石榴石电子探针分析在物源研究中的应用

利用重矿物组合恢复母岩是一种常用的方法，但由于层内溶解作用的存在和其它因素，使这种方法存在很大的局限性。而利用石榴石电于探针分析结果来研究物源有其独到的优越性，可使水动力或成岩作用的影响降低到最小。本文以渤海海域为例，利用电子探针分析石榴石的组分，分析结果表明渤海海域的石榴石以低钙石榴石组合为主，而且不同物源区石榴石组合各具特色，同时也证明前人所作的物源研究结果是正确的。     

石榴石微量元素地球化学及其在沉积物源分析中的应用

石榴石是沉积物中常见的重矿物,其可来源于多种岩石,而且不同类型母岩中石榴石具有多样的地球化学组成,因此碎屑石榴石的地球化学分析在沉积物源研究中应用广泛。通过电子探针分析可以容易地获得单颗粒碎屑石榴石的主量元素地球化学组成,可借此探讨其母岩类型,但也存在一定的局限性,比如中酸性火成岩和部分变沉积岩来源的石榴石通常都具有高Fe、Mn的特征,不易于区分。本文系统地收集了不同岩石类型的石榴石微量元素数据,尝试利用微量元素地球化学的差异性对碎屑石榴石物源分析进行补充。最终得出以下结论:(1)石榴石的稀土元素(REE)组成与钇(Y)元素指标可区分中酸性火成岩和变沉积岩来源的碎屑石榴石;(2)基性岩(橄榄岩、辉石岩)及所对应的变基性岩石(榴辉岩)中石榴石的微量元素地球化学组成相近,但部分橄榄岩来源的石榴石在镨/钬(Pr_N/Ho_N)值和重稀土总量(ΣHREE含量)上与辉石岩和榴辉岩的有显著差别,这一特点可运用于以基性岩母岩为主的碎屑沉积物源研究中;(3)夕卡岩中的石榴石在主量元素地球化学组成上表现为高度一致的高Ca特征,而稀土元素组成具有两种典型的分配模式,岩浆型(指示富铁、氧化环境)与热液型(指示富铝、还原环境)。综上所述,石榴石微量元素地球化学可以有效地运用于沉积物源分析研究中,是其主量元素物源分析方法的重要补充。     

中国沙漠物源研究:回顾与展望

沙漠物源研究不仅在风沙地貌学上有重大的理论和实践意义,而且对联结大气粉尘排放、黄土堆积、气候系统和海洋生物地球化学循环也有重要价值。在简要回顾中国沙漠研究的基础上,梳理了中国沙漠物源研究的理论、方法和主要成果,结合国际上沉积物物源分析的趋向,指出目前世界沙漠物源的研究都是基于沉积物组份属性统计的反演模型,这种研究范式在数据获取、处理与解释方面存在缺陷,如沉积物的取样设计与测试分析、未消除"粒级依赖"对沉积物组份影响、数据未进行对数变换、忽视Dickinson图解应用的前提条件等。提出今后中国沙漠物源研究的方向:①采用正确统一的取样设计和分析方法对各沙漠的沉积物组份属性进行系统研究,建立中国沙漠沉积物组份的属性数据库;②选择若干典型沙漠,利用其周边山地详尽的地质构造、母岩和气候数据,定量构建沉积物生成的正演模型,模拟源区生成沉积物的数量、成分和结构,并用建成的沉积物组份属性数据验证和校正;③定量评估河流冲积物、冲积-湖积物、洪积-冲积物和基岩风化的残积、坡积物对中国各沙漠物源的贡献率与迁移路径,研究中国各沙漠中细颗粒物质的形成机制,对比中国沙漠与低纬度沙漠物源的形成机制;④定量研究历史和地质时间尺度沙漠-黄土-深海沉积物物源的内在联系及其驱动因素,建立陆地-大气-海洋物质循环的机理模型。     

湘南二叠系岩石地球化学及其物源指示

湘南二叠系矿屑岩、泥质岩、碳酸盐岩和硅质岩，具有富集Ｓｂ、Ｍｏ、Ｃｕ、Ｐｂ、Ｚｎ、Ａｇ、Ｂｉ等元素的特征，是有利赋矿层位，其沉积物源具有陆源碎屑与火山物质混合的特点，当冲组硅质岩为非正常海相沉积成因。     

