地球化学在物源及沉积背景分析中的应用

地球化学在物源及沉积背景分析中的应用

发表时间：2014-12-16T14:30:17.047Z 来源：《科学与技术》2014年第10期下供稿作者：范秋菊

[导读] 科学合理的选择地球化学技术是掌握地球化学资料，保证矿产资源勘查的关键，同时还能开创了我国资源勘查与环境调查的新局面范秋菊

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【摘要】物源分析是盆地和造山带研究中的重要内容，对分析盆地与造山带的关系及相互作用等具有重要意义。本文对地球化学在物源及沉积背景分析中的应用进行了详细分析。

【关键词】物源分析；构造背景；常量元素；地球化学

一、前言

沉积物的地球化学特征在物源及沉积背景分析中具有非常重要的作用，前人利用地球化学在该领域取得了很多研究成果。除了气候、地形、搬运距离和成岩作用，一般认为碎屑岩组分主要受物源区母岩性质和构造背景影响，因此，利用碎屑岩的化学成分可以判断母岩特征，并分析研究盆地沉积环境、大地构造背景和构造演化等。

二、物源分析原理

物源分析方法较多，目前应用较多的有重矿物法、碎屑岩类分析法、沉积法、裂变径迹法、地球化学法、同位素法等，其依据为不同物源在沉积物的搬运和沉积过程中呈现不同的岩性、岩相和地球化学特征响应，可以实现对岩石、矿物成分及组合特征，地层发育状况(接触关系、沉积界面等)，岩相侧向变化、纵向迭置、地球化学特征及组合变化等的研究。本次工作以薄片鉴定、碎屑岩类法、沉积学法及碎屑骨架三角图法为主，考虑构造等因素的影响，对准噶尔盆地南缘中新生代沉积物源进行了分析。

三、源区物质组成

不同岩类克拉克值有一定的丰度特征，盆地沉积物元素丰度及其比值反映了剥蚀区的母岩性质。

ＲＥＥ在源区岩石中的丰度以及源区的风化条件是控制沉积物中ＲＥＥ的主要因素，在搬运、沉积和成岩过程中对沉积物中ＲＥＥ含量的改变甚微，因此源区岩石ＲＥＥ特征能够被可靠保存在沉积物中，砂岩的ＲＥＥ被广泛用作判别源区岩石的主要标志。

四、地球化学在物源分析中需注意问题

与其他物源分析方法相比，地球化学具有自己独特的优势，可以解决一些其他方法无法解决的难题。但由于影响岩石化学成分的因素较多，特别是对于沉积岩，很容易受外生营力的影响，所以在分析中要结合具体地质情况进行合理解释。

碎屑沉积岩的物源属性判别和成岩构造背景识别都是基于碎屑沉积岩的化学组成特征。然而，沉积岩形成过程中的化学风化、搬运方式和介质、迁移距离、分选作用、沉积古地理、沉积物蚀变或再循环等沉积成岩后生作用，加上沉积物物源的非单一性及不同物源区贡献差异等因素都会影响碎屑沉积岩的化学组成，为利用碎屑沉积物的地球化学特征进行物源分析及成岩构造背景判别带来多解性与复杂性。充分认识这些因素对判别参数的影响，获取更为合理、有效的判别参数，同时应注意将多种方法相结合，扬长补短，才能使地球化学方法在物源分析及构造背景判别中的应用得到更为可靠的结果

五、沉积地球化学的运用

1.元素地球化学的应用

元素地球化学包括常量元素、微量元素、稀有元素和分散元素的地球化学。对沉积岩无机地球化学的研究主要集中在元素和微量元素地球化学方面，利用岩石微量元素特征研究沉积岩形成的古地理环境和成岩作用环境，已成为沉积地球化学的一个重要方面，鉴于沉积区的大地构造背景、古气候、源区母岩性质、沉积盆地地形、沉积环境和沉积介质物化性质对元素分异作用的影响，长期以来，沉积学家一直在探讨并研究古地理环境对元素分散与聚集的控制，以期了解不同构造单元、不同地区、不同沉积类型及不同沉积环境的元素分布规律。目前，元素地球化学在划分海陆相地层、分析物源区岩石成分、恢复沉积的古气候条件，利用微量元素对不含生物化石的“哑地层’进行地层对比，特别是确定沉积水介质地球化学环境、划分地球化学相上取得了较满意的效果。目前已广泛使用某些元素、元素含量及比值如Fe、Mn、Sr、Ba、B、Ga、Rb、Co、Ni、V及Sr／Ba、Fe／Mn、V／Ni、Fe3+／Fe2+等判别海相与陆相、氧化与还原、水盆深度、盐度及离岸距离等沉积条件。

