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物探与化探, 2025, 49(5): 1008-1017 doi: 10.11720/wtyht.2025.1257

地质调查资源勘查

中国陆域出露地壳76种元素岩石地球化学图的构建——方法、问题与展望

刘东盛,1,2, 陈圆圆3, 迟清华1,2

1.中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所 自然资源部地球化学探测重点实验室, 河北 廊坊 065000

2.联合国教科文组织全球尺度地球化学国际研究中心, 河北 廊坊 065000

3.河北省区域地质调查院,河北 廊坊 065000

Construction of the petrogeochemical map of 76 elements in the exposed crust across the Chinese continent: Methods, challenges, and prospects

LIU Dong-Sheng,1,2, CHEN Yuan-Yuan3, CHI Qing-Hua1,2

1. Key Laboratory of Geochemical Exploration, Ministry of Natural Resources, Institute of Geophysical and Geochemical Exploration, Chinese Academy of Geological Sciences, Langfang 065000, China

2. UNESCO International Centre on Global-Scale Geochemistry, United Nations Educational Scientific and Cultural Organization, Langfang 065000, China

3. Hebei Regional Geological Survey Institute, Langfang 065000, China

第一作者: 刘东盛(1985-),男,高级工程师,从事岩石和沉积物地球化学填图研究工作。Email:dopsonliu@sina.com

责任编辑: 蒋实

收稿日期: 2024-06-8   修回日期: 2024-12-30  

基金资助: 中国地质调查局地质调查项目(DD20230623)
中国地质调查局地质调查项目(DDZ0242671)
中国地质科学院青年英才项目(JKYQN202352)

Received: 2024-06-8   Revised: 2024-12-30  

摘要

出露地壳是岩石圈与土壤圈、水圈、大气圈接触的关键界面,出露地壳岩石地球化学图可为不同圈层间元素分布与循环研究提供关键的基础地球化学数据。由于大尺度出露地壳元素地球化学图绘制受到数据量和制图技术的制约,目前尚无一张覆盖中国陆域的出露地壳地球化学图。本文结合已掌握的16 000余条岩石地球化学数据和基础地质资料,创新性地提出制图技术路线:构建岩石地球化学库、地层结构信息库和地质单元空间信息库;从基础数据库提取地层和岩体的地理空间信息;将岩石地球化学信息赋予地层和岩体,获得地层和岩体的空间分布及其元素含量;通过GIS技术实现对出露地壳76种元素含量空间分布模式的可视化表达。此外,本文对制图流程存在的地质信息精确度、特殊岩性岩石样品缺乏、可靠性评价与适用范围等问题进行剖析,并提出解决方案。出露地壳元素地球化学图具有重要的应用价值,可为地球化学背景调查和岩石—沉积物元素循环等研究提供基础数据支撑。

关键词： 出露地壳岩石地球化学图; 中国陆域; 构建方法; 76种元素

Abstract

The exposed crust is the critical interface where the lithosphere interacts with the pedosphere, hydrosphere, and atmosphere. The petrogeochemical map of the exposed crust can provide essential fundamental geochemical data for investigating the distributions and cycles of elements among different spheres. However, the plotting of the large-scale petrogeochemical map of the exposed crust has been constrained by the limited data volume and mapping technology. Consequently, no such a map covering the Chinese continent is available. This study proposed an innovative mapping technology roadmap based on over 16,000 petrogeochemical data and fundamental geological information. First, the databases for petrogeochemical information, stratigraphic structure information, and spatial information of geological units were constructed. Second, the geospatial information of strata and rock masses was extracted from the basic databases. Third, the petrogeochemical information was assigned to strata and rock masses to obtain their spatial distributions and element contents. Fourth, the spatial distribution patterns of 76 elements in the exposed crust were visualized using geographical information system (GIS) technology. Additionally, this study analyzed the challenges in the mapping process, including geological information accuracy, the lack of samples for special lithologies, reliability assessment, and scope of application, finally proposing corresponding solutions. The petrogeochemical map of the exposed crust demonstrates significant application potential, providing foundational data for investigating geochemical background and rock-sediment element cycling.

