CN112395729B - 一种确定碎屑石榴石矿物母岩岩性的方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种确定碎屑石榴石矿物母岩岩性的方法及装置，该方法包括根据待测碎屑石榴石矿物的主量元素分析结果，利用石榴石Mg‑Fe+Mn‑Ca主量元素判别图初步确定碎屑石榴石矿物母岩岩性；当待测碎屑石榴石矿物的主量元素分析结果落于该判别图的Type A、Type B或者Type D区域时，利用待测碎屑石榴石矿物的微量元素分析结果进一步确定其母岩岩性。本发明可更加系统、准确地区分基性岩来源和变基性岩来源的石榴石，区分不同类型矽卡岩来源的石榴石，判别花岗岩来源、高级麻粒岩相变泥质岩来源以及中低级角闪岩相变泥质岩来源的石榴石。进而精准地指示母岩类型，对物源恢复研究甚至盆‑山耦合关系研究等方面发挥重要作用。
Description
技术领域
本发明涉及一种确定碎屑石榴石矿物母岩岩性的方法及装置，属于沉积物源分析研究中的单矿物地球化学特征分析技术领域。
背景技术
沉积物源分析在确定沉积物的母岩性质，碎屑沉积物的搬运路径，沉积作用以及盆山关系等方面有重大的研究意义(王成善,李祥辉,胡修棉.再论印度-亚洲大陆碰撞的启动时间[J].地质学报,2003,77(1):16-24；Basu A.A perspective on quantitativeprovenance analysis[J].Quantitative Provenance Studies in Italy,2003,61:11-22；Weltje G J,Eynatten H V.Quantitative provenance analysis of sediments:review and outlook[J].Sedimentary Geology,2004,171(1):1-11)。沉积物的组成首先受物源区母岩岩石类型的控制，也会受到从源到汇过程的风化作用、搬运过程、沉积分选效应甚至成岩改造等多方面影响(Morton A C.Heavy Minerals in Provenance Studies[M]//In：Zuffa,G G(Ed.),Provenance of Arenites.Reidel Publ,Dordrecht,1985.pp:249-277.；Morton A C,Hallsworth C R.Processes controlling the composition ofheavy mineral assemblages in sandstones[J].Sedimentary Geology,1999,124(1–4):3-29)。因此，寻找合理的研究对象和有效的手段，是沉积物源研究中的难点。
常用的物源分析方法包括：(1)基于薄片分析的岩石学研究；(2)重矿物特征和组合分析；(3)沉积岩的全岩主量、微量和同位素地球化学元素分析。例如，Dickinson收集了世界上典型地区的砂岩碎屑骨架颗粒组成数据，用于解释源区构造背景(Dickinson WR.Interpreting Provenance Relations from Detrital Modes of Sandstones[M]//In：Zuffa,G G(Ed.),Provenance of Arenites.Reidel Publ.,Dordrecht,1985.pp:333-361)。Morton and Hallsworth提出相似的水动力条件下，具有相同物理和化学稳定性的重矿物可以更准确反映物源信息(Morton A C,Hallsworth C.Identifying provenance-specific features of detrital heavy mineral assemblages in sandstones[J].Sedimentary Geology,1994,90(3–4):241-256)。但是，这些传统的分析手段反映的是物源供给的混合效应，在沉积物具有多物源特征时，这些方法可能并不适用。使用这些方法研究被强烈蚀变或成岩改造的沉积岩，难免会误解其物源信息。碎屑重矿物的单颗粒原位地球化学(包括主量、微量和同位素分析)，可以很好地弥补这些缺陷。随着先进的原位地球化学分析技术手段，如电子探针、激光剥蚀-电感耦合等离子体质谱和同位素分析技术的广泛应用，单矿物原位的地球化学分析变得简单而可靠，选择未蚀变的矿物或者单颗粒未蚀变的区域进行分析，可以避免风化作用或成岩作用对沉积母岩信息的影响。对沉积物或沉积岩样品，分析一定数量的颗粒，所获结果可以反映多源区对沉积物的贡献程度。