劉倩

摘要：物質(zhì)來源研究可基于研究沉積物（礦物）的母質(zhì)來源及其變化特征，詮釋沉積物從母質(zhì)風(fēng)化、遭受侵蝕、搬運到沉積的區(qū)域環(huán)境演化過程。本文就常用的沉積學(xué)法和地球化學(xué)法在物源示蹤中的應(yīng)用進行簡單總結(jié)闡述。

關(guān)鍵詞：物源分析；地球化學(xué)法

1引言

物源分析是通過各種方法確定沉積物物源位置和性質(zhì)及沉積物搬運路徑，甚至可以確定整個研究區(qū)沉積環(huán)境構(gòu)造演化的過程。物質(zhì)來源研究可基于研究沉積物（礦物）的母質(zhì)來源及其變化特征，詮釋沉積物從母質(zhì)風(fēng)化、遭受侵蝕、搬運到沉積的區(qū)域環(huán)境演化過程。

近年來物源分析已經(jīng)發(fā)展一門多技術(shù)、多方法、多學(xué)科的研究領(lǐng)域。其分析方法也不斷被擴充。分析探討物質(zhì)來源的方法諸多，傳統(tǒng)的方法如，沉積構(gòu)造法（包括母巖巖性成分，粒度組分，形態(tài)等）、地球化學(xué)分析法（包括常量元素、稀土元素、同位素等）、重礦物分法（包括單礦物、重礦物）、地質(zhì)年代法等，新興的技術(shù)與方法如磁性礦物學(xué)方法、礦物顆粒微形貌分析法等。本文就當(dāng)前常用的沉積法（主要為粒度分析法）和地球化學(xué)法在物源分析、物源示蹤中的應(yīng)用進行總結(jié)闡述。

2粒度分析

粒度在物源分析中，分不同粒級組分或根據(jù)需要選擇特定粒級組分進行物源分析已經(jīng)逐漸代替全樣分析法。熊尚發(fā)（1999）等分析了紅土樣品中>62.5μ m的粗顆粒所占的百分比，用以揭示紅土中粗顆粒含量少甚至可忽略不計，說明當(dāng)?shù)匚镌吹某煞挚梢院雎裕L(fēng)成沉積的贛北紅土的粒度特征與距離物源較近的黃土不同，可能是一種遠距離的粉塵堆積即離物源地較遠[1]。

3地球化學(xué)法

3.1常量元素

在地球化學(xué)元素中，化學(xué)元素的遷移與聚集不僅受其自身的物理化學(xué)性質(zhì)影響，還與其處的氣候環(huán)境有著密切關(guān)系。有些常量元素常常被用來確定沉積物母巖即物源區(qū)碎屑沉積物的成分。一些元素在沉積物風(fēng)化過程中化學(xué)性質(zhì)不活潑，性質(zhì)較為穩(wěn)定，在風(fēng)化過程中不易淋溶遷移，在呈酸性且潮濕的環(huán)境中易富集，例如Si、Al、Fe、Ti、Zr等元素。與之相反的是，有一些元素性質(zhì)及其活潑，常存在于各種長石礦物中，容易被淋溶，遷移能力強；P元素常存在于磷酸鹽礦物，由于磷酸鹽較易被風(fēng)化，遷移能力較強。 Mg 和 K 元素常存在于鎂硅酸鹽礦物、鉀長石或吸附態(tài)的酸根離子中，在強化學(xué)風(fēng)化和濕潤條件下容易被淋失，但K 元素易被粘土吸附，紅土粘粒較多時 K 元素相對活動元素含量略高。因為化學(xué)元素的不同特性，一些研究常用它們的含量比值來對沉積物的來源進行一定推斷。有研究證明，Cox R等（1995）指出當(dāng)泥質(zhì)巖石中 K2O/ Al2O3>0.5時，說明母巖中具有相當(dāng)數(shù)量的堿性長石， K2O/ Al2O3<0.4時，說明母巖中只含少量的堿性長石。地球化學(xué)元素中微量元素主要通過單個穩(wěn)定元素或是元素比值來示蹤物源[2]。例如， Th、 Sc、 Zr、 Hf和 Nb在表生地球化學(xué)過程中比較穩(wěn)定，因為這些元素滯留的時間短而且在沉積、成巖以及變質(zhì)作用過程中不會發(fā)生明顯的變化，常常作為示蹤元素應(yīng)用于物質(zhì)來源、沉積過程等關(guān)鍵問題的研究[3]。

3.2稀土元素

稀土元素（REE）是一組很獨特的微量元素，它們的化學(xué)特性非常相似，地球化學(xué)行為也大體相同，變化規(guī)律表現(xiàn)出較好的同步性，表生環(huán)境下難以發(fā)生顯著的分餾作用和遷移，因而它們的配分模式及其參數(shù)比值常用于物源示蹤；目前 REE 已經(jīng)成熟廣泛運用于基巖、黃土、大江大河和深海沉積物等物源示蹤研究中。Taylor等（1985）的研究指出REEs ，Th，Sc和 HFSE 很適合于確定物源區(qū)的性質(zhì)。此外， REE 元素因為沉積環(huán)境的變化而輕微分餾和析出遷移現(xiàn)象，也可用于研究區(qū)的環(huán)境演變研究。有研究認為華南紅土地球化學(xué)元素變化對環(huán)境具有很好的響應(yīng)機制。

另有學(xué)者利用正構(gòu)烷烴分子化石進一步研究了宣城紅土所揭示中更新世的植被演化歷史，認為流域的植被類型以木本為主（以 C27、 C29為主），草本植物次之（以 C31、 C33為主）；（C27 C29 ） / （C31 C33 ） 比值表現(xiàn)出多階段變化的特點，并且這種變化與巖性、粒度變化密切相關(guān)，反映出與沉積-成土有關(guān)的某些跡象。

3.3同位素

在對風(fēng)塵源區(qū)的示蹤研究中 ，Sr、 Nd同位素作為最有效的地球化學(xué)手段之一廣泛應(yīng)用于示蹤物質(zhì)來源與遷移。巖石、礦床和礦物的成因與類型判別、沉積物和風(fēng)化殼的物源示蹤、環(huán)境演變、大氣灰塵的物源與沉降等。原理是不同物質(zhì)在形成時，87 Sr/86 Sr和143 Nd/144 Nd數(shù)值會有明顯的差異，但在后期地表的風(fēng)化遷移過程中， Sr、Nd同位素組成又很少被改變，因此基本可以代表母質(zhì)的特征。

結(jié)語：目前，地球化學(xué)法是物源分析研究中最主要、應(yīng)用最為廣泛的方法手段之一，在物源示蹤及沉積環(huán)境的分析中具有非常重要的意義。隨著科學(xué)技術(shù)的進步，技術(shù)設(shè)備的更新提高，物源分析理論的完善，我們相信，該法的實踐應(yīng)用匯繼續(xù)加深，在未來的地質(zhì)學(xué)研究中擁有更大的發(fā)展空間。

參考文獻

[1] 熊尚發(fā)， 丁仲禮. 贛北紅土與北京鄰區(qū)黃土及沙漠砂的粒度特征對比[J]. 科學(xué)通報， 1999， 44（11）：1216-1219.

[2] Cox R， Lowe D R. A conceptual review of regional-scale controls on the composition of clastic sediment and the co-evolution of continental blocks and their sedimentary cover[J]. Journal of Sedimentary Research， 1995， 65（1）：1-12.

[3] 郝立波， 戚長謀. 地球化學(xué)原理 ： 第三版[M]. 地質(zhì)出版社， 2004