岩浆岩砾石磨圆度地质意义的研究

定量地质学的兴起促进了地球科学的快速发展,但是国内外对砾石磨圆度与搬运距离之间定量关系的研究长期以来没有明显的进展。本次研究通过对永定河、碓臼峪、滦河和大石河四条河流进行系统的野外考察,从河流的出山口开始向下游设定考察点,详细描述各考察点砾石的磨圆度、粒度特征并进行统计分析,对岩浆岩砾石磨圆度与搬运距离的定量关系以及磨圆度的影响因素进行了研究。研究发现,岩浆岩砾石的磨圆度随着搬运距离的增大而变好,在搬运的初期变化最快,而后逐渐缓慢下来,最终磨圆度趋于稳定。岩浆岩砾石由棱角状变为次棱角状一般需要搬运3~6 km,由次棱角状变为次圆状一般要搬运12~21 km,圆状砾石大量出现至少要搬运22~31 km。砾石的磨圆度受搬运距离、母岩成分、粒度和破碎作用的影响。棱角状、次棱角状砾石容易被磨蚀,在搬运初期转化为次圆状、圆状,而圆状砾石不易磨蚀达到极圆状;岩浆岩砾石磨圆速度比石英快,比石灰岩慢;相同母岩成分的砾石,粗粒砾石比细粒砾石磨圆快;破碎作用则会降低砾石的磨圆度,使部分砾石呈现出与搬运距离不协调的磨圆特征。     

磨圆度定量表征在扇三角洲沉积微相判别中的应用

砾石颗粒的磨圆度对粗碎屑的沉积环境具有重要的指示意义。针对玛湖凹陷下三叠统百口泉组砾岩的地下钻井岩芯,运用去扁化De?flat磨圆度测量方法,通过定量获取砾石磨圆度参数对扇三角洲沉积中不同沉积微相的指示关系,分析黄羊泉扇的磨圆度及其方差的分布特征,讨论磨圆度定量表征指示扇三角洲沉积的科学性。研究结果表明,扇三角洲沉积的砾石磨圆度普遍较差,为次棱—次圆状和次棱角状。牵引流沉积的砾石磨圆度普遍好于重力流沉积的砾石磨圆度,且牵引流沉积的砾石磨圆度方差明显小于重力流沉积的方差,指示河道沉积中的砾石磨圆度更加集中。黄羊泉扇砾石磨圆度以棱角状和次棱角状为主。通过黄羊泉扇区砾岩砾石颗粒磨圆度及其方差的变化趋势,表明磨圆度对沉积相带具有指示意义。砾石磨圆度的定量表征可以为粗粒碎屑沉积相分析提供新的定量沉积学手段。     

年轻冰川沉积砾石的晒退特征及其对岩石释光埋藏测年的启示

不完全晒退/晒退不均现象是冰川沉积物释光测年所面临的巨大挑战,这一问题限制了传统颗粒沉积物释光方法在冰川沉积物测年方面的应用。最新发展的岩石释光埋藏测年技术,可以根据释光-深度曲线判断砾石是否经历过充分曝光,是解决冰川沉积晒退不均问题的有效途径之一。本工作选择青藏高原东部硬普沟现代冰川前沿为研究对象,采集130个年轻冰川沉积砾石样品,包括93个现代样品和37个小冰期样品,其中20个现代样品采自地表。首先,运用表_{~2 mm}/饱和信号法区分不同冰川沉积环境中砾石样品的晒退程度;再基于SAR和SGC法初步估算样品的等效剂量及其高估情况;然后,统计砾石样品的特征（磨圆度、球度、颜色、晶粒大小、晶粒相对大小、砾石大小等）与晒退程度的关系,找寻晒退良好的砾石及其特征。结果表明大部分采样点的砾石样品呈现了被晒退的特征,平均20.6%的埋藏砾石的岩芯晒退良好,剂量高估程度低;不同沉积类型样品的晒退程度不一,侧碛垄顶部砾石样品晒退程度最好,冰水阶地和现代冰河砾石样品次之,现代冰川后退碛垄间洼地的冰水沉积砾石样品晒退程度最差,剂量高估较严重;磨圆度较差、球度较低、浅色的花岗岩砾石晒退程度较好。综上,冰川沉积砾石的晒退程度与沉积环境、沉积过程、搬运距离、砾石特征等相关,在进行岩石释光埋藏测年采样时,应综合考虑上述情况。     