鲁西隆起区晚中生代地层碎屑石榴石分析及物源区构造演化示踪

以鲁西淄博、临朐、平邑、蒙阴盆地为重点研究区,通过盆地中生界砂岩中碎屑石榴石的成分分析,探讨鲁西隆起及周边地区中生代构造演化历史。研究表明,鲁西盆地砂岩中石榴石成分在早中侏罗世和中晚侏罗世期间出现变化,暗示着物源的转变,早中侏罗世时期主要物源是鲁西隆起,中晚侏罗世时期转变为胶东地区和鲁西隆起。侏罗纪时期石榴石的物源转变显示,苏鲁苏鲁造山带可能在中晚侏罗世时期已经抬升至地表。白垩纪鲁西盆地物源主要为胶东地区,鲁西隆起的物源贡献较小,但是青山组中段和王氏组中段物源略有波动。白垩纪鲁西盆地石榴石物源显示,控制鲁西盆地沉积的主要是苏鲁造山带,古地理格架显示东高西低的特征,盆地物源的波动暗示鲁西隆起可能在早白垩世中晚期和晚白垩世中期经历过抬升。     

皖南志留系唐家坞组物源分析:来自碎屑锆石年代学和岩石地球化学的制约

分布于皖南泾县地区的唐家坞组为志留系顶部最晚沉积,其沉积时代和物质来源仍存在争议。对其进行了岩相学、岩石地球化学以及锆石U-Pb年代学等综合研究。岩相学特征表明:研究砂岩以波状消光的石英和变质岩屑为主,磨圆度和分选程度较好;岩石地球化学特征显示砂岩的成分成熟度较高,物源区主要以长英质组分为主,并发生了强烈的化学风化或沉积循环;LA-ICP-MS锆石U-Pb测年获得最年轻的单颗粒锆石年龄为424 Ma,可作为唐家坞组沉积时代的下限。结合地层接触关系,限定唐家坞组沉积时代应为志留纪晚期,可能接近华南早古生代造山事件的结束时间。79颗碎屑锆石U-Pb年龄获得主要年龄峰值为981 Ma和756 Ma,次级年龄峰值为2 476 Ma、517 Ma和453 Ma,结合区域上年代学信息,暗示了唐家坞组砂岩的主要物源区为早-中新元古代岩浆岩、新元古代裂谷层序以及震旦纪-奥陶纪沉积岩,同造山期岩浆岩或变质岩也为唐家坞组提供了物源。华南早古生代陆内造山作用导致中奥陶世之前的盆地沉积物、部分盆地基底以及造山期侵入其中的岩浆岩发生强烈的隆升,从而为陆内前陆盆地沉积提供了主要物源,表明华南早古生代造山带与扬子地块东南缘前陆盆地两个构造单元存在盆山物质耦合关系。     

物源分析的研究与展望

物源分析在盆地分析中具有重要意义,是沉积盆地的大地构造背景判别、古环境恢复的重要依据。本文简要回顾了砂岩成分,阴极发光、古水流流分析以及主元素和重矿物组合分析在物源研究中的应用,着重阐述了稳定同位素测年技术、风化强度的量化ＲＥＥ和痕量元素等地球化学方面的新技术和新方法在物源分析中的应用及其前景,在此基础上指出物源分析应强调利用多种方法进行综合分析,才能获得准确的沉积物源信息。     

沉积物物源分析研究进展

沉积物物源分析是盆地分析的重要内容,是再现沉积盆地演化、恢复古环境的重要依据.简要回顾了物源分析的发展史,重点介绍了重矿物、沉积物地球化学和同位素测年技术在物源分析中的应用和发展,指出了物源分析中尚需解决的地质问题.在强调多种方法综合使用的同时,也应考虑构造背景和化学风化作用.     

岩溶区红色风化壳物源示踪的有效方法——粒度分析

在低纬度的热带、亚热带岩溶地区,水热条件充沛,广泛发育着厚度不一的红色风化壳。由于碳酸盐岩易溶蚀,酸不溶物含量低,同时宏观上风化壳和下伏基岩呈突变接触,风化壳中原岩的残余结构消失,在野外缺乏直接的地质证据支持两者之间存在着一定的演化关系,所以这些岩溶区红色风化壳的物质来源长期以来一直存在着争议。而物质来源的准确识别是进行这些风化壳机理研究的基础和关键。笔者在对贵州岩溶台地红色风化壳的研究过程中,尝试通过粒度分析,来探讨风化壳的物质来源和演化特征。     

