碎屑鋯石年代學在沉積物源研究中的應用及存在問題

郭佩,劉池洋,王建強,李長志

1.西北大學大陸動力學國家重點實驗室/西北大學地質學系,西安 710069 2.中國石化勝利油田東勝精攻石油開發集團股份有限公司,山東東營 257000

碎屑鋯石年代學在沉積物源研究中的應用及存在問題

郭佩1,劉池洋1,王建強1,李長志2

1.西北大學大陸動力學國家重點實驗室/西北大學地質學系,西安 710069 2.中國石化勝利油田東勝精攻石油開發集團股份有限公司,山東東營 257000

近年來，碎屑鋯石U-Pb定年技術的不斷突破極大地促進了沉積盆地物源分析的發展，該方法被進一步應用于分析古地理環境、沉積盆地演化以及物源區剝蝕速率等。在廣泛應用的同時，國際學者逐漸意識到諸多不確定因素可影響分析結果、導致偏差。在系統總結碎屑鋯石年代學在沉積物源研究中值得關注的幾個問題的基礎上，分析結果認為：①采樣過程中要注意采樣間隔和水動力對鋯石的分選作用；②實驗過程中合理地選擇U-Pb定年方法，根據特定科學問題選定待測鋯石和確定分析數量；③物源對比過程中不應簡單地將沉積巖的碎屑鋯石年齡譜與周緣造山帶結晶巖體(包括巖漿巖和變質巖)的年齡進行對比，還應關注較老沉積巖提供的再旋回鋯石、不同源巖的鋯石產出能力、剝蝕區適當的隆升時間及碎屑鋯石的“滯后時間”等因素。

物源分析;碎屑鋯石;U-Pb定年;偏差;再旋回鋯石

0 引言

U-Th-Pb地質年代學的研究已進入新時代，測試方法達到前所未有的精度、空間分辨率和靈活性，應用范圍日益廣泛。鋯石是應用最廣泛的礦物，在巖漿巖、變質巖和沉積巖中均普遍存在，對風化及磨損具有相對強的抵抗力，可通過較多的同位素方法進行定年[1-2]。碎屑鋯石U-Pb年代學的技術突破(尤其是近十多年LA-ICP-MS U-Pb定年技術)，極大地推動了沉積盆地物源分析的發展[3-6]。碎屑鋯石U-Pb定年技術進一步的衍生應用包括：①識別現代水系中各已知物源的貢獻率[7]及未知物源信息[8-11]；②重建古地理環境，恢復大型古水流系統[12-16]；③限定地層單元的絕對年齡，提供地層最大沉積年齡[6,17-20]；④進行地層對比[21-24]；⑤恢復沉積盆地演化歷史[25-26]；⑥重現物源區構造環境及演化[27-32]；⑦確定區域剝蝕速率[33-35]。

碎屑鋯石U-Pb年代學應用的有效性是建立在“碎屑信息可以真實地復制并代表母巖的性質”的假設基礎之上，任何潛在的偏差(bias)都可能導致該假設不成立。碎屑礦物經過蝕源區的物理—化學風化作用、河流或風的搬運作用，最后于沉積區沉淀下來，遭受埋藏和后期成巖作用，漫長而復雜的地質歷史過程存在諸多不確定的因素，使碎屑鋯石展現的年齡信息有所偏差。這些不確定因素包括[6-7,36-38]：①各物源貢獻率不均一；②排水系統的存儲、緩沖及再循環作用；③因盆地內水動力或沉積環境的變化導致沉積物的潛在封存。因此，全面了解碎屑鋯石年代學在物源分析過程中存在的問題至關重要[2]。

國際上相關討論較多，涉及廣泛，總體偏向對單因素的深入研究[1-2,37,39-48]。國內相關研究起步較晚，近五年來有增多趨勢，總體偏應用，多限于沉積巖碎屑鋯石年齡譜與潛在物源區結晶巖體年齡的對比研究[49-52]，對其機理及應用時應注意的問題鮮有討論。本文旨在總結國際期刊在此方面的討論，綜述采樣過程、分析方法及物源對比過程中值得注意的問題，為國內的相關研究提供借鑒。

