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.     

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。     

物源分析方法及研究进展

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，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。     

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。     

东海陆架泥质区沉积有机质的物源分析

色谱和色谱／质谱分析表明，济州鸟西南泥质区正构烷烃、姥鲛烷、植烷、藿烷和甾烷等生物标志物的特征与现代长江口、老黄河口和新黄河口的河流沉积物均区别很大，该泥质区的沉积有机质主要来源于海洋低等生物（如细菌和藻类等）以及陆源高等植物的输入，表现为不同来源和成熟度的生物标志物的混合，同时该泥质区沉积有机质与矿物碎屑沉积物来源不尽相同。长江口泥质区正构烷烃高相对分子质量部分与长江口沉积物相似，正构烷烃和藿烷所反映的有机质成熟度高于现代长江和老黄河口沉积物，甾烷的成熟度与长江相仿而明显高于老黄河口沉积物。长江口泥质区的沉积有机质主要来源于长江输入的陆源高等植物碎片和海洋源的低等生物。东海陆架近岸与远端泥质区沉积有机质的物源很不相同。     

碳酸盐与陆源碎屑混合沉积体系研究进展

广义的碳酸盐与陆源碎屑的混合沉积是指碳酸盐岩与陆源碎屑岩高频率交互沉积及岩石中碳酸盐组分与陆源碎屑组分的混合产出。本文综述了混合沉积体系的研究意义；评述了８０年代以来的国内外研究现状和成果，认为海平面变化是混合沉积的主要控制因素，其次有构造升降、物源供应、气候以及突出发性事件等因素；提出了混合沉积体系的研究应该以沉积相、微相分析为基础，并与沉积地球化学、阴极发光研究相结合。     

对陆相残余盆地物源区分析的思考

陆相盆地从形成、扩展、萎缩直至消亡 ,无不是盆外与盆内各种地质作用相互作用的结果。陆相盆地除构造和古气候作用外 ,母岩区的物源供给也相当重要。尤其是成盆的早期和晚期 ,由于构造作用加剧 ,造成地形起伏差异显著 ,母岩区风化剥蚀作用强烈 ,往往给盆地提供了源源不断的物质组分。因而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。尤其是粗碎屑岩系中的砾石 ,能够直接反映母岩的性质。砾岩中的砾石成分 ,常常可以反映基底来源区母岩的成分 ,也反映破坏、磨蚀的程度和气候条件以及构造背景。因此 ,砾石的各种特征 ,…     

赣中南新元古代潭头群变质沉积岩物源及构造背景

赣中南一带广泛出露前震旦纪新元古代潭头群变质沉积岩,地层中火山岩较发育,属火山-沉积碎屑岩组合。其砂质岩石具有中等含量的SiO2（64．81％～71．77％,平均为68．30％）,较低的FeOt＋MgO（4．08％～6．99％,平均为5．74％）和较高的K2O／Na2O（0．75～3．33,平均为1．64）及Al2O3／TiO2（26．02～43．47,平均为31．73）。稀土总量较高（∑REE为158．44×10^-6～293．36×10^-6。平均为237．98×10^-6）,轻稀土明显富集。所有样品的稀土分布模式相似,明显向右倾斜,具有中等程度的Eu异常（δEu为0．42～0．61,平均为0．48）。微量元素平均含量与上地壳平均组分相当。地球化学特征表明,赣中南新元古代潭头群变质沉积岩可能来源于古-中元古代地层。结合变质岩的沉积环境及其火山岩特征,研究认为潭头群的构造背景属岛弧环境,可能与新元古代华夏陆块和扬子陆块的俯冲碰撞有关。     

