚类分析重矿物聚类分析-谱系群谱系群谱系群谱系群高柳地区高柳地区Es33(+)段重矿段重矿物聚类分析谱系群及其分布图物聚类分析谱系群及其分布图型聚类分析：型聚类分析：重矿物可重矿物可分为两大聚类群，这说明分为两大聚类群，这说明柳赞陡坡型扇三角洲、拾柳赞陡坡型扇三角洲、拾场缓坡型扇三角洲和高西场缓坡型扇三角洲和高西南扇三角洲外围可能各自南扇三角洲外围可能各自存在两个物源或两类母岩存在两个物源

21、或两类母岩的共同影响。其次，重矿的共同影响。其次，重矿物两大聚类群分布区间不物两大聚类群分布区间不同，但二者都具有一定程同，但二者都具有一定程度的重叠，谱系群和度的重叠，谱系群和谱系群范围较大，分别包谱系群范围较大，分别包含了谱系群和谱系群含了谱系群和谱系群的部分地区。这表明和的部分地区。这表明和谱系群所代表的物源影谱系群所代表的物源影响范围更大，而和谱响范围更大，而和谱系群所代表的物源影响范系群所代表的物源影响范围较小。围较小。因子分析因子分析因子分析因子分析 因子分析可以实现用少数几个综合变量因子分析可以实现用少数几个综合变量(主因主因子子)来代表众多的具有一定相关联系的单因素变来代表众多

22、的具有一定相关联系的单因素变量，在此不仅可以利用主因子量，在此不仅可以利用主因子(重矿物组合重矿物组合)判别判别物源区的母岩性质，而且可以根据各主因子方差物源区的母岩性质，而且可以根据各主因子方差贡献大小确定主要母岩和次要母岩。高尚堡地区贡献大小确定主要母岩和次要母岩。高尚堡地区和柳赞地区和柳赞地区s33(+)段都存在两个重矿物组段都存在两个重矿物组合，这表明两地区都存在中深变质岩类和中浅变合，这表明两地区都存在中深变质岩类和中浅变质岩类两类母岩，但主次正好相反，重矿物组合质岩类两类母岩，但主次正好相反，重矿物组合相对稳定的中深变质岩类母岩主要影响高尚堡地相对稳定的中深变质岩类母岩主要影响高尚

23、堡地区的拾场缓坡型扇三角洲和高西南扇三角洲，重区的拾场缓坡型扇三角洲和高西南扇三角洲，重矿物组合相对不稳定的中浅变质岩类母岩则主要矿物组合相对不稳定的中浅变质岩类母岩则主要影响柳赞地区的柳赞陡坡型扇三角洲。影响柳赞地区的柳赞陡坡型扇三角洲。由沉积体系展由沉积体系展布可见布可见,重矿物谱重矿物谱系群的空间分布系群的空间分布区恰好与区恰好与3个主要个主要的扇三角洲前缘的扇三角洲前缘分布区重叠，这分布区重叠，这种现象表明重矿种现象表明重矿物的分布完全受物的分布完全受沉积体系控制，沉积体系控制，是沉积水动力学是沉积水动力学与重力分异作用与重力分异作用共同作用的结果。共同作用的结果。（二）碎屑岩类法（二

24、）碎屑岩类法 1.1.砂岩砂岩 砂岩的研究在沉积学领域一直占有重要的位置。砂岩的研究在沉积学领域一直占有重要的位置。本世纪本世纪60年代板块构造理论的兴起，为地质各学年代板块构造理论的兴起，为地质各学科注入了新的生机。进入科注入了新的生机。进入70年代，砂岩与板块构年代，砂岩与板块构造的关系研究便应运而生。它将砂岩碎屑组分的造的关系研究便应运而生。它将砂岩碎屑组分的物源意义与一定板块构造背景下的沉积盆地类型物源意义与一定板块构造背景下的沉积盆地类型紧密地联系在一起，并将砂岩成因的大地构造属紧密地联系在一起，并将砂岩成因的大地构造属性分析拓展到与全球构造相对应的更为广阔的应性分析拓展到与全球构造