1 采樣過程

1.1 采樣間隔及數量

碎屑鋯石U-Pb年代學的物源分析主要包括：剖面上，同一地區不同層位的樣品用于分析不同地質歷史時期物源的聯系和變化，重現盆地演化歷史及造山帶剝蝕歷史；平面上，不同地區同一層位的樣品可分析不同地區物源的聯系和變化，再造古地理環境和恢復古水流方向。

目前多數研究，在平面上采樣間隔達千米甚至是上百千米，剖面上往往一個組僅一個或少量樣品，這意味著單個樣品將代表所采區域或所采層段的的整體情況。若分析結果顯示各樣品的碎屑鋯石年齡譜不同，則往往被解釋成沉積物源的重大轉變、地層的漸變或板塊范圍內動力學的轉變。單個樣品能否代表一個地區或一個層位的整體物源情況？

Hietpasetal.[44]采集美國東南部阿巴拉契亞山脈(Appalachian Orogen)的佛蘭西布羅德河及其支流中的不同河段的現代沉積物(可代表不同地區同一時期的沉積物)，進行碎屑鋯石U-Pb定年，發現沿著河流方向樣品的年齡譜發生了很大的變化(圖1)。Zimmermannetal.[53]對西班牙北部坎塔布連山寒武系上、下層段分別采樣，兩層段均屬淺海相沉積，且巖相可進行對比，但碎屑鋯石年齡譜差異較大，反映寒武系沉積時物源已發生較大變化。

上述兩個典型例子說明，平面上或剖面上單個樣品代表整個地區或整個層段的物源情況可能導致結果有所偏差，具有局限性，尤其對橫向上分區明顯、縱向上構造演化復雜的地區，應采集多個樣品。

1.2 沉積微環境

碎屑鋯石最初主要來源于巖漿巖或變質巖，不同結晶巖產生的鋯石大小、形狀不同，從粗粉砂(>30 μm)到中砂(<500 μm)級別均有。在沉積物搬運過程中鋯石的大小與水動力的分選作用有關，如果不同粒徑的鋯石代表不同的結晶年齡，則在搬運—沉積過程中可能使鋯石的年齡譜存在偏差。這種差異分選作用的影響一般是局部的，如因不同的流速和河床剪切應力，沙丘向流面顆粒的分離；或沖刷坑內重顆粒聚集，所以僅僅一個同粒度的樣品，不能代表一種沉積環境的整體情況。

Lawrenceetal.[37]在單個沙丘中采集了5個代表不同水動力沉積微環境的樣品，砂巖粒度不同(圖2a)，進行碎屑鋯石U-Pb定年，結果發現，這5個樣品碎屑鋯石展現明顯不同的年齡譜，不僅主年齡峰值不匹配，而且部分年齡組僅在部分樣品中出現(圖2b)。該作者認為水動力分選作用確實對碎屑鋯石年齡譜存在影響，采樣時應考慮沉積巖粒度。解決的辦法之一即采樣時可挑選粒度分選最差的沉積體；若無分選差的巖體，則可對不同沉積微環境的巖石分別采樣(小樣)，并分開挑選鋯石，最后按等比例將其年齡組合起來成一個樣品進行分析。

圖1 美國東南部阿巴拉契亞造山帶南部簡化地質圖及所采樣品位置和對應的碎屑鋯石年齡概率分布圖[44]Fig.1 Simplified geological map of Southern Appalachian Orogen in Southeastern USA and the location and detrital zircon probability density plots of collected samples[44]

圖2 a.同一大型沙丘不同沉積微相(A～E)的粒度分析圖；b.對應碎屑鋯石年齡概率密度分布圖和餅狀圖[37]Fig.2 a.Grain-size distributions for different sedimentary microfacies(A～E) in the same large sand dune; b.Detrital zircon probability density diagrams and pie charts for the five dune samples [37]

2 分析方法及實驗過程

碎屑鋯石U-Pb定年技術一般分三種，以下是簡單介紹各種方法的特征及優缺點，并進行對比。

2.1 同位素稀釋—熱電離質譜法(ID-TIMS)

