地层厚度与物源区分析

1、第二第二章章 岩相古地理分析岩相古地理分析 主要研究内容主要研究内容u第一节第一节 地层厚度与沉积构型分析地层厚度与沉积构型分析u第二节第二节 物源区分析物源区分析u第三节第三节 古构造分析古构造分析u第四节第四节 古流向分析古流向分析u第五节第五节 古气候恢复方法古气候恢复方法u第六节第六节 古水深与古盐度分析古水深与古盐度分析第一节第一节 地层厚度与沉积构型地层厚度与沉积构型u（1）地层厚度分析）地层厚度分析u（2）沉积构型）沉积构型地层厚度地层厚度是古地理分析的基本参数之一，受多种因素影多种因素影响响的复合型参数。（一）地层厚度分析（一）地层厚度分析 如今所获得的地层厚度是不同岩性所叠合

2、在一起不同岩性所叠合在一起且经过压实后的且经过压实后的数据，不一定反应盆地当时的沉积物厚度。统计单元涉及的地质时间跨度越小，所反映的沉积充填状态越接近原始状态。风化作用风化作用压实作用压实作用（一）地层厚度分析（一）地层厚度分析 地层厚度的统计方法地层厚度的统计方法：利用野外剖面、钻井和测井野外剖面、钻井和测井所计算的两个具有等时意义等时意义的地质界面间的厚度。（两个界面间的地层应该是能大致反映两次地质界面形成反映两次地质界面形成过程中所沉积的地层过程中所沉积的地层，特别是上界面，不能是剥蚀面）地层厚度的统计方法地层厚度的统计方法地层厚度表示方式地层厚度表示方式：真厚度、视厚度、残厚度地层厚度

3、的统计方法地层厚度的统计方法残厚度残厚度剥蚀后的地层统计出的岩层厚度，不能用该厚度反映盆地沉积充填特征真厚度真厚度岩层上下界面之间的垂直距离视厚度视厚度在不垂直于岩层走向的剖面上，岩层顶、底界线之间的垂直距离主要有4个沉积中心，盆地厚度呈现“西部厚、东部薄，南北两侧厚而中间薄”的特点柴达木盆地下干柴沟组上段地层厚度等值线图柴达木盆地下干柴沟组上段地层厚度等值线图（二）（二）沉积构型沉积构型“沉积构型沉积构型”地层中岩性单元内部或岩性单元之间层理的几何形态和空间关系几何形态和空间关系，它可以反映沉积盆地充填物层序的成因特征。不同的沉积物充填作用方式不同的沉积构型沉积物充填作用沉积物充填作用沉积物

4、充填的作用方式沉积物充填的作用方式：垂向加积作用、进积作用和侧向加积作用（2）进积和侧向加积作用进积和侧向加积作用都是沉积物从盆地边缘向盆地内部迁移过程中，以侧向堆积为主。（1）垂向加积作用垂向加积作用是盆地垂向上的沉积物填充过程，指沉积物在重力场的作用下从沉积介质（水体）中自上而下降落，依次沉积在沉积盆地底部的沉积作用。如湖、海静水沉积及河流溢岸沉积等。 盆地充填的盆地充填的3种基本样式及其产生的层理构型的垂向种基本样式及其产生的层理构型的垂向结构剖面结构剖面粒度从下向上变粗进积、加积和侧积作用的对比进积、加积和侧积作用的对比粒度从下向上变细无固定的粒序变化趋势沉积单元以S型剖面形态为特征作

5、业作业： 阐述盆地充填3种基本样式的粒度变化特征及产生这种粒度变化的原因进积作用进积作用的沉积物来自盆地边缘沉积物来自盆地边缘，浅水及岸线的较粗粒沉积将依次叠置于相较深水的细粒沉积物之上，从而造成粒度从下到粒度从下到上逐渐变粗上逐渐变粗的剖面粒序。比如：三角洲沉积和滨岸沉积。进积充填进积充填侧向加积作用侧向加积作用侧向加积作用的侧向加积作用的沉积物来自运动于水道中的颗粒，并由水道内向岸边一侧逐渐堆积，水道内流水急、颗粒粗，岸边流水缓、粒度细。随着水道的侧向迁移，将产生粒度从粒度从下到上逐渐变细下到上逐渐变细的剖面序列。比如：河道沉积和潮道沉积。第二节第二节 陆源区分析陆源区分析u一、物源区概念

