重矿物聚类分析在物源分析及地层对比中的应用——以东海陆架盆地西湖凹陷平湖地区为例

摘要：通过对重矿物进行Ｒ型、Ｑ型聚类分析,结合沉积学及砂岩矿物成分的研究,认为西湖凹陷平湖区第三系沉积物陆源区母岩类型共３类。其中由重矿物组合反映的母岩包括变质岩和火成岩共２类５型。在平面分布上,平湖地区南、北母岩类型有差别：南部以中性、中酸性火成岩为主,而北部既有各类变质岩又有中基性、酸性火成岩;在纵向演化上,南北也存在较大的差异,表现为充填过程中由于物源变化而反映的不同类型重矿物组合的交替变化。第三系沉积充填过程中物源供应总体方向由西而东,可进一步分为南部古渔山凸起和中北部古海礁凸起物源区。反映物源区或母岩性质变化的Ｑ型聚类分析,作为地层划分与对比的一种辅助方法在实际工作中具有一定的使用价值。     

苏北盆地高邮凹陷马家嘴地区古近系戴南组物源分析

综合运用碎屑岩类分析法、重矿物法、沉积法三类物源分析方法对苏北盆地高邮凹陷马家嘴地区戴南组的物源进行了分析。马家嘴地区母岩岩性以火成岩为主,其次为变质岩和沉积岩,其中中酸性火成岩的分布范围要比基性火成岩分布范围广,变质岩以中—低级变质岩为主,深成岩较少。对研究区内各层段砂岩类型、岩屑类型及含量变化、砂岩百分含量、地层厚度、沉积相展布、重矿物稳定系数、重矿物组合、ZTR指数和重矿物指数等资料的研究结果表明,戴南组沉积时期马家嘴地区各个区块具有不同的物源方向,马8区块沉积物主要来自菱塘桥低凸起方向,部分来自通扬隆起;马31区块沉积物来自菱塘桥低凸起方向,古河流发生迁移;马33区块沉积物来自通扬隆起。     

统计分析在松辽盆地西部地层母岩类型研究中的应用

综合运用因子分析和聚类分析方法，划分出松辽盆地西部白垩系地层的重矿物组合，结合每种重矿物数据特征求出其概率分布图、P-P正态概率图和P-P自然对数正态概率图，定性辨别每种矿物来源是否单一，用研究区实际地质数据资料，对每段根据重矿物组合判断的母岩类型进行约束和校正。判别英台地区下白垩统的母岩主要是中酸性岩浆岩，其次为中基性岩浆岩以及少量的变质岩。齐齐哈尔地区下白垩统的母岩也是以中酸性岩浆岩为主要母岩类型，但英台沉积体系的中基性岩浆岩含量要比齐齐哈尔相对高一些，齐齐哈尔沉积体系酸性岩浆岩则比英台沉积体系更为发育，且其岩石变质程度深。     

多元统计分析在地质学中的应用——以惠州凹陷M层物源分析为例

以29口钻孔的重矿物百分含量数据来分析样本,通过Q型聚类分析、因子分析方法恢复不同物源体系的发育范围及其母岩类型,并以不同物源体系的边界范围为限定条件,结合ZTR指数及其等值线图,对珠江口盆地惠州凹陷M层物源特征进行了系统的研究。研究结果表明：研究区发育3大物源沉积区,分别为东北-北部物源沉积区、西北物源沉积区和东南物源沉积区,且各区重矿物组合特征明显,主次物源分明,整体表现为母岩类型复杂的特征。东北-北部沉积物主要母岩为酸性岩浆岩,次要母岩为变质岩和沉积岩,西北沉积物主要母岩为中性及基性岩浆岩,次要母岩为酸性岩浆岩和变质岩,东南沉积物主要母岩为中性及基性岩浆岩,次要母岩为变质岩。东北-北部物源区和西北物源区为远源沉积的产物,而东南物源区为近源沉积的产物。东北-北部物源区沉积物来自北方和东北方向,而西北物源区和东南物源区沉积物分别来自西北方向和东南方向。     