ID-TIMS(Isotope dilution-thermal ionization mass spectrometry)分析要求對整個或大部分鋯石晶體進行溶解，通過TIMS進行同位素跟蹤(一般是205Pb和238U)、U和Pb的化學分離及同位素分析[54]。分析過程中化學溶解和分離過程需要耗費大量的時間，并要求環境絕對干凈，以減少對Pb和U的污染。該種方法得出的結果具有很高的精度(0.1%，2σ)，在三種方法中具有最高的準確度(accuracy)和精確度(precision)(表1)。該方法需要加入205Pb、233U(或235U、238U)同位素稀釋劑，技術難度高，中國目前還沒有達到相應水平的實驗室。在大多數情況下，碎屑鋯石物源分析時并不需要如此高的精度。

2.2 二次離子質譜法(SIMS)

SIMS(Secondary ion mass spectrometry)分析，又稱離子探針，是在環氧基樹脂內晶體拋光表面進行，無法添加同位素追蹤器，所以年齡校正需用標樣。低溫和高度真空的環境，Pb和U的背景值低，典型的剝蝕坑直徑在10～30 μm，深度1 μm，近似于無損表面分析；精確度和準確度一般在1%～2%(2σ)，分析時間一般約15分鐘(表1)。在測定U-Pb年齡的同時，離子探針也可用于分析其他元素，比如碎屑礦物的Ti和Zr濃度，氧同位素等[55]。國內目前不斷引進大型二次離子質譜儀器，如北京離子探針中心的SHRIMP Ⅱ和SHRIMP Ⅱe-MC、中國科學院地質與地球物理研究所Cameca IMS 1280、Cameca IMS 1280HR和NanoSIMS 50L，大大提高了國內原位微區研究分析的能力[56-57]。

2.3 激光剝蝕—等離子體質譜法(LA-ICP-MS)

LA-ICP-MS(Laser-ablation inductively coupled plasma mass spectrometry)方法與SIMS在以下三方面是相似的：年齡通過標樣確定，均在一個拋光的晶體表面進行，年齡精確度和準確度偏差約在1%～2%(2σ)。LA-ICP-MS優勢在于分析時間更短(一個點分析時間約2分鐘)，若有足夠的分散器和接收器則可同時測定U和Pb同位素值；劣勢在于等離子體電離產生很高的氬氣流速，并在常規大氣壓和高溫環境下，這些環境導致較高的Pb和Hg的背景值。為提高信號的質量，LA-ICPMS測試過程中需要高速地剝蝕晶體，消耗較大量的樣品(典型的剝蝕坑直徑為30 μm，深度10～20 μm)(表1)。LA-ICP-MS儀器也很適合分析Hf-Lu-Yb等其他元素[58-61]。

2.4 方法的選擇

U-Th-Pb定年方法的選擇取決于特定的科學問題，應考慮：①地質過程的持續時間；②原始材料的大小和豐富程度；③樣品和地質事件的復雜程度；④所需數據量[62]。方法的選擇還在于理解每種方法的優點及局限，不可過度地解釋數據、量化不確定因素。對于側重時間尺度的研究，需要高精度和準確度，推薦ID-TIMS。ID-TIMS可解決相對老的巖漿侵入事件的年齡問題，對于晚更新世及更晚事件的時間確定，可選SIMS及LA-ICP-MS。對于需要最少的材料消耗、分析具細小生長環帶的礦物，要求最高空間分辨率的研究，SIMS分析方法是最好的選擇[63]。對于需要統計大量的有效數據、偏差范圍在1%～2%左右、深度剖析更大的研究，LA-ICP-MS分析方法更好，該方法是碎屑物源分析和基礎調查研究的最好選擇[62]。

表1 三種U-Pb定年方法的優、缺點對比[62]

2.5 實驗過程

實驗過程中面臨兩個最基本的問題：分析數據量和鋯石顆粒的選擇?？煞忠韵?種情況考慮：

(1) 若為了限制最大沉積年齡，則合理的策略是集中分析顏色最淺和磨圓最差的晶體，因為顏色最淺的晶體最有可能是最年輕的[63]，晶體的磨圓度則隨搬運距離和再旋回次數的增加而增加。顆粒數量的選擇取決于樣品中最年輕鋯石所占的比例及確定最大沉積年齡需要的鋯石數量。