北羌塘三叠系康鲁组沉积岩地球化学特征及其物源区和构造背景分析

沉积盆地中碎屑沉积岩的地球化学特征主要受物源区的制约。对北羌塘盆地三叠系康鲁组碎屑沉积岩进行全岩测试,分析表明,样品的成分变异指数(ICV)和化学蚀变指数(CIA)变化不大,反映其源区物质较新鲜,成熟度相对较低,化学风化作用较弱-中等。岩石SiO₂含量普遍较高,TFe₂O₃+MgO含量相对较高,但K₂O/Na₂O比值变化较大。微量元素标准化蛛网图与后太古代页岩和上地壳相似,且REE配分模式图显示富集LREE,δEu明显负异常以及δCe呈弱负异常。此外,Th/U、La/Sc、Th/Sc、Ba/Sr等微量元素比值以及TiO₂-Ni、La/Th-Hf、Co/Th-La/Sc和Th/Sc-La/Sc判别图表明沉积物物源具有浅源、长英质的特征。沉积岩的SiO₂-K₂O/Na₂O、La-Th、La/Y-Sc/Cr双变量图解和La-Th-Sc、Th-Sc-Zr/10、Th-Co-Zr/10三变量图解,以及Th/U、Rb/Sr等比值特征表明北羌塘三叠系康鲁组沉积砂岩的物源区构造背景以大陆岛弧为主,兼有大洋岛弧和被动大陆边缘构造背景特征。     

渤海湾盆地歧口凹陷古近系沙一段物源-沉积体系重建

采用布格重力异常手段宏观地区分物源区和沉积区,根据重矿物特征分析物源区位置及影响范围,依据地震反射特征识别物源运移方向,通过砂分散体系精细分析和表征物源-沉积体系特征,并利用岩石地球化学资料进一步佐证物源-沉积体系分析。综合研究表明,渤海湾盆地歧口凹陷沙一段时期存在五个物源区,分别为葛沽物源、小站物源、增福台物源、钱圈物源和北大港潜山物源。葛沽物源为板桥次凹提供沉积物,且沉积物主体呈两支向歧口主凹进一步推进;小站物源、增福台物源和钱圈物源影响范围较小,均呈两支进入板桥次凹;北大港潜山物源为歧北次凹提供沉积物,向马棚口和高尘头地区推进时物源频繁分叉。综合岩芯、录井、测井和古生物等沉积成因标志,认为板桥次凹发育扇三角洲沉积体系,歧口主凹和歧北次凹发育深湖浊流体系。     

Research Progress and Development Tendency About Thermal Physical Properties of Rocks

The fundamental researches about thermal physical properties of rocks have much concern in oil and gas field. They go through four stages and are applied in thermal structure of lithosphere, thermal evolution of sedimentary basins, geotechnical engineering and geothermal area. This article summarized the current research progress on the basis of thermal physical properties of rocks and proposed the development of tendency for the future. Moreover, some cylindrical heat pipe, disc heat pipe, spherical heat pipe based on in-situ measurement method and prediction model based on mathematical statistics have been developed. The scholars discuss the internal relation between thermal conductivity parameter of rocks and other physical properties by a large number of experiments. The researches show that the thermal conductivity of rocks is affected by many factors, and the petrologic characteristic is the most important factor. The porosity of rocks, filled fluid properties, acoustic characteristics are also related to thermal conductivity, which is affected by temperature, pressure and anisotropy. In consideration of the study of thermal physical properties of rocks, we proposed the following tendency for the future. First of all, shale gas is regarded as a hot spot in oil-gas exploration and the formation mechanism and the formation of shale gas reservoir are under the control of thermal physical properties of shale gas, but the relationship among thermal conductivity and organic porous, organic carbon content, gas content, fractured characteristics remains unknown. Therefore, exploring the thermal physical properties of gas-bearing shale is an important research direction in oil and gas field. Secondly, the study of big data represents the general trend. Though the database of rocks thermal parameter is continually expanding, measuring in-situ thermal conductivity continuously in well is the best method to get the accurate in-situ thermal conductivity of rocks. Hence, the development of logging method principle and logging instruments based on thermal physical properties of rocks is a necessary trend for the future.     