6、一、物源区概念u二、物源分析的意义二、物源分析的意义u三、物源分析的主要方法三、物源分析的主要方法物源区概念物源区概念沉积区沉积区 侵蚀区侵蚀区（持续时间长短）（持续时间长短）稳定的侵蚀区暂时的侵蚀区以一定时期的主要地质作用划分古陆物源区：物源区： 针对特定历史时期，能够稳定的为盆地提供物源的侵蚀区物源分析的主要任务物源分析的主要任务物源分析物源分析的主要任务： 确定物源方向、侵蚀区或母岩区位置、搬运距离及母岩性质，最终应落实解决砂层和砂体的分布规律。（2）物源分析的意义）物源分析的意义物源分析所涉及的技术物源分析所涉及的技术：电子探针、质谱分析、阴极发光等技术。用沉积、构造、地震、测井等地质

7、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。应用方向应用方向：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，评价储层品质u重矿物分析法u碎屑岩类分析法u矿物裂变迹分析法u沉积法u地球化学法（3）物源分析的主要方法）物源分析的主要方法 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。物源分析中重矿物是物源物源分析中重矿物是物源区的重要标志。区的重要标志。重矿物分析法重矿物分析法 重矿物分析（重矿物分析（HMA）确定物源的方法步骤：）确定物源的方法步骤： 利用传统的重矿物分析方

8、法鉴别出岩石类型，限定源区位置； 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； 利用同位素测年近一步厘定源区的时代。包括单矿物分析法单矿物分析法和重矿物组合分析法重矿物组合分析法。2.4.3.1.1 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、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、钛铁矿和橄榄石等。单颗粒重矿物含量的平面石、金红石、钛铁矿和橄榄石等。单颗粒重矿物含量的平面变化可用来判定物源方向，

9、如磁铁矿等。石榴子石在物源分变化可用来判定物源方向，如磁铁矿等。石榴子石在物源分析中有几广泛的应用。析中有几广泛的应用。 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。稳定的重矿物稳定的重矿物 不稳定的重矿物不稳定的重矿物 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、绿帘石、重晶石、磷灰石、绿帘石、黝帘石、阳起石、符山石、黝帘石、阳起石

10、、符山石、红柱石、硅线石、黄铁矿、红柱石、硅线石、黄铁矿、透闪石、普通角闪石、透辉透闪石、普通角闪石、透辉石、普通辉石、斜方辉石、石、普通辉石、斜方辉石、橄榄石、黑云母橄榄石、黑云母 （2） Morton等认为水动力水动力条件条件和埋藏成岩作用埋藏成岩作用是影响物源信息的两个主要因素。因此，在相似水动力条件下和成岩作用下，稳定重矿物的质量比值能更好的反映物源特征，将这些比值称为重重矿物特征指数矿物特征指数 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性地指示层序是否受到酸性地下水循环的影响下水循环的影响b.单颗粒重矿物含量比值的源区意义RZi（含TiO2矿物-锆石指数

11、），MZi（独居石-锆石指数）：可现实深埋砂岩物源区的情况。GZi（石榴子石-锆石指数）：用来判断层序中石榴子石是否稳定。CZi（铬尖晶石-锆石指数）这些矿物特征指数，可用来指示物源特点。 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.2.4.3.1.2 重矿物组合法重矿物组合法 （1）简介

12、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的变化，可推测物质来源的方向。 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、趋势面分析等来研究矿物组合特征和相似性等指数，从而提取反映物源的信息。 有些重矿物来自不同母岩，如电气石在酸性岩浆岩、伟晶岩及变质岩中均可能出现。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来判断母岩，而不是只用单个矿物判断。实实 例例 高柳构造带为黄骅坳陷北部南堡凹陷的一高柳构造带为黄骅坳陷北部

