高軍鋒，周新鋒

(1.西北大學(xué)地質(zhì)學(xué)系大陸動(dòng)力學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西西安 710069;2.陜西省地礦總公司綜合勘查分公司，陜西渭南 714000)

淺析重礦物在沉積盆地分析中的應(yīng)用

高軍鋒1，周新鋒2

(1.西北大學(xué)地質(zhì)學(xué)系大陸動(dòng)力學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西西安 710069;2.陜西省地礦總公司綜合勘查分公司，陜西渭南 714000)

重礦物耐磨蝕、穩(wěn)定性強(qiáng)，能夠保留較多的地質(zhì)信息，在盆地分析的盆緣構(gòu)造演化、物源分析、地層劃分與對(duì)比、巖相古地理重建、古氣候恢復(fù)等方面可廣泛應(yīng)用。但其應(yīng)用也存在一定局限性，需充分考慮重礦物的來(lái)源、年代等因素，多方法協(xié)同，才能在盆地分析的上述方面得到準(zhǔn)確的結(jié)論。

重礦物分析;盆地分析;應(yīng)用

20世紀(jì)60年代，重礦物［1］主要應(yīng)用于地層對(duì)比，到了80年代，國(guó)內(nèi)外沉積巖重礦物研究發(fā)展迅速，在沉積礦產(chǎn)、石油地質(zhì)、海洋地質(zhì)等方面進(jìn)行了大量工作，取得了初步成效，但還不夠普及。近十幾年來(lái)，隨著大批先進(jìn)測(cè)試技術(shù)和分析方法在重礦物分析中的應(yīng)用，重礦物分析在盆緣構(gòu)造演化、盆地物源分析、地層對(duì)比與劃分、巖相古地理重建、古氣候研究等方面的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。

1 重礦物在沉積盆地分析中的應(yīng)用

1.1 盆山構(gòu)造演化

盆山轉(zhuǎn)換是現(xiàn)代地質(zhì)學(xué)研究的熱點(diǎn)之一，劃分對(duì)比沉積盆地的重礦物地層是反演盆緣造山帶構(gòu)造演化的基礎(chǔ)。此方法也得到了國(guó)內(nèi)外學(xué)者的廣泛應(yīng)用。冉波，王成善，朱利東，曹珂，嚴(yán)寶年，汪滿福等，對(duì)酒西盆地火燒溝剖面和紅柳峽剖面早新生代沉積物進(jìn)行研究時(shí)，根據(jù)重礦物幾何形態(tài)、含量變化和組合等礦物學(xué)特征，將剖面劃分出4個(gè)明顯不同的重礦物變化階段，分析了造山帶的隆升演化。Kazuo等將喜馬拉雅南緣的孟加拉扇17 Ma以來(lái)的沉積地層劃分為5個(gè)重礦物帶，以此來(lái)討論造山帶的隆升史，Hanson根據(jù)柴達(dá)木北緣新生代盆地重礦物的分層性探討了柴達(dá)木盆地周緣造山帶第三紀(jì)以來(lái)的脫頂歷史(和鐘鏵等，2001)。

1.2 物源分析

目前重礦物分析在進(jìn)行物源分析時(shí)主要有單礦物分析法和組合分析法:對(duì)可進(jìn)行單礦物分析的重礦物進(jìn)行含量、化學(xué)組分及其類型、光學(xué)性質(zhì)等的分析，針對(duì)每個(gè)重礦物的特性及其特定元素含量，用其典型的化學(xué)組分判定圖或指數(shù)來(lái)判定其物源;重礦物組合是物源變化的極為敏感的指示劑，利用不同時(shí)期水平方向上重礦物種類和含量變化圖，可推測(cè)物質(zhì)來(lái)源的方向(趙紅格，劉池洋，2003)。

在實(shí)際科研和生產(chǎn)中此方法得到了極為廣泛的應(yīng)用［2－3］。另外，金秉福、宮立新、宋鍵等人在研究大沽河泥沙來(lái)源時(shí)，運(yùn)用重礦物分析與古氣候和環(huán)境演變相結(jié)合的方法，對(duì)大沽河的物源進(jìn)行了成功的分析。