25、相对应的更为广阔的应用领域。由于是建立在岩石薄片的微观鉴别和进用领域。由于是建立在岩石薄片的微观鉴别和进行样品点的统计学基础上的模型分析，而研究对行样品点的统计学基础上的模型分析，而研究对象为宏观的大地构造分区及较大尺度的物源区，象为宏观的大地构造分区及较大尺度的物源区，因此有人将这种研究方法喻为因此有人将这种研究方法喻为大地构造的大地构造的“指纹指纹”分析法则。分析法则。自自80年代中期，年代中期，Dickinson，Crook及及valloni等人根据等人根据已知构造背景的现代和古代砂岩样品的统计分析，各自已知构造背景的现代和古代砂岩样品的统计分析，各自制定出了较为系统的碎屑组分制定出了较

26、为系统的碎屑组分-物源区物源区-板块构造三位一板块构造三位一体的分类方案。提出了专用于砂岩构造背景分析的体的分类方案。提出了专用于砂岩构造背景分析的“碎碎屑模型屑模型”和和“颗粒指数颗粒指数”概念。目前，概念。目前，Dickinson的碎的碎屑模型的板块构造物源区的研究，已成为应用最广的方屑模型的板块构造物源区的研究，已成为应用最广的方案之一。他的物源区类型划分考虑了不同板块构造基本案之一。他的物源区类型划分考虑了不同板块构造基本单元的特点，三个一级物源区既是砂岩碎屑最常出现的单元的特点，三个一级物源区既是砂岩碎屑最常出现的场所，又与活动差异明显的各种板块构造沉积盆地相对场所，又与活动差异明显

27、的各种板块构造沉积盆地相对应。应。7个次级物源区类型及其碎屑模型是基本物源区特个次级物源区类型及其碎屑模型是基本物源区特征的具体表述，也是进行板块构造物源区判别的主要依征的具体表述，也是进行板块构造物源区判别的主要依据。据。碎屑岩中的碎屑组分和结构特征能直接反映物源区和沉积盆地碎屑岩中的碎屑组分和结构特征能直接反映物源区和沉积盆地的构造环境。通过对选定层位砂岩样品中的石英、长石、岩屑含的构造环境。通过对选定层位砂岩样品中的石英、长石、岩屑含量进行统计，用量进行统计，用Dickinson（1985）碎屑骨架三角图进行投值。根）碎屑骨架三角图进行投值。根据点的分布情况，确定物源类型。可以有据点的分

28、布情况，确定物源类型。可以有QLF主图解和三个辅助主图解和三个辅助图解，从图解，从QFL图中可区分陆块、岩浆弧和再旋回造山带三个基本图中可区分陆块、岩浆弧和再旋回造山带三个基本物源区。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，它们是典型的前陆盆可能主要来自变形的、成熟的地台沉积物，它们是典型的前陆盆地沉积物；若多晶石英的含量高，则表明缝合带本身为主要物源地沉积物；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区；若含丰富的燧石和泥质岩碎屑，

29、则说明物源区可能为俯冲杂岩体和蛇绿岩。在岩体和蛇绿岩。在QmFLt、QpLvLs和和QmPK辅助图上，可将物辅助图上，可将物源进一步精确确定出来。源进一步精确确定出来。碎屑岩类法碎屑岩类法（据张希民等，（据张希民等，1995，新疆地质），新疆地质）（据张希民等，1995，新疆地质）不同类型的盆地，具有不同不同类型的盆地，具有不同的沉积一构造环境及其相应的沉积一构造环境及其相应的砂岩化学成分特征的砂岩化学成分特征(表表1)。一般来说，碎屑岩的化学成一般来说，碎屑岩的化学成分是矿物成分的反映，并且分是矿物成分的反映，并且与其成熟度有关，因此碎屑与其成熟度有关，因此碎屑岩的主要成分常可作为成因岩的主

30、要成分常可作为成因分类和构造环境分析的标志。分类和构造环境分析的标志。M.R.Bhatia(1983)用判别分析用判别分析法对砂岩化学成分同构造背法对砂岩化学成分同构造背景的关系进行了分析，也给景的关系进行了分析，也给出了砂岩氧化物构造背景数出了砂岩氧化物构造背景数据。据。应注意的问题应注意的问题（1）混混合合物物源源区区的的情情况况，判判别别图图仅仅说说明明了了沉沉积积物物通通过过直直接接和和短短途途搬搬运运进进入入邻邻近近盆盆地地而而形形成成砂砂岩岩相相的的物物源源区区地地块块性性质质。对对于于多多物物源源情情况况，应应用用时时应应慎慎重重。如如碰碰撞撞带带和和活活动动大大陆陆边边缘缘，各

