渭河流域沉積礦物組合定量分析及示蹤

張瀚之，鹿化煜，周亞利，崔穎穎，張津，呂帆，陳澤宇

1.南京大學地理與海洋科學學院，關鍵地球物質循環前沿科學中心，南京 210023

2.陜西師范大學地理科學與旅游學院，西安 710119

0 引言

沉積物物源示蹤是追溯沉積物源區、揭示沉積物搬運路徑、沉積特征的重要手段，對理解沉積物源匯過程具有重要意義。沉積物物源示蹤在研究古氣候變化、構造演化以及古地理重建、油氣勘探等方面有廣泛的應用。沉積物碎屑組分和礦物組合分析是沉積物物源示蹤的重要手段[1-3]。傳統的碎屑組分分析和礦物組成分析主要應用光學顯微鏡分析，而鏡下分析的準確性依賴于操作者的個人經驗，不同操作者之間可能會出現系統性誤差[1]。最近新發展的掃描電鏡分析法（Quantitative Evaluation of Minerals by Scanning Electr on Microscopy，QEMSCAN）利用掃描電子顯微鏡（Scanning Electron Microscopy，SEM）和X 射線能譜（Energy Dispersive X-ray Spectroscopy，EDS）結合，通過對礦物特征元素的測定，來識別礦物種類[4]。平均每小時可以識別20 000個礦物顆粒，極大地提高了礦物識別的準確度和效率[5-7]。

利用碎屑重礦物組合及含量變化示蹤沉積物源區是沉積學研究中的經典方法。常見的重礦物組合可以判斷源區巖石組合特征和區域的構造背景。掃描電鏡定量分析礦物種類和含量可以通過提供大量數據提高重礦物識別的準確度和降低不同種類含量計算的誤差。同時，重礦物組合分析借助相應礦物的地球化學信息可以提供更加豐富的源區母巖性質及結構信息[8-9]。砂巖碎屑組分是示蹤砂巖物源的重要手段之一。經典的石英—長石—巖屑（Q-F-L）三角圖為研究砂巖沉積母巖性質及其構造背景提供了實用而有效的分析方法[10]。掃描電鏡礦物定量分析的結果中可以分離出單顆粒石英、長石和巖屑的百分比，具有進行沉積物Q-F-L投圖示蹤的潛力。

本文選取渭河流域現代河流沉積為研究對象，探討掃描電鏡礦物定量分析手段在沉積物碎屑組分示蹤、重礦物組合示蹤等方面應用的可行性和合理性。渭河流域包含西秦嶺、祁連地塊、北秦嶺、鄂爾多斯地塊等構造單元（圖1），不同構造體之間構造背景、巖性等差異明顯，是進行沉積物源區示蹤工作的理想區域。前人對本研究區的物源研究主要是利用碎屑鋯石年齡譜進行沉積物示蹤[11-13]，但研究區不同的地質體存在類似的碎屑鋯石年齡譜，難以進行有效的區分。最近有研究利用QEMSCAN 的方法初步討論了北秦嶺山前河流沉積的重礦物組成[11]，但缺乏流域不同構造背景區沉積物的比對，需要更全面的采樣來體現不同構造背景下沉積物的礦物組合特征差異。

1 地質概況

渭河發源于西秦嶺渭源縣，自上游向下游依次經過西秦嶺、祁連地塊、北秦嶺、鄂爾多斯地塊，并在渭河盆地東側潼關縣匯入黃河（圖1）。西秦嶺，也稱西秦嶺構造結，位于橫貫中國東西的中央造山帶西部、青藏高原東北部。其北界大致位于武山—天水—商丹斷裂構造帶，現今渭河上游干流水系大致沿這一斷裂帶發育。西秦嶺在渭河流域的地質體主要為夏河—禮縣逆沖推覆構造帶[14]，主要分布有加里東期和印支期花崗巖[15]，以及泥盆紀碎屑沉積地層，其中泥盆紀沉積巖主要來自北祁連造山帶和西秦嶺北緣造山帶結晶基底[16]。界限以北為祁連造山帶的武山—天水逆沖推覆構造帶和秦安逆沖推覆構造帶[14]。渭河流域的祁連造山帶主要包含北祁連和中祁連。中祁連為以前寒武紀花崗片麻巖及硅質、鈣質碎屑變質巖為基底的地塊；北祁連本為祁連洋，寒武紀中祁連和華北地塊碰撞使其成為收斂型大陸邊緣和火山島弧[17]。