13、南堡凹陷的一个构造带，位于高柳断层与柏各庄断层之间。个构造带，位于高柳断层与柏各庄断层之间。主要发育主要发育s和和Ed地层，其中地层，其中s33 (+)沉沉积特点以典型扇三角洲的进积式充填为主。积特点以典型扇三角洲的进积式充填为主。三角洲广泛发育。采用了重矿物法来研究其三角洲广泛发育。采用了重矿物法来研究其物源。物源。 （1）重矿物特征）重矿物特征 高柳地区高柳地区s33 (+)段常见的陆源重矿物有磁段常见的陆源重矿物有磁铁矿、石榴石、锆石、赤铁矿、金红石和黑云母铁矿、石榴石、锆石、赤铁矿、金红石和黑云母等；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

14、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,金红石金红石,绿泥石绿泥石,绿帘石绿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,金红石金红石,电气石电气石高柳地区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,表表明其分布比较均匀明其分布比较均匀,为单一为单一成

15、因总体成因总体,可能来自同一类可能来自同一类母岩母岩;绿帘石和磁铁矿明绿帘石和磁铁矿明显偏离正态分布显偏离正态分布,且有双峰且有双峰现象现象,同时也不服从对数正同时也不服从对数正态分布态分布,表明二者可能由多表明二者可能由多成因总体构成成因总体构成,推测其受多推测其受多物源或者受多种母岩的影物源或者受多种母岩的影响响;不同地区同一种重矿不同地区同一种重矿物的频数有高有低物的频数有高有低,这与物这与物源区母岩类型、剥露面积、源区母岩类型、剥露面积、沉积物搬运距离及矿物的沉积物搬运距离及矿物的稳定性等多种因素有关。稳定性等多种因素有关。 （2）母岩类型）母岩类型 不同物质来源的重矿物组合，有着不同

16、的不同物质来源的重矿物组合，有着不同的数据结构，每一个样品所包含的不同重矿物信数据结构，每一个样品所包含的不同重矿物信息是有差异的，利用多元统计分析可以对重矿息是有差异的，利用多元统计分析可以对重矿物样品进行分类，并据此判断母岩类型、主要物样品进行分类，并据此判断母岩类型、主要和次要物源以及物源位置。和次要物源以及物源位置。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

17、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

18、的具有一定相关联系的单因素变来代表众多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

19、相对稳定的中深变质岩类母岩主要影响高尚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

20、结果。共同作用的结果。2.4.3.2 碎屑岩类分析法碎屑岩类分析法 2.4.3.2.1 砂岩 砂岩的研究在沉积学领域一直占有重要的地位。本世纪砂岩的研究在沉积学领域一直占有重要的地位。本世纪60年代板块构造年代板块构造理论的兴起，为地质各学科注入了新的生机。进入理论的兴起，为地质各学科注入了新的生机。进入70年代，砂岩与板块构造年代，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物源意义与一定板块构造背景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紧密地联系在一起，并将砂岩成因的大地构造属性分析拓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

21、构造属性分析拓展到与全球构造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展到与全球构造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定和样品点统计基础上的模型分析，而研究对象为宏观的大地构造分区观鉴定和样品点统计基础上的模型分析，而研究对象为宏观的大地构造分区及较大尺度的物源区，因此有人将这种研究方法喻为大地构造的及较大尺度的物源区，因此有人将这种研究方法喻为大地构造的“指纹指纹”分分析法。析法。 自自20世纪世纪80年代中期，年代中期，Dickinson、Crook及及Valloni等根据已经构造背景的等根据已经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

22、碎屑组分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-物源物源区区-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“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的碎屑模型板块构造物源区的碎屑模型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单元的特点，构造基本单元的特点，3个一级物源区既是砂岩碎屑最常出现的场所，又与个一级物源区既是砂岩碎屑最常出现的场所，又与活动