(2) 若為了物源分析或地層對比，則得出的結果需反映碎屑鋯石真實年齡分布情況。樣品制作過程(如磁力分離、大小分選、或手工挑選)中盡量避免產生偏差；在分析過程中，需根據現有的鋯石晶體隨機挑選，不管大小、顏色、形狀、磨圓度等。遺憾的是，太小的顆粒無法分析；具裂縫的鋯石通常產生不可靠的年齡，因為其間可能充填次生礦物、裂縫表面Pb容易丟失、或入射的激光或原離子束在裂縫處可能產生異常行為[63]。含包裹體的部分和混合年齡區域亦應盡量避免。

理論上，物源分析的數據量取決于各年齡段的數量和所占的比例、晶體是否受Pb丟失的影響、分析方法的精確度及數量的可信度等。Anderson[64]使用標準二項概率公式，認為若要使占顆粒數5%的年齡成分得到識別的概率達到95%，則至少需要60個分析數據。若要確保識別每一個5%的年齡成分，則至少需要117個分析數據[65]。實際上，上述學者仍低估了最低分析量，因為這是建立在每個數據都可靠的前提下，但實際情況并非如此。若使每個年齡集(age clustering)均可靠，數量最少的年齡集也均可以被識別，則需要更多的數據。Pullenetal.[66]分析和對比了4組均接近1 000個數據的碎屑鋯石，認為以大量分析數據為基礎的實驗具更高的可信度，可增加識別較少年齡成分的概率。一個合理的做法是：每個樣品均測試大約100個數據，過程中用一個不協和過濾器軟件保證“老年齡”不至于過少，并且分析解釋數據時主要關注年齡集[63]。

3 數據處理及解釋過程

碎屑鋯石U-Pb年齡數據分布有多種展示方法：①直方圖(Histograms)：展示落入一定年齡范圍的鋯石個數，較為直觀，但圖的面貌受如起始點和柱寬(bin width)等因素的影響較大；②概率密度分布函數(Probability Density Function，PDF)：通過每顆鋯石的年齡及偏差展示的正態曲線，這是較為常見的展示方法，形態受鋯石顆粒數及絕對年齡的影響；③累計分布函數(Cumulative Distribution Function，CDF)：是在PDF基礎上發展起來，隨年齡的增加概率累積曲線，較明顯地展示了鋯石小于某特定年齡的概率。PDF和CDF展示的信息相同，PDF表現“某一特定年齡的出現或缺失”方面更直觀；CDF展現“一系列年齡分布的相似或差別”方面更直觀(圖3)。

在對比年齡譜相似性方面，如不同地區同一組砂巖、同一地區不同組或不同層段、沉積巖與潛在物源區結晶巖體等之間的年齡譜對比，可用國際上較為流行的對比公式Kolmogorov-Smirnoff statistical test(柯爾莫哥洛夫—斯米洛夫試驗)，簡稱K-S test[40,48,67-69]。K-S test 是基于CDF的運算公式，對比兩個CDF曲線的最大垂直差異D(圖4)，若觀察的差異值Dobs大于某一臨界值Dcrit，則這兩個樣品具有顯著性差異；臨界值Dcrit取決于樣本數量和理想置信度，一般情況下，一個樣品至少需要20個分析點才具有統計學意義。地質學家將K-S test應用于地質分析，將其算法鑲嵌于excel表格中(具體軟件可于www.geo.arizona.edu/alc下載)，通過對比Dobs和Dcrit，返回P值。若P值大于0.05，則兩組年齡譜可能來自同一物源，P值越大，相似程度越大；若P值小于0.05，則兩組樣品不可能來自同一物源。P值與每個樣品分析點數、每個年齡段所占比例有關。在利用K-S test時，需同時輸入年齡值及相應的偏差。這一方法排除了肉眼觀察的偏差，使結果更加量化，更加令人信服。

圖3 碎屑鋯石U-Pb年齡分布兩種展示方式(左：概率密度分布函數；右：累計分布函數)[63]Fig.3 Two presentation ways of U-Pb age distribution (left: PDF; right: CDP) [63]

圖4 K-S test 分析原理：對比不同CDF曲線間的最大差異值Fig.4 The principle of K-S test: comparison of the maximum difference-D between several CDFs