(Henry DJ,Guidotti C V.Tourmaline as a petrogenetic indicator mineral-An example fromthe staurolite-grade metapelites of NW Maine[J].American Mineralogist,1985,70(1):1-15；Fedo C M,Sircombe K N,Rainbird R H.Detrital zircon analysis of thesedimentary record[J].Reviews in Mineralogy&Geochemistry,2003,53(1):277-303；Condie K C,Belousova E,Griffin W L,et al.Granitoid events in space and time:Constraints from igneous and detrital zircon age spectra[J].GondwanaResearch,2009,15(3–4):228-242；Triebold S,Eynatten H V,Luvizotto G L,etal.Deducing source rock lithology from detrital rutile geochemistry:Anexample from the Erzgebirge,Germany[J].Chemical Geology,2007,244(3–4):421-436.Meinhold G.Rutile and its applications in earth sciences[J].Earth ScienceReviews,2010,102(1):1-28)。
因此，提供一种新型的确定碎屑石榴石矿物母岩岩性的方法及装置已经成为本领域亟需解决的技术问题。
发明内容
为了解决上述的缺点和不足，本发明的一个目的在于提供一种确定碎屑石榴石矿物母岩岩性的方法。
本发明的另一个目的还在于提供一种确定碎屑石榴石矿物母岩岩性的装置。
本发明的又一个目的还在于提供一种计算机设备。
本发明的再一个目的还在于提供一种计算机可读存储介质。
为了实现以上目的，一方面，本发明提供了一种确定碎屑石榴石矿物母岩岩性的方法，其中，所述方法包括以下步骤：
(1)根据待测碎屑石榴石矿物的主量元素分析结果，利用石榴石Mg-Fe+Mn-Ca主量元素判别图初步确定碎屑石榴石矿物母岩岩性；
(2)当待测碎屑石榴石矿物的主量元素分析结果落于石榴石Mg-Fe+Mn-Ca主量元素判别图的Type A、Type B或者Type D区域时，利用待测碎屑石榴石矿物的微量元素分析结果进一步确定其母岩岩性。
根据本发明具体实施方案，在所述的方法中，优选地，步骤(1)所述初步确定碎屑石榴石矿物母岩岩性，具体包括：
当待测碎屑石榴石矿物的主量元素分析结果落于石榴石Mg-Fe+Mn-Ca主量元素判别图的Type Cii区域时，则确定待测碎屑石榴石矿物母岩岩性为超基性岩；
当待测碎屑石榴石矿物的主量元素分析结果落于石榴石Mg-Fe+Mn-Ca主量元素判别图的Type Ci区域时，则确定待测碎屑石榴石矿物母岩岩性为变基性岩；
当待测碎屑石榴石矿物的主量元素分析结果落于石榴石Mg-Fe+Mn-Ca主量元素判别图的Type D区域时，则确定待测碎屑石榴石矿物母岩岩性为矽卡岩；
当待测碎屑石榴石矿物的主量元素分析结果落于石榴石Mg-Fe+Mn-Ca主量元素判别图的Type A区域时，则确定待测碎屑石榴石矿物母岩岩性为花岗岩和/或高级麻粒岩相变沉积岩；
当待测碎屑石榴石矿物的主量元素分析结果落于石榴石Mg-Fe+Mn-Ca主量元素判别图的Type B区域时，则确定待测碎屑石榴石矿物母岩岩性为花岗岩和/或中低级变沉积岩。
其中，所述石榴石Mg-Fe+Mn-Ca主量元素判别图(如图1所示)为本领域使用的常规图，可参见Mange and Morton，2007。
图1中，Type A区域的母岩岩性为高级麻粒岩相变沉积岩、紫苏花岗岩和中酸性火成岩(来源于地壳深部，高Mg，低Ca)，Type Bi区域的母岩岩性为中酸性火成岩(高Fe，高Mn)，Type Bii区域的母岩岩性为中低级变沉积岩，最高至角闪岩相(低Mg，Ca含量不一)，Type Ci区域的母岩岩性为变基性岩，Type Cii区域的母岩岩性为超基性岩(高Mg，Ci与Cii以Mg含量50％为界)，Type D区域的母岩岩性为矽卡岩(高Ca)。图1中，Prp、Alm、Sps、Grs分别为镁铝榴石、铁铝榴石、锰铝榴石、钙铝榴石。
根据本发明具体实施方案，优选地，该方法还包括利用PrN/HoN(PrN和HoN均为测试样品元素含量球粒陨石标准化的值，具体而言PrN为测试样品Pr含量/球粒陨石Pr含量，HoN为测试样品Ho含量/球粒陨石Ho含量)>1，ΣHREE(HREE指重稀土元素，其包括Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu；ΣHREE为上述重稀土元素含量的总和)<6将超基性岩(如橄榄岩)与变基性岩(如榴辉岩、辉石岩中的石榴石)进行区分。