23、差异明显的各种板块构造沉积盆地相对应；活动差异明显的各种板块构造沉积盆地相对应；7个次级物源区类型及其碎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据。依据。 碎屑岩中的碎屑组碎屑岩中的碎屑组分和结构特征能直分和结构特征能直接反映物源区和沉接反映物源区和沉积盆地的构造环境。积盆地的构造环境。通过对选定层位砂通过对选定层位砂岩样品中的石英、岩样品中的石英、长石、岩屑含量进长石、岩屑含量进行统计，用行统计，用Dickinson碎屑骨架碎屑骨架三角图进行投点，三角图进行投点，根据点的分布情

24、况，根据点的分布情况，可确定物源类型。可确定物源类型。此三角图有此三角图有QLF主主图解和图解和3个辅助图个辅助图解，从解，从QLF途中可途中可区分陆块、岩浆弧区分陆块、岩浆弧和再旋回造山带和再旋回造山带3个基本物源区。个基本物源区。 对再旋回造山带而言，若单晶石英的含量高，则沉积物可能主要来自变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地沉积物；若多晶石英形的、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区；若含丰富的燧石和泥质岩的含量高，则表明缝合带本身为主要物源区；若含丰富的燧石

25、和泥质岩碎屑，则说明物源区可能为俯冲杂岩体和蛇绿岩。在碎屑，则说明物源区可能为俯冲杂岩体和蛇绿岩。在QmFLt、QpLvLs和和QmPK辅助图上，可将物源进一步精确确定出来。辅助图上，可将物源进一步精确确定出来。（据张希民等，（据张希民等，1995，转引自王成善等，转引自王成善等，2003，有修改），有修改）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

26、的主要成分常可作为成因岩的主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）混合物源区的情况，判别图仅说明了沉积物通过直接和）混合物源区的情况，判别图仅说明了沉积物通过直接和短途搬运进入邻近盆地而形成砂岩相的物源区地块性质。对短途搬运进入邻近盆地而形成砂岩相的物源区地块性质。对于多物源情况，应用时应慎重。如碰撞带和活动大陆边缘，于多物源情况，

27、应用时应慎重。如碰撞带和活动大陆边缘，各种各样的构造单元可能并列在一起，并且一起抬升遭受剥各种各样的构造单元可能并列在一起，并且一起抬升遭受剥蚀；同时，流经性质极不相同构造单元的大水系也会形成混蚀；同时，流经性质极不相同构造单元的大水系也会形成混合物源区的岩相。合物源区的岩相。（2）次生作用影响，分化、搬运和成岩作用不可避免的要破）次生作用影响，分化、搬运和成岩作用不可避免的要破坏不稳定碎屑颗粒；气候的分化作用是通过控制成土作用来坏不稳定碎屑颗粒；气候的分化作用是通过控制成土作用来影响砂岩成分的，进而影响物源区的解释。影响砂岩成分的，进而影响物源区的解释。（3）统计方法的影响，必须用特定方法（

28、）统计方法的影响，必须用特定方法（Gazzi-Dickinson的点的点计法）、选择成岩作用弱的样品，统计碎屑含量，才能有合计法）、选择成岩作用弱的样品，统计碎屑含量，才能有合理的结论。理的结论。 砾岩中的砾石成分变化是确定物源的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含量、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资料，能区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、搬运距离。粒序层、分源岩的主要岩性、搬运距离。粒序层、砾石的分选、磨圆、砾岩体的形态等都可砾石的分选、磨圆、砾岩体的形态等都可作为有用的参考。作为有用的参考。 2.4.3.2.

