沉積盆地分析主講：杜振川研究生課程沉積盆地分析第三章沉積盆地的物源區分析第一節、概述

物源區（provenance）：是指盆地中碎屑物質的來源區（sourcearea）或母源區（parentarea），同時還有母源區的巖石類型、氣候和地形含義。

物源區分析是盆地分析不可缺少的內容，對古地理、古氣候重建可以提供最基本的材料，物源區分析可以解決物源區的位置和性質、沉積物的搬運過程、影響沉積物組分差異的成因、盆地性質等問題。

→第二篇分析原理沉積盆地分析第三章沉積盆地的物源區分析第一節概述

物源區分析的任務是

①判斷古陸和侵蝕區的存在；②表明古陸地型起伏特征；③城恢古河流體系；④確定物源區母源性質及構造背景等。→第二篇分析原理沉積盆地分析第三章沉積盆地的物源區分析第一節概述

侵蝕區（erosionalarea)：通常，將侵蝕區理解為在相當長的時期內，向沉積區提供陸源碎屑及可容性物質的剝蝕區（denudationarea）。

古陸（ancientland)：侵蝕區常是地質上持續上升的地區，如持續時間相當長，則可能成為穩定的構造背景，而具有這種構造背景的侵蝕區，并且含有結晶基底就是所謂的古陸。→第二篇分析原理第三章沉積盆地的物源區分析第二節物源區分析方法

沉積屬性分析方法：包括礦物的、巖石的、成熟度的、生物的和巖相的分析5個方面，而巖石的分析又包括(角)礫巖的、砂巖的、泥質巖的、內源巖的4個方面。然而，沉積屬性特別是重礦物、砂巖和泥質巖的物源區分析，又常借助于地球化學分析的手段來完成。因此，沉積屬性與地球化學屬性的物源區分析有時難以截然分開。一、物源區分析→沉積屬性的方法第三章沉積盆地的物源區分析第二節物源區分析方法1、重礦物分析

一、物源區分析→沉積屬性的方法沉積學中的重礦物（heavymineral）：指存在于陸源碎屑巖中的一些比重大、含量少的透明和非透明礦物，它們主要集中于細砂巖和粉砂巖中，其含量一般不超過1％。砂巖中的重礦物主要有輝石、角閃石、綠簾石、十字石、石榴石、尖晶石、獨居石、鋯石、磷灰石、金紅石、榍石、橄欖石，其組合與輕礦物組合反映了母巖性質。常見礦物組合及其母巖類型第二節物源區分析方法1、重礦物分析

一、物源區分析→沉積屬性的方法

在運用重礦物確定物源性質時應注意以下幾點；①在確定母巖性質時，應綜合利用重礦物的含量、組成、特征及其與輕礦物配合分析；②有些母巖可能只向一個沉積區提供重礦物組合，有些則可能向多個沉積區提供組合；③越接近母巖區某一類重礦物組合含量和種類愈多；④就同一母巖重礦物組合而言，越是接近母巖區，礦物種類愈多，重礦物總含量越高，不穩定組分相對百分含量愈高，反之亦然。第二節物源區分析方法1、重礦物分析

一、物源區分析→沉積屬性的方法1）輝石(pyroxene)

輝石是常見的重礦物之一，它基性和超基性巖石常見的礦物，主要存在于母源為麻粒巖—角閃巖變質相；麻粒巖—角閃巖相以單斜輝石為主，伴隨有斜方輝石、石榴石、角閃石、綠簾石組合。

第二節物源區分析方法1、重礦物分析

一、物源區分析→沉積屬性的方法2）角閃石(hornblende)角閃石分為兩大組合即：一種是與綠簾石類礦物有關的陽起石、普通角閃石和鐵普通角閃石組合；另一種是與單斜輝石、石榴石有聯系的淺閃石與鈣鎂閃石的組合。