31、各种种各各样样的的构构造造单单元元可可能能并并列列在在一一起起，并并且且一一起起抬抬升升遭遭受受剥剥蚀蚀；同同时时，流流经经性性质质极极不不相相同同构构造造单单元元的的大大水水系系也也会会形形成成混混合合物物源区的岩相。源区的岩相。（2）次次生生作作用用影影响响，分分化化、搬搬运运和和成成岩岩作作用用不不可可避避免免的的要要破破坏坏不不稳稳定定碎碎屑屑颗颗粒粒；气气候候的的分分化化作作用用是是通通过过控控制制成成土土作作用用来来影影响砂岩成分的，进而影响物源区的解释。响砂岩成分的，进而影响物源区的解释。（3）统统计计方方法法的的影影响响，必必须须用用特特定定方方法法（Gazzi-Dickins

32、on的的点点计计法法）、选选择择成成岩岩作作用用弱弱的的样样品品，统统计计碎碎屑屑含含量量，才才能能有有合合理的结论。理的结论。碎屑岩类法碎屑岩类法 2.砾岩砾岩 砾岩中的砾石成分变化是确定物源砾岩中的砾石成分变化是确定物源的直接证据，利用砾石中不同成分的的直接证据，利用砾石中不同成分的含量、粒径大小及所占百分比等统计含量、粒径大小及所占百分比等统计资料，能区分源岩的主要岩性、搬运资料，能区分源岩的主要岩性、搬运距离。粒序层、砾石的分选、磨圆、距离。粒序层、砾石的分选、磨圆、砾岩体的形态等都可作为有用的参考。砾岩体的形态等都可作为有用的参考。碎屑岩类法碎屑岩类法 根据砂岩中石英颗粒的类型，作菱

33、形图，区分深城、中高级变质的、低级变质的三类物源区；长石的化学成分、光学特征、石英中、石英含量变化、石英构造缺陷、矿物包体等表性特征都可用来分析物源特点。石英石英 由于石英颗粒化学性质稳定，抗风化能力很强，既抗磨又难分解，因此石英具有很大的研究价值。不同来源的石英往往特点不同。观察石英中所含包裹体及波状消光现象，结合颗粒大小及颗粒形状等特征，有助于判断石英的来源：1)来自深成中酸性侵入岩、岩浆岩的石英来自深成中酸性侵入岩、岩浆岩的石英 来自深成中酸性侵入岩、岩浆岩中的石英包裹体是电气石、磷灰石和锆石气液包裹体；来自石英包裹体是电气石、磷灰石和锆石气液包裹体；来自中酸性深成岩的石英，常含有细小的

34、液体、气体包裹体，中酸性深成岩的石英，常含有细小的液体、气体包裹体，或含锆石、磷灰石、电气石、独居石等岩浆岩副矿物包裹体。矿物包裹体颗粒细小，自形程度高，排列无一定方位；尘状气液包裹体使石英颗粒呈云雾状；在深成岩中，特别是在时代较老的岩石中，石英因受变形作用，常表现为明显的波状消光明显的波状消光，只有火山岩中的石英才不具波状消光。2)来自变质岩的石英来自变质岩的石英 片麻岩和片岩风化崩解后，会产生大量的单晶及多晶石英。一般这些变质岩中分离出来的单晶石英较之来自深成岩的单晶石英颗粒细小，其平均大小分别是22.5和1左右。变质石英表面常见裂纹，不含液体和气体包裹体变质石英表面常见裂纹，不含液体和气

35、体包裹体，却可见有特征的电气石、硅线石、蓝晶石等却可见有特征的电气石、硅线石、蓝晶石等变质矿物的针状、长柱状包裹体变质矿物的针状、长柱状包裹体。大多数的石英晶粒都具有波状消光。来源于区域变质岩及动力变质岩的石英常见明显的带状消光来源于区域变质岩及动力变质岩的石英常见明显的带状消光。正交偏光镜下观察，颗粒象碎裂成几个条带状的亚颗粒，各亚颗粒的消光位不同。这是由于石英受应力作用后，其光轴方向发生形变引起的。来自接触变质岩的石英可具有云状的波状消光来自接触变质岩的石英可具有云状的波状消光。在正交偏光镜下可见石英象分成几个外形极不规则的颗粒，粒间界线曲折，轮廓不清楚，消光极不一致。3)来自喷出岩及热液

