碎屑礦物的物源示蹤研究

胡子豪，付 霞

(1.太原師范學院地理科學學院，山西 晉中 030619；2.浙江理工大學理學院，浙江 杭州 310018)

物源示蹤對于古地理與古氣候研究、沉積物研究與利用、研究區(qū)構造環(huán)境與物質(zhì)運移等均有重要意義[1]。

碎屑礦物學作為物源示蹤的成熟手段，一直較好地應用于物源示蹤研究。本文通過可視化工具，將現(xiàn)有碎屑礦物分析方法進行歸納，并對碎屑巖方法應用在物源研究進行了歸納總結。

1 碎屑礦物的示蹤方法

碎屑礦物中的碎屑組成和結構特征可以推斷物源區(qū)的母巖類型，揭示沉積作用發(fā)生時的構造環(huán)境和氣候條件[2]。碎屑組分分析是碎屑礦物分析的傳統(tǒng)方法，包括單碎屑分析和多碎屑分析。單碎屑分析是通過礦石類型、石英特征、長石特征等進行分析。多碎屑分析通常分析多種礦物的構造背景。

1.1 碎屑砂質(zhì)礦物

砂質(zhì)礦物是碎屑礦物研究的主要礦石類型，主要碎屑成分以石英、長石和巖屑等為主。劉云生等[4]利用碎屑模型三角圖，得出中上揚子地區(qū)晚三疊世～侏羅紀砂質(zhì)礦物來源區(qū)，并根據(jù)碎屑成分變化確立了盆緣造山帶三期逆沖活動的沉積響應。

砂質(zhì)碎屑礦物的成分結合地球化學特征可以反映物源區(qū)性質(zhì)和構造背景。

1.2 礫質(zhì)碎屑礦物

礫質(zhì)礦物成分和礫徑分布可以很好反映物源區(qū)的礦物性質(zhì)和成分特征，礫質(zhì)礦物對確定物源區(qū)及構造背景具有重要作用。

趙金貴等[5]根據(jù)礫石礦物的性同剝蝕區(qū)殘留母巖巖性匹配的方法，結合地貌學特征判定出榆社盆地馬會組底礫石礦物源區(qū)位置，并探究出相應地區(qū)的古地理特征。

1.3 碎屑金屬礦物

稀有金屬礦物作為一種穩(wěn)定礦物具有較強的抗風化、抗熱蝕變與抗干擾的性能。其中，U-Pb同位素具有較高的封閉溫度，通常可以保存原始礦物的年齡信息。其中，碎屑金屬礦物的U-Pb體系相對穩(wěn)定，不易受變質(zhì)作用影響，是進行物源分析、歷史演化、大地構造重建等方面的重要手段[6]。測試U-Pb年齡時，金屬礦物的U-Pb年齡可能會受到后期構造熱事件的影響。

因此，在用于U-Pb定年時，要結合區(qū)域構造背景相結合。Lu-Hf同位素可以提供源區(qū)大地構造演化信息，并且不易受到構造熱事件影響，Lu-Hf同位素測出的地殼模式年齡可以反映地殼演化信息。

2 可視化分析

關鍵詞分析可以有效地反映學科領域的研究熱點。本文通過關鍵詞分析來進一步探尋物源示蹤研究領域的主要研究方向和研究熱點。

以物源為主題，碎屑礦物為檢索關鍵詞，文獻類型選擇期刊，數(shù)據(jù)來源選自CNKI數(shù)據(jù)庫。通過PathFinder算法將關鍵詞網(wǎng)絡進行修剪與合并，得出關鍵詞共現(xiàn)網(wǎng)絡圖（圖1）。

圖1 關鍵詞共現(xiàn)網(wǎng)絡圖

運行結果發(fā)現(xiàn)，從共詞頻次和分布結果可以看出，碎屑礦物示蹤選取的主要礦石類型為砂質(zhì)礦物、礫質(zhì)礦物和碎屑礦石。其中，砂質(zhì)礦物和碎屑礦石出現(xiàn)頻次較高；就研究方法來看，地球化學方法同碎屑礦物方法共現(xiàn)緊密，說明在利用碎屑礦物方法示蹤物源時，通常會結合地球化學方法來共同示蹤物源，也可提高碎屑礦物示蹤的精確度；從研究區(qū)域來看，研究區(qū)以盆地為主，即應用碎屑礦物方法示蹤時，多以研究盆地中的碎屑礦物為主；從碎屑礦物的其它詞頻分布可知，在進行碎屑礦物示蹤物源時，要結合研究區(qū)域的構造背景、沉積相、沉積特征和環(huán)境等要素來進行物源分析。

3 結論

碎屑礦物示蹤方法作為一種較為成熟的物源示蹤手段已得到前人大量且較為完善的研究。并且，多采用砂碎屑礦物、礫質(zhì)碎屑礦物和碎屑金屬礦物中的主要碎屑礦物成分、礫徑分布和同位素地質(zhì)信息為示蹤指標物進行示蹤分析。今后需要注意的是，碎屑礦物在形成過程中可能會受到各種地質(zhì)營力作用的改造，導致破壞物源區(qū)信息的判別精度。因此，采用碎屑礦物示蹤時，要結合沉積特征和構造背景判定物源區(qū)及運移方向。當研究區(qū)為多物源區(qū)或混合物源區(qū)時，采用碎屑礦物示蹤需同地球化學等其它示蹤方法和地質(zhì)證據(jù)結合。