29、3 砾岩砾岩 根据砂岩中石英颗粒的类型，作菱形图，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

30、液包裹体；来自中酸性深成岩的石英，常含有细小的液体、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

31、体和气体包裹体变质石英表面常见裂纹，不含液体和气体包裹体，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

32、，轮廓不清楚，消光极不一致。 3) 来自喷出岩及热液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

33、单晶石英，也见有多晶石英，呈浑圆状或带状。另外，在碎屑颗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

34、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

35、，为镶嵌型波状消光。阴极发光阴极发光 石英阴极发光主要为棕色棕褐色，碱性长石发亮蓝色光，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。 2.4.3.3 2.4.3.3 矿物裂变径迹分析法矿物裂变径迹分析法 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

36、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

37、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

38、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。 2. 方方 法法3.3.存在问题存在问题 该方法的不足之处为：该方法的不足之处为： （1 1）沉积物的热演化史可能使径迹部分或全部退）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，不宜作物源年龄。磷灰石的径迹退火温度较低，不宜作物源区的区分。区的区分。 （2 2）不适当的刻蚀和统计、无法统计蜕晶质高铀）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。锆石

39、等也会引起偏差，应加以注意。 2.4.3.4 沉沉 积积 法法 根据盆地钻井、测根据盆地钻井、测井、地震等资料，经井、地震等资料，经过详细的地层对比与过详细的地层对比与划分，作出某时期的划分，作出某时期的地层等厚图、沉积相地层等厚图、沉积相展布图等相关图件，展布图等相关图件，可推断出物源区的相可推断出物源区的相对位置，结合岩性、对位置，结合岩性、成分、沉积体形态、成分、沉积体形态、粒度、沉积构造（波粒度、沉积构造（波痕、交错层等）、古痕、交错层等）、古流向及植物微体化石流向及植物微体化石等资料，使物源区更等资料，使物源区更具可靠性。具可靠性。2.4.3.5 2.4.3.5 地球化学法地球化学法

40、 Mclennan（1993）分析总结了地球化学和同位素方法在限制沉积物）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。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

41、Nd同位素组成（反映平均物源年龄），同位素组成（反映平均物源年龄），Eu异常（反映地壳内部岩浆异常（反映地壳内部岩浆分异作用），大离子亲石元素的富集（即分异作用），大离子亲石元素的富集（即LILE，反映物源组分），碱，反映物源组分），碱土元素亏损（反映重矿物富集），土元素亏损（反映重矿物富集），Zr和和Hf富集（反映重矿物富集）和富集（反映重矿物富集）和Cr富集（反映超镁铁物源）。富集（反映超镁铁物源）。 （据（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）

42、-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，CIA），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。 2. 微量元素分析微量元素分析

43、 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，其中来确定源岩，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铁质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。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，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等图解可等图解可用来判断物源区所出的构造环境，即大洋岛弧

44、、大陆岛弧、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。活动大陆边缘和被动大陆边缘环境。 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等的判等的判别图来区别被动大陆边缘、活动大陆边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。该方缘和大洋岛弧、大陆岛弧物源区。该方法可作为微量元素法的补充。法可作为微量

45、元素法的补充。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。 常用的方法为常

46、用的方法为U-Pb、Sm-Nd、Ar、K-Ar、Rb-Sr法等，它们对物源区的法等，它们对物源区的构造背景、性质及其多样性都可反映出来。构造背景、性质及其多样性都可反映出来。 锆石锆石U U一一PbPb年龄谱年龄谱 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-

47、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(据王岳军等，1999) 要求：能从某一层位上的某一沉积岩样品中分要求：能从某一层位上的某一沉积岩样品中分选出足量的锆石颗粒，一般要求每个样品选出足量的锆石颗粒，一般要求每个样品3030一一5050颗；同时必须对盆地周缘造山带山脉的主要颗；同时必须对盆地周缘造山带山脉的主要岩石类型、基底性质及年代学格架等有较

48、全面岩石类型、基底性质及年代学格架等有较全面的理解。的理解。 1. 构造抬升构造抬升 构造运动对物源位置、物质成分及结构、搬运路径、甚至最终的沉积位置等方构造运动对物源位置、物质成分及结构、搬运路径、甚至最终的沉积位置等方面的影响重大，不容忽视。构造运动的持续性、间歇性控制着物源的相对位置，面的影响重大，不容忽视。构造运动的持续性、间歇性控制着物源的相对位置，不同时期构造运动的强弱、同一时期不同位置构造运动的强弱、表现形式的差异不同时期构造运动的强弱、同一时期不同位置构造运动的强弱、表现形式的差异动会在盆地内沉积体中表现出来（如粒度、成分、层序结构、厚度等），故在物动会在盆地内沉积体中表现出来

