轻矿物物源分析研究进展.pdf

书书书 轻矿物物源分析研究进展 * 马收先1， 2孟庆任1曲永强3 MA ShouXian1， 2，MENG QingＲen1and QU YongQiang3 1. 中国科学院地质与地球物理研究所， 北京100029 2. 中国科学院大学， 北京100039 3. 中国石油勘探开发研究院西北分院， 兰州730020 1. Institute of Geology and Geophysics，Chinese Academy of Sciences，Beijing 100029，China 2. University of Chinese Academy of Sciences，Beijing 100039，China 3. Northwest Branch，Ｒesearch Institute of Petroleum Exploration and Development，PetroChina，Lanzhou 730020，China 2012- 06- 04 收稿， 2013- 03- 04 改回 . Ma SX，Meng QＲ and Qu YQ. 2014. Development on provenance analysis of light minerals. Acta Petrologica Sinica，30 2 597 －608 AbstractThis article reviews provenance development on Dickinson diagrams，quartz cathodeluminescence，quartz δ18O，and discusses their existing problems and future tendency. Dickinson diagrams are used based on conditions including Gazzi- Dickinson point- counting ，sampling in third order drainage，＜25 matrix，not strongly weathered，all four diagrams considered and so on. And some problems arise like grain size differentiation，less lithic types，diagenesis，source inheritance and transation in different tectonic setting，statistical errors，thus much attention should be paid as using. As far as cathodeluminescence CLimage is concerned，metamorphic quartz with CL dark red is well recognized，nevertheless CL color overlaps between volcanic and plutonic quartz，metamorphic and igneous quartz，plutonic and hydrothermal quartz，leading to unreliable interpretation. Instead of CL color analysis，combination of CL- SEM scanning electron microscopeon textural features with optical microscopy allows reliable distinction of quartz varieties. The last is about oxygen isotope of quartz i. e. δ18O . Though chert and igneous quartz could be distinguished from each other by δ18O，metamorphic quartz is ed so complicatedly that its δ 18O shows great variation and shares some common values with both δ18O of igneous quartz and chert. Clastic composition is controlled by source rocks，modification of chemical weathering，mechanical disaggregation，hydrodynamic sorting，authigenic