數據的快速獲取導致忽視了對單顆碎屑晶體的特征分析，最明顯的例子是鋯石年齡往往比高倍陰極發光圖像應用更廣泛。CL圖像展示的內容豐富，尤其是鋯石的巖相學，可確定復雜多期的鋯石增生事件。若缺乏對CL圖像的認真研究，激光剝蝕點或離子束可能跨多期生長的環帶，產生無意義的“混合年齡”。同時鋯石的Th/U比值，亦有助于識別鋯石增生的巖漿或變質事件[48]，應同樣受到重視。

4 物源分析過程

利用碎屑鋯石U-Pb年代學分析物源的傳統做法是：將沉積巖的碎屑鋯石年齡譜與周緣造山帶結晶巖體(包括巖漿巖和變質巖)的年齡進行對比，若年齡匹配，則該造山帶可解釋成潛在物源之一。但是，物源分析遠比上述做法復雜，因為：①同一個造山帶可能經歷多期巖漿活動；②構造作用可導致不同時代巖體碰撞成一個物源區；③來自不同物源區的河流系統在沉積區匯合；④沉積物再旋回造成與年輕巖體的混合[46]。因此，物源分析時還需考慮以下問題：

4.1 再旋回鋯石

鋯石的耐久性(durability)一方面能使其在沉積環境中經歷了風化、搬運、埋藏后仍能保持晶體內部U-Pb系統的穩定，從而能記錄最初形成時的年齡[43]；另一方面，也暗示其在經歷多次沉積旋回后仍能留于沉積物中，即較老沉積物中的碎屑鋯石可再次出現在年輕的沉積物中[9,70]。

Dickinsonetal.[43]在分析美國亞利桑那州東南部的下白堊統河流相石英砂巖物源時，發現碎屑鋯石年齡譜與科羅拉多高原東部中—上侏羅統的風成石英砂巖的碎屑鋯石年齡譜幾乎一致，認為下白堊統直接物源可能為北部隆起裂谷肩出露的侏羅系風成石英砂巖；Dickinsonetal.[19]證明了科羅拉多高原上侏羅統的海相Curtis 砂巖物源直接來自于下伏侏羅系的Entrada風成砂巖；Pereiraetal.[48]研究伊伯利亞半島西部Lusitanian盆地三疊系砂巖的沉積物源，碎屑鋯石年齡譜分析結果表明，沉積物最終來源于伊伯利亞半島中部的結晶基底，但之間的Bu?aco盆地沉積巖作為“中間沉積物倉庫”(intermediate sediment repository)，是其直接物源(圖5)；即石炭紀時Bu?aco盆地接受來自伊伯利亞半島中部結晶基底的物源，于三疊紀期間該盆地隆起為Lusitanian盆地提供物源。

上述實例表明，物源對比時，不僅應調查周緣造山帶結晶巖體的年齡分布，還應調查早期沉積巖(尤其是下伏沉積巖)的碎屑鋯石年齡譜，否則可能導致錯誤的結果[46,67]。

4.2 鋯石產出能力

在利用碎屑鋯石U-Pb年齡譜對比物源時，應了解有些地質事件是無法恢復的。不同類型巖漿巖產出鋯石能力不同，鋯石一般在SiO2含量大于60%的巖漿巖中結晶，在低硅質含量的巖漿巖中僅發現少量例子[1]，因此有些巖漿巖可能只產生有限的鋯石，或在有些熱化學條件下不足以形成新的鋯石。Dickinson[42]對北美72套花崗巖類巖石的1 386個全巖Zr分析，得出不同種類的花崗巖的平均鋯石發育能力不同，且隨年齡變化而變化。變質巖的變質程度只有達到角閃巖相到麻粒巖相，才能改變鋯石的惰性，產生新的變質鋯石[71-73]。從巖體碰撞、地殼增生、加熱和負載、熔融及最后遭受剝蝕的一整個地殼循環過程中，可能均沒有碎屑鋯石記錄[41]。而碎屑鋯石年齡譜可能主要受異常發育鋯石的熱事件的影響。