1.3 地層劃分與對(duì)比

在缺乏化石，巖性單一，難以找到進(jìn)行有效地層劃分和對(duì)比的標(biāo)志層或標(biāo)準(zhǔn)層并且常常還具有穿時(shí)現(xiàn)象的復(fù)理石盆地、磨拉石盆地等類型的盆地內(nèi)，地層分析和對(duì)比十分困難，此時(shí)根據(jù)研究區(qū)各層段內(nèi)重礦物的含量及重礦物組合特點(diǎn)建立重礦物地層則可以有效解決這一問(wèn)題。重礦物分析很早就在地層劃分與對(duì)比中得到了應(yīng)用。峰峰煤田煤系地層為石炭二疊系，煤系上覆蓋了810－860 m二疊系上下石盒子組和石千峰組陸相建造，這套地層巖性、厚度變化比較大，層位對(duì)比較困難，影響鉆孔施工中層位確定及對(duì)構(gòu)造存在與否的解釋(李英超等，1994)。李英超等在煤田探區(qū)薄片鑒定、巖心觀察的基礎(chǔ)上對(duì)重礦物的種類、含量、組合等進(jìn)行了系統(tǒng)的匯總、分析、對(duì)比，為探取地層的劃分和對(duì)比提供了可靠的依據(jù)，成功的解決了這一難題。

1.4 古地理重建

地理環(huán)境是重礦物的分布的制約因素之一，這是利用重礦物分析進(jìn)行古地理重建的一個(gè)重要的理論基礎(chǔ)。葉瑋的關(guān)于順直河道中沉積物的粒度及重礦物分布規(guī)律大型室內(nèi)水槽實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明［4］，順直河道中平面上，淺灘的頭部為貧礦區(qū)，重礦物集中分布在尾、身部，深槽對(duì)重礦物也具富集能力;在縱段面上，重礦物富集區(qū)域是不連續(xù)的，淺灘的迎水坡和淺灘與淺灘之間的凹槽部分為重礦物富集的有利部位。另外，重礦物沿流向從上游向下游逐漸富集，并于下游呈高度集中之勢(shì)?？傊煌牡乩憝h(huán)境，重礦物有著不同的分布規(guī)律。隨著先進(jìn)測(cè)試技術(shù)和分析方法在重礦物分析中的應(yīng)用，重礦物分析在巖相古地理研究中的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛。如趙軍，洪慶玉，董偉良等在北部灣潿西南凹陷物源方向及古地理景觀分析的研究中將磁鐵礦、白鈦礦、鋯石、電氣石、石榴石和赤褐鐵礦按件數(shù)加權(quán)和井?dāng)?shù)加權(quán)，運(yùn)用它們?cè)诟鹘M段量的變化進(jìn)行了古地理景觀的分析。另外，王明磊、張廷山等也在其研究項(xiàng)目準(zhǔn)噶爾盆地南緣中段古近系紫泥泉子組紫三段的研究中將重礦物分析運(yùn)用到了古地理重建中。

1.5 古氣候恢復(fù)

從重礦物角度進(jìn)行古氣候研究，一開(kāi)始并未得到國(guó)內(nèi)外學(xué)者的應(yīng)用。為了恢復(fù)古氣候條件，不少學(xué)者對(duì)輕組分長(zhǎng)石進(jìn)行過(guò)仔細(xì)研究，例如McKee曾把長(zhǎng)石分為新鮮的與風(fēng)化的兩種，詳細(xì)地研究了英國(guó)各時(shí)代砂巖中長(zhǎng)石的性質(zhì)，闡明了英國(guó)許多地質(zhì)時(shí)代的氣候情況。

后來(lái)人們認(rèn)識(shí)到氣候是影響母巖風(fēng)化的主要因素之一，從而影響重礦物的組成及穩(wěn)定性，因此，依據(jù)重礦物可進(jìn)行古氣候恢復(fù)。沈麗琪等對(duì)“北京人”洞穴遺址內(nèi)沉積物的重礦物進(jìn)行了分析總結(jié)出了重礦物在地層中的韻律性，認(rèn)為在氣候因素起主要作用時(shí)，礦物穩(wěn)定指數(shù)高，代表潮濕氣候，反之，穩(wěn)定指數(shù)低則反映氣候干涼。楊寧寧等在其研究中運(yùn)用重礦物分析和粒度分析對(duì)察爾汗鹽湖的古氣候做了一定的討論。

2 結(jié)語(yǔ)