s and diagenesis，therefore source rocks recovery necessitates exclusion of other influencing factors which could be modelled on modern environment by a priori，and integration of other useful s e. g. detrital zircon U- Pb ages，εNdetc. for exact provenance interpretation. Key wordsLight minerals;Provenance analysis;Dickinson diagrams;Cathodeluminescence;Oxygen isotope 摘要文章对 Dickinson 图解、 石英阴极发光、 石英氧同位素在物源分析方面的研究进展进行了综述， 探讨目前存在的问 题和未来的发展趋势。Dickinson 图解的使用必须建立在 Gazzi- Dickinson 计数法、 三级流域采样、 杂基含量 ＜25、 没有遭受强 烈风化作用、 多图解配合使用等前提条件下， 同时存在粒度分异、 岩屑分类简单、 成岩蚀变、 不同构造环境的时空过渡与重叠、 统计误差等一系列问题。除阴极发光为深红色的变质岩石英可区分外， 火山岩与侵入岩石英、 变质岩与岩浆岩石英、 侵入岩 与热液石英的阴极发光光谱均存在重叠， 其结果并不可靠。与扫描电镜 SEM 结合， 进行 CL/SEM 组构分析， 并与传统显微 光学特征对比， 可识别不同成因类型的石英。通过石英氧同位素， 可区分沉积自生石英与岩浆石英， 而变质石英形成条件复 杂， 其氧同位素变化大， 与岩浆石英和沉积自生石英的氧同位素均存在交集。碎屑岩成分受源岩、 化学风化、 机械磨蚀、 水动 力分选、 自生矿物和成岩作用等因素的影响， 反演源岩成分需要排除其它因素的干扰。利用现代环境进行各影响因素的正演 分析， 同时结合其它方法 如碎屑锆石 U- Pb 年龄、 Nd 同位素等 的优势， 才能全面、 准确的解释物源。 1000- 0569/2014/030 02 - 0597- 08Acta Petrologica Sinica岩石学报 *本文受国家自然科学基金面上项目 40972151、 41302090 资助． 第一作者简介马收先， 男， 1982 年生， 博士， 沉积学专业， E- mailmsxpony2001163． com 关键词轻矿物;物源分析;Dickinson 图解;阴极发光;氧同位素 中图法分类号P571 轻矿物是相对于重矿物而言的， 是指比重小于 2. 85 的 矿物， 主要包括石英、 长石、 方解石及沸石等， 含量约占陆源 碎屑的 99. 5 ～ 99. 9 Folk，1980 。轻矿物碎屑岩的主 要组成部分， 也是物源研究的重要对象。轻矿物物源分析可 分为两个方面 一是多矿物组合， 从 20 世纪 70 年代开始， 得 到了迅速发展和应用， 其中以 Dickinson 图解 Dickinson et al． ， 1979; Ingersoll et al． ，1984; Dickinson，1985 应用最为 普遍。许多学 者 对 其 进 行 了 应 用 与 改 进 Zuffa，1980; Ingersoll，1990; Molinaroli et al． ，1991; Graham et al． ，1993; Ｒooney and Basu， 1994; 李忠等，1999; Weltje，2006; Garzanti et al． ，2007 ， 同时在使用过程中也暴露出了许多问题 Mack，1984; Molinaroli et al． ，1991; Graham et al． ，1993; Ｒooney and Basu， 1994; Garzanti et al． ，2008，2009 ; 二是单 矿物分析， 主要 是 对 稳 定 矿 物 石 英 的 研 究， Basu et al． 1975 最早利用石英的波状消光和结晶类型区别不同的源 岩种类。随着技术手段的进步， 新方法如石英阴极发光 Zinkernagel， 1978; Matter and Ｒamseyer，1985; Owen，1991; Gtze et al． ，2001;Boggs et al． ，2002;Augustsson and Bahlburg， 2003; Bernet and Bassett，2005; 徐惠芬等，2006 、 石英氧同位素 Blatt，1987; Barton et al． ，1992; Graham et al． ， 1996; Mizota et al． ， 1996; 肖益林等，1998; Aleon et al． ， 2002; Crespin et al． ，2006 等为物源分析开辟了新的领域。 