渭河流域中游、下游北部為鄂爾多斯地塊，鄂爾多斯地塊位于華北克拉通西部陸塊南部，有麻粒巖相基底存在。華北克拉通西部陸塊在2.5 Ga 經歷了綠片巖相至麻粒巖相區域變質作用[18]。渭河流域中游南部為北秦嶺造山帶，北秦嶺主要記錄了華北陸塊與外來陸塊碰撞俯沖過程相關的火山島弧和弧前盆地體系[19]。北秦嶺東北部主要為華北陸塊南緣構造帶，主要分布有太古代—元古代太華巖群、熊耳群等（圖1），為前寒武高級片麻巖結晶基底，和中元古代以來的蓋層結構。秦嶺北側斷裂以南則為元古代中深變質雜巖秦嶺群、變質達綠片巖相—低角閃巖相的中淺變質巖系寬坪群和二郎坪蛇綠混雜巖群[20-21]。北秦嶺地區發育三期古生代花崗巖[22]，東側華山一帶分布了侏羅紀火成巖[23]，西側南側則分布了三疊紀火成巖[24]（圖1）。

2 材料與方法

本研究的樣品采自渭河流域干流和支流的河漫灘沉積物，共19個樣品（圖1）。其中渭河干流6個樣品和北洛河2個樣品、涇河2個樣品礦物分析數據為本研究新報道，北秦嶺山前河流8個樣品和渭河下游1個樣品礦物分析數據為已發表工作數據[11]。

掃描電鏡礦物組合定量識別實驗在陜西師范大學地理科學與旅游學院完成。采用捷克FEI 公司生產的MLA650F型礦物解離分析儀進行礦物分析。采用Mineral Liberation Analysis（MLA）原樣法進行掃描電鏡分析[7]，即不進行粒級篩分和重礦物分選，將約2 g 樣品直接用樹脂包埋制靶，上機測試。這種方法可以避免人工篩分粒級和淘洗重礦物時部分重礦物的丟失，也可以更好的保存石英、長石等礦物顆粒。導出的數據包括但不限于：礦物種類、每個礦物相（grain）的尺寸、計數，每個礦物顆粒（particle）尺寸、計數、所含礦物相種類等。礦物相粒徑大于5 μm的顆粒均進行識別，每個樣品統計礦物相總數超過26 000個。這些數據可以為物源示蹤提供依據。

3 結果與討論

3.1 渭河流域現代河流沉積物礦物組合特征

渭河流域沉積物的掃描電鏡礦物組合定量分析結果見表1。值得注意的是，表1中的百分含量主要指礦物相（grain），某一礦物相可能以單顆粒的形式單獨存在，也可能與其他礦物組成一個礦物顆粒（particle）。在掃描電鏡導出的原始數據中，可以分別看到每個礦物顆粒所包含的礦物相的種類、數量、尺寸等信息。受篇幅限制，這些詳細信息未能展示。圖2 顯示了本研究幾個代表性樣品的礦物識別結果示意，每個樣品只顯示了一個圖幅的顆粒。可以看出，渭河上游沉積物（WH-3、WH-8）顆粒相對較大，100～200 μm顆粒相對比較多；渭河下游（WH-1）、涇河（JH-2）等沉積物顆粒相對較小，粉砂粒級顆粒居多，且粒徑分布比較均勻；而北秦嶺山前沉積物顆粒分布不均勻，大者可至200 μm，小者只有幾個微米。