在超基性岩内部，由于橄榄岩中还存在环带石榴石，其中心的REE配分模式与边缘相差甚多，呈现出另一种正弦态(高-低-高)的配分模式(该模式下，石榴石的HREE亏损程度极高)，因此可利用PrN/HoN>1，ΣHREE<6将其与变基性岩如榴辉岩、辉石岩来源的石榴石分开(如图2所示)。
根据本发明具体实施方案，优选地，该方法还包括利用稀土元素分配模式将矽卡岩来源类型进一步区分。
根据本发明具体实施方案，在所述的方法中，优选地，当矽卡岩中的石榴石稀土元素分配模式为模式一：轻稀土富集，重稀土亏损，Eu正异常即LaN/YbN(LaN、YbN分别表示测试样品La、Yb元素含量球粒陨石标准化的值)>1，Eu/Eu*(Eu/Eu*＝EuN/(0.5×(SmN+GdN))，其中，EuN、SmN、GdN分别表示测试样品Eu、Sm、Gd元素含量球粒陨石标准化的值)>1时，则确定该矽卡岩来自岩浆型矽卡岩；
当矽卡岩中的石榴石稀土元素分配模式为模式二：轻稀土亏损，重稀土富集，Eu负异常即LaN/YbN>1，Eu/Eu*<1时，则确定该矽卡岩来自热液交代型矽卡岩。
碎屑石榴石主量元素判别图中Type D区域为矽卡岩，本发明可进一步采用稀土元素分配模式(如图3所示)将矽卡岩来源类型进一步进行区分。经过研究，矽卡岩(高Ca)中的石榴石稀土元素分配主要存在两种比较典型的模式。模式一：轻稀土富集，重稀土亏损，Eu正异常(LaN/YbN约>1，Eu/Eu*>1)，反映形成环境主要为氧化、富铁环境，可能来自岩浆型矽卡岩；模式二：轻稀土亏损，重稀土富集，Eu负异常(LaN/YbN约>1，Eu/Eu*<1)，反映其形成环境主要为还原、富铝环境，可能来自热液交代型矽卡岩。
根据本发明具体实施方案，在所述的方法中，优选地，步骤(2)若待测碎屑石榴石矿物的主量元素分析结果落于石榴石Mg-Fe+Mn-Ca主量元素判别图的Type A、Type B或者Type D区域，利用待测碎屑石榴石矿物的微量元素分析结果进一步确定其母岩岩性，具体包括：
当待测碎屑石榴石矿物中ΣHREE>600ppm时，则确定其母岩岩性为花岗岩类岩石；
当待测碎屑石榴石矿物中ΣHREE介于300-600ppm时，则确定其母岩岩性为花岗岩或变泥质岩类岩石；
当待测碎屑石榴石矿物中ΣHREE<300ppm时，则确定其母岩岩性为变泥质岩类岩石。
在碎屑石榴石主量元素判别图的Type A区域中，包含了花岗岩和高级麻粒岩相变沉积岩来源的石榴石，这两类石榴石利用主量元素分析通常区分不开；此外，碎屑石榴石主量元素判别图的Type B区域中的花岗岩来源(Type Bi)和中低级变沉积岩(Type Bii)来源的石榴石在主量元素图(如图4所示)投点中，也经常落在一起，区分不开。对比花岗岩与变沉积岩的石榴石REE特征参数，发现在REE含量上，两类岩石存在着较大区别，尤其在HREE方面，花岗岩类石榴石的ΣHREE普遍较高，变化范围为200.8-9951.1(ppm)，变泥质岩类石榴石的ΣHREE普遍较低，变化范围为15.08-1661.22(ppm)。
根据本发明具体实施方案，在所述的方法中，优选地，步骤(2)若待测碎屑石榴石矿物的主量元素分析结果落于石榴石Mg-Fe+Mn-Ca主量元素判别图的Type A、Type B或者Type D区域，利用待测碎屑石榴石矿物的微量元素分析结果进一步确定其母岩岩性，具体包括：
以待测碎屑石榴石矿物中ΣHREE为横坐标，以ΣLREE(LREE指轻稀土元素，其包括La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu；ΣLREE指轻稀土元素含量的总和)为纵坐标，建立碎屑石榴石矿物微量元素判别图(如图5a所示)；
当待测碎屑石榴石矿物中ΣHREE落于图中ΣHREE>600ppm的区域(图中区域三)时，则确定其母岩岩性为花岗岩类岩石；
当待测碎屑石榴石矿物中ΣHREE落于图中由ΣHREE＝600ppm、ΣLREE＝0、ΣLREE＝0.0706ΣHREE-1.035以及ΣLREE＝4所围成的区域(区域二)内时，则确定其母岩岩性为中低级角闪岩相变泥质岩；
当待测碎屑石榴石矿物中ΣHREE落于图中由ΣHREE＝600ppm、ΣLREE＝4、ΣLREE＝0.0706ΣHREE-1.035、ΣLREE＝0以及ΣHREE＝0ppm所围成的区域(区域一)内时，则确定其母岩岩性为高级麻粒岩相变泥质岩。
根据本发明具体实施方案，优选地，该方法还包括利用待测碎屑石榴石矿物中Zn含量及Y含量对不同级别的变泥质岩进行区分，以确定碎屑石榴石矿物母岩岩性。
根据本发明具体实施方案，在所述的方法中，优选地，所述利用待测碎屑石榴石矿物中Zn含量及Y含量对不同级别的变泥质岩进行区分，以确定碎屑石榴石矿物母岩岩性，具体包括：
以Zn含量为纵坐标，以Y含量为横坐标，建立Zn和Y两种元素的判别图；再根据该判别图对不同级别的变泥质岩进行区分，以确定碎屑石榴石矿物母岩岩性。
根据本发明具体实施方案，在所述的方法中，优选地，当待测碎屑石榴石矿物中Zn含量>150ppm时，则确定碎屑石榴石矿物母岩岩性为高级麻粒岩相变泥质岩；