碎屑岩从源岩到沉积盆地并最终成岩， 经历了复杂的物理化 学改造 Johnsson，1993; Weltje and Eynatten，2004 ， 造成物 源信息不同程度的丢失。另外， 方法自身也存在一些不足， 在使用时如不注意， 会得出错误的结论。因此， 有必要总结 各方法的优点与缺陷。本文对近十年来轻矿物物源分析的 研究进展进行综述， 并提出其适用条件、 存在的问题以及未 来的发展趋势， 以期对各位同行有所帮助。 1多矿物组合 石英、 长石和岩屑 岩屑不是单一矿物， 但沉积岩中岩屑 以长英质为主， 相当于长石、 石英的集合体 是砂岩的主要组 成部分， 其所占比例大、 分布广， 易于在显微镜下鉴定和统 计， 在追溯和推断物源区构造背景方面具有十分重要的作 用。Crook 1974 最早将砂岩类型与各种板块构造环境下的 特定物源区和沉积盆地联系起来。Dickinson et al． 1979 、 Dickinson 1985 进一步收集了世界上典型构造环境的砂岩 碎屑组分， 进行了详细的划分和定量统计， 编绘出物源判断 模式图 Dickinson 图解。该图解主要通过常规岩石薄片 的镜下成分统计， 包括石英 Q 、 长石 F 、 岩屑 L 、 单晶石 英 Qm 、 多晶石英 Qp 等 9 个成分端元 图 1 ， 利用 QtFL、 QmFLt、 QpLvLs、 QmPK 模式图来鉴别稳定陆块、 岩浆弧和再 旋回造山带 3 个主要板块构造单元物源区和 7 个次级构造 单元物源区。该方法简便易行， 得到了广泛应用， 一些学者 在此基 础 上 进 行 了 完 善 和 发 展 Ingersoll et al． ，1993; Garzanti et al． ，2002;Weltje，2002;Cavazza and Ingersoll， 2005;Garzanti et al． ，2007 。Ingersoll et al． 1993 通过对 现代 Ｒio Grande 流域不同级别的支流进行取样投图， 提出 Dickinson 图解只适合于三级水流体系， 一二级水流能较好保 存物源信息， 但不能反映构造环境。Weltje 2002，2006 、 Weltje and Eynatten 2004 利用 Aitchison 对数比值法重新对 Dickinson 图解的各构造环境边界进行了优化计算， 并检验图 解的大地构造环境分辨能力， 发现计算所得三大源区 稳定 陆块、 岩浆弧和再旋回造山 边界与原图解存在很大差异 图 1 ， 且各环境间存在很大重叠区域。四个图解中 QpLvLs 分 辨能力最强， 依次为 QtFL、 QmFLt， QmPK 最差。最后文章提 出三端元图解对于物源的区分能力有限， 应该考虑发展新的 六端元图解 包括 Qm、 Qp、 P、 K、 Lv、 Ls 或者其他变量 。 Garzanti et al． 2007 在 Dickinson 图解的基础上， 将岩屑细 分， 增加了变质岩 Lm 、 基性岩屑 Lu 、 角闪石 A 、 辉石 橄榄石 尖晶石 P O S 、 其它透明重矿物 ＆tHM 五个 端元和蛇绿岩套、 碰撞变质带两类构造环境， 提出新的 Q- F- L、 Lm- Lv Lu - Ls、 ＆tHM- A- P O S 图解， 并探讨了各 构造环境剥蚀隆升过程中各矿物组分的变化趋势 图 2 。 1. 1Dickinson 图解的适用条件 1 采用 Gazzi- Dickinson 计数法。与传统的计数法相 比， 该方法对含 ＞ 0. 0625mm 矿物颗粒的岩屑成分采取不同 的处理方式 如果十字丝交点指向岩屑中 ＞ 0. 0625mm 矿物 颗粒时， 不计为岩屑成分， 而计为相应的长石或石英端元; 如 果十字丝交点指向岩屑中 ＜0. 0625mm 矿物颗粒或指向基质 时， 则计为岩屑成分。另外， 灰岩岩屑和重矿物不参与计数 Dickinson， 1970;Ingersoll et al． ，1984 。由于该计数法将 含长石、 石英的岩屑分解， 降低了粒度对成分的影响， 最大程 度的反映物源组成， 却扭曲了砂岩的结构组成， 不适于解释 气候、 搬 运 历 史 和 成 岩 作 用， 仅 适 用 于 构 造 环 境 解 释 Ingersoll et al． ， 1984;Suttner and Basu， 1985 。 2 采样点应为三级流域体系。Ingersoll 1990 将不同 尺度的水流体系分为三个级别 一级水流指单一岩性或局部 混合的山麓堆积物、 冲积扇和局部水流; 二级指受山脉影响 的水流; 三级指大的河流、 三角洲及滨岸环境， 取决于盆地的 大地构造背景。只有三级水流能够用于盆地大地构造环境 的判别， 一二级水流仅反映局部物源， 可用于局部古地理和 古构造的重建。