Question

物源区分析方法

Answer 1

沉积物源分析是认识盆山演化的重要途径，是确定盆地演化的首要条件。物源区指盆地中碎屑物质的来源区 ( source area) 或母源区 ( parent area) 。母源区的岩石类型、气候、古地形可以为古地理、古气候的重建提供最基本的材料，对大到板块构造属性、小到区域断裂性质的判断等均有重要的指示作用。碎屑成分可以记录物源从一个块体搬运到一个块体的时间历程，还可以记录造山带深部的构造特性。物源分析的基本任务包括如下 4个方面: ①判断古陆或侵蚀区的存在; ②表明古陆地形的起伏特征; ③恢复古河流体系;④确定物源区母岩性质及其构造背景等。

不同物源区的母岩和构造背景在沉积盆地中有不同的沉积、地球化学响应，物源区母岩性质与其板块构造背景具明显的亲缘关系。

目前物源区判识方法主要包括沉积属性砂岩判识 ( 矿物、岩石、生物、成熟度、岩性) 和砂岩 ( 泥岩) 地球化学属性 ( 常量元素、微量元素、稀土元素、同位素) 判识两大方面。

碎屑岩中重矿物的物性特征 ( 如颜色、形态、粒度、硬度和稳定性等) 组合在物源分析、构造演化、地层分析对比、岩相古地理重建及古气候恢复等方面具有良好的应用前景 ( 和钟铧等，2001; S. F. Liu et al. ，2001) 。

对于塔里木沉积盆地类型的划分及构造背景的研究前人已做过许多工作。曹守连( 1994) 曾对塔里木盆地东北部地区充填序列进行了初步的物源分析，陈发景 ( 1994) 和张希明等 ( 1995) 根据 Dickinson 等的三角图解，对塔里木盆地北部地区的板块构造背景进行了判别分析。近年来，李忠 ( 2004，2005) 等通过库车坳陷的不同剖面，根据砾岩砾石成分、砂岩骨架颗粒、碎屑重矿物组分及其成熟度及演变等对北部物源区- 古天山构造活动与造山作用的关系进行了较为详细的讨论，指出天山物源总体以再旋回造山带类型为特征，演变包括 5 期: ①早三叠世古天山继承石炭纪以来的构造挤压和隆升，物源岩石类型主要为沉积岩、中高级变质岩，以碰撞造山和褶皱冲断带及混合造山带类型为特征;②中三叠世-中侏罗世构造活动较弱，代表高成熟度的锆石- 金红石- 电气石重矿物组合发育，主要物源岩石类型包括变质岩和酸性火山岩，与弧造山带和混合造山带类型关系密切; ③晚侏罗世-白垩纪，天山开始新一轮的构造挤压隆升，物源岩石类型复杂，可能以变质岩、沉积岩和酸性岩为主; ④中新世构造挤压和隆升活动加强，稳定性极差的碎屑角闪石- 辉石组合增多，物源组合东西分异明显，西部沉积岩相对较多，物源构造属性趋向碰撞造山和褶皱冲断带，东部结晶岩相对较多，物源构造属性复杂或以混合造山带类型为特征; ⑤上新世南天山强烈隆升并向南推进，与前一阶段相比沉积岩物源增多，但物源构造属性基本与之相同。后两阶段砾岩层和不稳定碎屑组分的发育除受控于天山强烈隆升外，可能还与气候环境频繁变化密切相关 ( 表3-1) 。

表3-1 库车坳陷碎屑重矿物组合及其对主要母岩类型的反映

(据李忠，2005)

李双建(2005)根据库车河剖面中新生界沉积物观察和重矿物分析，将库车坳陷中生代沉积与南天山隆升的分异作用分为4个阶段，即早中三叠世、晚三叠世至早白垩世、古新世至中新世、上新世(5Ma)以来，并认为最后一个阶段南天山隆升作用最强烈;将库车坳陷中新生代古气候演化分为3个阶段，即早三叠世(干旱-半干旱)、中晚三叠世-中晚侏罗世(湿润-半湿润)、晚侏罗世以来(半干旱-干旱);并认为晚侏罗世是该区气候演化的重要转折期，晚白垩世是该区构造活动的重要转折期，这两个阶段对库车坳陷内古地理演化和构造变形具有控制作用。

上述研究工作，基本上是对沉积物源纵向上的演变及其与构造属性关系进行的分析，而对于库车坳陷内区域性的物源变化研究较少。作者主要根据重矿物组合及变化、砂岩碎屑组分、砂岩(泥岩)地球化学属性，结合古水流流向分析、沉积地层的区域展布(厚度、砂地比、砂泥比)等资料，对库车坳陷中新生界物源区特征进行综合分析。