(1)地質(zhì)環(huán)境一般是非常復(fù)雜的，僅靠重礦物分析一種方法難免出現(xiàn)誤差，如在物源分析方面，Humphreys于1991年曾對(duì)挪威北海中央地塹晚侏羅世粉砂巖的源區(qū)進(jìn)行了6個(gè)方面的分析結(jié)果發(fā)現(xiàn)使用不同的技術(shù)和不同的示蹤標(biāo)志得到不同的物源結(jié)論(和鐘鏵，2001)。因此在利用重礦物進(jìn)行盆地分析時(shí)應(yīng)具體情況具體分析合不同的方法進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)和分析。

(2)在進(jìn)行礦物成熟度和穩(wěn)定系數(shù)研究時(shí)要注意相同粒級(jí)才能進(jìn)行比較，這是因?yàn)樗樾嫉V物成分明顯依賴于顆粒的大小，分析全部碎屑物質(zhì)是否都是原始來(lái)源，否則穩(wěn)定系數(shù)將沒(méi)有那么確定的意義。

(3)利用重礦物研究構(gòu)造演化時(shí)還應(yīng)注意重礦物的來(lái)源問(wèn)題，即它是來(lái)自于盆緣造山帶脫頂作用，還是同構(gòu)造火山活動(dòng)。

(4)重礦物的母巖為火山巖和變質(zhì)巖時(shí)，其中的重礦物經(jīng)歷的搬運(yùn)、沉積次數(shù)較少，受后期的影響小，地質(zhì)信息保留較好，能夠很好的反映源區(qū)性質(zhì)。但對(duì)于沉積巖母巖來(lái)說(shuō)，其中的重礦物很可能經(jīng)歷了多次的搬運(yùn)、沉積，改造強(qiáng)烈，地質(zhì)信息受后期作用的影響較大，用它進(jìn)行分析時(shí)應(yīng)慎重。

(5)時(shí)代較老如中生代、古生代的沉積物，重礦物保存至今，因溫度、埋深等條件在不同時(shí)期不同而使其種類增多，含量分布較分散，保留原巖的信息減小，對(duì)判斷物源不利。

［1］朱筱敏.沉積巖石學(xué)［M］.北京:石油工業(yè)出版社，2008.

［2］汪正江.物源分析的研究與展望［J］.沉積與特提斯地質(zhì)，2000，25(4):78－83.

［3］趙紅格，劉池洋.物源分析方法及研究進(jìn)展［J］.沉枳學(xué)報(bào)，2003，21(03):409－415.

［4］葉瑋.順直河道中沉積物的粒度及重礦物分布規(guī)律—室內(nèi)大型水槽實(shí)驗(yàn)［J］.沉積學(xué)報(bào)，1998，16(01).

［5］冉波，王成善，朱利東，曹珂，嚴(yán)寶年，汪滿福.距今40～30Ma時(shí)期青藏高原北緣酒西盆地沉積物重礦物分析和構(gòu)造意義［J］.地學(xué)前沿，2008，15(05).

［6］和鐘鏵.重礦物在盆地分析中的應(yīng)用研究進(jìn)展［J］.地質(zhì)科技情報(bào)，2001，20(4):29 －32.

［7］金秉福，宮立新.大沽河泥沙來(lái)源的重礦物分析及其環(huán)境意義［J］.海洋科學(xué)，2010，34(10)

［8］李英超.巖礦、重礦物分析在非煤系地層對(duì)比中的應(yīng)用［J］.河北地質(zhì)，1994，3

［9］趙軍，洪慶玉，董偉良.北部灣潿西南凹陷物源方向及古地理景觀分析［J］.石油勘探與開(kāi)發(fā)，2001，28(5):25 －28.

［10］王明磊，張廷山，王兵，支東明.重礦物分析在古地理研究中的應(yīng)用—以準(zhǔn)噶爾盆地南緣中段古近系紫泥泉子組紫三段為例［J］.中國(guó)地質(zhì)，2009，36(02).

［11］沈麗琪.沉積巖重礦物研究中的幾個(gè)重要概念及其應(yīng)川［J］.中國(guó)科學(xué)(B 輯)，1985，(1):70 －78.

［12］楊寧寧.察爾汗鹽湖周邊風(fēng)沙沉積物粒度和重礦物特征［D］.西安:陜西師范大學(xué)，2012

［13］周新峰.沉積物物源分析方法綜述［J］.地下水，2013，35(01).

［14］白玉奇.伊盟隆起地區(qū)上古生界石盒子組和山西組物源分析［J］.地下水，2012，34(04).

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1004－1184(2013)05－0129－02

2013-06-03

高軍鋒(1985-)，男，山東萊蕪人，在讀碩士研究生，主攻方向:礦物巖石礦床學(xué)。