在岩性相对均一的岩浆弧和前陆逆冲褶皱 带， 采样水流级别对结果影响不大 Ingersoll，1990;Ingersoll et al． ， 1993;Critelli et al． ， 1997 。 895Acta Petrologica Sinica岩石学报2014， 30 2 图 1Dickinson 图解 据 Dickinson， 1985;Weltje， 2006 Qt- 石英总量 Qt Qm Qp ;F- 长石 F P K ;L- 不稳定岩屑 L Lv Ls ;Qm- 单晶石英＞ 0. 0625mm ;Qp- 多晶石英 包括燧石 ; Lv- 火山/变火山岩屑;Ls- 沉积/变沉积岩屑; Lt- 岩屑总量 Lt L Qp ;P- 斜长石; K- 碱性长石 . 点线分界为 Weltje 2006 的计算结果， A- 稳定陆块; B- 岩浆弧; C- 再旋回造山带 . 灰色区域为 99置信度的平均值 Fig． 1Dickinson diagrams after Dickinson， 1985;Weltje， 2006 Qt-total quartzose grains Qt Qm Qp ; F- total feldspar grains F P K ;L- unstable lithic fragments L Lv Ls ;Qm- monocrystalline quartz ＞ 0. 0625mm ;Qp- polycrystalline quartz including chert ;Lv- volcanic/metavolcanic lithic fragments;Ls- sedimentary/metasedimentary lithic fragments;Lt- total lithic fragments Lt L Qp ;P- plagioclase grains;K- K- feldspar grains. Dotted lines calculated by Weltje 2006 ，A- stable craton;B- magmatic arc;C- recycled orogen;Grey area for 99 confidence region about the mean 3 砂岩杂基含量 ＜25 Dickinson and Suczek，1979; 李忠等， 1999 。也有学者将杂基限制为 20 Devaney and Ingersoll， 1993 。并非所有砂岩都适于物源分析， 很多杂砂 岩的基质是火山岩屑或泥质岩屑成岩蚀变形成的假杂基 Pettijohn et al． ， 1987 ， 这时基质越多， 格架矿物相对含量 越偏离物源的真实值 Ｒooney and Basu， 1994 。 4 无严重机械、 化学风化作用。在地势平缓、 气候湿热 的滨海环境下长石等不稳定矿物易遭受风化分解， 导致砂岩 稳定组分含量明显升高， 产生错误的结果 Mack，1984; Johnsson， 1993;Kairo et al． ，1993 。有许多热带强风化成 因石英砂岩的记录 Akhtar and Ahmad，1991;Schulz and White，1999;Smyth et al． ，2008 。其 中，Smyth et al． 2008 对热带爪哇岛新生代石英砂岩投影， 发现来自岩浆岛 弧的砂岩均被投到再旋回造山带中。因此， 投图前需要结合 地层的沉积环境和气候， 排除风化严重的样品。 5 各图解相互配合使用。图解由四个子图组成， 分别 侧重于不同的方面， QtFL 强调砂岩成熟度， QmFLt 注重源岩， QpLvLs 体现岩屑含量， QmPK 则主要显示各矿物的相对含量 Dickinson， 1985 ， 其中 QpLvLs 和 LmLvLs 的区分能力最强 Ingersoll et al． ， 1985 。不结合其它图解， 单独使用 QtFL 可 能导致错误的结论 Ingersoll， 1983 。 1. 2Dickinson 图解存在的问题 1 粒度影响。因密度差异， 不同矿物的相对含量随粒 995马收先等轻矿物物源分析研究进展 图 2岩浆弧去顶剥蚀过程 据 Garzanti et al． ， 2007 Q- 石英;F- 长石;L- 岩屑 包括灰岩岩屑 ;Lm- 变沉积岩和长英质变岩浆岩岩屑;Lv- 火山岩、 变火山岩以及基性变岩浆岩岩屑;Lu- 超基性 岩屑 蛇纹岩、 蛇纹石片岩 ;Ls- 沉积岩屑;＆tHM- 其它透明重矿物;A- 角闪石; P O S- 辉石、 橄榄石、 尖晶石 Fig． 