圖5 a.伊伯利亞半島西部簡化層序地層圖；b.Lusitanian盆地三疊系沉積時古地理環境示意圖[48]Fig.5 a.Simplified stratigraphy of western Iberia strata；b.Paleogeographic context of the Triassic deposition within the Lusitanian Basin[48]

沉積物中碎屑鋯石的豐富程度還與源區鋯石的保存能力有關。受構造環境的影響，不同巖漿巖的產量及保存幾率不同[74]：匯聚板塊邊緣構造環境可產生大量的巖漿巖，但巖石保存的潛力相對較??；碰撞背景下巖漿巖產量較少，主體以前期地殼的局部熔融為主[74]，但由于周圍超大陸的包圍，形成的巖漿巖被保存的潛力很大；伸展環境下巖漿巖的產量變化很大，但該階段形成的巖漿巖以鎂鐵質為主，不可能產生大量鋯石[41]。所以，巖漿巖的年齡主體記錄超大陸的聚集事件，不是因為這是地殼產生的主要階段，而是因為其提供了保存巖漿巖的場所[74]。

巖體發育鋯石和被保存的能力導致在利用碎屑鋯石分析物源時結果存在偏差，偏向于更富鋯石的巖體(Zr-rich lithologies)，而無鋯石記錄或鋯石保存條件差的巖體雖也提供沉積物源，但碎屑鋯石無法記錄[41]。

4.3 適當隆升時間

無論是原始結晶巖還是再旋回沉積巖，若要提供物源，均需在合適的時間內隆起遭受剝蝕。勞倫克拉通結晶基底在晚古生代時被古生代早、中期的沉積物覆蓋，不可能為上古生界提供物源[46]，鄂爾多斯盆地內部的結晶基底自顯生宙以來均被沉積物廣泛覆蓋，鄂爾多斯地塊雖遭受數次抬升隆起剝蝕，但由于上覆巨厚沉積物的保護，并未使結晶基底露出地表，因此在分析鄂爾多斯盆地內顯生宙沉積巖的物源時，無需考慮盆地內部結晶基底。

在識別古物源區時，不能受現今地形隆坳格局的影響[46,67]。鄂爾多斯西北緣賀蘭山地區現今隆出地表，其主體隆升時間是晚侏羅世[75]，該區出露的孔茲巖系年齡(元古代晚期(1 850 Ma左右)，與西緣上三疊統、下—中侏羅統砂巖中50%～60%碎屑鋯石的年齡很吻合[76]，但考慮賀蘭山的隆升時間，前晚侏羅世的沉積巖的物源不可能來自于賀蘭山地區。

剝露的最終結果可能導致物源區某些巖體完全消失，從而造成某些年齡段的碎屑鋯石在現今地形條件下無法找到合適的物源。北美西部1 100 Ma的碎屑鋯石物源推測可能是一個元古代的硅質火山巖區域，該區域隨后幾乎被剝蝕殆盡，僅殘留很少的花崗侵入巖體[77]。在一個造山帶，早期的碎屑鋯石可能來源于淺層的侵入巖體，現今剝露地表的可能僅是深部的結晶巖系。因此，在物源分析時，應調查周緣造山帶的構造演化歷史。

4.4 滯后時間

滯后時間(即鋯石出現于沉積物中的時間與晶體形成時間的間隔)，是控制碎屑鋯石年齡譜的關鍵因素之一[46]，這一點在利用碎屑鋯石分析沉積物最大沉積年齡方面表現尤為明顯。同期巖漿巖分為兩種，火山巖滯后時間短，但火山巖發育鋯石能力低[42]；侵入巖滯后時間較同期火山巖長，主要取決于巖體侵入的深度和上覆圍巖剝蝕的速率。美國Appalachian前陸盆地上石炭統中普遍缺失Alleghanian年齡的鋯石，說明造山帶內的Alleghanian侵入巖較晚出露于地表[67]。鄂爾多斯西緣南側秦嶺造山帶內廣泛發育印支期巖漿巖體，西緣上三疊統延長組砂巖中普遍缺失印支期的碎屑鋯石[76,78-79]，直至中侏羅統延安組砂巖中才出現少量該期鋯石[76]，說明秦嶺造山帶印支期花崗巖滯后時間較長。