龙江盆地西缘中侏罗统万宝组物源分析:来自碎屑锆石年代学和岩石地球化学的制约

龙江盆地是新厘定的松辽盆地外围中新生代盆地之一。有关该盆地中的沉积物特征及物源区大地构造背景是亟待解决的问题之一。通过对龙江盆地中侏罗统万宝组碎屑岩的砂岩碎屑组分、重矿物组合、岩石地球化学及锆石U-Pb年代学等进行研究,可以推测出物源的相关特征:(1)砂岩碎屑组分和重矿物组合反映了万宝组母岩以中酸性岩浆岩和中低级变质岩为主、含有少量中基性岩浆岩的特点;(2)地球化学特征显示,龙江盆地万宝组沉积物轻稀土元素富集、重稀土元素亏损,配分曲线表现出平缓的右倾模式,微量元素呈规律性变化,富集高场强元素(HFSE)Cs、Th、U,亏损Nb、P和Ti,具有与上地壳相似的地球化学特征;(3)碎屑锆石显示4组年龄峰值,主要峰值为167 5Ma,次要峰值为236 4Ma、309 1Ma和363 2Ma,反映了万宝组沉积物具有多物源的特点,母岩主要来自于中侏罗世火山岩,其次来自于晚泥盆世三叠纪的岩浆活动产物。综合分析认为,龙江盆地万宝组的物源具有长英质和中性火山岩特征,大部分来自于上地壳,原岩形成于活动大陆边缘背景下的大陆岛弧环境,中侏罗世沉积演化可能受到与古太平洋板块俯冲作用和蒙古鄂霍茨克缝合带演化双重作用的影响。该研究成果可为龙江盆地沉积演化分析和古地理环境恢复提供重要依据。     

碎屑重矿物分析对库车坳陷白垩—第三纪物源变化的指示

碎屑沉积是山脉隆升和盆地沉积的直接记录，包括碎屑重矿物研究在内的碎屑沉积物的分析是开展盆山耦合研究的必要手段。对库车坳陷白垩系—第三系砂岩中重矿物含量特征进行了系统的研究，并应用电子探针技术分析碎屑石榴石和钛铁矿的化学组成，研究表明库车坳陷白垩—第三系源区主要由沉积岩、变质岩和酸性火山岩组成。白垩系砂岩中的石榴石来自西南天山蓝片岩和低级变质岩的比例较大，而第三系砂岩中的石榴石中富铁铝榴石组分，多来自高级变质岩。白垩系砂岩中的钛铁矿多来自变质岩，上第三系砂岩中来自火成岩的钛铁矿比例增加。由此可以认为南天山的大规模隆升和剥蚀发生在第三纪以来，由于它的隆升遮挡了南天山北缘古生代增生杂岩体对库车坳陷的物质贡献，并且随着剥蚀的加深，高级变质岩和火成岩的出露越来越多。     

粒度分析理论技术进展及其应用

粒度分析在区分沉积环境、判定物质输运方式、判别水动力条件和分析粒径趋势等方面具有重要作用。本文主要介绍粒径测试技术方法及其新进展,包括传统的直接测量法、筛析法、沉降法和以计算机为依托的激光粒度测试仪法;评述沉积物分类命名方法理论及其在区分沉积环境、判定物质输运方式和判别水动力条件等方面的应用,以及粒度分析在研究海洋环境中沉积物输运方向、即粒径趋势分析方面的重要作用。随着计算机技术的快速发展,粒度分析测试技术正朝向自动化和测试内容多样化方向发展,其在实践中的应用也将更加广泛。     

Sedimentary Provenance Analysis Using Detrital Apatite: A Review*

In situ analysis of detrital apatite is a significant approach to sedimentary provenance analysis, which is an important aspect in sedimentary geology study. Several trace elements such as Sr, Y and Rare Earth Elements (REEs) concentrate in apatites, and the distribution of these elements depends on the content of SiO₂ and the distribution coefficient of the melt, thus the trace element abundances is obviously different in different rocks. These features can be used to indicate parent-rocks of detrital apatites in sedimentary rocks. The approaches and proxies of detrital apatite to sedimentary provenance analysis can be summarized as follows. ①elemental geochemistry, such as Sr, Y, REEs, the approaches including chondrite-normalised REE distribution patterns of apatites, Classification and Regression Tree (CART) and discriminant plots of REE parameters; ②isotopic geochemistry, including Sr-Nd and Lu-Hf isotopes; ③Multi-dating, including low-temperature thermochronology such as (U-Th)/He (AHe)and Fission Track (AFT) dating, and high-temperature thermochronology such as U-Pb dating. Based on an integrated analysis using these methods, we can get various and comprehensive geological information such as the rock type, formation conditions and evolution of source rocks, the history of uplift and exhumation of source areas and even the subsidence history of sedimentary basins. Although the low-temperature thermochronology of detrital apatite is widely used in sedimentary provenance analysis, the elemental and isotopic geochemistry, as well as the U-Pb dating, remains to be developed. These approaches are supposed to have wide application prospects in several research areas such as tectonics, sedimentary geology basin analysis and even paleoclimatology.     