2Unroofing evolution of magmatic arc after Garzanti et al． ， 2007 Q- quartz;F- feldspar;L- lithic fragments including carbonate lithics ;Lm- metasedimentary and felsic metaigneous lithic fragments;Lv- volcanic， metavolcanic and mafic metaigneous lithic fragments; Lu- ultramafic lithic fragments serpentinite， serpentine schist ; Ls- sedimentary lithic fragments; ＆tHM- other transparent heavey minerals;A- amphiboles;P O S- pyroxenes olivine spinel 度变化而变化， 一定程度上粒度是碎屑岩成分的函数 Weltje and Eynatten， 2004 。Gazzi- Dickinson 计数法虽能降低侵蚀、 搬运和原地风化过程中破碎产生的粒度变化， 却无法改变矿 物因密度、 形态不同而产生的水动力分选 Ingersoll et al． ， 1984;Garzanti et al． ， 2003 ， 所以该技术并没有完全消除粒 度对成分的影响。许多学者探讨了成分与粒度之间的关系 Blatt et al． ，1972; Johnsson，1993;Solano- Acosta and Dutta， 2005;Tolosana- Delgado and von Eynatten，2009;Garzanti et al． ， 2009 ， 认为粒度在沉积过程中遵守等效沉降原理 Settling- equivalenc principle ， 即粗粒低密度颗粒与细粒高 密度颗粒同时沉降 Garzanti et al． ， 2008 。有学者 Morton， 1985;Suttner and Dutta， 1986;Weltje and Eynatten， 2004 通 过限定统计粒径的范围， 只统计中- 粗砂来降低粒度对成分 的影响 即窄窗口策略， narrow window strategy 。事实上， 在 等效沉降作用的影响下， 不同粒度的选择带来很大的偏差 Garzanti et al． ， 2009 。最好的办法是对不同粒度的碎屑都 进行成分统计 即宽窗口策略， wide window strategy ， 但这会 带来很大的工作量， 且仅适用于松散沉积物， 对于砂岩则不 适用。目前， 尚没有任何方法能消除粒度对成分的影响 Garzanti et al． ， 2003 。 2 岩屑分类过于简单， 仅分为沉积岩屑和岩浆岩屑， 而 且去 掉 了 灰 岩 组 分。岩 屑 是 源 区 信 息 最 直 接 的 反 映 Ingersoll， 1990 ， 过于简单的分类容易造成岩屑中重要物 源信息的丢失， 如蛇绿岩套和碰撞变质带源区则不能反映。 在海相砂岩中， 灰岩碎屑的来源 内源碎屑还是陆源碎屑 难以断定， 在砂岩中也并不常见， 且成岩过程中易遭受溶解。 因此， Dickinson 1985 在建立图解时排除了灰岩碎屑。灰 岩碎屑的排除可能导致物源区的扭曲。Mack 1984 曾就新 墨西哥州南部 Florida 山 Lobo 组的含灰岩岩屑砂岩进行了投 影检验， Ls 端元包括灰岩岩屑时， 源区为再旋回造山带， 排除 则得到错误源区 稳定陆壳和被动大陆边缘。在陆相地 层中， 灰岩只在陆相萨勃哈等少数环境出现， 在断定盆地不 发育灰岩的前提下， 将灰岩岩屑纳入沉积岩屑 Ls 端元是可 取的。但与图解的构造环境对比时应排除灰岩岩屑， 以保持 与原图解的一致性 Graham et al． ， 1993 。 3 成岩蚀变。砂岩中的火山岩、 基性侵入岩和泥岩岩 屑， 容易发生蚀变， 形成表杂基或假杂基 Dickinson，1970; Pettijohn et al． ， 1987;Velloni et al． ， 1991 ， 很难与原杂基相 区分。另外， 长石也容易发生碳酸盐交代、 钠长石化、 压溶或 蚀变成粘土矿物 Mcbride，1987;Helmold，1985 。假杂基 006Acta Petrologica Sinica岩石学报2014， 30 2 与交代矿物应按原先矿物种类统计 Dickinson，1988 。 Ｒooney and Basu 1994 提出对泥质砂岩进行 X 射线能谱 EDX 分析， 将细粒基质和蚀变岩屑复原， 并估算出改正系 数， 求出改正后的 QFL 值， 称之为新 Gazzi- Dickinson 计数法 Ｒooney and Basu，1994 。对于受成岩蚀变严重影响的样 品， 如 Maxon 砂岩， 亚长石砂岩中的长石全部被方解石或白 云石交代 McBride， 1987 ， 不能用于图解分析。 