Tectonic Setting and Provenance Analysis of Late Paleozoic Sedimentary Rocks in the Ordos Basin

鄂尔多斯盆地周缘物源均来自上地壳,以长英质岩石为主,主要为太古宇、元古宇的各类变火山-沉积岩组成的古老变质岩系,同时具有一定量的花岗岩和碱性玄武岩的混合,但物源成分及南北源区构造背景有所差异.在常量元素及稀土元素组成上,盆地南北物源区的沉积岩在地区及层位之间存在差异,且该变化符合大洋岛弧→大陆岛弧→活动大陆边缘→被动大陆边缘常量元素、稀土元素以及负Eu异常的变化趋势.常量元素变化分析表明盆地北部物源主要来自板块俯冲碰撞地带,与被动大陆边缘环境和活动大陆边缘环境相关,少数为与活动大陆边缘相关的岛弧构造环境有关,到晚古生代中晚期才逐渐与被动大陆边缘环境和活动大陆边缘环境相关.稀土元素对比分析表明,盆地北部物源与太古宙、元古宙的花岗片麻岩、闪长片麻岩、二长花岗岩、变余岩屑砂岩及千枚岩具有亲源性;而盆地南部早—中二叠世长期受被动大陆边缘物源影响,具有高SiO2,低Na2O的特征,这与太古宙—元古宙的太华群、秦岭群、宽坪群等岩系的高SiO2含量,K2O/Na2O＞1的特征一致,到晚古生代后期,逐渐与活动大陆边缘物源相关.北秦岭晚古生代山间盆地具有快速混杂堆积的沉积特点,属于盆地外缘,并与鄂尔多斯盆地呈连续过渡的状况,物源上具有继承关系;盆地晚古生代沉积岩中Gd含量及(Gd/Yb)N比值具有随时间迁移的特征,分析表明北部物源区在太原期处于构造快速活动期,而南部物源从山西期才开始进入快速活动期,这与区域构造演化背景一致,即北部物源区抬升要早于南部.     

沾化凹陷新近系沉积岩地球化学特征及其物源指示意义

采用ICP-MS详细研究了沾化凹陷新近系馆陶组(Ng)和明化镇组(Nm)沉积岩的微量元素地球化学特征.结果显示:样品稀土元素(REE)质量分数相对较高,w(ΣREE)介于106.4×10-6～390.9×10-6间,馆陶组和明化镇组的平均值分别为198.83×10-6,203.18×10-6,高于大陆上地壳(UCC)和后太古宙页岩(PAAS)的平均值;稀土元素配分曲线显示LREE富集、HREE平坦和中等负Eu异常[δ(Eu)介于0.66～0.83,平均值为0.75]的典型后太古宙沉积岩特征.样品过渡族元素Cr、Co、Ni质量分数较低,与UCC相近,稍低于PAAS;高场强元素Zr、Hf、Nb、Ta、Th质量分数则相对比它们在UCC和PAAS中的质量分数高.泥岩样品的REE、Nb、Ta、Th质量分数明显高于粉砂岩和细砂岩,表明黏土矿物的吸附作用对这些元素的富集有重要的控制作用;但稀土元素的配分模式和特征参数,以及不活动元素之间的比值[如w(La)/w(Co),w(Co)/w(Th),w(Cr)/w(Th),w(Zr)/w(Hf)]并不受粒度效应的影响.微量元素地球化学特征指示沾化凹陷新近系馆陶组和明化镇组沉积岩的源岩以中酸性的长英质岩石为主,可能主要来自盆地东部的胶东隆起区,而南部鲁西隆起区广泛出露的太古宇岩石对盆地供应的碎屑量较小;物源供应的变化表明馆陶组上段沉积时期,东营水系和车沾水系开始衰退,而垦青水系仍较发育.     

沉积物理模拟技术进展及发展趋势

沉积物理模拟是沉积物物理过程的室内模拟。结合当前的研究进展,将沉积物理模拟技术的发展过程划分为4个阶段:以现象观察描述为主的初级阶段、以底形研究为主的迅速发展阶段、以研究砂体形成过程为主的湖盆砂体模拟阶段和以砂体半定量-定量化描述的模拟阶段。在对国内外几个重要的沉积模拟实验室简要介绍的基础上,按冲积扇、三角洲、扇三角洲、河道沉积等不同沉积相类型,总结了近年来开展的沉积物理模拟实验所取得的成果,指出定量化研究将是沉积物理模拟技术未来发展趋势。     

