《Sedimentary Geology》：Morphoscopy of quartz grains according to Cailleux (1942) as a powerful tool for environmental reconstructions – Recent review and methodology
编辑推荐：
摘要石英砂粒形态学分析的概念最初由法国研究者André Cailleux于1942年提出。该方法结合粒度的圆度与表面纹理进行评判。这种简单且无需成本的检测方式使他能够研究源自风成沉积物的石英砂粒的具体沉积环境。尽管该方法简单且具有解释价值，但形态学分析在沉积学研究中并未得到广
摘要
石英砂粒形态学分析的概念最初由法国研究者André Cailleux于1942年提出。该方法结合粒度的圆度与表面纹理进行评判。这种简单且无需成本的检测方式使他能够研究源自风成沉积物的石英砂粒的具体沉积环境。尽管该方法简单且具有解释价值，但形态学分析在沉积学研究中并未得到广泛应用。该方法在当代研究中被忽视的原因之一在于，其假设与解释价值的回顾从未从法语翻译为英语，严重限制了其传播。本文旨在介绍形态学分析的原始概念，并引入近几十年开发的最新修订，以扩展其在沉积学研究中的应用。本文详细讨论了石英颗粒表面所记录的特征，这些特征是区分七类形态学类型粒度的依据，并从形成过程的角度进行了详细论述。在此，我们提出了形态学分析的扩展版本（命名为MorphoQ），涵盖了源自寒冷气候风成、河流、冰川、冰后河流、冰缘及斜坡环境的沉积物。本文包括形态学分析的详细框架，包括逐步操作方案，并对其要求与局限进行了深入阐述。本工作旨在恢复石英砂粒形态学分析的通用应用，鼓励其在沉积学研究中的应用，并呼吁规范其执行标准。
引言
石英砂粒形态学分析是通过简单的光学工具（如双目放大镜，放大倍率为5×至80×）对石英砂粒的形状和表面总体特征进行目视与统计检验，以确定沉积物搬运过程、沉积环境及沉积后过程。石英砂粒形态学分析由André Cailleux于1942年在其开创性著作《欧洲冰缘风成作用》中首次完整定义，该研究源于其对风成环境长达九年的系统考察。作者（Cailleux，1942）分析了4000个样本，主要采集自欧洲曾经被冰川覆盖的区域及其周边，同时也包括格陵兰、巴塔哥尼亚、非洲部分地区、亚洲及大洋洲的样品。其研究对象为砂粒级（0.4–1.0 mm）的石英颗粒。这一详尽分析的结果为根据圆度与表面光泽区分四类砂粒奠定了基础（另参见Schneider，1970对早期形态学研究修订）：
- 1)
"non-usés"（法语；NU——英文文献中常用缩写）= 未磨蚀或棱角分明的颗粒，具有尖锐的边缘，代表从源区搬运距离相对较短的沉积物或冰川环境中的砂粒；
- 2)
"émoussés-luisants"（EL）= 磨蚀不规整但光滑（抛光）的颗粒，表面有光泽，代表水成磨蚀沉积物；
- 3)
"ronds-mats"（RM）= 表面呈雾状（暗淡）的圆形颗粒，代表风成磨蚀沉积物；
- 4)
"ronds-mats sales" = 表面呈雾状并被沉积胶结物覆盖的圆形颗粒，代表古风成磨蚀沉积物。
最初，颗粒的这四类分类完全是主观进行的，未涉及任何度量测量，因此其目视分组仅依赖观察者的经验与判断。作者（Cailleux，1942）建议通过估算每类颗粒在样本中的出现比例，来确定搬运介质及沉积环境。
在石英砂粒形态学分析（Cailleux，1942）被提出之后，该方法在20世纪50年代和60年代初期被广泛热情地应用于沉积学研究，尤其是在法国（Cailleux及其合作者，如Cailleux与Tricart，1959；Cailleux与Schneider，1968）、德国（如Pachur，1966，Pachur，1967；Schneider，1970）以及波兰（如Balińska-Wuttke，1963；Go?dzik，1973，Go?dzik，1980，Go?dzik，1995；Klatkowa，1982；Nalewajko，1982）。然而，尽管颗粒形态学分析已获得足够关注并成为有效且广泛使用的研究方法，其在地质研究中的进一步推广与应用却受到了限制。当在沉积物中普遍观察到各种中间类型的颗粒时（即未被Cailleux（1942）分类所涵盖的颗粒），方法实施遇到了困难。Cailleux本人（1942）曾提及此问题，并有多位研究者进一步阐述（如Alimen，1951；Le Bourdiec，1958；Zimdars，1958；Cailleux与Tricart，1959）。此外，扫描电子显微镜（SEM）用于分析石英颗粒表面的应用日益广泛，始于20世纪60年代和70年代（如Margolis，1968；Krinsley与Doornkamp，1973；Whalley与Krinsley，1974；Moss与Green，1975；Bull，1981；Mahaney，1990，Mahaney，1995），这使得经典形态学分析逐渐被详细的微纹理分析所取代（关于SEM颗粒分析的早期文献综述及全面描述，另参见Mahaney，2002）。