4 各构造环境存在时空上的过渡与重叠。当研究区的 投影点位于图解两构造环境的相邻区域， 如稳定陆块与再旋 回造山带、 未切割岛弧与再旋回造山带、 切割岛弧与隆起基 底 图 1 ， 则 无 法 断 定 其 物 源 性 质。Ingersoll 1990 、 Molinaroli et al． 1991 和 Weltje 2006 分别利用不同的数 学方法对图解进行验证， 均证实了这种重叠的存在。另外， 对于叠合盆地而言， 不同的构造环境决定了盆地不同的发展 阶段。盆地的构造环境发生变化， 而源岩可能保持不变， 这 种构造环境与物源之间的滞后性是普遍存在的。Mack 1984 以新墨西哥州南部第三系砂岩为例， 论述了物源区由 岛弧环境变为大陆裂谷环境后， 投点却落在岛弧区。Graham et al． 1993 利用 Dickinson 图解对中国西部的叠合盆地进 行研究， 认为叠合盆地是对前期盆地的活化和继承， 物源也 保持这种延续性， 所以仅靠图解的构造环境判断是远远不够 的。中国的中新生代盆地多为陆相叠合盆地， 在使用该图解 时应谨慎。 5 统计误差。所有成分图解均存在计数误差， 只能通 过增加计数点尽可能的减小误差， 而不能完全消除。例如统 计 300 个点， 含量 20的长石相对误差达 20 以上， 如果将 计数点提高到 5000 点， 则误差减小到 6。对于不同的变量 如 Q、 F、 Lt 等 其误差也有所差别 Molinaroli et al． ， 1991 。 过高的计数点带来很大的工作量， 不便于操作， 一般计数点 在 300 以上， 即可满足统计要求 Galehouse，1971 。同时， 不同的实验人员， 对于矿物的识别能力存在差异， 也会产生 一定的偏差， 为此一般采用薄片染色 Marsaglia and Tazaki， 1992 和几个人重复计数 Graham et al． ，1976 等方法来提 高精度。在解释构造环境时应意识到误差的存在， 特别对于 投影点处于两构造环境的过渡区域时， 误差可能会产生决定 性作用。 1. 3多矿物组合的发展趋势 不同的大地构造环境决定了盆地的地貌形态和沉积要 素 包括源岩、 风化、 搬运、 沉积 ， 造成石英、 长石和岩屑三部 分的比例差异， 对三级水流采样就是使各组分充分混合， 利 用平均相对含量的不同， 反演源区信息和构造环境。由于地 势、 气候、 沉积过程的差异以及后期成岩的改造， 相同物源可 能形成不同的砂岩组分， 不同的物源也可发育相似的众数模 式， 导致众数模式的过渡与重叠， 相应的构造环境解释也就 产生了多解性。如何消除这种多解性， 是物源分析必须面对 的问题， 也决定了其未来的发展趋势。需要定量化的分析， 严格约束不同构造环境下的成分变化， 同时结合其它的技术 手段， 并根据需要发展更高辨别能力的新图解 1 定量化研究。Basu 2003 提出了定量物源分析 QPA 的非正式定义 “物源区提供碎屑的种类、 数量以 及速率” 。Weltje and Eynatten 2004 进一步阐述了定量物 源分析 QPA 的研究内容， 包括 ①对沉积物特征的分析、 统 计和数据方法; ②正演模拟， 定量预测沉积物的供给; ③反演 各源岩类型的贡献量、 构造活动和侵蚀速率。目前这方面的 研究很少， 一些研究者利用判别分析验证 Dickinson 图解的 可靠性 Ingersoll， 1990;Molinaroli et al． ，1991;Cavazza and Ingersoll， 2005;Weltje， 2006 ， 部分学者对成分数据统计分 析方 法 进 行 改 进 Aitchison，1982，1986;Aitchison and Egozcue， 2005 。总体来说， 这些研究缺少可靠的理论基础， 以半定量研究为主， 且多为简单的单变量统计， 仅能描述具 体地区某个地质过程的相对变化， 无法进行普遍沉积过程的 绝对评价 Weltje and Eynatten， 2004 。 2 与新的技术手段相结合。受后期成岩作用的影响， 不稳定岩屑往往发生严重的次生交代， 常规光学显微镜下难 以识别， 需要结合扫描电镜、 阴极发光 详见本文 2. 1 或 X 射线能谱等手段恢复先存组分。 3 发展新的图解。在图解适用的前提下， 其结果是可 以参考的， 但图解本身并不能全面反映源区的信息， 不能代 替岩石学研究。物源区岩石组合是复杂多变的， 套用单一模 式是不现实的， 必须结合各地区的实际情况， 增加新的矿物 端元或建立三维以上的多变量图解以适应需求。Garzanti et al． 2007 针对不同构造环境源区的特点， 将岩屑分类细化， 增加了角闪石、 辉石和橄榄石等重矿物组分， 发展了 Lm- Lv Lu - Ls、 ＆tHM- A- P O S 等新图解。