2.同位素地球化学的应用

20世纪50年代以来，同位素地球化学已成为地球化学中一门独立的分支。在沉积学领域中，同位素地质学已成为追索物源、探讨沉积一成岩环境的重要方法。同位素地球化学在古坏境分析中的应用尚处于初始阶段。目前应用较多的是利用氧、硫、锶、碳的稳定同位素的分馏特点研究沉积物来源、古水温与古盐度、氧化还原条件、沉积旋回性质、确定海岸线位置和海平面升降、利用硫同位素分馏特点分析与沉积环境关系密切的开放与封闭系统等。

3.有机地球化学的应用

石油勘探发展的需要使以沉积岩，特别是碳酸盐岩和泥岩中有机质为主要研究对象的有机地球化学取得了巨大进展。特别是从20世纪60年代起发展至今，有机地球化学已成为地球化学中又一门重要的分支学科。有机地球化学研究主要着眼于生油岩的生烃能力分析，以进行油气资源的远景评价。在这一研究过程中，基于沉积岩有机质的丰度与演化不仅与埋藏史、地热演化史有关，而且受沉各环境制约的认识，一些地球化学家和沉积学家根据气候、环境、水介质条件与原始生油母质的关系，探讨了不同沉积环境的有机质特征并提供了与原始沉积环境有关的某些有机地化指标，特别是气相色谱-质谱联用仪的发明，使人们识别、鉴定出许多新的生物标记化合物，这些有机化合物不仅可以作为油源对比的“化石’，而且由于某些化合物的埋藏演化中的相对稳定性，还可以根据它们与现代生物有机组成的关于推断有机质原始堆积条件。近些年来，有机地球化学工作者提出并运用“有机相”的概念研究有机质类型、有机质来源与沉积环境的关系，有关某些有机地球化学参数的环境意义的论证基础及使用价值也正在进一步探讨中。

4.现代沉积地球化学环境的研究

与沉积相和沉积环境研究一样，沉积学家和地球化学家在运用地球化学资料进行古地理分析时，也同样使用了“将今论古”这一沉积学研

究的基本方法和基本准则。近几十年来，沉积学家对现代沉积环境，包括三角洲相、浅海相、深海相以及湖相细粒沉积物的沉积学、矿物学和地球化学进行了研究，其中包括对世界最大的滞留盆地—黑海底部沉积物以及红海、波斯湾的沉积特征、湖水介质、有机地球化学、无机地球化学及同位素地球化学的研究。黑海地质为底部缺氧还原型湖泊的研究提供了大量可比性现代沉积资料。

现代大洋和深海沉积的研究，长期以来一直受到沉积学家的关注。根据对现代沉积所建立的有关黑页岩的成因模式、无机相和有机相分析极大地促进了对古代黑页岩形成条件的研究和其经济意义的评价。

六、结束语

科学合理的选择地球化学技术是掌握地球化学资料，保证矿产资源勘查的关键，同时还能开创了我国资源勘查与环境调查的新局面，进而促进了我国矿产资源开采业的持续发展。

参考文献：

[1] 胡国成.深部及隐伏矿床的地球化学寻找方法综述[J].中山大学研究生学刊（自然科学.医学版）.2010（02）：50-54.

[2] 卿成实.甘肃玛曲大水金矿原生晕特征及深部找矿预测[D].成都理工大学.2011（05）：145-146.

[3] 龚玉爽.海南省长塘岭钨多金属矿区土壤地球化学特征及成矿预测[D].中南大学.2013（09）：80-84.