沉积构造的研究现状及发展趋势

本文简要的总结了近20年来沉积构造研究方面的成果,从五个方面阐述了沉积构造的研究现状及发展趋势：① 继续探寻新的沉积构造;② 通过各种方法,包括野外观察、物理模拟和数值模拟来探讨某些已有（老）沉积构造的成因。③ 纠正人们对某些沉积构造的成因及环境意义的过时或错误认识;④ 重视软沉积物变形构造（softsediment deformation structures）及流水逃逸构造(flow escape structures)和液化构造的研究; ⑤ 继续发掘和拓展沉积构造在沉积学研究（环境分析、层序地层学等）中的应用功能及范围。我国在沉积构造研究方面近年来成果不多,需要迎头赶上。     

碎屑锆石年代学在沉积物源研究中的应用及存在问题

近年来,碎屑锆石U-Pb定年技术的不断突破极大地促进了沉积盆地物源分析的发展,该方法被进一步应用于分析古地理环境、沉积盆地演化以及物源区剥蚀速率等。在广泛应用的同时,国际学者逐渐意识到诸多不确定因素可影响分析结果、导致偏差。在系统总结碎屑锆石年代学在沉积物源研究中值得关注的几个问题的基础上,分析结果认为:①采样过程中要注意采样间隔和水动力对锆石的分选作用;②实验过程中合理地选择U-Pb定年方法,根据特定科学问题选定待测锆石和确定分析数量;③物源对比过程中不应简单地将沉积岩的碎屑锆石年龄谱与周缘造山带结晶岩体（包括岩浆岩和变质岩）的年龄进行对比,还应关注较老沉积岩提供的再旋回锆石、不同源岩的锆石产出能力、剥蚀区适当的隆升时间及碎屑锆石的“滞后时间”等因素。     

重矿物分析物源示踪方法研究进展

传统的重矿物分析是碎屑沉积物物源示踪的基本方法,具有费用便宜、物源信息全面等优点,还可以为单矿物物源示踪提供重要的背景信息,具有无可替代的作用.近年来,该方法在基础理论和技术上取得了一系列新进展,但尚缺乏系统的总结.对重矿物分析的研究进展和发展趋势进行了梳理,主要包括如下几个方面:①沉积物在搬运、沉积、成岩和暴露过程中,风化、水力分选、埋藏成岩等因素对重矿物的影响;②重矿物组合数据获取的方法(采样、前处理、粒径选择以及计数等)和应注意的问题;③如何进行重矿物数据分析、处理和应用,包括开展常用重矿物指标计算、偏差矫正和沉积物贡献量计算等;④重矿物分析方法的发展趋势.认为机器自动矿物识别以及重矿物分析与单矿物分析相结合是重矿物分析物源示踪方法的发展方向.     

山西侏罗纪地层与沉积相分析研究与进展

侏罗纪地层为中国内陆沉积盆地油气富集的主要时期地层。通过在前人的研究基础上大量收集露头资料以野外剖面实测为重点,对山西不同地区侏罗纪地层不同组进行岩性、岩相、沉积特点及环境等分析,描述出不同地区各个组的沉积特点。划定山西侏罗纪地层划分为早侏罗永定庄组,中侏罗大同组、云岗组、天池河组,缺失晚侏罗地层;对沉积相进行系统分析,确定山西侏罗纪地层与鄂尔多斯盆地侏罗纪地层具有等时性,且空间上为鄂尔多斯盆地侏罗纪地层的边缘沉积,油气勘探前景不乐观。     

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.     

长江中下游地区早古生代沉积岩地球化学特征及其构造背景与物源分析

长江中下游地区位于扬子板块北缘,自晋宁期结束至晚三叠世一直接受长期而稳定的沉积。粉砂岩和泥岩的主量、微量和稀土元素(REE)分析表明,研究区早古生代沉积岩的源岩主要来自大陆上地壳,物源区岩石类型主要为长英质沉积岩和火成岩,以及少量基性岩,构造背景为主动和被动大陆边缘。样品具有非常一致的REE配分曲线,表明研究区早古生代沉积物具有稳定且均一的物源。综合微量和稀土元素特征以及前人获得的Nd同位素模式年龄,判断长江中下游地区早古生代沉积岩物源区主要为北淮阳地块卢镇关群,而与上溪群、大别造山带和崆岭群没有联系。