第二節物源區分析方法1、重礦物分析

一、物源區分析→沉積屬性的方法3）十字石(staurolite)在沉積物中含量較少，可通過鐵化參數[(Fe+Mn)／(Fe+Mn+Mg)]來反映物源區的組成。

第二節物源區分析方法1、重礦物分析

一、物源區分析→沉積屬性的方法4）其他重礦物獨居石(monazite)富輕稀土，其La／Nd比值可反映物源特性，花崗巖和花崗偉晶巖中的La／Nd比分別為1.13和1.06，而在堿性花崗巖和碳酸巖中很高，平均達3.11。電氣石(tourmaline)用FeO和MgO百分比圖解方法來確定其成因是否是變質的，是花崗巖的還是別的巖石。鋯石(zircon)化學組分固定，多通過Zr／Hf比值的變化來研究物源區母巖性質。第二節物源區分析方法2、巖性分析一、物源區分析→沉積屬性的方法1）碎屑礫巖物源分析（角）礫巖對近源物源區分析特別有用，可提供較完整的巖樣信息；（角）礫巖：一是主要分布在盆地邊緣，接近于物源區；二是礫石的成分可直接反應物源區的母巖成分，對礫石成分及比例予以統計，可知母巖成分特征。因此，查明礫石的礫度、成分、百分含量的變化，是確定母巖性質及物源方向的基本手段，也是最直觀的方法。第二節物源區分析方法2、巖性分析一、物源區分析→沉積屬性的方法2）碎屑砂巖物源分析

許多物源區分析的內容及方法都源自砂巖的研究。經典的砂巖QFL三角圖為物源區分析，尤其是母巖性質及其構造背景的確定，提供了相當實用的研究方法，其他如QmFLt、QpLvLs、OmpF、QtFL圖解(Dickinson，1979，1982，1985，1988)，QFR圖解(Crook，1974)，新QFL圖解(Dickinson，1988)等為砂巖物源區分析提供了多種選擇。碎屑砂巖組分的這些三角圖解在物源區分析中得到了廣泛應用。第二節物源區分析方法2、巖性分析一、物源區分析→沉積屬性的方法2）碎屑砂巖物源分析

砂巖碎屑組分不僅反映了母巖的性質，也反映了大地構造的條件。砂巖物源區取決于三個端元：石英質碎屑、長石碎屑和巖屑碎屑。按照端元特性，可將碎屑砂巖的物源區分析方法分為：單碎屑分析、石英質碎屑分析、長石碎屑、巖石碎屑分析及多碎屑分析（三角圖方法）。第二節物源區分析方法2、巖性分析一、物源區分析→沉積屬性的方法2）碎屑砂巖物源分析

A、單碎屑分析：

對于石英質碎屑來說，主要采用石英中的包裹體、石英消光類型、形狀、多晶現象、同位素等手段進行分析。例如，中、酸性巖漿巖的石英多是鑲嵌的多晶石英，石英中可有鋯石、電氣石、磷灰石等礦物包裹體；而變質成因的石英帶縫合線狀的多晶石英，波狀消光明顯，石英中有矽線石、電氣石、藍晶石等礦物包裹體；來自沉積巖中的石英顆粒相對磨圓率較高，具再旋回次生加大的特點。第二節物源區分析方法2、巖性分析一、物源區分析→沉積屬性的方法2）碎屑砂巖物源分析

A、單碎屑分析：

對于長石碎屑是砂巖中僅次于石英碎屑的組成成分，可以利用其微量元素和長石類型來區分母巖性質。例如，火山巖中的斜長石K含量隨Ca減少而增加，變質巖中的斜長石含K少，沉積巖中的斜長石K的含量介于其間；又如，酸性火山巖中的長石主要為透長石，酸性侵入巖則為正長石和微斜長石，中性巖以其環帶構造斜長石為主，中性火山巖中長石常具細環帶構造。2、巖性分析一、物源區分析→沉積屬性的方法2）碎屑砂巖物源分析

B、多碎屑三角圖分析

Crook圖解法：他分別以石英質組分(Q)含量65％和85％～90％為界將三角圖區分為穩定、次穩定和非穩定三個主要物源區。其中，穩定區主要指穩定的克拉通或地盾陸殼；次穩定區包括裂谷和部分前陸盆地；非穩定區則含有被動大陸邊緣富石英砂沉積系列，Q介于15％～65％的安第斯型活動大陸邊緣系列和Q小于15％的火山島弧區貧石英的雜砂巖系列。該三角圖較為簡明，但某些物源區的界線范圍可能不夠準確。2、巖性分析一、物源區分析→沉積屬性的方法2）碎屑砂巖物源分析