福山凹陷流沙港期源区构造环境、母岩类型及演化

通过对福山凹陷流沙港组砂岩碎屑组成及Dickinson三角图解分析,揭示了源区主要为稳定成熟陆块的混合造山带,火山弧造山带、碰撞缝合线及褶皱—逆掩带也有一定的贡献,与海南岛以外来峰的方式逆冲—推覆在不同岩片之上形成的岩片叠置堆垛系统的构造背景相吻合。利用Q型和R型聚类划分出源区及不同源区的重矿物组合,结合重矿物含量、形态、构造、岩屑成分及石英阴极发光特征等,认为源区母岩存在10类岩性组合。根据ZTR指数变化趋势及重矿物组合,研究区主要发育云龙凸起和海南隆起两个物源,海南隆起可划分多文—龙波及澄迈两个相对独立的物源。流三段沉积时,美台、花场及白莲地区分别接受来自多文—龙波、迈澄及云龙凸起沉积物,母岩主要为中酸性岩浆岩及变质岩,迈澄源区母岩缺乏变质岩;流二段沉积时,花东及白莲地区接受来自云龙凸起沉积物,母岩为中酸性岩浆岩及沉积岩;流一段沉积时,H7-2井区至永安一带主要由迈澄提供物源,母岩为中酸性岩浆岩、沉积岩及变质岩,H8井区受到澄迈、云龙凸起物源共同影响。     

柴北缘西段古近纪物源体系分析

沉积区物源分析对研究造山带构造演化、盆地沉积过程及划分油气区带等方面具有重要的意义。为了查明柴达木盆地北缘构造带古近纪物源方向,通过对古近系碎屑岩的碎屑组成、岩屑成分、重矿物组合特征和ZTR指数的研究,并结合前人的研究成果,初步确定古近纪柴北缘西段发育五大主力物源区:(1)牛东物源主要来自阿尔金山东段,重矿物组合以稳定且含量较高的电气石区别于邻区,碎屑组分中以石英和含量较高的长石为特征,岩屑中含有少量的碳酸盐岩岩屑;(2)冷北物源主要来自小赛什腾山方向,重矿物组合中榍石和赤铁矿的含量明显偏高,碎屑组分中以高岩屑为特征;(3)赛西物源主要来自赛什腾山西段,电气石和角闪石含量较高,碎屑组分较为均一,母岩以变质岩和火成岩为主,含少量碳酸盐岩岩屑;(4)赛东物源主要来自赛什腾山东段,其白钛矿含量明显高于邻区,碎屑组分以较高含量的石英和长石为主,岩屑类型主要为变质岩、火成岩和沉积岩岩屑;(5)九龙山物源主要来自九龙山和绿梁山地区,石榴石含量高且稳定,碎屑组分较为均一,母岩以变质岩和火成岩为主,含少量的非碳酸盐岩类沉积岩岩屑。     

石臼坨凸起东段围区沙一二段古物源恢复及其对储层的控制

物源区原始剥蚀地貌的恢复以及与砂体、优质储层之间的关系是源－汇系统分析中非常重要的部分.利用钻井、三维地震以及分析化验等资料,恢复了石臼坨凸起东段围区沙一二段储层的古物源分布,并探讨了古物源对储层的影响.结果表明:（1）研究区沙一二段发育近源扇三角洲砂砾岩储层,东部古物源的母岩类型为白垩系中酸性火成岩,西部古物源的母岩类型为中生界碎屑岩夹薄层中酸性火成岩,均非现今残留的基岩分布.（2）受母岩差异的影响,东部火成岩的母岩剥蚀后更容易形成规模较大的砂砾岩体.（3）受物源区母岩和沉积区储层成岩作用差异的共同影响,东部储层中中酸性火成岩岩屑和砾石等易溶组分含量高,粒度较粗,以碳酸盐胶结为主,在成岩过程中,中酸性火成岩砾石、岩屑易遭受强烈溶蚀作用,次生孔隙发育,但受碳酸盐矿物进一步强烈的胶结,储层物性呈低孔低渗特点;西部储层中变质岩岩屑和石英等难溶组分含量高,填隙物以粘土类为主,原生孔隙发育,储层物性呈中高孔高渗的特点.      