当待测碎屑石榴石矿物中Zn含量<100ppm时，则确定碎屑石榴石矿物母岩岩性为中低级角闪岩相变泥质岩(如图5b所示)。
在所述的方法中，沉积岩中碎屑石榴石矿物可能来源于多种类型的变质岩，如片岩、片麻岩、榴辉岩、角闪岩、麻粒岩等，或者来源于火成岩，如花岗岩、伟晶岩、金伯利岩、橄榄岩和辉石岩等。碎屑石榴石在沉积源-汇过程中较为稳定，其主量元素和微量元素组成具有明显的不同，可以指示石榴石的母岩类型。
其中，石榴石化学表达式为X3Y2(SiO4)3，式中X代表二价元素(如Ca2+、Mg2+、Fe2+、Mn2 +等)，Y为三价元素(如Al3+、Fe3+、Cr3+等)。结晶岩中的石榴石具有多变的元素组成，不仅可以反映结晶岩的原岩性质，还与其形成的温压条件有关。一般认为随着变质岩变质级别(特别是温度)的提高，Mg的含量增加，而压力提高则会影响Ca的含量，往往随着P/T值的升高而增加；而花岗质岩中的石榴石，其Mn的含量可以表征结晶温度，Mn含量的增高可能指示结晶温度的降低。因此，在碎屑石榴石主量元素分析(Mange and Morton，2007，图1)的基础上，可以大致确定其母岩性质，再通过微量元素可对其母岩类型重叠区域进行进一步划分，最后确定其母岩来源。
另一方面，本发明还提供了一种确定碎屑石榴石矿物母岩岩性的装置，其中，所述装置包括：
碎屑石榴石矿物母岩岩性初步确定模块，用于根据待测碎屑石榴石矿物的主量元素分析结果，利用石榴石Mg-Fe+Mn-Ca主量元素判别图初步确定碎屑石榴石矿物母岩岩性；
碎屑石榴石矿物母岩岩性确定模块，用于当待测碎屑石榴石矿物的主量元素分析结果落于石榴石Mg-Fe+Mn-Ca主量元素判别图的Type A、Type B或者Type D区域时，利用待测碎屑石榴石矿物的微量元素分析结果进一步确定其母岩岩性。
根据本发明具体实施方案，在所述的装置中，优选地，所述碎屑石榴石矿物母岩岩性初步确定模块具体用于：
当待测碎屑石榴石矿物的主量元素分析结果落于石榴石Mg-Fe+Mn-Ca主量元素判别图的Type Cii区域时，则确定待测碎屑石榴石矿物母岩岩性为超基性岩；
当待测碎屑石榴石矿物的主量元素分析结果落于石榴石Mg-Fe+Mn-Ca主量元素判别图的Type Ci区域时，则确定待测碎屑石榴石矿物母岩岩性为变基性岩；
当待测碎屑石榴石矿物的主量元素分析结果落于石榴石Mg-Fe+Mn-Ca主量元素判别图的Type D区域时，则确定待测碎屑石榴石矿物母岩岩性为矽卡岩；
当待测碎屑石榴石矿物的主量元素分析结果落于石榴石Mg-Fe+Mn-Ca主量元素判别图的Type A区域时，则确定待测碎屑石榴石矿物母岩岩性为花岗岩和/或高级麻粒岩相变沉积岩；
当待测碎屑石榴石矿物的主量元素分析结果落于石榴石Mg-Fe+Mn-Ca主量元素判别图的Type B区域时，则确定待测碎屑石榴石矿物母岩岩性为花岗岩和/或中低级变沉积岩。
根据本发明具体实施方案，优选地，该装置还包括第一岩性区分模块，用于利用PrN/HoN>1，ΣHREE<6将超基性岩与变基性岩进行区分。
根据本发明具体实施方案，优选地，该装置还包括第二岩性区分模块，用于利用稀土元素分配模式将矽卡岩来源类型进一步区分。
根据本发明具体实施方案，在所述的装置中，优选地，所述第二岩性区分模块，具体用于：
当矽卡岩中的石榴石稀土元素分配模式为模式一：轻稀土富集，重稀土亏损，Eu正异常即LaN/YbN>1，Eu/Eu*>1时，则确定该矽卡岩来自岩浆型矽卡岩；
当矽卡岩中的石榴石稀土元素分配模式为模式二：轻稀土亏损，重稀土富集，Eu负异常即LaN/YbN>1，Eu/Eu*<1时，则确定该矽卡岩来自热液交代型矽卡岩。
根据本发明具体实施方案，在所述的装置中，优选地，所述碎屑石榴石矿物母岩岩性确定模块具体用于：
当待测碎屑石榴石矿物中ΣHREE>600ppm时，则确定其母岩岩性为花岗岩类岩石；
当待测碎屑石榴石矿物中ΣHREE介于300-600ppm时，则确定其母岩岩性为花岗岩或变泥质岩类岩石；
当待测碎屑石榴石矿物中ΣHREE<300ppm时，则确定其母岩岩性为变泥质岩类岩石。
根据本发明具体实施方案，在所述的装置中，优选地，所述碎屑石榴石矿物母岩岩性确定模块进一步用于：
以待测碎屑石榴石矿物中ΣHREE为横坐标，以ΣLREE为纵坐标，建立碎屑石榴石矿物微量元素判别图；
当待测碎屑石榴石矿物中ΣHREE落于图中ΣHREE>600ppm的区域时，则确定其母岩岩性为花岗岩类岩石；
当待测碎屑石榴石矿物中ΣHREE落于图中由ΣHREE＝600ppm、ΣLREE＝0、ΣLREE＝0.0706ΣHREE-1.035以及ΣLREE＝4所围成的区域内时，则确定其母岩岩性为中低级角闪岩相变泥质岩；
当待测碎屑石榴石矿物中ΣHREE落于图中由ΣHREE＝600ppm、ΣLREE＝4、ΣLREE＝0.0706ΣHREE-1.035、ΣLREE＝0以及ΣHREE＝0ppm所围成的区域内时，则确定其母岩岩性为高级麻粒岩相变泥质岩。