本文旨在提供针对砂粒级（0.25–1.0 mm）石英颗粒形态学分析的详细方案与逐步操作指南。对Cailleux（1942）原始分类的回顾旨在重新唤起对形态学分析作为沉积学研究中有效且强有力的环境重建工具的兴趣。为此，我们提出了MorphoQ，一种基于Cailleux（1942）原始方法的标准化方法学框架，用于更新后的石英颗粒形态学分析。与原始方法相比，MorphoQ融合了统一的方法学、基于表面特征和圆度严格定义的颗粒分类以及环境组合模板——这些对于使用双目放大镜获得可靠的形态学分析结果至关重要。因此，MorphoQ成为分析沉积物的有效工具，不仅适用于寒冷气候风成环境，还适用于河流、冰川、冰后河流、冰缘及斜坡环境。
章节摘要
原始分类的修订
在Cailleux（1942）为砂粒级石英颗粒形态学分析奠定奠基之后，人们曾多次尝试修订其原始形态学分类。即使Cailleux在其后期著作中（如Cailleux，1961）也放弃了区分第四类颗粒即"ronds-mats sales"的想法。波兰研究者为修订Cailleux（1942）原始分类做出了重大贡献，因为该分类方法在……中得到广泛应用
形态学分析原则
石英颗粒的形态学分析在不进行度量测量的情况下完成。因此，遵循特定且通用的操作程序至关重要，以获得具有统计意义且可比较的结果。任何方法学偏差或修改都明确排除了结果可比的可能性，若出现此类情况，所得结论将无法被视为正确。
MorphoQ对石英颗粒的分析应包括以下步骤（图2）：
石英颗粒的形态学分类
使用双目放大镜（5×至80×）对石英颗粒进行检验可揭示其形状及部分基本表面特征。通过高倍（>1000×）扫描电子显微镜成像进行微纹理分析，可以更为详细地洞察石英颗粒的表面特征。在此，我们提供了石英颗粒的详细形态学特征（源自MorphoQ分析），并辅以扫描电子显微镜下观察到的颗粒特征信息。形态学类别的
石英颗粒形态学类别与沉积过程及环境的对应关系
通过MorphoQ分析获得的石英颗粒形状与表面特征，即使用双目显微镜进行的低倍检验结果，是得出关于最近影响所研究颗粒的过程结论的依据。以下七类颗粒中每一类（图1、图3、图4）均可与不同的环境条件相关联：
- •
RM – 代表RM类的砂粒级石英颗粒是寒冷气候风成环境的典型特征。高
形态学结果的应用与解释价值
众多早期与近期研究（如Schneider，1970；Go?dzik，1973，Go?dzik，1980，Go?dzik，1995；Nú?ez与Alhonen，1974；Klatkowa，1982；Mycielska-Dowgia??o，1993；Mycielska-Dowgia??o与Woronko，1998，Mycielska-Dowgia??o与Woronko，2004；Woronko与Bujak，2018；Rymer与Wachecka-Kotkowska，2024；Farkas等，2025）表明，通过砂粒级石英颗粒的形态学分析可获得大量重要的古地理与地层学结论。这源于
方法局限性
形态学分析是一种无需成本但耗时较长的砂粒级石英颗粒分析方法。无需使用专业设备即可获得高质量解释数据是该方法最大但被低估的优势。然而，如同任何研究方法一样，MorphoQ分析也存在其局限性。以下列出所有局限，在进行形态学检验时必须予以考虑：
结论
我们提出了MorphoQ分析的概念，该概念基于Cailleux（1942）提出的砂粒级石英颗粒原始形态学分析。近年的方法学发展增强了区分源自寒冷气候风成、水成（河流与海洋）、冰川及冰缘环境的石英颗粒形态学特征的能力。为此，MorphoQ分析为重建不同沉积物的搬运历史提供了强有力的工具，并且
CRediT作者贡献声明
Barbara Woronko：撰写 – 原稿，验证，资源，方法论，调查，形式化分析，概念构思。Martyna E. Górska：撰写 – 原稿，可视化，方法论，调查，形式化分析。
利益冲突声明
作者声明不存在可能影响本文所报告工作的已知竞争性经济利益或个人关系。
致谢
作者谨向华沙大学（波兰）El?bieta Mycielska-Dowgia??o教授致以最诚挚的感谢，正是她使作者得以接触形态学分析，多年来她已成为众多波兰研究者的灵感源泉。作者感谢编辑（Catherine Chagué）及两位匿名审稿人的意见与建议，这些意见与建议有助于提升本手稿的质量。
Barbara Woronko|Martyna E. Górska