大理冲积扇含水层非均质性分布规律研究

洪-冲积扇的非均质性分布规律对含水层渗流和污染物迁移研究、地下水污染管理、控制及修复具有重要意义。本文以大理点苍山东麓隐仙溪洪-冲积扇为例,对其水动力条件、沉积构造模型、地形坡度与运移距离的关系进行探讨。研究表明,冲积扇沉积非均质受水动力条件影响,当水动力较好时,沉积颗粒物为砾石和漂砾,填充泥质和粉砂质,水动力较弱时沉积多为砂质和粘土颗粒,扇面整体以水流河道为中心轴呈扇形沉积;冲积扇沉积颗粒物的分选性和磨圆度受地形坡度的影响,地形坡度大沉积颗粒物分选性和磨圆度差,搬运距离越远分选性和磨圆度越好;扇顶因水动力强,坡度大,沉积物分选性和磨圆度差,层理不发育,扇中扇缘随着水动力条件及地形坡度减弱,沉积物分选性和磨圆度逐渐变好,层理较为发育,沉积为水平或均匀层理。     

对冰水沉积形成的一些认识

冰水沉积是和冰川发育密切相关的,系由冰川融水造成的一种颗粒较细、磨圆较好、分选性好、有一定层理的沉积物。在冰水砾石中仔细观察,往往可以找到残留有某些冰碛砾石特征的条痕石、马鞍石、压凹石及碎裂石等。这些特征,使冰水沉积既区别于冰碛物,又区别于一般的流水沉积。在山区,特别是在高山区,冰水沉积并不是很难辨认的。     

江西永丰—崇仁盆地上白垩统砾石岩性和磨圆度列联表分析及其对物源的指示

江西永丰—崇仁盆地上白垩统(包括河口组、塘边组和莲荷组)砾岩地层十分发育,是构成丹霞地貌的物质基础。利用砾石的岩性和磨圆度进行列联表分析,可以为沉积盆地物源判断提供依据。利用列联表分析方法对永丰—崇仁盆地上白垩统砾岩进行研究。砾石成分主要包括石英、酸性岩浆岩、变质岩和砂岩以及少量的泥质岩和灰岩。为了统计方便,将砾石磨圆度分组为棱角状和次棱角状(A+B)、次圆状(C)、圆状和极圆状(D+E)。若棱角状和次棱角状砾石观察值小于期望值,而圆状和极圆状砾石观察值大于期望值则说明砾石经历了较长的搬运距离;反之,则说明砾石搬运距离较短。通过联列表分析,结果显示:河口组砾岩具有多物源的特点,主要来自盆地边缘、鸡笼山、相山和玉华山以及盆地西北的长垅地区;塘边组砾岩主要来自盆地北部的尖顶峰山、玉华山一带以及盆地东南的丰山、新大山地区;莲荷组砾岩主要来自于金华山和嶂岭等盆地边缘地区,盆地北侧的鸡龙岗、松树岭以及东北部的灵谷岭地区。物源分析结果为该地区晚白垩世红盆的形成和演化规律的探讨提供了重要依据。     

新疆夏子街—带古—始新统红砾山组砾岩冰水沉积成因的探讨

一般认为第三纪红层是代表湿热气候的沉积环境,因此有关第三纪的冰碛成因很少有报导。严尚钦等(1980)根据联合国CLIMAP计划实施证明,深海海底沉积速度缓慢,连续性强,它完整地记录了古气候的长期变化,因而采用C_(14)、古地磁、火山灰层位、古生物和氧同位素比等方法,就能测定海底沉积物的年代,就能恢复古气候的变化。通过这一工作,证明了第三纪有冰川作用存在。夏子街位于准噶尔盆地西北缘,该区下第三系古一始新统红砾山组底部砾岩具有砾石磨圆度好、砾石成分复杂、无分选性、无层理等特征,前人将其定为河流相沉积,据笔者在该区工作所获资料证明,应属冰湖一冰河相沉积。     