根据本发明具体实施方案，优选地，该装置还包括第三岩性区分模块，用于利用待测碎屑石榴石矿物中Zn含量及Y含量对不同级别的变泥质岩进行区分，以确定碎屑石榴石矿物母岩岩性。
根据本发明具体实施方案，在所述的装置中，优选地，所述第三岩性区分模块，具体用于：
以Zn含量为纵坐标，以Y含量为横坐标，建立Zn和Y两种元素的判别图；再根据该判别图对不同级别的变泥质岩进行区分，以确定碎屑石榴石矿物母岩岩性。
根据本发明具体实施方案，在所述的装置中，优选地，所述第三岩性区分模块，进一步用于：
当待测碎屑石榴石矿物中Zn含量>150ppm时，则确定碎屑石榴石矿物母岩岩性为高级麻粒岩相变泥质岩；
当待测碎屑石榴石矿物中Zn含量<100ppm时，则确定碎屑石榴石矿物母岩岩性为中低级角闪岩相变泥质岩。
又一方面，本发明还提供了一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其中，所述处理器执行所述计算机程序时实现以上所述的确定碎屑石榴石矿物母岩岩性的方法。
再一方面，本发明提供了一种计算机可读存储介质，其中，所述计算机可读存储介质存储有执行以上所述确定碎屑石榴石矿物母岩岩性的方法的计算机程序。
本发明在石榴石Mg-Fe+Mn-Ca主量元素判别图(Mange and Morton，2007)的基础上，进一步提出利用石榴石的微量元素进行母岩划分的方法；该方法可为碎屑石榴石在沉积物源分析研究中的应用提供可靠依据。本发明可以更加系统、准确地区分基性岩来源和变基性岩来源的石榴石，区分不同类型矽卡岩来源的石榴石，判别花岗岩来源、高级麻粒岩相变泥质岩来源以及中低级角闪岩相变泥质岩来源的石榴石。进而精准地指示母岩类型，对物源恢复研究甚至盆-山耦合关系研究等方面发挥重要作用。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为石榴石Mg-Fe+Mn-Ca主量元素判别图。
图2为超基性岩与变基性岩来源的石榴石REE配分模式示意图(CI球粒陨石标准采用Boynton，1984)。
图3为矽卡岩来源的石榴石REE配分模式示意图(CI球粒陨石标准采用Boynton，1984)。
图4为石榴石Mg-Fe+Mn-Ca主量元素投点图(Mange and Morton，2007)(石榴石主量元素数据来源于Krippner(2014)所提供的附录。)。
图5a为碎屑石榴石矿物微量元素判别图。
图5b为碎屑石榴石矿物Zn-Y元素判别图。
图6为本发明实施例中S81-01号样品所含石榴石主量元素投点图。
图7为本发明实施例中S81-01号样品所含石榴石微量元素投点图。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，现结合以下具体实施例对本发明的技术方案进行以下详细说明，但不能理解为对本发明的可实施范围的限定。
本发明实施例中提供了一种确定碎屑石榴石矿物母岩岩性的方法，其中，该方法包括以下步骤：
(1)对取自柴达木盆地编号为S81-01号待测碎屑石榴石矿物进行主量元素分析，再根据待测碎屑石榴石矿物的主量元素分析结果，利用石榴石Mg-Fe+Mn-Ca主量元素判别图(如图6所示，图6中，Prp、Alm、Sps、Grs分别为镁铝榴石、铁铝榴石、锰铝榴石、钙铝榴石)初步确定碎屑石榴石矿物母岩岩性；
从图6中可以看出，该待测碎屑石榴石矿物的主量元素分析结果均落于图6中的Type Bi区域；由此表明，S81-01号样品所含石榴石应来自于中酸性火成岩；
(2)进一步利用待测碎屑石榴石矿物的微量元素分析结果(如图7所示)进一步确定其母岩岩性。
从图7中可以看出，该S81-01号待测碎屑石榴石矿物样品中的石榴石大部分应来自不同级别的变沉积岩，仅有少量来自中酸性火成岩。
由于柴达木盆地三面环山，南部是东昆仑，东部是祁连山，西北部是阿尔金山。南祁连地块主要由上元古代至下古生代的变质岩组成，阿尔金山东部以古生代和中生代花岗岩为主。柴达木盆地北缘新生代早期的碎屑沉积物中含有较多的重矿物石榴石，综合以上结果可知S81-01号样品的母岩主要由不同级别的变沉积岩组成，可能的物源区为祁连山而非阿尔金山。
基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种确定碎屑石榴石矿物母岩岩性的装置，如下面的实施所述。由于这些解决问题的原理与确定碎屑石榴石矿物母岩岩性的方法相似，因此装置的实施可以参见方法的实施，重复之处不在赘述。
本实施例中所提供的该确定碎屑石榴石矿物母岩岩性的装置包括：
碎屑石榴石矿物母岩岩性初步确定模块，用于根据待测碎屑石榴石矿物的主量元素分析结果，利用石榴石Mg-Fe+Mn-Ca主量元素判别图初步确定碎屑石榴石矿物母岩岩性；
碎屑石榴石矿物母岩岩性确定模块，用于当待测碎屑石榴石矿物的主量元素分析结果落于石榴石Mg-Fe+Mn-Ca主量元素判别图的Type A、Type B或者Type D区域时，利用待测碎屑石榴石矿物的微量元素分析结果进一步确定其母岩岩性。