Keywords： petrogeochemical map of the exposed crust; Chinese continent; construction method; 76 elements

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本文引用格式

刘东盛, 陈圆圆, 迟清华. 中国陆域出露地壳76种元素岩石地球化学图的构建——方法、问题与展望[J]. 物探与化探, 2025, 49(5): 1008-1017 doi:10.11720/wtyht.2025.1257

LIU Dong-Sheng, CHEN Yuan-Yuan, CHI Qing-Hua. Construction of the petrogeochemical map of 76 elements in the exposed crust across the Chinese continent: Methods, challenges, and prospects[J]. Geophysical and Geochemical Exploration, 2025, 49(5): 1008-1017 doi:10.11720/wtyht.2025.1257

0 引言

地球系统中不同圈层关键元素分布和循环被美国自然、工程与医学科学学院列为地球科学领域重大科学问题[1]。出露地壳是岩石圈与土壤圈[2]、水圈[3]、大气圈[4]等直接接触的界面,是地球系统中元素迁移循环的关键场所,对环境与人类健康影响深远。通过绘制出露地壳岩石地球化学图,可以掌握出露地壳元素含量的空间分布模式,为元素分布与循环研究提供关键的地球化学资料[5-8]。尤其对于那些容易受表生环境影响的元素,如碱金属元素和卤族元素等[9-10],以及关乎人类健康的重金属元素和人体有益元素等[11],其含量在岩石和土壤中差异较大,沉积物或土壤地球化学填图难以反映其真实地球化学背景,出露地壳岩石地球化学图可以有效揭示元素岩石地球化学背景,因此在相关元素的评价调查中尤为重要。

尽管出露地壳地球化学图具有重要意义,但长期以来相关研究较为匮乏,主要与其绘制难度较大有关。由于出露地壳中的元素分布主要取决于地质单元属性,并不适用地理学第一定律[12],因此无法采用沉积物地球化学填图中常用的空间插值的算法将离散分布的岩石数据绘制为连续的模式图。除了需要创新图件绘制技术外,出露地壳地球化学图的绘制还需要海量的岩石地球化学数据和详实的基础地质资料作为支撑。

迟清华等[13]于1986~1995年首次开展了系统的出露地壳岩石地球化学填图研究,通过采集28 000余件代表性样品,获取了500多个地层和800多个岩体的化学成分,计算了各二级构造单元不同时代的岩石地层及不同类型侵入岩的平均化学组成。在中国东部相关省区区域地质志出版的1∶50万或1∶100万地质图的基础上,以1∶10万图幅网格为赋值单元,对其岩石地层和侵入体进行化学元素含量赋值,绘制了中国东部330万km2出露地壳元素地球化学图。Liu等[14] 依据岩石基性程度将出露岩石划分为8类,利用38 000余件岩石地球化学数据对6万余个出露地质单元赋值,以1∶20万图幅网格为赋值单元,绘制了中国陆域出露地壳钴元素地球化学图。上述研究对出露地壳化学填图进行了积极探索,但图件绘制范围及计算方法尚不能满足当前其他学科对大尺度出露地壳元素地球化学图的要求。

近年来,岩石地球化学数据不断积累完善,目前已掌握了42 000余件岩石样本数据,包括中国东部地壳丰度项目获取的28 000余件(组合分析样品2 200余件)[15]、全国地球化学基准项目获取的12 000余件[16],以及地球化学走廊带项目获取的2 000余件[17]岩石样品。基础地质资料也不断完善,全国地质图件数字化[18-19]以及中国基础地质研究[20-21]都取得了重要进展,绘制出露地壳元素地球化学图时机日臻成熟。

在“中国西部岩石地球化学背景场”项目资助下,本文在搜集、梳理现阶段可获取的岩石数据和地质资料基础上,初步构建了中国陆域出露地壳地球化学图的制图技术,分析目前存在的主要问题,展望未来的应用领域。

1 方法

1.1 总体思路

出露地壳岩石地球化学图的制作思路主要包括基础数据库建立、地层与岩体空间信息提取、岩石地球化学数据赋值和GIS视觉表达4个部分。首先,利用已有岩石地球化学数据和地质资料构建基础信息数据库,包括岩石地球化学库、地层结构信息库和地质单元空间信息库,对其构造、时代、岩性信息进行标准化处理。其次,通过整理加工基础数据库,提取地层和岩体的地理空间信息,从而生成地层信息库和岩体信息库。然后,岩石地球化学库信息赋值给地层和岩体,从而获得地层和岩体的空间分布及其元素含量。最后,通过GIS技术实现对出露地壳76种元素空间分布模式的表达。主要技术路线图如图1所示。

