刘倩

摘要：物质来源研究可基于研究沉积物（矿物）的母质来源及其变化特征，诠释沉积物从母质风化、遭受侵蚀、搬运到沉积的区域环境演化过程。本文就常用的沉积学法和地球化学法在物源示踪中的应用进行简单总结阐述。

关键词：物源分析；地球化学法

1引言

物源分析是通过各种方法确定沉积物物源位置和性质及沉积物搬运路径，甚至可以确定整个研究区沉积环境构造演化的过程。物质来源研究可基于研究沉积物（矿物）的母质来源及其变化特征，诠释沉积物从母质风化、遭受侵蚀、搬运到沉积的区域环境演化过程。

近年来物源分析已经发展一门多技术、多方法、多学科的研究领域。其分析方法也不断被扩充。分析探讨物质来源的方法诸多，传统的方法如，沉积构造法（包括母岩岩性成分，粒度组分，形态等）、地球化学分析法（包括常量元素、稀土元素、同位素等）、重矿物分法（包括单矿物、重矿物）、地质年代法等，新兴的技术与方法如磁性矿物学方法、矿物颗粒微形貌分析法等。本文就当前常用的沉积法（主要为粒度分析法）和地球化学法在物源分析、物源示踪中的应用进行总结阐述。

2粒度分析

粒度在物源分析中，分不同粒级组分或根据需要选择特定粒级组分进行物源分析已经逐渐代替全样分析法。熊尚发（1999）等分析了红土样品中>62.5μ m的粗颗粒所占的百分比，用以揭示红土中粗颗粒含量少甚至可忽略不计，说明当地物源的成分可以忽略，风成沉积的赣北红土的粒度特征与距离物源较近的黄土不同，可能是一种远距离的粉尘堆积即离物源地较远[1]。

3地球化学法

3.1常量元素

在地球化学元素中，化学元素的迁移与聚集不仅受其自身的物理化学性质影响，还与其处的气候环境有着密切关系。有些常量元素常常被用来确定沉积物母岩即物源区碎屑沉积物的成分。一些元素在沉积物风化过程中化学性质不活泼，性质较为稳定，在风化过程中不易淋溶迁移，在呈酸性且潮湿的环境中易富集，例如Si、Al、Fe、Ti、Zr等元素。与之相反的是，有一些元素性质及其活泼，常存在于各种长石矿物中，容易被淋溶，迁移能力强；P元素常存在于磷酸盐矿物，由于磷酸盐较易被风化，迁移能力较强。 Mg 和 K 元素常存在于镁硅酸盐矿物、钾长石或吸附态的酸根离子中，在强化学风化和湿润条件下容易被淋失，但K 元素易被粘土吸附，红土粘粒较多时 K 元素相对活动元素含量略高。因为化学元素的不同特性，一些研究常用它们的含量比值来对沉积物的来源进行一定推断。有研究证明，Cox R等（1995）指出当泥质岩石中 K2O/ Al2O3>0.5时，说明母岩中具有相当数量的碱性长石， K2O/ Al2O3<0.4时，说明母岩中只含少量的碱性长石。地球化学元素中微量元素主要通过单个稳定元素或是元素比值来示踪物源[2]。例如， Th、 Sc、 Zr、 Hf和 Nb在表生地球化学过程中比较稳定，因为这些元素滞留的时间短而且在沉积、成岩以及变质作用过程中不会发生明显的变化，常常作为示踪元素应用于物质来源、沉积过程等关键问题的研究[3]。

3.2稀土元素

稀土元素（REE）是一组很独特的微量元素，它们的化学特性非常相似，地球化学行为也大体相同，变化规律表现出较好的同步性，表生环境下难以发生显著的分馏作用和迁移，因而它们的配分模式及其参数比值常用于物源示踪；目前 REE 已经成熟广泛运用于基岩、黄土、大江大河和深海沉积物等物源示踪研究中。Taylor等（1985）的研究指出REEs ，Th，Sc和 HFSE 很适合于确定物源区的性质。此外， REE 元素因为沉积环境的变化而轻微分馏和析出迁移现象，也可用于研究区的环境演变研究。有研究认为华南红土地球化学元素变化对环境具有很好的响应机制。

另有学者利用正构烷烃分子化石进一步研究了宣城红土所揭示中更新世的植被演化历史，认为流域的植被类型以木本为主（以 C27、 C29为主），草本植物次之（以 C31、 C33为主）；（C27 C29 ） / （C31 C33 ） 比值表现出多阶段变化的特点，并且这种变化与岩性、粒度变化密切相关，反映出与沉积-成土有关的某些迹象。

3.3同位素

在對风尘源区的示踪研究中 ，Sr、 Nd同位素作为最有效的地球化学手段之一广泛应用于示踪物质来源与迁移。岩石、矿床和矿物的成因与类型判别、沉积物和风化壳的物源示踪、环境演变、大气灰尘的物源与沉降等。原理是不同物质在形成时，87 Sr/86 Sr和143 Nd/144 Nd数值会有明显的差异，但在后期地表的风化迁移过程中， Sr、Nd同位素组成又很少被改变，因此基本可以代表母质的特征。

结语：目前，地球化学法是物源分析研究中最主要、应用最为广泛的方法手段之一，在物源示踪及沉积环境的分析中具有非常重要的意义。随着科学技术的进步，技术设备的更新提高，物源分析理论的完善，我们相信，该法的实践应用汇继续加深，在未来的地质学研究中拥有更大的发展空间。

参考文献

[1] 熊尚发， 丁仲礼. 赣北红土与北京邻区黄土及沙漠砂的粒度特征对比[J]. 科学通报， 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， 戚长谋. 地球化学原理 ： 第三版[M]. 地质出版社， 2004