Garnet morphology distribution in the northern part of the Moine Supergroup,Scottish Caledonides

Garnet is a versatile and useful indicator mineral exploited in numerous geological studies. Despite its utility in providing thermobarometry and geochronology constraints, many difficulties remain in making meaningful interpretations of such data. In this paper, we characterize garnet grains from over 140 garnet‐bearing metasedimentary rock samples collected from the northern part of the Moine Supergroup (Scottish Caledonides). Large, euhedral garnet grains are interpreted to be indicative of prograde metamorphic growth during the most recent (Scandian, c. 430 Ma) phase of orogenesis. Anhedral garnet is largely restricted to the relatively low‐grade (greenschist – lower amphibolite facies) Moine thrust sheet, with an abrupt change in morphology and grain size when traced across the overlying Ben Hope and Sgurr Beag thrusts into the higher grade, more hinterland‐positioned thrust sheets. Our results suggest that caution should be exercised in using anhedral garnet in the Moine thrust sheet to estimate peak P–T conditions associated with low temperature (< ~500 °C) Scandian metamorphism, because in at least some cases garnet growth may have occurred during an earlier metamorphic event. However, chemical and isotopic data from this structurally lower anhedral garnet may still be useful for deconvolving a possible polymetamorphic history for this thrust sheet. In the immediately overlying Ben Hope thrust sheet, garnet has prograde euhedral (Scandian?) rims, indicating that the Ben Hope thrust must represent a significant thermal and/or chemical break. Inclusion distribution and mineral assemblages in garnet have been used to gain further insight on garnet growth conditions and to distinguish garnet that likely contains multiple generations of growth. Although our results are specific to the Caledonides of northern Scotland, this work highlights the general necessity of a comprehensive petrographic assessment in advance of interpreting large suites of garnet‐derived thermodynamic and geochronological data.     

物源分析方法及其发展趋势

物源分析是进行盆地分析、古环境与古气候恢复、古地理重建、构造背景追溯及盆山耦合研究的必要内容和方法,研究意义重大。物源分析的母岩主要包括陆源岩、内源岩、火山源岩、岩浆源岩、变质源岩、地外源岩和混合源岩等几种类型,各类源岩类型依次对应不同的源区及构造环境背景。笔者通过对大量文献的检索和调研,主要总结阐述了沉积岩石学方法、重矿物分析方法、地球化学分析方法、地质年代学方法、黏土矿物学方法、化石及生标化合物方法及地球物理学方法等几类物源分析方法。并展望了未来物源分析的发展趋势。随着新技术和新方法的不断创新与涌现,物源分析将从传统方法转向现代测试技术方法,从单方法向多方法的综合运用完善,从单学科趋于向多学科交叉融合,从定性分析向定量分析发展。     

南黄海表层沉积物的碎屑矿物、地球化学特征及物源分析

以南黄海中、西部表层沉积物的测试数据为基础,分析了表层沉积物的碎屑矿物组合特征、分布规律和能灵敏指示物源的CaCO₃、TiO₂、Cu、Sr和Ba的含量特征、分布规律,将这些特征分别与黄河和长江沉积物、黄土进行对比,探讨了南黄海中、西部的物质来源。南黄海西北部主要来源于现代黄河物质和山东半岛及邻近海域的侵蚀基岩;苏北黄河三角洲沉积物主要来源于全新世海侵期海水对古黄河沉积物的改造,其次为海水对基岩的侵蚀,现代黄河物质的影响较小;中部表现出多源性,沉积物部分来源于海侵期海水对海底基岩的侵蚀、改造、再沉积,部分来源于长江物质、黑潮物质及古黄河物质,长江物质影响大于古黄河物质;南部主要来源于长江物质。研究结果表明,现代黄河物质影响的范围小于长江物质;古黄河曾于晚更新世在苏北入海。