图 2 即为岩浆弧 物源区隆升剥蚀过程中的各图解矿物众数模式。在隆升剥 蚀过程中， 模式变化趋势比较明显， 是多矿物组合物源研究 的有益尝试。 2单矿物分析 单一轻矿物的成因分析， 也是物源研究的一个重要方 面， 在早期主要根据矿物的结构、 形态、 光学性质探讨源岩性 质。Helmold 1985 利用长石的化学成分、 生长环带、 双晶类 型和结构形态来解释物源， 但长石的机械、 化学性质不稳定， 导致风化、 搬运、 埋藏过程中发生机械磨蚀、 交代、 溶解和钠 长石化， 影响源岩解释的真实性。在砂岩的组成矿物中， 石 英最为稳定和普遍， 因而成为物源分析的理想载体。Basu et al． 1975 提出的石英成因分类图， 就是根据石英的波状消 光和多晶石英的颗粒数， 来区分侵入岩、 中高级变质岩和低 级变质岩 图 3a 。由于图解的使用要求较多， 包括单物源 此处指单一岩性 、 第一旋回砂岩、 非石英砂岩和中粒等， 另 外石英的波状消光易受成岩重结晶和后期构造活动的影响， 因此图解的准确度也大打折扣。Tortosa et al． 1991 通过西 106马收先等轻矿物物源分析研究进展 图 3石英成因分类图解 a 为 Basu et al． 1975 的原图解; b 为 Tortosa et al． 1991 修 改后的图解. Qp2- 3 指由2 ～3 个晶体组成的多晶石英颗粒; Qnu 指 非波状消光的单晶石英; Qu 指波状消光的单晶石英; Qp ＞3 指3 个 以上的晶体组成的多晶石英颗粒 . Qp ＞ 3 的含量占总多晶石英的 25以上时投点到下部三角， 否则用上部三角 Fig． 3Diagrams of quartz genesis variety aafter Basu et al． 1975 ; bafter Tortosa et al． 1991 . Qp2- 3 2 ～3 crystal units per polycrystalline quartz grain;Qnunon- undulatory monoquartz;Quundulatory monoquartz;Qp ＞3＞3 crystal units per polycrystalline quartz grain if Qp ＞ 3 polycrystalline grains ＞ 25， then the lower triangle is used;otherwise the upper triangle 班牙中央山系石英的物源分析， 对该图解进行验证和修改， 发现该图解对低级变质岩的识别能力较强， 却无法区分中高 级变质岩与花岗岩 图 3b 。另外在不同的花岗岩源区， 由 于应力历史和结晶条件的差别， 多晶石英 Qp 含量变化较 大。因此， 在花岗岩区使用时应特别注意。随着技术手段的 进步， 人们开始探求更可靠、 有效的手段来确定物源， 主要的 研究方法有 石英阴极发光、 氧同位素、 电子顺磁共振 ESＲ 定年和热释光测年等方法， 其中后两者只限于第四纪沉积 物， 本文只讨论前两种。 2. 1石英阴极发光 由于晶体内部晶格缺陷和微量元素的含量差别， 不同成 因的石英在电子照射下呈现不同的阴极发光特征， 这使得利 用石英发光性差异鉴别成因环境成为可能 Matter and Ｒamseyer，1985;Owen，1991;Gtze et al． ，2001;Gotte and Ｒicher， 2006 。Zinkernagel 1978 提出了第一个石英阴极 发光色谱划分方案 蓝色- 紫色石英来源于深成岩、 火山岩或 热接触变质岩， 棕色石英来源于变火山岩、 变沉积岩、 接触变 质岩外带、 区域变质岩和回火沉积岩中的自生石英， 不发光 石英源于沉积岩中的自生石英 表 1 。随后许多学者对石 英发光性及其成因类型进行了验证 Matter and Ｒamseyer， 1985;Owen， 1991;Seyedolali et al． ， 1997;Walderhaug and 表 1石英阴极发光颜色与源岩类型 据 Zinkernagel， 1978 Table 1Quartz CL images and source rocks after Zinkernagel， 1978 类型发光颜色温度 ℃源岩类型 Ⅰ 紫色、 蓝色为主 ＞573 快速冷却 火山岩、 深成岩、 接触变质岩 Ⅱ棕色为主 ＞573 缓慢冷却 高级区域变质岩 变质火山岩、 变 质沉积岩 300 ～573 低级变质岩 接触变质岩外带、 区 域变质岩、 回火沉积岩的自生石英 Ⅲ不发光＜300沉积岩中的自生石英 Ｒykkje， 2000;Boggs et al． ， 2002;Gotte， 2006 ， 但不同的研 究者对阴极发光颜色的辨别带有极大的主观性， 对于颜色判 断会出现偏差。为此， 有研究者将阴极发