图1

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图1   技术路线

Fig.1   Technical route


1.2 基础信息数据库建立

1.2.1 岩石地球化学库

岩石地球化学数据来源包括“全国地球化学基准值建立与综合研究”、“中国东部地壳丰度研究”以及“中国地球化学走廊带探测试验与示范”。目前,缺乏特殊地质体如基性岩体、碱性岩体和部分前寒武系变质岩样品,需要通过当前正在执行的“中国西部地球化学背景场建立”项目补充完善。现已掌握约17 000个岩石地球化学数据。

岩石地球化学库的主要内容为原始样品76种元素化学成分、所属地质单元、构造单元、岩石类型等信息,上述信息均以数字或代码形式表达。对各构造单元、各时代、各岩性元素丰度进行统计:对于主量元素,取算数平均值作为其丰度;对于微量元素,以剔除平均值±2倍标准离差以外的数据离群值后的算术平均值作为其丰度,当样本量少于30个时,采用中位数作为丰度值。

1.2.2 地质单元空间信息库

地质单元空间信息库内容包括地质单元(地层/岩体)的地理空间分布信息以及所属地层群/组、地质时代、构造单元信息(图2),该信息库以ArcGIS通用.shp格式文件的形式保存。信息提取自中华人民共和国地质图(1∶150万)空间数据库[22]。

图2

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图2   地质单元空间信息库结构示意

Fig.2   Spatial information dataset of geological units


1.2.3 地层结构信息库

地层结构信息库主要包括地质单元(组/群)岩性组成及其厚度等内容(图3)。这些信息主要提取自“全国岩石地层多重划分对比研究”中的典型地层剖面和一般性地层文字描述。

图3

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图3   地层结构信息库

Fig.3   Structure dataset of strata


1.2.4 数据标准化

为了关联不同数据库,需对各数据库中的时代、构造区划、岩性分类方案进行标准化处理,并为其赋予标准代码。将地质时代划分为18个时代段(表1),其中显生宙划分至纪,元古宙和太古宙划分至代。

表1   地层时代划分方案

Table 1  Chronostratigraphic unit division

时代代号时代代号时代代号
第四纪Q石炭纪C新元古代Pt3
第三纪R泥盆纪D中元古代Pt2
白垩纪K志留纪S古元古代Pt1
侏罗纪J奥陶纪O新太古代Ar3
三叠纪T寒武纪中太古代Ar2
二叠纪P震旦纪Z古太古代Ar1

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参照任纪舜[21]中国大地构造单元区划方案,将中国陆域8个一级构造单元和37个二级构造单元信息赋予各数据库(图4和表2)。

图4

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图4   中国二级构造单元区划及岩石样品分布(审图号:GS(2016)1584号)

Fig.4   Distribution of rock samples and subdivision of second-order tectonic units in China


表2   构造区划方案

Table 2  Tectonic zoning scheme

一级构造单元二级构造单元一级构造单元二级构造单元
序号名称序号名称序号名称序号名称
A天山—兴蒙造山带A1额尔古纳造山带C秦—祁—昆造山带C1苏鲁造山带
A2兴蒙造山带C2大别造山带
A3松辽盆地C3东秦岭造山带
A4吉黑造山带C4西秦岭造山带
A5阿尔泰造山带C5祁连造山带
A6准噶尔造山带C6昆仑造山带
A7天山造山带D扬子克拉通D1下扬子台褶带
A8北山造山带D2江南造山带
B华北克拉通B1内蒙地轴D3上扬子台坳
B2华北北缘造山带D4康滇地轴
B3燕山造山带E华南造山带E1湘赣粤造山带
B4辽东台隆E2东南沿海火山带
B5胶东台隆E3右江造山带
B6鲁西台隆F塔里木克拉通F塔里木克拉通
B7华北盆地G松潘—甘孜造山带G松潘甘孜造山带
B8豫西台隆H
西藏—三江造山带		H1羌塘—昌都地块
B9山西台隆H2改则那曲造山带
B10鄂尔多斯盆地H3喜马拉雅造山带
B11阿拉善台隆

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岩性的划分方案统筹考虑岩石地球化学特征和地质资料描述,设计了两级岩性划分方案。一级岩性包括20种,分别为酸性岩、中性岩、碱性岩、基性岩、超基性岩、火山碎屑岩、板岩、千枚岩、片岩、片麻岩、斜长角闪岩、麻粒岩、石英岩、大理岩、灰岩、白云岩、泥岩、砂岩、硅质岩。二级岩性有135种(表3)。