36、岩石的石英来自喷出岩及热液岩石的石英 火山喷出岩中的石英为-石英(高温)。岩石冷却至573以下高温石英不稳定，会转变为-石英(低温)。这种-石英仍保留着-石英的六方晶系外形。因此，具有-石英外形的碎屑石英颗粒是来源于喷出岩的证据。另外颗粒具有破裂纹、湾状熔蚀边缘等也都是喷出岩石英的特征。喷出岩石英多为单晶，不具波状消光，不含包裹体，表面光洁如水；来自热液脉的石英常含很多水、包裹体，有时含有电气石、金红石等矿物包裹体或绿色蠕虫状绿泥石包裹体，可显微弱波状消光。4)再旋回石英再旋回石英 来自石英砂岩的再旋回石英具有自生加大边自生加大边，可以是单晶石英，也见有多晶石英，呈浑圆状或带状。另外，在碎屑颗

37、粒中所见圆化程度很高圆化程度很高的石英颗粒，也是再旋回或多旋回的产物。再旋回石英主要见于古老的高成熟度的滩坝相石英砂岩中，有时也见于陆相中新生代砂岩中。由于多晶石英的晶间界线相对比较软弱，按热力学特点看，波状消光石英的稳定性又较差，因此它们在再旋回作用中将陆续被淘汰。最终，再旋回石再旋回石英应是单晶的非波状消光石英。英应是单晶的非波状消光石英。5）多晶石英）多晶石英 镜下见到的大量多晶石英，也是反映母岩类型的一种重要标志。多晶石英指的是颗粒为多个石英晶体的集合体，不同类型的母岩崩解后会产生特征明显不同的多晶石英：源于花岗岩的多晶石英颗粒，其晶粒间多呈缝合状接触，各晶粒大小相似，形状近等轴状，无

38、定向排列；片麻岩和片岩崩解后会产生的大量多晶石英中，各晶粒间普遍表现为缝合接触，且缝合线弯曲复杂。多晶石英晶体多为扁平伸长状，各晶粒伸长方向相互平行。多晶石英颗粒内的石英晶体大小常为双粒度型，即石英晶粒的粒度分布频率曲线为双峰态，这反映了形成变质岩的重结晶作用不是一次完成的，其中较小的晶体发育较晚。变质石英岩岩屑实际上是变质成因的多晶石英碎屑，因此它的特征与上述多晶石英相似，但晶粒定向不明显，常为花岗变晶结构。各石英晶粒外形极不规则，彼此镶嵌接触。石英多显波状消光或带状消光。脉石英岩屑也为多晶石英颗粒，不规则的石英晶粒呈镶嵌状和梳状，为镶嵌型波状消光。阴极发光 石英阴极发光主要为棕色棕褐色，碱

39、性长石发亮蓝色光，斜长石发暗蓝色光，反映源区主要来自于高级变质岩源区，与北部大青山古老的高级变质岩有很好的一致性。（三）裂变径迹法（三）裂变径迹法 1.1.原理：原理：裂变径迹法分析物源区是利用磷灰石、锆石中所含的微量铀杂裂变径迹法分析物源区是利用磷灰石、锆石中所含的微量铀杂质裂变时在晶格中产生的辐射损伤，经一系列化学处理后，形成质裂变时在晶格中产生的辐射损伤，经一系列化学处理后，形成径迹，通过观测径迹的密度、长度等分布，并对其加以统计分析，径迹，通过观测径迹的密度、长度等分布，并对其加以统计分析，从中提供与物源区的年龄及构造演化有关的信息。磷灰石裂变径从中提供与物源区的年龄及构造演化有关的信

40、息。磷灰石裂变径迹退火带温度范围约迹退火带温度范围约60-130，与生油窗口温度带基本一致，故，与生油窗口温度带基本一致，故在油气研究中应用广泛。浅部地层中的磷灰石没有受到退火的影在油气研究中应用广泛。浅部地层中的磷灰石没有受到退火的影响，其裂变径迹的年龄及长度均可代表物源特征。但也常用锆石响，其裂变径迹的年龄及长度均可代表物源特征。但也常用锆石来判定，因其退火温度较高（来判定，因其退火温度较高（160-250），不易受退火的影响。），不易受退火的影响。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。区母岩组分的

