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梁金山砾岩:碎屑流沉积的一种特殊实例

2021-7-13 7:54:01 来源:中国矿业报 作者:曾国平 蒋小明

什么是砾岩?

砾岩(英语:conglomerate)是一种粒径大于 2毫米的圆状和次圆状的砾石占岩石总量30%以上的碎屑岩。砾岩中碎屑组分主要是岩屑,由从陆地母岩上破碎下来,经过搬运、沉积、压实、胶结而形成。砾岩比较粗糙,如果砾石具有棱角,则称为角砾岩。根据砾石大小,砾岩分为漂砾(>256毫米)砾岩、大砾(64毫米~256毫米)砾岩、卵石(4毫米~64毫米)砾岩和细砾(2毫米~4毫米)砾岩。根据砾石成分的复杂性,砾岩可分为单成分砾岩和复成分砾岩。

碎屑流流动状态示意图

砾岩是对形成条件“反应最为敏感”,对分布区域较为局限的一类岩石。它们的堆积地点除了陆上地区以外,还有水下的;有正常的海、湖岸线沉积,还包括特殊的冰川成因类型,甚至还有水下崩塌堆积或其滑动所诱导出的浊流砾质沉积物。依据堆积形成环境,可见自然界较为常见的砾岩分为滨岸砾岩、河成砾岩和洪积砾岩等。通常三类砾岩各具特色,较易识别:滨岸(海岸或湖岸)砾岩具有成分单一、磨圆度好、含海生化石碎片的特点;河成砾岩常形成于山区河流,成分复杂,分选性差、呈叠瓦状排列;洪积砾岩则表现为砾石粗大、分选很差,并且磨圆度也很低。因此,这类岩石还具有特殊的w88体育app意义,既可以标志沉积间断或区域不整合的存在,又对认识大规模构造运动或区域w88体育app发展极为重要。

什么是碎屑流沉积?

碎屑流沉积属于四种重力流沉积(碎屑流沉积、超高密度流沉积、高密度流沉积和浊流沉积)之一,是(半)深海和深湖环境中一种重要的沉积现象。w88体育app学家通过研究发现,碎屑流是沉积物颗粒由基质支撑的一种流体,与砾岩形成相关的碎屑流是一种基质以黏结性泥为主,颗粒以砾石为主的砾质碎屑流。这种碎屑流属于塑性流(宾汉姆流),具有一定的屈服强度,只有当外加应力超过流体的屈服强度时,流体才发生流动。当外加应力小于流体屈服强度时,整个碎屑流就会以整体凝结的形式沉积下来。不同于浊流表现为紊流状态,砾质碎屑流在流动时主要表现为层流流动状态,碎屑物质(砾石等)在流体内顺层运移,板条状砾石在流体内部剪切力的作用下发生旋转,并最终平行于层面排列,形成典型的“似平行层理”。如果沉积时板条状砾石没有旋转完全,或者剪切力较小,板条状砾石的长轴将会与层面斜交,并且其扁平面的倾向流体指向的上游方向,可以用于判定古流向。

总而言之,碎屑流沉积表现为颗粒大小混杂,地面平坦,板条状砾石平行层面排列。碎屑流沉积引入湖盆解释深水重力流是一个新的观点与认识,可以使我们对陆相湖盆斜坡和深水区有不一样的视角,对石油勘探部署有一定的指导作用。

梁金山砾岩特殊之处

广东省开平市梁金山高456米,从东北向西南伸展,跨长沙、水口、月山等镇,绵亘20多公里,山峦重叠,气势雄伟。梁金山南麓面向开平市,地形较平缓,已建成梁金山公园,并有盘山公路可达到山顶。梁金山北麓面向月山镇,地形较为陡峻,尚未得到开发。位于梁金山北麓山脚的“仙人洞”为一古人开凿的山洞,相传为北宋文学家苏轼遇仙的地方,故而取名为“仙人洞”。

实地调查发现,此处发育厚层砾岩,砾石成分复杂,既有粉砂质,又有石英质;大小混杂,粒径从30毫米~150毫米不等,分选性较差;磨圆差异性较大,既有磨圆较好的卵石类,又有棱角分明的角砾。如果仅有以上特征,或可将此处的砾岩归为河成砾岩或洪积砾岩。但是,此处砾石大部分呈扁平状,无明显的叠瓦状排列特征,明显不同于河成或洪积成因砾岩。此外,前人在区域w88体育app调查过程中,根据其所含轮藻、孢粉植物等门类化石及上下层序关系,推断其为早白垩世晚期(距今约1亿年)。而开平地区乃至广东省地区自早白垩世晚期以来主要表现为伸展断陷构造环境,并未发生大规模构造挤压过程,因此可以排除挤压作用导致的扁平状似层状砾岩,并且此处砾岩中也缺乏挤压形成的劈理等构造。

综合对比发现,梁金山北麓的砾岩与碎屑流沉积特征具有较高的吻合度,据此推断此处砾岩极有可能为一种碎屑流沉积的特殊实例。各种成分复杂的砾岩在碎屑流搬运迁移过程中,受内部顺层剪切作用,发生旋转直至大部分砾石的长轴平行层理,并在海/湖斜坡卸载沉积,经压实、胶结成岩。前人在区域w88体育app调查过程中将其归为属冲积平原-湖泊相沉积,如果考虑其特殊的成分和层理,或可成为一处难得的研究碎屑流沉积具体实例。以此为对象,加强研究既有助于进一步认识区域w88体育app发展过程,亦可促进对碎屑流沉积的理论研究,深化对陆相湖盆深水重力流沉积的认识。

(作者单位:曾国平,中国w88体育app调查局武汉w88体育app调查中心;蒋小明,广东省开平市土地储备中心)

网站编辑:宫莉