表3   岩石分类命名方案

Table 3  Rock classification system

一级二级名称一级二级名称一级二级名称一级二级名称一级二级名称
G酸性岩K16白榴岩V30安山质火山碎屑岩le10钾长变(浅)粒岩D20灰质白云岩
G01低钙花岗岩K17霞石岩V40玄武安山质火山
碎屑岩		le20二长变粒岩D30泥质白云岩
G02高钙花岗岩B基性岩V50粗面质火山碎屑岩le30斜长变粒岩D40砂质白云岩
G11流纹岩B01辉长岩V60粗面安山质火山
碎屑岩		le40矽线石榴变粒岩D50硅质白云岩
G12碱性流纹岩B02二长辉长岩sl板岩le50石墨变粒岩M泥岩
G13英安岩B03苏长岩sl10绢云板岩am斜长角闪岩M10粉砂质泥岩
G14石英角斑岩B04辉绿岩sl20钙质板岩am00玄武质斜长角闪岩M20砂质泥岩
G15粗面英安岩B05斜长岩sl30硅质板岩am10紫苏斜长角闪岩M30钙质泥岩
I中性岩B06变辉长岩sl40炭质板岩am20二辉斜长角闪岩M40铝土质页岩
I01闪长岩B11钙碱性玄武岩sl50砂质板岩am30VF透辉斜长角
闪岩		M50硅质页岩
I02二长闪长岩B12拉斑玄武岩sl60泥质板岩gr麻粒岩M60炭质页岩
I03二长岩B13碱性玄武岩sl70凝灰质板岩gr10花岗—花岗闪
长质麻粒岩		M70铁铝质泥岩
I04正长岩B14橄榄玄武岩ph千枚岩gr20斜长麻粒岩M80灰泥岩
I05碱长正长岩B15高铝玄武岩ph10绢云千枚岩gr30基性麻粒岩M90凝灰质页岩
I10安山岩B16变玄武岩ph20绿泥千枚岩gr40超铁镁质麻粒岩S砂岩
I12玄武安山岩B17细碧岩ph30阳起千枚岩qu石英岩类S11石英砂岩
I13高镁(玻古)
安山岩		B18粗面玄武岩ph40石英千枚岩qu10石英岩S12长石石英砂岩
I14变安山岩B19碱玄岩ph50方解千枚岩qu20长石石英岩S13长石砂岩
I20粗面岩U超基性岩ms片岩qu30磁铁石英岩S14粉(细)砂岩
K碱性岩U01橄榄岩ms10云母片岩ma大理岩S15杂砂岩
K01副长石正长岩U04辉石岩ms20石英片岩ma10方解石大理岩S16砂岩
K02副长石二长岩U06角闪石岩ms30绿片岩ma20白云石大理岩S17泥质砂岩
K03副长石闪长岩U07榴辉岩gn片麻岩ma30富硅铝大理岩S18钙质砂岩
K04副长石辉长岩U11麦美奇岩gn10花岗质—花岗闪
长质片麻岩		L灰岩S19灰砂岩
K05霓霞岩U12科马提岩gn20贫碱长英质片麻岩L10石灰岩S20变余砂岩
K06碳酸岩U13苦橄岩gn30斜长片麻岩类L20白云质灰岩S30凝灰质砂岩
K11响岩U14玻基橄辉岩gn40富铝贫碱斜长
片麻岩		L30泥质灰岩S40冰碛岩
K12碱玄质响岩U15钾镁煌斑岩gn50黑云斜长片麻岩L40砂质灰岩S50含铜砂岩
K13响岩质碱玄岩V火山碎屑岩gn60角闪斜长片麻岩L50硅质灰岩Si硅质岩
K14碱玄岩V10流纹质火山
碎屑岩		gn70辉石斜长片麻岩D白云岩Si10炭质硅质岩
K15碧玄岩V20英安质火山
碎屑岩		le变(浅)粒岩D10白云岩Si20燧石岩

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赋予岩性代码过程中,尽量同时赋予一级和二级岩性代码,如果岩性描述过于简单,则只赋予一级岩性代码。

1.3 地质单元赋值

1.3.1 地层赋值

根据图5所示的方法,将地层结构信息库中的岩性和厚度信息赋予地质单元空间信息库中的对应要素(如组或群),生成地层信息库,其内容为地质单元ID、构造—时代—岩性、厚度等信息。将岩石地球化学库中相应岩性(即相同的构造—时代—岩性)的元素含量信息赋予地层信息库,根据岩性在地层单元中的占比,计算加权算数平均值,以获得地层要素的化学组成。