鄂尔多斯盆地北部直罗组砂岩重矿物分布特征及其指示意义

近年来,鄂尔多斯盆地砂岩型铀矿资源评价取得了较大进展,关于找矿目的层物源和铀源的问题长期以来备受关注。运用重矿物综合分析方法,探讨鄂尔多斯盆地北部砂岩型铀矿赋矿层直罗组碎屑物质来源和成矿铀源。结果表明,研究区内直罗组的重矿物组合主要为石榴子石+锆石+绿帘石+黑云母+尖晶石,其次包含少量磷灰石、榍石、金红石、角闪石、电气石、钛铁矿等,反映以中高级变质岩和中酸性岩浆岩为主的母岩类型。重矿物特征指数反映了以含石榴子石变质岩为主要源岩类型和近源沉积的特点。综合分析认为,区内直罗组主要的物源为盆地北部大青山和乌拉山地区的中下太古界–元古界的乌拉山岩群、中元古界扎尔泰群以及各时期的中酸性侵入体等。其中,古老基底变质岩与各时期中酸性岩浆岩普遍具有较高的铀含量,沿着NW–SE方向铀迁出明显,为后期铀成矿作用提供了初始铀源。      

莺歌海盆地东北部邻区7条主要入海河流重砂矿物特征及其地质意义

海南岛西部（琼西）是莺歌海盆地东北部的主要物质来源之一。本文对琼西7条主要河流入海口的现代河砂进行了重矿物含量、重矿物组合以及相关特征指数等分析,发现其重矿物含量、磨圆度、组合以及相关重矿物指数从北到南明显不同,反映出碎屑物质搬运距离和源区岩性也明显不同。北部珠碧江重矿物以钛铁矿、电气石、锆石、绿帘石和透闪石为主,磨圆度较差,反映物源主要为近距离的酸性至基性-超基性岩浆岩和变质岩;昌化江重矿物以钛铁矿、磁铁矿、锆石和榍石为主,磨圆比较好,物源可能主要为远距离的酸性和基性岩浆岩;中部北黎河和通天河重矿物以钛铁矿、电气石、锆石、石榴石和透闪石为主,基本没有磨圆,物源主要来自近源区,为未经远距离搬运的变质岩、酸性岩浆岩和基性火山岩;感恩河重矿物以磨圆度差的锆石、钛铁矿、榍石、电气石和褐铁矿等稳定-极稳定重矿物为主,反映源区主要为近距离搬运的岩浆岩;南部望楼河和宁远河重矿物以钛铁矿、磁铁矿、褐铁矿和绿帘石等稳定-不稳定矿物为主,反映的母岩主要为酸性岩浆岩、变质岩和中-基性岩浆岩。这些主要河流入海口的重矿物特征存在明显差异,这与其发源地、流经区域以及流经区域所发育的岩石类型相一致。通过研究琼西地区从北到南不同流域的重矿物组合体系,有助于开展莺歌海盆地源汇对比分析,建立不同区域油气储层碎屑物质来源的识别标志,对该盆地天然气储层物源识别具有重要的地质意义。     

漠河盆地中侏罗世沉积源区分析及地质意义

漠河盆地位于额尔古纳地块北缘,其北为蒙古-鄂霍茨克造山带,与紧邻的俄罗斯上阿穆尔盆地在中生代时期同属一个盆地。漠河盆地中侏罗统包括绣峰组、二十二站组、额木尔河组和开库康组。根据盆地碎屑岩中的砾石、岩屑和重矿物的组合特征,确定母岩类型以变质岩和中酸性火成岩为主,少量沉积岩和基性火成岩;结合古水流方向,确定盆地沉积物源主要来自南侧。沉积物源具有多源性:其一为陆块抬升基底,其二为切割的岩浆弧。与区域岩石对比分析表明,陆块抬升基底可能来自古元古界兴华渡口群和寒武系兴隆群,切割的岩浆弧与古生代同碰撞和后碰撞花岗质岩石及早中生代中酸性火成岩有关。根据母岩供给特点,认为中侏罗世沉积时期漠河盆地不是典型的前陆盆地,而应是挤压背景下形成的挤压挠曲盆地或山间盆地。     

鄂尔多斯盆地延长组长7沉积期物源分析及母岩类型研究

通过对鄂尔多斯盆地延长组长7砂岩的类型、轻重矿物特征、重矿物聚类分析及泥岩的地化特征研究,并结合盆地周边源区露头剖面的岩性组合资料,讨论了长7沉积期的物源方向,恢复各源区母岩性质。经研究表明:鄂尔多斯盆地长7沉积期存在五个方向物源,东北、西南为主要的物源方向,西北、南部作为次要物源方向;其中东北源区母岩以中基性岩浆岩、高级变质岩为主,西南源区母岩以白云岩、浅变质岩为主,西北源区母岩以沉积岩为主,浅变质岩次之,南部源区母岩以含灰岩、碎屑岩为主,浅变质岩次之;另外经讨论证实西部存在局限的物源供给区,母岩主要为白云岩。     