B、多碎屑三角圖分析

Crook圖解法：2、巖性分析2）碎屑砂巖物源分析

C、砂巖組分統計方法

一般的說，陸源碎屑巖尤其是砂巖的碎屑組合含量統計主要有篩析法和薄片法兩種。薄片法是通用的碎屑組分含量統計方法，常見的有面積目估法和計點法。目估法：鏡下操作人為性較強，由于視覺誤差估算的碎屑面積含量不夠準確。計點法：是在鏡下確定網格內統計不同成分出現的頻數。計點法的準則為：一般情況下只對大于0.03mm的碎屑進行統計，并按3～4，3～2，2～1，1～0，0～－1，五個φ值范圍讀數；雜基和膠結物均不計數；統計點應大于300個。篩析法沉積學已講3、生物及生物相分析一、物源區分析→沉積屬性的方法

沉積物中生物化石屬性在物源區母巖性質、定向及構造特征分析方面是直觀的。生物屬種的生態、年代意義和生物相（含群落）的環境及生物地理分區性是進行物源區分析的基礎。毫無疑問，具有生物化石的物源區明顯是沉積性質的。4、相型體系分析一、物源區分析→沉積屬性的方法

沉積巖相體系類型在物源區分析中有其自身價值。如扇三角洲體系與斷陷裂谷、斷陷拉張的被動邊緣或沖斷的前陸盆地有關；辮狀河三角洲中的辮狀河或辮狀河平原若與沖積扇共同組合出現，則它可能代表了裂谷、拉張盆地發育晚期。實際上，從扇三角洲到辮狀三角洲，再到沖積平原反映了裂谷拉張盆地演化時期的變化，即從早期到晚期。

二、物源區分析→物源區分析地球化學屬性的方法

獲得有效進行物源區分析的地球化學屬性方法，一直是沉積地球化學分析者努力探索的方向。根據元素含量、周期表中位置及放射衰變性，可以將沉積物的地球化學屬性方法分為常量元素、微量元素、稀土元素及同位素四種。三、物源區分析的應用物源區分析不僅對盆地自身研究有重要意義，而且對其它地質作用的分析如沉積作用和古氣候、古地理和古構造重建、地層對比、儲層模擬等都具有應用價值。1、沉積作用分析

沉積物物源分析不僅用于區分同一盆地中不同的沉積體系、巖相，也可分析各種規模的古代沉積體系。例如，Hirst和Nichols(1986)在研究西班牙Ebro盆地的兩個分支河流體系和邊緣沖積扇之間的關系時，就采用了巖石物源分析方法。這一實例反映，分隔的盆地如有同一條古河流補給物源是可能查明的。此外，Dill(1989)、Takeuchi和Takizawa(1991)也介紹了利用物源分析進行沉積體系或巖相恢復方面的實例。三、物源區分析的應用2、古氣候分析

因為，氣候很大程度上影響甚至控制了沉積巖碎屑組分，因此，反過來依據物源資料可能反演得到古氣候的信息。在強烈化學風化作用(常常在熱帶風化作用條件下)的地區以及風化作用能長時間作用的環境，石英砂巖組分通常含大量再旋回石英。古土壤的存在的證據對于探討當時的風化作用和最終沉積物之間的聯系可以借鑒；而細粒海相地層中的礦物(如高嶺石／蒙脫石之比)可用于氣候變化推測。三、物源區分析的應用3、古地理重建

1)判斷古陸或侵蝕區的存在

如在某一個地區在一定時期內堆積了沉積物，該地區可以認為是沉積區；假如這個時期沒有沉積，則把它看作為侵蝕區。再如，根據同時代的陸源碎屑礦物的含量及粒度變化確定古陸的存在，愈靠近侵蝕區，陸源碎屑礦物總含量愈高，粒度愈大，粘土礦物組分的規律變化為近陸地以高嶺石為主，遠離剝蝕區則蒙脫石和伊利石增多。

三