图5

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图5   地层化学成分赋值流程示意

Fig.5   Schematic of assigning chemical composition values to strata


1.3.2 对岩体赋值

如图6所示,对岩体的赋值要依情况而定。若岩体范围内采集了岩石样品,将岩体分布范围内的岩石样品元素含量取算数平均值,赋值给岩体信息库对应要素;若岩体范围内未采集岩石样品,则调取岩石地球化学库中相同构造单元、地质时代和岩性的岩石地球化学数据,对岩体要素赋值。经岩体赋值后,获得侵入岩体要素的化学组成。

图6

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图6   出露岩体化学成分赋值流程示意

Fig.6   Schematic of assigning chemical composition values to exposed rocks


1.4 GIS图形表达

通过上述计算已获得地层和岩体所有地质单元的化学组成。这些数据通过要素ID分别关联到地层信息库和岩体信息库,并导入GIS软件,从而实现对地质单元的空间分布和化学成分的表达(图7)。使用中国1∶5万图幅网格将出露地质要素切割,然后利用出露面积加权平均,获得每个网格的出露地壳丰度,最终制作出露地壳元素地球化学栅格图。

图7

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图7   地质单元的空间分布和化学成分的GIS表达

Fig.7   GIS representation of spatial distribution and chemical composition of geological units


2 存在问题

2.1 地质单元信息精确度

地层单元的群/组的内部岩性组成信息来自于全国岩石地层对比资料,然而,部分群/组缺乏标准剖面信息,而且各岩性厚度信息不明确,仅有文字描述,如“以石灰岩为主”“夹玄武岩”等,这种信息模糊导致难以精确计算不同岩性占比,进而影响群/组整体化学成分的计算精度。面对这一问题,目前只能根据文字信息和区调工作的描述习惯来估算岩性占比。

2.2 地质单元内部元素不均一性

同一群/组在不同地点可能有不同的岩性组成结构,导致其内部化学组成的变化。然而,目前尚无可用的资料提供精确的群/组内部岩性结构变化信息。一般情况下,同一地层单元的内部组成空间变化不大。目前的处理方法是取一处典型剖面的信息,将其应用至整个地质单元。

2.3 岩石样品缺乏

梳理已掌握的岩石地球化学样品时,发现缺失了一些重要的地质单元,如基性岩体、碱性岩体、碳酸岩体等。尽管这些地质单元出露面积可能较小,但它们的化学组成非常特殊,有时还与成矿作用关系密切[23-25]。因此,它们可能对区域范围内出露地壳元素分布具有较大影响。通过开展“中国西部岩石地球化学背景场”项目,可补充完善相关岩石样品。

2.4 可靠性验证

由于存在地质单元信息不精确和地质单元内部元素含量不均一的客观问题,出露地壳元素地球化学图必然存在一定误差。作为服务其他研究的基础数据,有必要对其误差进行评估。

水系沉积物地球化学填图是一项成熟且广泛应用的技术[26-27],沉积物样品可以代表其上游汇水域出露物质的化学组成[28-30]。因此,通过对比沉积物和相应的出露地壳元素含量,可以评估出露地壳地球化学图的质量。通过评价不同汇水域范围的出露地壳地球化学图的质量,确定其适用范围。

评价过程中需要注意到以下2个问题:①地表风化过程会导致元素分异[31]。为此,可以考虑利用稳定元素或选择化学风化作用弱的区域开展对比研究。②地表剥蚀速率受地形影响[32],从而影响不同部位出露地壳对沉积物的贡献。因此有必要引入地表剥蚀模型,根据剥蚀速率对出露地壳元素含量进行加权平均,获得汇水域下游沉积物含量预测值。然后,将预测值与观测值(实际沉积物化学成分)对比[33],而不是直接将出露地壳平均含量与沉积物进行对比。

2.5 数据更新与共享

基础地质数据库[34]和岩石地球化学数据库[35]近年来发展迅速,随着基础地质资料和地球化学数据的更新,出露地壳地球化学图需要不断修正。然而,传统的计算手段在每次修正中都要面临巨大的工作量。因此,需要利用Python地理空间库建立一套自动化的计算流程,使基础数据库与最终结果之间同步联动,实现出露地壳地球化学图的实时快速更新。另外,为使数据能够被广大科学工作者充分共享,发挥数据的最大价值,应考虑创建共建共享平台。

3 未来研究展望

中国陆域出露地壳元素地球化学图能刻画出露地壳中76种元素在中国陆域范围的空间分布,作为基础地球化学资料,若能确保数据质量可靠并实现数据共享,将发挥重要的科学价值。在这一节中,作者将通过一些例子来说明这一观点,希望能够激发更多讨论和研究。