孔雀河斜坡东南部中上奥陶统物源研究新认识

通过对塔里木盆地孔雀河斜坡东南部地区中晚奥陶系砂岩中重矿物分析研究,表明库鲁克塔格露头样品稳定重矿物为锆石-电气石-石榴石-磁铁矿-赤褐铁矿组合,孔雀1井样品稳定重矿物为锆石-石榴石-电气石-白钛石组合,二者有些差异,但分析结果反映了同样的母岩性质.研究区内沉积岩母岩主要来自于酸性、中基性岩浆岩和部分变质岩,为混源产物.结合对地震剖面的分析,认为研究区物源来自南(阿尔金造山带)和北(库鲁克塔格隆起)两部.根据稳定重矿物ZTR指数判断,南、北两个方向而来的沉积物在孔雀1井附近交汇,并沿各自路线运移、沉积.     

准噶尔盆地三台和北三台地区中三叠统克拉玛依组物源分析

通过对砂岩碎屑组分组成特征、重矿物组合及其稳定系数、重矿物ZTR指数以及地震剖面等方面资料的分析,认为研究区克拉玛依组为东部和北部两大物源所控制且离物源较近.三台地区的物源在其东部,母岩类型以中性、基性岩浆岩为主;而北三台地区的物源在其北部,母岩类型以中性、基性岩浆岩和变质岩为主.     

西湖凹陷古近系平湖组泥质岩地球化学特征及其地质意义

西湖凹陷是东海陆架盆地重要的富生烃凹陷之一，平湖组是主要烃源岩和油气富集层系。为了探讨平湖组沉积期构造背景、源区性质及古环境，本文对平湖组泥质岩地球化学特征进行了研究。地球化学分析结果表明，平湖组沉积期同时具有大陆岛弧和活动大陆边缘构造背景。平湖组泥质岩的物源区母岩主要由上地壳岩石演化而来，并通过对比周围隆起区母岩特征，认为西侧的海礁隆起为西湖凹陷西部斜坡区平湖组沉积期的主要物源区，母岩主要以上地壳的长英质火成岩为主，并受到少量来自幔源岩浆和上地壳古生界变质岩系的影响，母岩类型主要为花岗闪长岩和英安质凝灰岩，少量安山岩和变质岩。泥质岩CIA分析表明，平湖组泥质岩的母岩经历了中等—强烈的风化作用，结合Sr/Cu值分析，推断西湖凹陷在平湖组沉积期古气候较为温暖湿润。微量元素和古盐度分析结果以及对盆地古地貌特征分析表明，西湖凹陷平湖组沉积期自北向南沉积背景有明显的地区差异性，北部（A- 1）沉积水体为淡水，主要发育河控三角洲沉积体系，而中部（A- 2）和南部（B- 1）表现为淡水和半咸水交替演化的特征，主要发育受潮汐影响三角洲沉积体系。平湖组泥质岩主要形成于含氧环境中。     

柴达木盆地北缘大煤汉剖面重矿物分析及其地质意义

通过对柴达木盆地北缘大煤沟中生界地层标准剖面上重矿物的系统分析，初步查明了蚀源区母岩类型主要为中低级变质岩，沉积岩及中酸性岩浆岩和基性火山岩。提出了重矿物特征指数ATi和GZi的韵律性和相关性的存在，并依此把大煤沟剖面中生代地层划分为5个重矿物韵律层，分析了它们在揭示源区岩性变化及在地层划分与对比中的作用，最后探讨了ZTR指数变化与盆地构造演化的响应关系，根据ZTR指数规律性变化把中生代盆地划分为早侏罗世早期的初始断陷阶段，早侏罗世中期的主断陷阶段，早侏罗世晚期的断坳转换阶段，中侏罗世的坳陷阶段及晚侏罗世之后的反转萎缩阶段。     

福建闽江和九龙江现代沉积物重矿物特征及其物源意义

通过对闽江和九龙江沿岸沉积物中重矿物的分析,发现重矿物组合与源区岩石具有极好的相关性。两条河流流域重矿物组合为不透明铁矿类—绿帘石—锆石—电气石—角闪石,特征矿物为绿帘石,含量高达原生透明重矿物比重的70%,其成因除与高级变质岩有关外,还与中酸性岩浆岩及其与围岩接触蚀变发生的绿帘石化有关。从重矿物组合、重矿物特征指数以及与锆石年龄谱系的比对分析发现,闽江流域重矿物源自闽西北武夷山前寒武纪的变质岩、闽东广泛出露的燕山期岩浆岩和接触变质岩,而九龙江流域重矿物源自闽西南的印支—燕山期花岗岩。闽江上游沉积物重矿物以源自高级变质岩的重矿物为特征,中下游由上游来源的重矿物和下游酸性岩浆岩及接触变质岩形成的重矿物共同构成;九龙江以印支—燕山期花岗岩中的副矿物组合为特征。研究结果显示,对于中小流域面积的河流,由于搬运距离有限,重矿物组合保存的源岩信息量大,可作为研究流域内构造演化和源汇对比的重要手段。     