渭河流域現代沉積物的輕礦物主要由石英（單顆粒和多晶）和長石（斜長石和鉀長石）等組成，重礦物以角閃石、簾石族礦物和石榴石為主。識別的礦物類型及百分含量見表1，重礦物組合條形圖見圖3。發源自北秦嶺的河流重礦物組合中角閃石和簾石族礦物在重礦物中占比較大，分別占礦物相總數（含石英長石等輕礦物）的約1.4%～7%和1.5%～5.6%。其次為石榴石、鈦鐵礦等，分別占礦物相總數的0.2%～3%和0.3%～2.4%。相對而言，渭河干流和北洛河、涇河沉積物中角閃石和簾石族礦物含量較少，分別占礦物相總數的1%～5.6%和0.9%～2%；石榴石含量較多，占礦物相總數1.3%～2.8%。

圖1 渭河流域地質背景及采樣點分布圖（a）渭河流域主要區域構造背景圖；（b）區域主要巖性分布及采樣點分布圖，圖中已發表點位數據來自文獻[11]，地質體分布參考國家地質圖數據庫（http://www.ngac.org.cn/geologicalData）提供的1∶250萬地質圖Fig.1 Tectonic setting and sampling sites of the Weihe drainage(a)Simplified tectonic background of the Weihe drainage;(b)Simplified regional geologic map of the Weihe drainage and the sampling sites.The published data are from reference[11].Distribution of igneous rocks and strata are modified from the 1∶250 000 0 geological dataset(http://www.ngac.org.cn/geologicalData)

3.2 礦物指數計算及其物源示蹤意義

利用沉積物碎屑組分和礦物組合等特征對沉積物進行物源示蹤時，首先需要考慮沉積物的礦物組成是否受到水力分選或者成巖溶解作用的影響。Garzantiet al.[3]定義了重礦產出率（HMC）、透明重礦物出產率（tHMC）、沉積物加權平均密度（SRD）、透明重礦物加權平均密度（ΔtHM），不透明重礦物含量（%OP）、鋯石+金紅石相對比例（%ZR）等指標。這些指標不僅可以區分沉積物源區不同構造體，還可以估算水力分選對沉積物重礦物組合的影響。這些指標都基于鏡下鑒定重礦物的計數，根據Garzantiet al.[3]的重礦物指數的定義，可以利用掃描電鏡礦物定量分析結果進行計算[11]：

表1 渭河流域現代沉積礦物相百分含量（%）Table 1 Contents of modern sedimentary mineral facies in the Weihe drainage (%)

圖2 代表性樣品礦物識別結果示意圖渭河上游沉積顆粒相對較大（WH-3，WH-8）；渭河下游、涇河等沉積物顆粒相對較小，且粒徑分布較均勻（WH-1，JH-2）；北秦嶺山前沉積物顆粒分布不均勻（BH-2，YH）Fig.2 Schematic diagrams of mineral identification results for the representative samplesThe grains in the upper reaches of the Weihe River are relatively large (WH-3,WH-8).The grains in the lower Weihe and Jinghe Rivers are relatively small (WH-1,JH-2)and uniformly distributed.The grains in the piedmont of the North Qinling Mountain are unevenly distributed(BH-2,YH)

圖3 渭河流域現代河流沉積重礦物組合條形圖Fig.3 Heavy mineral assemblage of modern river sediments in the Weihe drainage

根據以上公式，計算了渭河盆地現代河流沉積的HMC,tHMC、SRD 等指標（表2）。結果表明，渭河盆地現代河流沉積HMC 值為12～28，tHMC 值為9～23，重礦物產出率比較高，說明本研究區沉積物受成巖溶解作用的影響小。大部分樣品HMC和tHMC值比較接近，說明區域沉積物源區可能具有高級變質巖，這與研究區西秦嶺、祁連、北秦嶺等區域構造背景比較符合。沉積物加權平均密度（SRD）約為2.8，不透明礦物在重礦物中占比（%OP）10%～38%，鋯石和金紅石相對比例（%ZR）為22%～68%。若沉積物受水力分選而影響礦物組成，則SRD值會偏大，甚至大于3.5，且%OP和%ZR等反映水力分選的指標會與透明礦物加權平均密度（ΔtHM）等指標顯示明顯的正相關關系[3]。對本研究的樣品的ΔtHM 和%OP 和%ZR 等指數進行線性擬合顯示，兩組數據的擬合優度R2均小于0.15（圖中未顯示），這說明兩組數據沒有明顯的相關關系（圖4）。以上證據表明本研究河流沉積物礦物組合主要受到源區物質貢獻的影響，而受水力分選或成巖作用影響相對較小。