41、混合。Galbraith提出了用提出了用2检验来判定颗粒年龄是否服从泊松分布，即检验来判定颗粒年龄是否服从泊松分布，即是否属于同一组分（颗粒是否属于同一组分是否属于同一组分（颗粒是否属于同一组分)。如果样品的年龄未能通。如果样品的年龄未能通过过2检验检验即即P(2)5%，则表明数据质量较差，则矿物颗粒来自不同，则表明数据质量较差，则矿物颗粒来自不同的物源区）。的物源区）。也可用放射图来判定裂变径迹年龄是否由多个组分构成。结合年龄也可用放射图来判定裂变径迹年龄是否由多个组分构成。结合年龄组分频率直方图更能准确的区分混合物源的年龄及所占比例。组分频率直方图更能准确的区分混合物源的年龄及所占比例。裂

42、变径迹法裂变径迹法2.方方 法法3.3.存在问题存在问题 该方法的不足之处为：（1）沉积物的热演化史可能使径迹部分或全部退火，从而调整了径迹的的年龄，使其不代表物源年龄。磷灰石的径迹退火温度较低，不宜作物源区的区分。（2）不适当的刻蚀和统计、无法统计蜕晶质高铀锆石等也会引起偏差，应加以注意。裂变径迹法裂变径迹法（四）沉（四）沉 积积 法法 根根据据盆盆地地钻钻井井、测测井井、地地震震等等资资料料，经经过过详详细细的的地地层层对对比比与与划划分分，作作出出某某时时期期的的地地层层等等厚厚图图、沉沉积积相相展展布布图图等等相相关关图图件件，可可推推断断出出物物源源区区的的相相对对位位置置，结结合合

43、岩岩性性、成成分分、沉沉积积体体形形态态、粒粒度度、沉沉积积构构造造（波波痕痕、交交错错层层等等）、古古流流向向及及植植物物微微体体化化石石等等资资料，使物源区更具可靠性。料，使物源区更具可靠性。古流向分析 T TJ J1 1J J2-32-3 吐吐-哈盆地具哈盆地具有复杂的沉积有复杂的沉积搬运体系。在搬运体系。在盆地南侧盆地南侧,沉沉积物搬运方向积物搬运方向总是由南向北总是由南向北,表明觉罗塔格表明觉罗塔格山是盆地的主山是盆地的主要物源区要物源区;而而在盆地北侧在盆地北侧,博格达山自晚博格达山自晚侏罗世开始隆侏罗世开始隆起起,构成盆地构成盆地的另一新的物的另一新的物源区源区,沉积物沉积物搬运

44、方向由北搬运方向由北向南。在白垩向南。在白垩及第三纪及第三纪,博博格达山成为盆格达山成为盆地的主要物源地的主要物源区。区。沉积法沉积法（五）地球化学法（五）地球化学法 Mclennan（1993）分析总结了地球化学和同位素方法在限制沉积物源方面的应用，其优点是既可以应用到富含基质的砂岩和页岩中，又可以确定物源的年龄和地球化学历史。1.1.全岩化学组分和钕同位素组成全岩化学组分和钕同位素组成 分析了五中物源类型：古老大陆上地壳、再循环沉积岩、年轻的未分异弧、年轻的分异弧和各种外来组分的特征。其中，最重要的是Nd同位素组成（反映平均物源年龄），Eu异常（反映地壳内部岩浆分异作用），大离子亲石元素的

45、富集（即LILE，反映物源组分），碱土元素亏损（反映重矿物富集），Zr和Hf富集（反映重矿物富集）和Cr富集（反映超镁铁物源）。（据Mclennan，1993）物源类型Nd+Eu/Eu*Th/ScTh/U其它古老大陆上地壳（OUC）-100.60-0.701.03.8(页岩)涉及主族元素组分再循环沉积岩（RSR）-100.60-0.701.0用示踪元素分析重矿物聚集的证据（如Zr、Hf，REE）年轻未分异弧（YUA）+51.01.03.0未涉及到主族元素（如低Si/Al,CIA），低LILE富集，组分变化大年轻分异弧、（YDA）+50.50-0.90变化变化涉及到主族元素（如高Si/Al，CI