具体实施时，所述碎屑石榴石矿物母岩岩性初步确定模块具体用于：
当待测碎屑石榴石矿物的主量元素分析结果落于石榴石Mg-Fe+Mn-Ca主量元素判别图的Type Cii区域时，则确定待测碎屑石榴石矿物母岩岩性为超基性岩；
当待测碎屑石榴石矿物的主量元素分析结果落于石榴石Mg-Fe+Mn-Ca主量元素判别图的Type Ci区域时，则确定待测碎屑石榴石矿物母岩岩性为变基性岩；
当待测碎屑石榴石矿物的主量元素分析结果落于石榴石Mg-Fe+Mn-Ca主量元素判别图的Type D区域时，则确定待测碎屑石榴石矿物母岩岩性为矽卡岩；
当待测碎屑石榴石矿物的主量元素分析结果落于石榴石Mg-Fe+Mn-Ca主量元素判别图的Type A区域时，则确定待测碎屑石榴石矿物母岩岩性为花岗岩和/或高级麻粒岩相变沉积岩；
当待测碎屑石榴石矿物的主量元素分析结果落于石榴石Mg-Fe+Mn-Ca主量元素判别图的Type B区域时，则确定待测碎屑石榴石矿物母岩岩性为花岗岩和/或中低级变沉积岩。
具体实施时，该装置还包括第一岩性区分模块，用于利用PrN/HoN>1，ΣHREE<6将超基性岩与变基性岩进行区分。
具体实施时，该装置还包括第二岩性区分模块，用于利用稀土元素分配模式将矽卡岩来源类型进一步区分。
具体实施时，所述第二岩性区分模块，具体用于：
当矽卡岩中的石榴石稀土元素分配模式为模式一：轻稀土富集，重稀土亏损，Eu正异常即LaN/YbN>1，Eu/Eu*>1时，则确定该矽卡岩来自岩浆型矽卡岩；
当矽卡岩中的石榴石稀土元素分配模式为模式二：轻稀土亏损，重稀土富集，Eu负异常即LaN/YbN>1，Eu/Eu*<1时，则确定该矽卡岩来自热液交代型矽卡岩。
具体实施时，所述碎屑石榴石矿物母岩岩性确定模块具体用于：
当待测碎屑石榴石矿物中ΣHREE>600ppm时，则确定其母岩岩性为花岗岩类岩石；
当待测碎屑石榴石矿物中ΣHREE介于300-600ppm时，则确定其母岩岩性为花岗岩或变泥质岩类岩石；
当待测碎屑石榴石矿物中ΣHREE<300ppm时，则确定其母岩岩性为变泥质岩类岩石。
具体实施时，所述碎屑石榴石矿物母岩岩性确定模块进一步用于：
以待测碎屑石榴石矿物中ΣHREE为横坐标，以ΣLREE为纵坐标，建立碎屑石榴石矿物微量元素判别图；
当待测碎屑石榴石矿物中ΣHREE落于图中ΣHREE>600ppm的区域时，则确定其母岩岩性为花岗岩类岩石；
当待测碎屑石榴石矿物中ΣHREE落于图中由ΣHREE＝600ppm、ΣLREE＝0、ΣLREE＝0.0706ΣHREE-1.035以及ΣLREE＝4所围成的区域内时，则确定其母岩岩性为中低级角闪岩相变泥质岩；
当待测碎屑石榴石矿物中ΣHREE落于图中由ΣHREE＝600ppm、ΣLREE＝4、ΣLREE＝0.0706ΣHREE-1.035、ΣLREE＝0以及ΣHREE＝0ppm所围成的区域内时，则确定其母岩岩性为高级麻粒岩相变泥质岩。
具体实施时，该装置还包括第三岩性区分模块，用于利用待测碎屑石榴石矿物中Zn含量及Y含量对不同级别的变泥质岩进行区分，以确定碎屑石榴石矿物母岩岩性。
具体实施时，所述第三岩性区分模块，具体用于：
以Zn含量为纵坐标，以Y含量为横坐标，建立Zn和Y两种元素的判别图；再根据该判别图对不同级别的变泥质岩进行区分，以确定碎屑石榴石矿物母岩岩性。
具体实施时，所述第三岩性区分模块，进一步用于：
当待测碎屑石榴石矿物中Zn含量>150ppm时，则确定碎屑石榴石矿物母岩岩性为高级麻粒岩相变泥质岩；
当待测碎屑石榴石矿物中Zn含量<100ppm时，则确定碎屑石榴石矿物母岩岩性为中低级角闪岩相变泥质岩。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
以上所述，仅为本发明的具体实施例，不能以其限定发明实施的范围，所以其等同组件的置换，或依本发明专利保护范围所作的等同变化与修饰，都应仍属于本专利涵盖的范畴。另外，本发明中的技术特征与技术特征之间、技术特征与技术发明之间、技术发明与技术发明之间均可以自由组合使用。
Claims (16)
1.一种确定碎屑石榴石矿物母岩岩性的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
（1）根据待测碎屑石榴石矿物的主量元素分析结果，利用石榴石Mg-Fe+Mn-Ca主量元素判别图初步确定碎屑石榴石矿物母岩岩性；
（2）当待测碎屑石榴石矿物的主量元素分析结果落于石榴石Mg-Fe+Mn-Ca主量元素判别图的Type A、Type B或者Type D区域时，利用待测碎屑石榴石矿物的微量元素分析结果进一步确定其母岩岩性；
其中，步骤（1）所述初步确定碎屑石榴石矿物母岩岩性，具体包括：
当待测碎屑石榴石矿物的主量元素分析结果落于石榴石Mg-Fe+Mn-Ca主量元素判别图的Type Cii区域时，则确定待测碎屑石榴石矿物母岩岩性为超基性岩；
当待测碎屑石榴石矿物的主量元素分析结果落于石榴石Mg-Fe+Mn-Ca主量元素判别图的Type Ci区域时，则确定待测碎屑石榴石矿物母岩岩性为变基性岩；