表2 渭河流域現代河流沉積重礦物特征指數Table 2 Heavy mineral index of modern fluvial sediments in the Weihe drainage

另外，為從重礦物組合信息中剝離出物源信息，Mortonet al.[25]提出用水力學性質相近、化學性質穩定的礦物對的相對含量為指標，提供更敏感的源區信息。Hubert[26]提出用沉積物中極穩定礦物，鋯石、電氣石和金紅石的含量（ZTR），表征沉積物的成熟度。此外，橄欖石、輝石、尖晶石在重礦物中的含量（POS）可以反映源區基性巖、超基性巖的貢獻[3]。利用掃描電鏡礦物定量分析結果，嘗試計算了渭河盆地現代河流沉積物的磷灰石/電氣石相對含量（ATi）、石榴石/鋯石相對含量（GZi）、TiO2族礦物/鋯石相對含量（RZi）、獨居石/鋯石相對含量（MZi）等指數。其計算公式如下：

各指標計算結果見表2。通過礦物對指標計算可以看出，渭河盆地現代河流沉積物的POS、ATi、ZTR等指數變化較大。渭河干流沉積物（WH-5、WH-6、WH-7、WH-8 和JH-3）的POS 指數相對較高，均高于5%，可能指示了源區基性巖、超基性巖的貢獻。另一方面，由于輝石、橄欖石和尖晶石礦物容易風化，北秦嶺山前河流沉積的POS 指數比較低可能受到區域巖性和風化的共同影響。然而，如前文所述，從ZTR、ZR%等指數來看，這一區域的沉積物成熟度較低，受風化、成巖等作用影響比較小，其POS 可能主要受到源區巖性的影響。

圖4 渭河流域現代沉積物透明礦物加權平均密度（ΔtHM）與不透明重礦物含量（%OP）（a）、鋯石和金紅石相對比例（%ZR）（b）關系圖ΔtHM、%OP、%ZR等指標之間沒有明顯的正相關關系，指示沉積過程對本研究沉積物重礦物含量影響較小Fig.4 Weighted average density of transparent minerals in modern sediments of the Weihe River Basin (ΔtHM) and opaque heavy mineral content (%OP) (a), relative proportion of zircon and rutile (%ZR) (b)There is no obvious positive correlation between the indices of ΔtHM, %OP, and %ZR. This indicates that the sedimentation process has little effect on the content of heavy minerals in the sediments of the Weihe drainage

渭河干流上游的兩個樣品（WH-3 和WH-4）ATi指數比較低，低于20%。沿渭河干流向下游ATi值逐步變大，北秦嶺山前沉積物的ATi 指數也相對較高（圖5a）。ATi指數受多種因素影響，在溫暖潮濕的酸性環境下，磷灰石容易被風化溶蝕，故反映源區或沉積區的風化程度；而在干旱、半干旱環境下，則指示源區的礦物組合特征[25]。本研究區氣候屬于干旱、半干旱氣候，ATi指數可能主要代表沉積物源區巖性的差異，而受風化作用影響較小。渭河干流中下游區域和北秦嶺山前沉積物ATi指數相對較高，可能與源區分布的花崗巖等火成巖有關（圖1）。

圖5 渭河流域現代沉積重礦物POS 與ATi（a）和%OP 與ZTR（b）散點圖渭河上游沉積物高POS和ATi值可能與源區基性巖等分布有關，北秦嶺山前沉積低%OP和低ZTR顯示其物源主要為新鮮火成巖或變質巖體而非沉積巖Fig. 5 Scatter diagram of POS and ATI (a) and %OP and ZTR (b) of heavy mineralsThe high POS and ATI values of sediments in the upper reaches of the Weihe River may be related to the distribution of basic rocks in the source area.The low%OP and low ZTR in the Piedmont sediments of the North Qinling mountains show that their provenance is primarily fresh igneous rocks or metamorphic rocks rather than sedimentary rocks