46、A），高LILE富集，组分变化大外来组分：化学和同位素反映依赖于组分的特性，如非常高的Mg、Cr、Ni、V，Cr/V比值为蛇绿岩源岩的反映注：Nd+值仅代表现代沉积物。不同区带类型之间的差异对古老岩石而言是存在的，但随着年龄变新，将会变的越来越不明显。确切值依赖于沉积年龄。地球化学法地球化学法 2.Taylor等用等用REE、Th、Sc和高场强元素和高场强元素来确定源岩，来确定源岩，其中相容元素和不相容元素的比值可用来区分长英质和镁其中相容元素和不相容元素的比值可用来区分长英质和镁铁质组分。铁质组分。稀土模式可用来指示物源稀土模式可用来指示物源:LREE/HREE比值低，无比值低，无Eu异常，

47、则物源可能为基性岩石；异常，则物源可能为基性岩石；LREE/HREE比值高，有比值高，有Eu异常，则物源多为硅质岩。异常，则物源多为硅质岩。La-Th-Sc、Th-Co-Zr/10、Th-Sc-Zr/10和和La/Yi-Sc/Cr等图等图解可用来判断物源区所出的构造环境，即大洋岛弧、大陆解可用来判断物源区所出的构造环境，即大洋岛弧、大陆岛弧、活动大陆边缘和被动大陆边缘环境。岛弧、活动大陆边缘和被动大陆边缘环境。地球化学法地球化学法 3.主元素用来判定物源主元素用来判定物源 Bhatia（1983）、）、Roser（1988）提出）提出了用泥质、砂泥质岩石的主要元素地化了用泥质、砂泥质岩石的主要

48、元素地化特征来判别物源类型，用特征来判别物源类型，用K2O、Na2O、SiO2、CaO、Al2O3、Fe2O3、MgO等的等的判别图来区别被动大陆边缘、活动大陆判别图来区别被动大陆边缘、活动大陆边缘和大洋岛弧、大陆岛弧物源区。该边缘和大洋岛弧、大陆岛弧物源区。该方法可作为微量元素法的补充。方法可作为微量元素法的补充。地球化学法地球化学法4.同位素方法同位素方法 用岩石中同位素测年及其间的相互关系图来判定物源类型和年龄，是一种更为精确的年代学物源判定方法。目前,发展最为迅速的是单颗粒矿物测年在物源研究中的应用,因为它可以限定物源区岩石形成的事件年龄,从而极大地提高了利用重矿物分析物源的可靠性。现

49、在使用较多的为稳定的锆石和独居石,它们的年龄可用U-Pb法、Pb-Pb法,Sm-Nd法等传统的方法测试,如Gray等利用碎屑岩中砾石的U-Pb年龄研究了Appalachian前陆盆地的物质来源。如果结合源区的变质年龄和冷却年龄,如白云母的Ar-Ar年龄、磷灰石和锆石的裂变径迹年龄,还可以揭示源区的演化史。地球化学法地球化学法常用的方法为U-Pb、Sm-Nd、Ar、K-Ar、Rb-Sr法等，它们对物源区的构造背景、性质及其多样性都可反映出来。锆石U一Pb年龄谱 同一时期来源于不同山脉的岩石或同一山脉不同岩石类型(如花岗岩、古老变质岩)的碎屑组分沉积于沉积盆地某一层位后，该层位岩石样品中的错石颗粒

50、即包含了不同源区物源性质与特征的诸多信息，该层位沉积物中颗粒锆石U-Pb年龄频谱中必然存在多个频率峰值，每一个峰值代表了不同性质的源区特征。因此选择沉积盆地内控制性层位的样品，分选出锆石颗粒，进行单颗粒锆石U-Pb年龄测定，获取盆地沉积物的 U-Pb年龄谱系，可以了解某一沉积时期沉积物源区的多样性，及盆地不同沉积时期物源性质的变化特征，又由于源岩风化搬运至毗岭盆地沉积的时间间隔很短(约1 Ma)，因此可推算出锆石自U-Pb体系封闭至出露地表、遭受剥蚀的时间。松潘一甘孜三叠系复理石盆地中、晚三叠世砂岩碎屑 锆石U一Pb频谱年龄图(据王岳军，1999)地球化学法地球化学法要求：能从某一层位上的某一