3.1 地球化学背景研究

地球化学背景是进行资源与环境评价的基础[36]。目前,地球化学背景的获取主要通过沉积物或土壤介质获取。然而,受到化学风化[37]、河流搬运分选[38]等表生作用的影响,地表疏松介质极易发生元素分异。为此前人提出解决办法,比如通过岩石风化经验方程进行反演[31],以及利用A-CNK-Si图解来区分源区与河流分选对沉积物含量的影响等[39]。然而,真实自然环境下表生风化条件极其复杂多变,这给利用疏松介质估算地球化学背景带来很大阻碍。如果利用出露地壳地球化学图获取地球化学背景,可为资源与环境评价提供重要支撑。

3.2 基岩与沉积物化学成分关系研究

沉积物的化学成分继承自基岩,基岩是解释沉积物含量的关键因素[40],反之亦可通过沉积物反演源区基岩的成分[41-42],因此,深入理解基岩与沉积物的化学成分关系是地球化学填图和沉积物源分析领域的核心问题。但是,在实际环境中,基岩与沉积物化学成分并非简单的线性相关。由于风化和分选等表生过程对沉积物化学成分的改造,基岩与沉积物关系复杂[39],而多变的地球化学景观条件和表生元素行为特征又进一步增加了这种复杂性[43]。因此,需要开展相关研究,系统揭示源区基岩与沉积物化学成分的关系,以及风化作用和分选作用的影响。

此外,对比基岩与沉积物成分,还可以定量评估流域风化作用强度及其引起的二氧化碳通量,为全球碳循环研究提供基础数据[44]。

近年来,沉积物地球化学填图科学计划已经积累了大量系统的沉积物化学数据[45],但与之对应的源区岩石地球化学数据却相对匮乏,严重制约了相关研究的推进。通过进行中国陆域出露地壳元素地球化学填图,有望弥补这一不足,推进基岩与沉积物关系的相关研究发展。

4 结语

中国陆域出露地壳76种元素地球化学图可以精细描绘出露元素地壳丰度的空间变化,是不可或缺的基础地球化学数据。近年来,中国岩石样品和基础地质资料的不断完善使得中国陆域出露地壳地球化学图的绘制成为可能,相关成果预期可为地球化学背景研究、基岩与沉积物化学成分关系等研究提供重要支持。

本文根据已有的岩石数据和地质资料,提出了基于数据库建立、地层与岩体空间信息提取、岩石地球化学数据赋值、GIS空间表的制图技术路线。中国陆域尺度出露地壳地球化学填图研究尚处于探索阶段,还面临着地质信息精确度不高和特殊岩石样品缺乏等挑战。期望通过搭建共建共享平台,鼓励广大科研工作者参与并完善出露地壳丰度数据,实现出露地壳丰度数据成果的充分共享。

致谢

感谢所有为本文岩石地球化学数据和基础地质数据做出贡献的人员。

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This review of sediment source fingerprinting assesses the current state-of-the-art, remaining challenges and emerging themes. It combines inputs from international scientists either with track records in the approach or with expertise relevant to progressing the science.Web of Science and Google Scholar were used to review published papers spanning the period 2013-2019, inclusive, to confirm publication trends in quantities of papers by study area country and the types of tracers used. The most recent (2018-2019, inclusive) papers were also benchmarked using a methodological decision-tree published in 2017.Areas requiring further research and international consensus on methodological detail are reviewed, and these comprise spatial variability in tracers and corresponding sampling implications for end-members, temporal variability in tracers and sampling implications for end-members and target sediment, tracer conservation and knowledge-based pre-selection, the physico-chemical basis for source discrimination and dissemination of fingerprinting results to stakeholders. Emerging themes are also discussed: novel tracers, concentration-dependence for biomarkers, combining sediment fingerprinting and age-dating, applications to sediment-bound pollutants, incorporation of supportive spatial information to augment discrimination and modelling, aeolian sediment source fingerprinting, integration with process-based models and development of open-access software tools for data processing.The popularity of sediment source fingerprinting continues on an upward trend globally, but with this growth comes issues surrounding lack of standardisation and procedural diversity. Nonetheless, the last 2 years have also evidenced growing uptake of critical requirements for robust applications and this review is intended to signpost investigators, both old and new, towards these benchmarks and remaining research challenges for, and emerging options for different applications of, the fingerprinting approach.© The Author(s) 2020.

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