沉積物ZTR指標反映其源區巖體礦物成熟度[26]，北秦嶺山前沉積物的ZTR 相對較低（圖5b），顯示比較低的礦物成熟度。這一方面可能受到物源的影響，另一方面可能是由沉積物水力分選或成巖溶解作用造成的。如前文提到的，不透明礦物含量是反映水力分選和成巖溶解作用的良好指標，沉積物中的不透明重礦物含量隨水力分選而升高，隨成巖溶解作用而降低[3]。北秦嶺山前沉積物的%OP 值相對較低（圖5b），說明水力分選對沉積物的影響較小。這兩個指標指示北秦嶺山前沉積物物源主要為新鮮火成巖或變質巖體，這可能與北秦嶺多分布變質巖、火成巖巖體而較少分布沉積巖有關（圖1）。而渭河干流上游沉積物ZTR相對較高，%OP值相對較低，沉積物成熟度較高；而向渭河下游ZTR逐步降低，%OP逐步升高，沉積物成熟度降低。這指示了上游物質源區可能存在一定規模的沉積巖，而向下游源區巖體逐步變為新鮮巖體等。這一變化也與渭河干流流經的地質體相符合，其上游流經區域分布著大范圍的西秦嶺三疊紀沉積巖，而下游則更多分布變質巖和火成巖（圖1）。其他指示物源的指標，GZi，RZi，MZi等數值變化不大，這可能是由于區域河流沉積為多種巖體混雜堆積，這幾個指標不能有效地區分不同源區的貢獻。

3.3 重礦物組合特征及其對源區的指示

由于掃描電鏡定量識別礦物種類較多，為了更直觀地對比不同沉積物的重礦組合特點，利用Vermeesch 開發的R 語言程序包[27-28]，對不同樣品的重礦物進行了主成分分析（PCA）（圖6）。主要利用透明重礦物進行PCA 分析，以便于與其他礦物識別工作對比。圖中位置相近的點代表其重礦物組合相似，紅色箭頭代表PCA分析導出的端元的礦物類型。分析結果顯示，渭河干流上游WH-3、WH-4、WH-5、WH-6、WH-7、WH-8 和涇河JH-3 等樣品顯示相似的礦物組合，具有相對較多的橄欖石、正輝石等基性火成巖礦物和紅柱石、獨居石、金紅石等變質礦物，這可能與渭河干流上游西秦嶺分布的基性火成巖和變質巖相對較多有關[29-30]。前人研究表明，鄂爾多斯西南部沉積巖在晚三疊紀以來具有西秦嶺巖體的物質貢獻，可以解釋涇河JH-3 顯示與西秦嶺類似的重礦物組合這一特點[31]。

渭河下游WH-1，以及北秦嶺山前河流CH-1、CH-2等樣品顯示相對較多的鋯石、磷灰石、榍石等礦物，可能與流域包含北秦嶺分布的花崗巖巖體有關[22-23]（圖1）。北秦嶺山前河流YH、BH-3 和DFY、XJY、BH-1、BH-2 分布比較散，YH 和BH-3 顯示角閃石含量比較多的特征，DFY、XJY、BH-1 和BH-2 等樣品顯示簾石族礦物含量比較高，可能與北秦嶺廣泛分布的變質巖和角閃巖相變質巖有關[20]（圖1）。鄂爾多斯地塊河流JH-2、BLH-3、BLH-1 顯示石榴石含量較多的特征，可能與鄂爾多斯盆地廣泛分布的沉積巖有關[31]。由此可見，重礦物PCA 圖可以大致的將北秦嶺山前河流樣品、渭河干流、鄂爾多斯地塊河流的樣品進行區分，且可以從礦物組合上給出源區的巖性背景的指示。在利用QEMSCAN 方法沉積物進行物源示蹤時，在對潛在源區礦物組合進行充分調研的情況下，可以嘗試應用PCA圖，圈定源區大致范圍。