当待测碎屑石榴石矿物的主量元素分析结果落于石榴石Mg-Fe+Mn-Ca主量元素判别图的Type D区域时，则确定待测碎屑石榴石矿物母岩岩性为矽卡岩；
当待测碎屑石榴石矿物的主量元素分析结果落于石榴石Mg-Fe+Mn-Ca主量元素判别图的Type A区域时，则确定待测碎屑石榴石矿物母岩岩性为花岗岩和/或高级麻粒岩相变沉积岩；
当待测碎屑石榴石矿物的主量元素分析结果落于石榴石Mg-Fe+Mn-Ca主量元素判别图的Type B区域时，则确定待测碎屑石榴石矿物母岩岩性为花岗岩和/或中低级变沉积岩；
其中，步骤（2）若待测碎屑石榴石矿物的主量元素分析结果落于石榴石Mg-Fe+Mn-Ca主量元素判别图的Type A、Type B或者Type D区域，利用待测碎屑石榴石矿物的微量元素分析结果进一步确定其母岩岩性，具体包括：
当待测碎屑石榴石矿物中ΣHREE>600ppm时，则确定其母岩岩性为花岗岩类岩石；
当待测碎屑石榴石矿物中ΣHREE介于300-600ppm时，则确定其母岩岩性为花岗岩或变泥质岩类岩石；
当待测碎屑石榴石矿物中ΣHREE<300ppm时，则确定其母岩岩性为变泥质岩类岩石；
其中，步骤（2）若待测碎屑石榴石矿物的主量元素分析结果落于石榴石Mg-Fe+Mn-Ca主量元素判别图的Type A、Type B或者Type D区域，利用待测碎屑石榴石矿物的微量元素分析结果进一步确定其母岩岩性，具体包括：
以待测碎屑石榴石矿物中ΣHREE为横坐标，以ΣLREE为纵坐标，建立碎屑石榴石矿物微量元素判别图；
当待测碎屑石榴石矿物中ΣHREE落于图中ΣHREE>600ppm的区域时，则确定其母岩岩性为花岗岩类岩石；
当待测碎屑石榴石矿物中ΣHREE落于图中由ΣHREE=600ppm、ΣLREE=0、ΣLREE=0.0706ΣHREE-1.035以及ΣLREE=4所围成的区域内时，则确定其母岩岩性为中低级角闪岩相变泥质岩；
当待测碎屑石榴石矿物中ΣHREE落于图中由ΣHREE=600ppm、ΣLREE=4、ΣLREE=0.0706ΣHREE-1.035、ΣLREE=0以及ΣHREE=0ppm所围成的区域内时，则确定其母岩岩性为高级麻粒岩相变泥质岩。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法还包括利用PrN/HoN>1，ΣHREE<6将超基性岩与变基性岩进行区分。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法还包括利用稀土元素分配模式将矽卡岩来源类型进一步区分。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，当矽卡岩中的石榴石稀土元素分配模式为模式一：轻稀土富集，重稀土亏损，Eu正异常即LaN/YbN>1，Eu/Eu*>1时，则确定该矽卡岩来自岩浆型矽卡岩；
当矽卡岩中的石榴石稀土元素分配模式为模式二：轻稀土亏损，重稀土富集，Eu负异常即LaN/YbN>1，Eu/Eu*<1时，则确定该矽卡岩来自热液交代型矽卡岩。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法还包括利用待测碎屑石榴石矿物中Zn含量及Y含量对不同级别的变泥质岩进行区分，以确定碎屑石榴石矿物母岩岩性。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述利用待测碎屑石榴石矿物中Zn含量及Y含量对不同级别的变泥质岩进行区分，以确定碎屑石榴石矿物母岩岩性，具体包括：
以Zn含量为纵坐标，以Y含量为横坐标，建立Zn和Y两种元素的判别图；再根据该判别图对不同级别的变泥质岩进行区分，以确定碎屑石榴石矿物母岩岩性。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，当待测碎屑石榴石矿物中Zn含量>150ppm时，则确定碎屑石榴石矿物母岩岩性为高级麻粒岩相变泥质岩；
当待测碎屑石榴石矿物中Zn含量<100ppm时，则确定碎屑石榴石矿物母岩岩性为中低级角闪岩相变泥质岩。
8.一种确定碎屑石榴石矿物母岩岩性的装置，其特征在于，所述装置包括：
碎屑石榴石矿物母岩岩性初步确定模块，用于根据待测碎屑石榴石矿物的主量元素分析结果，利用石榴石Mg-Fe+Mn-Ca主量元素判别图初步确定碎屑石榴石矿物母岩岩性；
碎屑石榴石矿物母岩岩性确定模块，用于当待测碎屑石榴石矿物的主量元素分析结果落于石榴石Mg-Fe+Mn-Ca主量元素判别图的Type A、Type B或者Type D区域时，利用待测碎屑石榴石矿物的微量元素分析结果进一步确定其母岩岩性；
其中，所述碎屑石榴石矿物母岩岩性初步确定模块具体用于：
当待测碎屑石榴石矿物的主量元素分析结果落于石榴石Mg-Fe+Mn-Ca主量元素判别图的Type Cii区域时，则确定待测碎屑石榴石矿物母岩岩性为超基性岩；
