碎屑岩中的碎屑组分和结构特征能直接反映物源区和沉积盆地的构造环境。碎屑物质在被搬运过程中，不稳定组分不断地被淘汰，稳定组分则不断地相对富集。一般来说，成分成熟度越高的砂岩(石英及硅质岩屑量达90%以上者)，表明搬运过程中不稳定组分被改造的程度越深。近物源区长石和岩屑含量增加，石英相对减少。因此可根据砂岩的成分成熟度来解释碎屑物质被搬运沉积的历史。岩屑类型和砾石成分是母岩类型的直接标志，对恢复母岩性质和物源方向较有成效，且长石的类型也可用来判别物源区的性质。例如，酸性火山岩中的斜长石主要是透长石;酸性侵入岩中主要为正长石和微斜长石;中性岩中的斜长石常具有环带构造，中性的火山岩具有细的环带构造。
石英在物源分析中的应用由来已久。过去主要通过在显微镜下观察石英的包裹体发育特征、消光类型、形状(延伸性)以及多晶现象等标志来判别物源。近年来，阴极发光技术的引入，使石英在物源分析中的作用日益增强。根据石英的阴极发光特征并结合普通光学特征，可确定母岩类型，因为火成岩、变质岩及沉积岩中形成的石英，阴极发光各有特色。紫色石英是高温条件下快速冷却形成的，产于深成岩、火山岩和接触变质岩中。火山斑晶石英常具环带或发光不均一性:火山岩基质中的石英，因自身结晶温度较低，结晶速度较快而发红光;接触变质岩中的石英具蓝-紫色发光特征，距接触界线渐远处红光增强呈棕紫色，高温条件下慢速冷却形成的石英和温度在300～573℃的石英均发褐色光。成岩过程中形成的自生石英不发光。对单颗粒石英进行扫描电镜-阴极发光(SEM-CL)结合显微岩石学研究是物源分析的一个重要进展(Matthias，2005)。
在利用碎屑组分进行物源区的大地构造环境判别方面，Dickinson et al.(1979，1983，1985)建立了砂质碎屑矿物成分与物源区之间的统计关系，绘制了经验判别图解(Q-F-L，Qm-F-Lt，Qp-Lv-Ls，Qm-P-K)。其中物源区的划分和判别图解的样式在国内外都得到了广泛的应用，并成功地解释了许多物源区的构造背景。但由于混合物源的影响、再旋回沉积、次生作用及统计方法的选择等，据此判别图解对物源的解释与实际情况并不完全相符(吴世敏等，1999)，因而应结合区域地质背景，对盆地物源及区域构造演化进行具体分析。
重砂矿物因其耐磨蚀、稳定性强，能够较好保留其母岩的特征，在物源分析中占有重要地位。该类方法包括单矿物分析和重砂矿物组合分析法。用于重砂矿物分析的单矿物颗粒主要有:辉石、角闪石、绿帘石、十字石及石榴子石等。通过分析上述矿物的含量及比值、化学组分及类型、光学性质等，用特定图解可进行源区构造环境判识。在同一沉积盆地中，同时期同物源的沉积碎屑组分一致，而不同时期不同物源的沉积碎屑物质不同，故根据重砂矿物的组合特定可推测物源类型和方向。重砂矿物方法对母岩性质具有一定的要求，当火山岩和变质岩作为母岩时，其中的重砂矿物所经历的搬运、沉积次数较少，受后期的影响小，能较好地反映源区性质。而对沉积岩母岩而言，其中的沉积物可能经历了多次搬运、沉积和改造作用，其中的重砂矿物可能发生组分或含量的变化，用其进行物源判断时应慎重(赵红格等，2003)。此外，应注意不稳定重砂矿物的组成。在某种程度上，不稳定重砂矿物具有判别意义。同时还要考虑到搬运过程中的稀释作用，即应注意相对含量而非绝对含量(汪正江等，2000)。