圖6 渭河流域現代河流沉積重礦物主成分分析圖（PCA）圓點為樣品分布情況，紅色箭頭代表PCA分析導出的端元的礦物類型。Ep：簾石，Ti：榍石，Amp：角閃石，Ap：磷灰石，cPx：斜輝石，oPx：正輝石，And：紅柱石，Ilm：鈦鐵礦，Oli：橄欖石，Sta：十字石，Sp：尖晶石，Mon：獨居石，Rt：金紅石，Tm：電氣石，Gar：石榴石Fig.6 Principal component analysis of heavy mineral assemblage in modern river sediments of the Weihe drainagecPx:clinopyroxene,oPx:orthopyroxene,And:andalusite,Ilm:ilmenite,Oli:olivine,Sta:staurolite,Sp:spinel,Mon:monazite,Rt rutile,Tm:tourmaline,and Gar:garnet

3.4 碎屑組分及其對物源的指示

砂巖碎屑組分分析的關鍵點，在于區分砂粒級（＞62.5 μm）的單顆粒石英、單顆粒長石和巖屑。由于重礦物與石英、長石等礦物對搬運過程的水力分選作用的響應有差異，巖屑組分分析中的巖屑不包括單顆粒的重礦物。此外，由于沉積物中碳酸鹽含量受到風化作用、成巖作用等影響較大，也不包含在巖屑的討論之中，而單獨列出[10,32]。從本質上講，鏡下識別的單顆粒礦物，在掃描電鏡礦物定量分析中體現為一個單礦物相的礦物顆粒。比如，掃描電鏡礦物定量分析結果中的某個礦物顆粒（particle）中，有且僅有一個石英礦物相（grain），即石英在該顆粒中占比為100%，則該顆粒為單顆粒石英礦物。單顆粒長石礦物亦然。若某個礦物顆粒（particle）中，有兩個及以上礦物相，則將其劃歸為巖屑。若巖屑顆粒中包含碳酸鹽，則不予統計。砂巖物源示蹤需選取沉積物顆粒大于62.5 μm 的顆粒[32-33]，利用掃描電鏡礦物定量分析結果中的礦物顆粒最大尺寸數據，可粗略作為的顆粒的粒度。本研究識別的沉積物最大粒徑基本不超過250 μm（圖2），因此，在進行礦物顆粒統計時，只統計礦物顆粒最大尺寸為62.5～250 μm 的顆粒。其中，石英、長石等單礦物相最大尺寸為62.5～250 μm，作為單顆粒的石英和長石。

基于這原則，嘗試將渭河盆地現代河流沉積物進行QFL 顆粒統計和計算（表3）并進行QFL 三角圖投圖（圖7）。結果顯示，北秦嶺山前河流沉積物砂礦物碎屑組分以單顆粒長石為主，巖屑含量次之，石英含量最低。在QFL 三角圖中位于巖漿島弧的區域，這與北秦嶺火山島弧巖性特征相符合。而渭河干流沉積物和北洛河、涇河沉積物砂礦物巖屑組分以石英為主，巖屑次之，長石含量最低，在QFL 三角圖中位于再旋回造山帶（圖7）。前人對祁連、西秦嶺和鄂爾多斯地塊沉積巖的碎屑組分分析表明，祁連地塊東部[34-36]和鄂爾多斯盆地西部、南部[37-38]的沉積巖碎屑組分部分落在QFL 圖中的再旋回造山帶范圍內，或再旋回造山帶與巖漿島弧交界區；而西秦嶺沉積巖則多落在巖漿島弧范圍內[39]，這與不同地塊的古生代—中生代盆地不同的演化歷史有關。現代渭河流域上游流經祁連地塊流域范圍相對大（圖1），可能決定了沉積物中石英—長石—巖屑的組分。此外，渭河干流上游和鄂爾多斯盆地區域廣泛分布的新生代沉積可能也是河流沉積的重要來源（圖1），新生代盆地沉積受到搬運、風化等影響，可能相對富集石英[40]。因此，QEMSCAN方法得到的碎屑組分基本特征符合不同源區巖體分布特征，在經過謹慎的粒徑篩選后，可以較準確示蹤和區分沉積物源。但是，為獲得更準確的沉積物碎屑組分信息、更好的與已有結果對比，QEMSCAN 數據還需要與傳統薄片分析相結合，以更好的優化其QFL三角投圖結果。