泌阳凹陷南部陡坡带核桃园组物源区母岩性质分析

泌阳凹陷是南襄盆地中的一个次级凹陷。在核桃园组沉积时期存在3个主要物源区。根据砂砾岩的成分、碎屑重矿物组合等资料综合分析研究表明核三下亚段沉积时期3个主要物源区的母岩性质以变质岩和花岗岩为主,其次为沉积岩。但不同物源区和同一物源区不同沉积时期的母岩类型组合有所差异。物源区母岩性质的研究对研究砂体储集性能以及沉积相类型具有十分重要的意义。     

黄骅坳陷新近系馆陶组重矿物特征及物源区意义

黄骅坳陷馆陶组发育一套以辫状河沉积为主的沉积体系,储集物性较好,是研究区内的重要储油层。整个黄骅坳陷新近系物源研究还处于空白状态。本文重点利用统计学中的Q型聚类及R型聚类的方法对重矿物含量特征进行分析,划分出不同的重矿物组合区及相应的母岩类型。研究结果表明:根据重矿物含量特征可划分出A—D 4个不同的重矿物组合区,其中A、B、C区的母岩类型与周围燕山、沧县、埕宁3个古隆起的岩石类型能很好对应,重矿物稳定系数所揭示的物源方向也与3个古隆起位置相吻合;D区与前3个分异性很大,且重矿物稳定系数极高,应为远源搬运的沉积物,远于周围的古隆起,可能与古黄河沉积物有关。     

准噶尔盆地西北缘三叠系重矿物特征及其物源指示意义

重矿物是物源变化极为敏感的指示剂。本次研究运用重矿物组合、重矿物百分含量统计分布、SPSS统计—因子分析及相关分析方法对准噶尔盆地西北缘三叠系地层中采集的20件砂岩、砂砾岩样品进行研究。通过重矿物特征及指示参数分析得到4类重矿物组合:锆石—电气石—锐钛矿—独居石—磷灰石组合,金红石—钛铁矿—白钛石—辉石组合,方铅矿—赤褐铁矿—黄铁矿组合以及磁铁矿—绿帘石—角闪石组合,推测母岩组合为中—酸性岩浆岩+沉积岩+变质岩;认为这套碎屑岩的源区为西北—北部的齐尔山—哈拉阿拉特山一带(属扎伊尔山前),物源为下石炭统太勒古拉组肉红色花岗岩,灰色—灰绿色安山岩、安山玢岩及灰色—灰黑色凝灰岩、粉—细砂岩,并且成岩显示为近源物质和远源物质混杂堆积。     

福建闽江和九龙江现代沉积物重矿物特征及其物源意义*

通过对闽江和九龙江沿岸沉积物中重矿物的分析,发现重矿物组合与源区岩石具有极好的相关性。两条河流流域重矿物组合为不透明铁矿类—绿帘石—锆石—电气石—角闪石,特征矿物为绿帘石,含量高达原生透明重矿物比重的70%,其成因除与高级变质岩有关外,还与中酸性岩浆岩及其与围岩接触蚀变发生的绿帘石化有关。从重矿物组合、重矿物特征指数以及与锆石年龄谱系的比对分析发现,闽江流域重矿物源自闽西北武夷山前寒武纪的变质岩、闽东广泛出露的燕山期岩浆岩和接触变质岩,而九龙江流域重矿物源自闽西南的印支—燕山期花岗岩。闽江上游沉积物重矿物以源自高级变质岩的重矿物为特征,中下游由上游来源的重矿物和下游酸性岩浆岩及接触变质岩形成的重矿物共同构成;九龙江以印支—燕山期花岗岩中的副矿物组合为特征。研究结果显示,对于中小流域面积的河流,由于搬运距离有限,重矿物组合保存的源岩信息量大,可作为研究流域内构造演化和源汇对比的重要手段。