当待测碎屑石榴石矿物的主量元素分析结果落于石榴石Mg-Fe+Mn-Ca主量元素判别图的Type Ci区域时，则确定待测碎屑石榴石矿物母岩岩性为变基性岩；
当待测碎屑石榴石矿物的主量元素分析结果落于石榴石Mg-Fe+Mn-Ca主量元素判别图的Type D区域时，则确定待测碎屑石榴石矿物母岩岩性为矽卡岩；
当待测碎屑石榴石矿物的主量元素分析结果落于石榴石Mg-Fe+Mn-Ca主量元素判别图的Type A区域时，则确定待测碎屑石榴石矿物母岩岩性为花岗岩和/或高级麻粒岩相变沉积岩；
当待测碎屑石榴石矿物的主量元素分析结果落于石榴石Mg-Fe+Mn-Ca主量元素判别图的Type B区域时，则确定待测碎屑石榴石矿物母岩岩性为花岗岩和/或中低级变沉积岩；
其中，所述碎屑石榴石矿物母岩岩性确定模块具体用于：
当待测碎屑石榴石矿物中ΣHREE>600ppm时，则确定其母岩岩性为花岗岩类岩石；
当待测碎屑石榴石矿物中ΣHREE介于300-600ppm时，则确定其母岩岩性为花岗岩或变泥质岩类岩石；
当待测碎屑石榴石矿物中ΣHREE<300ppm时，则确定其母岩岩性为变泥质岩类岩石；
其中，所述碎屑石榴石矿物母岩岩性确定模块进一步用于：
以待测碎屑石榴石矿物中ΣHREE为横坐标，以ΣLREE为纵坐标，建立碎屑石榴石矿物微量元素判别图；
当待测碎屑石榴石矿物中ΣHREE落于图中ΣHREE>600ppm的区域时，则确定其母岩岩性为花岗岩类岩石；
当待测碎屑石榴石矿物中ΣHREE落于图中由ΣHREE=600ppm、ΣLREE=0、ΣLREE=0.0706ΣHREE-1.035以及ΣLREE=4所围成的区域内时，则确定其母岩岩性为中低级角闪岩相变泥质岩；
当待测碎屑石榴石矿物中ΣHREE落于图中由ΣHREE=600ppm、ΣLREE=4、ΣLREE=0.0706ΣHREE-1.035、ΣLREE=0以及ΣHREE=0ppm所围成的区域内时，则确定其母岩岩性为高级麻粒岩相变泥质岩。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，该装置还包括第一岩性区分模块，用于利用PrN/HoN>1，ΣHREE<6将超基性岩与变基性岩进行区分。
10.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，该装置还包括第二岩性区分模块，用于利用稀土元素分配模式将矽卡岩来源类型进一步区分。
11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述第二岩性区分模块，具体用于：
当矽卡岩中的石榴石稀土元素分配模式为模式一：轻稀土富集，重稀土亏损，Eu正异常即LaN/YbN>1，Eu/Eu*>1时，则确定该矽卡岩来自岩浆型矽卡岩；
当矽卡岩中的石榴石稀土元素分配模式为模式二：轻稀土亏损，重稀土富集，Eu负异常即LaN/YbN>1，Eu/Eu*<1时，则确定该矽卡岩来自热液交代型矽卡岩。
12.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，该装置还包括第三岩性区分模块，用于利用待测碎屑石榴石矿物中Zn含量及Y含量对不同级别的变泥质岩进行区分，以确定碎屑石榴石矿物母岩岩性。
13.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，所述第三岩性区分模块，具体用于：
以Zn含量为纵坐标，以Y含量为横坐标，建立Zn和Y两种元素的判别图；再根据该判别图对不同级别的变泥质岩进行区分，以确定碎屑石榴石矿物母岩岩性。
14.根据权利要求13所述的装置，其特征在于，所述第三岩性区分模块，进一步用于：
当待测碎屑石榴石矿物中Zn含量>150ppm时，则确定碎屑石榴石矿物母岩岩性为高级麻粒岩相变泥质岩；
当待测碎屑石榴石矿物中Zn含量<100ppm时，则确定碎屑石榴石矿物母岩岩性为中低级角闪岩相变泥质岩。
15.一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至7任一项所述的确定碎屑石榴石矿物母岩岩性的方法。
16.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有执行权利要求1至7任一项所述确定碎屑石榴石矿物母岩岩性的方法的计算机程序。
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| 北祁连香子沟榴辉岩相变沉积岩的锆石U-Pb年代学、Hf同位素特征及其地质意义;喻星星等;《岩石学报》;20160515(第05期);全文 * |
| 碎屑石榴石地球化学物源分析与解释:粒度的影响;黄鑫等;《沉积学报》;20190103(第03期);全文 * |
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