利用微量元素和石榴石鉴别图确定源岩：以巴西东北部赤道边缘的波蒂瓜尔盆地为例

《Marine and Petroleum Geology》：Identifying source-rocks using trace-elements and garnet discrimination diagrams: Example from Potiguar Basin, equatorial margin, NE Brazil

沉积 provenance 分析基于 garnet 和 tourmaline 的主元素与微量元素综合研究，解决了传统分类图重叠问题。通过整合 Mange-Morton 主元素分类、Tolosana-Delgado 多元统计分析及 Hong 微量元素分界方法，对 Potiguar 盆地三阶段沉积物分析表明：约79% garnet 原属 Bi-type（火成岩）但显示片麻岩/麻粒岩特征，tourmaline 组成佐证此结论，最终确认源区以 Seridó terrane 的片麻岩-麻粒岩为主，伴随 Cretaceous 前期岩浆活动

　　在地质研究中，沉积物来源分析是一项关键的技术，它能够帮助我们理解沉积盆地的演化历史以及岩石形成的地质背景。传统的沉积物来源分析方法通常依赖于对砂岩中主要元素组成的测定，这种方法在研究中被广泛使用，因为它能够提供关于沉积物来源的基本信息。然而，随着研究的深入，我们发现一些问题仍然存在，尤其是在使用标准分类图来识别沉积物来源时，由于元素组成重叠，常常导致结果不够准确。

为了克服这一局限性，近年来研究者们提出了多种改进方法，结合了不同的分析手段，以提高对沉积物来源的识别能力。其中，利用重晶石、石榴石和电气石等矿物的化学组成进行分析，成为一种有效的方法。这些矿物在沉积过程中具有较强的抗风化能力，因此能够保留较为完整的化学信息，为研究者提供可靠的来源指示。

本研究通过整合和比较三种不同的分类方法，以解决石榴石和电气石在化学组成上的重叠问题。具体来说，采用了以下三种方法：（1）Mange和Morton（2007）提出的基于主要元素的石榴石分类方法；（2）Tolosana-Delgado等人（2018）开发的多变量统计分析框架；（3）Hong等人（2020）提出的基于微量元素的分类方法。通过这三种方法的结合，研究者能够更准确地识别出沉积物的来源，并对不同地质阶段的沉积物供应情况进行分析。

研究的对象是巴西东北部的Potiguar盆地，该盆地是白垩纪裂谷盆地的一部分，与巴西赤道边缘的地质演化密切相关。Potiguar盆地的形成始于白垩纪初期，与冈瓦纳大陆的分裂过程有关。该盆地覆盖了里约格兰德杜斯南山州和部分塞阿拉州，总面积约为48,000平方公里。研究者们对该盆地的裂谷、裂谷后和沉积阶段（Pendência、Alagamar和A?u地层）的沉积物进行了分析，重点研究了石榴石和电气石的化学组成及其对沉积物来源的指示意义。

在采样过程中，研究者们从Potiguar盆地的陆上和海上部分采集了24个钻屑样本，来自七口钻井，深度范围从600米到2322米。这些样本分别属于Pendência、Alagamar和A?u地层。通过对这些样本进行分析，研究者们获得了1043个石榴石颗粒的主要和微量元素数据，以及1493个电气石颗粒的主要元素数据。这些数据为研究提供了丰富的信息，使得能够更精确地识别出沉积物的来源。

研究结果显示，这些石榴石颗粒主要呈现出不规则、次棱角和次圆状的形态，偶尔也有棱角分明的颗粒。一些颗粒显示出不规则或贝壳状的断裂和棱面溶解纹理。总体来看，这些石榴石颗粒呈现出半透明的特征，颜色以浅粉色为主，红色橙色和无色的变种则较为少见。颗粒中常见有粒状、针状和片状的包体，有些具有优先方向，有些则没有。电气石颗粒则呈现出次棱角、棱柱状和其它形态，显示出一定的多样性。

通过分析这些颗粒的化学组成，研究者们发现传统的分类方法并不能完全准确地识别出沉积物的来源。特别是，一些来自火成岩的石榴石颗粒与来自变质沉积岩的颗粒在化学组成上表现出相似性，这使得传统的分类方法在识别过程中存在一定的不确定性。通过结合微量元素分析和多变量统计方法，研究者们能够更有效地区分出这些重叠的来源，并提高分析的准确性。

此外，研究还发现，不同地质阶段的沉积物供应情况存在差异。在裂谷阶段，沉积物供应主要来自火成岩和变质岩基底，而在裂谷后和沉积阶段，沉积物供应则主要来自变质沉积岩基底，但同时也包含新的火成活动和对已有火山碎屑物质的再加工。这些发现对于理解Potiguar盆地的地质演化历史具有重要意义。

研究者们还通过对比电气石的化学组成与石榴石的分类结果，进一步验证了沉积物来源的多样性。电气石的化学组成可以提供关于沉积物来源的额外信息，特别是在识别变质沉积岩来源方面具有较高的可靠性。这种方法不仅能够帮助我们更准确地识别出沉积物的来源，还能够揭示不同地质阶段的沉积物供应特征。

综上所述，本研究通过整合和比较多种分析方法，提高了对沉积物来源的识别能力。通过结合主要元素和微量元素分析，以及多变量统计方法，研究者们能够更准确地识别出不同地质阶段的沉积物来源，并揭示出沉积物供应的复杂性。这些发现对于理解沉积盆地的演化历史和岩石形成的地质背景具有重要的意义。