不同構造背景下形成的巖體滯后時間差異較大，據統計[1](圖6)：匯聚邊緣盆地一般50%以上的碎屑鋯石結晶年齡接近地層沉積年齡，一些弧前盆地和海溝盆地碎屑鋯石年齡譜存在一個與沉積年齡接近的年齡單峰，而弧后盆地隨與相鄰克拉通的距離而展現不同的年齡譜；碰撞背景形成的盆地一般含少量(50%～10%)結晶年齡與沉積年齡接近的碎屑鋯石(100 Ma<滯后時間<150 Ma)；伸展背景下形成的沉積盆地碎屑鋯石滯后時間最大，僅少于5%的顆粒滯后時間小于150 Ma，因為伸展背景下形成的巖漿巖主體以鎂鐵質為主[1]。

圖6 不同構造環境下鋯石的結晶年齡與沉積年齡差異模式圖[1]Fig.6 Models of differences between crystallization and depositional ages of zircons in different tectonic settings[1]

由于沉積巖碎屑鋯石存在滯后性，在物源分析時，不可因剝蝕區的巖體的年齡(尤其是年齡稍大于沉積年齡的巖體)在碎屑鋯石年齡譜中并未表現，而否定該潛在物源，應結合構造背景共同討論。

5 結語

物源分析(無論是現代還是古代沉積物)是一項挑戰性的工作，尤其是對構造演化歷史復雜、后期改造強烈的地區更是如此。盡管現代技術手段的飛速發展，改變了傳統方法定性分析的趨勢，使物源分析趨于量化，但鋯石U-Pb定年技術成本高、樣品少，測試過程本身存在諸多不確定因素，加之地質過程的時空不均一性，導致所采的少量樣品不具代表性，或無法全面反映整體情況。因此，在利用碎屑鋯石U-Pb定年分析沉積物源時，應結合傳統物源分析手段，盡量避免采樣、制樣和實驗過程中存在的不確定因素，綜合考慮碎屑礦物在剝蝕、搬運、埋藏、成巖或變質過程中可能導致年齡偏差的各種因素。

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Considerations on the Application of Detrital-Zircon Geochronology to Sedimentary Provenance Analysis

GUO Pei1,LIU ChiYang1,WANG JianQiang1,LI ChangZhi2

1. State Key Laboratory of Continental Dynamics/Department of Geology, Northwest University, Xi’an 710069, China 2. Shengli Oilfield Dongsheng Jinggong Petroleum Development Group, Dongying, Shandong 257000, China

In recent years, the growing breakthroughs in detrital-zircon U-Pb dating technology have fueled the development of provenance analysis of sedimentary basin, and this approach is further used to analyze paleogeographic environment, basin evolution and unroofing rate of provenance areas. Simultaneously, a number of potential problems that will lead to bias in applying detrital-zircon U-Pb geochronology to provenance analysis have increasingly attracted international attentions. On the basis of summarizing international relevant discussions, this paper concludes such considerations as sample intervals and hydrodynamic fractionation during sampling; reasonable choices of U-Pb dating methods, specific zircons and analytical numbers according to specific science issues during experiments; multi-recycling zircons, zircon-fertility ability, appropriate uplifting time and lag time during provenance comparison, and so on. The last of which is traditionally and simply conducted by matching detrital-zircon age spectrum of sediment units with crystallization age of source rocks in adjacent orogenic belts.

provenance analysis; detrital zircon; U-Pb dating; bias; multi-recycling zircons

1000-0550(2017)01-0046-11

10.14027/j.cnki.cjxb.2017.01.005

2016-01-18；收修改稿日期： 2016-03-04

國家自然科學重點基金項目(41330315)；西北大學研究生自主創新項目(YZZ15018)；中國地質調查局項目(12120113039900,12120114009201)[Foundation: National Natural Science Fund Project, No.41330315; Independent Innovation Project of Northwest University, No.YZZ15018; China Geological Survey Project, No.12120113039900,12120114009201]

郭佩,女,1990年出生,博士研究生,盆地分析與石油地質,E-mail：nwupeig@126.com

劉池洋,男,教授,E-mail：lcy@nwu.edu.cn

P597+<.3 P512.2 class="emphasis_bold">.3 P512.2 文獻標識碼 A.3 P512.2

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