与胡修棉的讨论:水流搬运与沉积过程中掺和作用对碎屑颗粒的重要影响

胡修棉教授(2017)发表的学术论文《物源分析的一个误区: 砂粒在河流搬运过程中的变化》,基于Krumbein滚筒实验结果及大量观察数据,发现现代河流的砂粒中不稳定矿物成分、磨圆度及粒径等变化与国内《沉积岩石学》教材相关结论矛盾,应用于物源分析是“以讹传讹”。受其启发,基于前人研究成果,作者进行了较深入的分析,认为滚筒实验结果对自然界河流砂的机械搬运具有一定的指示意义,即随着搬运距离的增加,颗粒逐渐变细、磨圆度变好,加之河流搬运过程中伴随的化学分解等作用,其中的不稳定成分逐渐变少。但由于掺和作用的存在,河流搬运过程中混合了搬运距离不同的颗粒,其不稳定矿物成分含量、磨圆度和粒径等均会发生变化。国内教材对上述现象均有不同程度的描述,得到广大沉积学者认可,而胡修棉教授(2017)对此论述不够。此外,胡修棉(2017)单从地理位置上划分搬运距离的长短似乎不妥。河流搬运对颗粒的磨圆度和粒径的改造作用缺乏直接的数据证明,建议利用标定法跟踪观察。     

与胡修棉的讨论:水流搬运与沉积过程中掺和作用对碎屑颗粒的重要影响

胡修棉教授(2017)发表的学术论文《物源分析的一个误区:砂粒在河流搬运过程中的变化》,基于Krumbein滚筒实验结果及大量观察数据,发现现代河流的砂粒中不稳定矿物成分、磨圆度及粒径等变化与国内《沉积岩石学》教材相关结论矛盾,应用于物源分析是"以讹传讹"。受其启发,基于前人研究成果,作者进行了较深入的分析,认为滚筒实验结果对自然界河流砂的机械搬运具有一定的指示意义,即随着搬运距离的增加,颗粒逐渐变细、磨圆度变好,加之河流搬运过程中伴随的化学分解等作用,其中的不稳定成分逐渐变少。但由于掺和作用的存在,河流搬运过程中混合了搬运距离不同的颗粒,其不稳定矿物成分含量、磨圆度和粒径等均会发生变化。国内教材对上述现象均有不同程度的描述,得到广大沉积学者认可,而胡修棉教授(2017)对此论述不够。此外,胡修棉(2017)单从地理位置上划分搬运距离的长短似乎不妥。河流搬运对颗粒的磨圆度和粒径的改造作用缺乏直接的数据证明,建议利用标定法跟踪观察。     

帕米尔东北缘新生代隆升活动:来自奥依塔格剖面砾石统计的证据

砾岩相通常作为构造事件的标志,对探讨造山带隆升过程有着重要的意义.选取位于帕米尔构造带东北缘的奥依塔格剖面开展砾石统计分析.新生代不同时期砾石的统计结果显示,奥依塔格剖面砾石成分主要为火成岩和变质岩,这与帕米尔造山带岩性相符.其中,花岗岩砾石作为特征组分首次出现在上新统阿图什组底部.砾石主要为巨砾,且以长短轴比值为1~2的近圆状为主;砾石的磨圆度中等,绝大部分为次磨圆-次棱角状;分选中等-差.结合砾石所处地层的沉积环境和热年代学记录,认为帕米尔东北缘新生代可能存在3期构造隆升事件,包括渐新-中新世克孜洛依组沉积早期、中新世中期(安居安组中-上段和帕卡布拉克组下段沉积时期)和上新世以来(阿图什组下段沉积以来).      

晋陕峡谷北段保德-府谷地区唐县面上冲积物的特征及其地貌意义

晋陕峡谷是研究黄河演化的关键河段之一,许多学者对晋陕峡谷以及黄河的演化进行了研究,但还没有形成统一认识,特别是晋陕峡谷区唐县面上是否存在古黄河沉积物以及唐县面是否属于黄河阶地,学术界尚存在不同见解.本文以晋陕峡谷北段保德-府谷地区唐县期基岩侵蚀面上18个沉积剖面的野外观察为基础,在各露头剖面砾石层及现代黄河中采集21个样品进行砾石特征统计分析,结果表明:保德-府谷地区存在与现代黄河峡谷延伸方向一致的唐县期基岩宽谷,其形成时代至少在8.0Ma之前.唐县期宽谷底部各剖面砾石成分复杂性指数大多高于1.5,平均磨圆度接近2或在2以上,以次圆和圆为主,但磨圆度方差在0.5以上,砾石中远源组分比例大,具有长距离搬运和来源丰富的特征,由此推断该地区在中新世中期已经存在一条规模较大的河流,是现代黄河贯穿之前的一部分,即古黄河.晋陕峡谷的下切使唐县期宽谷高出现代河面约170m,成为该地段黄河的最高一级阶地.该地区红土层中下部的砾石透镜体,砾石成分简单,复杂性指数在1左右,磨圆普遍较差,除个别剖面,平均磨圆度都在1.5以下,以次棱角状为主,且不同砾石磨圆程度相差不大,磨圆度方差在0.32以下,具有近源堆积的特点,应该是来自河谷两侧支流的洪积物.     