4 結論與展望

本研究利用渭河流域現代河流樣品的礦物組合和沉積物碎屑組分，探究掃描電鏡礦物定量分析手段在沉積物示蹤上應用的可能性和合理性。研究表明，掃描電鏡礦物定量分析輸出的數據可以用來進行多種礦物指標的計算。渭河流域現代河流沉積物的礦物組合受到水力分選和成巖溶解作用影響較小，主要反映源區信息。研究區沉積物重礦物組合主要以角閃石、簾石族礦物和石榴石為主，不同區域沉積物礦物組合通過主成分分析圖（PCA）可以較好的區分開，且主要區別的礦物類型可以指示巖性的差異，與礦物對指標計算結合，可以進行物源示蹤。渭河流域現代沉積碎屑組分以石英、長石、巖屑為主。QFL 三角圖解顯示，渭河干流和流經鄂爾多斯高原的兩大主要支流北洛河和涇河的沉積物碎屑組分主要位于再旋回造山帶區域；而北秦嶺山前河流沉積物碎屑組分則主要位于巖漿島弧區域。這一結果符合區域地質構造背景。本研究表明，掃描電鏡礦物定量分析手段是可靠的物源示蹤方法。

由于沉積過程的水力分選、成巖溶解和區域風化等作用的影響，沉積物中不同粒級的顆粒的礦物組成可能會有所差異。目前大部分通過光學顯微鏡獲得的礦物組合數據基于粗粉砂、砂或礫級的沉積物，而對更細的顆粒關注比較少，這可能會造成部分信息的缺失。另一方面，篩分粒級或者淘洗重礦物的過程可能會改變原沉積物中的礦物組合，造成誤差。而掃描電鏡礦物定量分析輸出的數據具有詳細的粒徑大小的信息，且數據量比較大，未來的工作可以考慮更加細致的粒徑分組，提取沉積物中更多的沉積過程、物源或者風化的信息。

沉積物礦物顆粒的形態可以提供沉積物搬運動力、風化、成巖等方面的信息。已有的研究將穩定礦物的形態特征（如鋯石、石英等）成功的運用在物源示蹤中。掃描電鏡礦物定量分析結果中可以導出每個礦物相（grain）和礦物顆粒（particle）的形態圖和長寬尺寸等信息，可以用來進行礦物形態分析，解析其中蘊含的物源或者風化等信息。未來的研究中，可以嘗試用不穩定礦物的表面形態、礦物輪廓等，提取沉積物中的物源或者風化信息。

致謝 感謝于洋、王逸超、王可欣、呂恒志、謝婉婷、何靜等同學在野外樣品采集和實驗中給與的幫助。感謝Sergio Andò先生在本研究方法的應用中與本文作者的交流和討論。感謝胡修棉教授的邀請。感謝審稿專家對文章提出的寶貴意見與建議。

表3 渭河流域現代河流沉積砂粒級碎屑統計結果Table 3 Detrital model of modern river sediments in the Weihe River Basin

圖7 渭河流域現代河流沉積石英—長石—巖屑（QFL）圖解（據文獻[10]）北秦嶺山前河流沉積物巖屑和長石含量相對較多，主要顯示巖漿島弧特征；渭河干流、北洛河、涇河沉積物主要顯示石英含量相對較多，為再旋回造山帶特征Fig.7 Tectonic discriminating diagrams of QFL for the modern Weihe River drainage (after reference [10])The contents of rock debris and feldspar in the river sediments from the piedmont of the North Qinling Mountains are relatively large, showing magmatic island arc characteristics. The sediments in the mainstream of the Weihe, Beiluo, and Jinghe Rivers show relatively high quartz content, which is characteristic of a recyclic orogenic belt