49、（如粒度、成分、层序结构、厚度等），故在物源分析时，必须时刻考虑构造背景、构造运动的特点，其结论必须有构造特征、源分析时，必须时刻考虑构造背景、构造运动的特点，其结论必须有构造特征、构造作用时代等方面的紧密支持。如造山带物源区与盆地直接接触时，在对盆地构造作用时代等方面的紧密支持。如造山带物源区与盆地直接接触时，在对盆地边缘冲积扇体地层层序分析中，应注意这些扇体的生长受源区的构造作用和盆地边缘冲积扇体地层层序分析中，应注意这些扇体的生长受源区的构造作用和盆地边缘的沉降作用共同控制。随着物源区不断向盆地的推进，剥蚀区也在变化，结边缘的沉降作用共同控制。随着物源区不断向盆地的推进，剥蚀区也在变化，

50、结果形成了地层的正向和逆向削顶层序，即砾石层序的多次的倒转，它是渐进的物果形成了地层的正向和逆向削顶层序，即砾石层序的多次的倒转，它是渐进的物源区抬升作用的标志。源区抬升作用的标志。2.4.3.6 注意问题注意问题 2. 剥蚀作用剥蚀作用 沉积物在由物源区进入沉积位置之前都要经历一定距离沉积物在由物源区进入沉积位置之前都要经历一定距离的搬运过程，在该过程中，剥蚀作用占重要地位。剥蚀过的搬运过程，在该过程中，剥蚀作用占重要地位。剥蚀过程会使源区易分化物质较多随水流发生运移，耐分化物质程会使源区易分化物质较多随水流发生运移，耐分化物质较少遭受改变，在低部位又可能有不同源区的外来组分的较少遭受改变，

51、在低部位又可能有不同源区的外来组分的加入，致使最终沉积颗粒的成分与源区存在一定的差异。加入，致使最终沉积颗粒的成分与源区存在一定的差异。在应用岩石学、地球化学方法判定物源时，应对现今沉积在应用岩石学、地球化学方法判定物源时，应对现今沉积物能在多大程度上代表源区成分，这一问题加以考虑，这物能在多大程度上代表源区成分，这一问题加以考虑，这也是物源分析中期待解决的一大难题。化学变异指数提供也是物源分析中期待解决的一大难题。化学变异指数提供了一种定量化规化硅酸盐矿物分化度的方法，是对该问题了一种定量化规化硅酸盐矿物分化度的方法，是对该问题的有益探索。的有益探索。 3.利用元素地球化学来判断源区时，要考

52、虑碎屑沉积作用、沉积环利用元素地球化学来判断源区时，要考虑碎屑沉积作用、沉积环境对化学元素配分的制约。境对化学元素配分的制约。沉积岩的化学组成在某种程度上示踪源区地壳沉积岩的化学组成在某种程度上示踪源区地壳的组成，但由于元素在水体和沉积岩间的配分行为不同，使得沉积岩中某些的组成，但由于元素在水体和沉积岩间的配分行为不同，使得沉积岩中某些元素的含量不能很好地指示物源区的陆壳组成。元素的含量不能很好地指示物源区的陆壳组成。 4.同源区同源区粒度粒度不同的沉积岩其化学成分相差较大，一般认为，用粗不同的沉积岩其化学成分相差较大，一般认为，用粗粒沉积岩指示源区是不可靠的，细粒碎屑沉积岩则最能反映源区陆壳粒沉积岩指示源区是不可靠的，细粒碎屑沉积岩则最能反映源区陆壳的平均组成。沉积过程中的粒度分选作用使得某些沉积岩极大地改变的平均组成。沉积过程中的粒度分选作用使得某些沉积岩极大地改变了沉积物中有关源区组成的记录，查明碎屑沉积物在水流分选作用过了沉积物中有关源区组成的记录，查明碎