云南丽江地区大具盆地早更新世金沙江砾石层的发现及其意义

报道了云南大具盆地北部金沙江下渡口西岸的2层早更新世金沙江砾石层,它们分别位于盆地底部的冲、洪积砾石层的底部。该砾石层的砾石分选与磨圆很好,局部被钙质胶结,成分复杂,大部分为本地所无,表明其应为金沙江长距离搬运而来。该砾石层的钙质胶结物和钙质砂层2个样品的ESR年龄测定结果分别为1950±230kaBP和1770±160kaBP,属早更新世。对比其上游四川德格含下更新统汪布顶组哺乳动物群的金沙江第五级阶地砾石层和下游四川攀枝花金沙江沿岸伏于中、晚上新世湖相沉积昔格达组之下的分选与磨圆良好、成分复杂的河流相砾石层,表明在早更新世甚至上新世时期,金沙江已经贯通。     

江西象山地质公园丹霞地貌成景地层沉积环境分析

随着旅游地学的兴起和地学科普的需求,红层与丹霞地貌正在吸引着越来越多的关注。赣东北贵溪市象山地质公园发育以赤壁丹崖为特色的丹霞地貌景观,成景地层为上白垩统圭峰群河口组以砾岩为主的红色碎屑岩,冲刷侵蚀界面、粒序层理和交错层理等沉积构造发育,这为沉积环境分析提供了良好的判断标志。对该套成景地层进行厘米级实测,另外选择2处砾岩露头进行砾石统计以获取碎屑颗粒粒径、岩性、磨圆度和风化程度等信息。在实测厚度为40余米的地层柱状图上,识别出7种岩相类型,即正粒序砾岩、逆粒序砾岩、无沉积构造砾岩、平行层理砾岩、交错层理砾岩、聚集状砾岩、砂岩。砾石以中砾(2~5 cm)为主,磨圆度低,风化程度中等,成分以凝灰岩为主(58%~665%),其次为石英、花岗岩、砂岩。砾石成分和砾向分析结果说明,盆地南部早白垩世凝灰岩提供了主要的碎屑物质。根据野外实测红层剖面和砾石统计分析,认为成景地层为冲积扇沉积体系的产物。河口组红层沉积时期,盆地边缘断层活跃,间歇性强降雨事件导致冲积扇朵叶上洪泛河流搬运的沉积物供应充足,最终在剖面上形成砾岩和砂岩频繁互层及其厚度横向不稳定的现象。在中国东南地区晚白垩世总体干燥的古气候背景下,河口组中河流作用主导的冲积扇沉积体系可能指示了古气候向湿润转变,降水增加,相对丰富的水系将粗碎屑搬运到盆地区发生沉积。     

南天山西部山前新生代晚期三期构造活动:来自乌鲁克恰提剖面砾石统计的证据

天山是印度与欧亚板块碰撞过程中,欧亚大陆内重新复活的一条重要的造山带,其拓展过程一直备受关注.南天山西部山前新生代晚期巨厚的砾岩层为构造变形和磁性地层研究带来了困难,限制了该地区新生代晚期造山带拓展过程的研究.本文选取南天山西部山前乌鲁克恰提剖面,对新生代晚期的阿图什组和西域组地层进行详细的描述、测量,并对砾石出露点进行砾石统计.结果显示南天山西部山前乌鲁克恰提地区新生代晚期阿图什组存在3期沉积旋回,第一旋回由冲积扇远端、河流相变为该旋回上部的冲积扇扇中沉积环境.砾石统计结果显示由该旋回中部至上部砾石磨圆度变差、大粒径砾石增多.第二旋回沉积环境以较为平静的湖相及少许河流相开始,变为该旋回上部的冲积扇环境.砾石统计结果也显示出与第一旋回相似的变化特征,即由该旋回中部至上部砾石磨圆度变差、大粒径砾石增多.第三旋回下部为冲积扇远端、冲积扇扇中环境,上部变为扇根环境.砾石统计显示该旋回下部至上部,火成岩和变质岩等不稳定成分增多,磨圆度则呈现棱角状砾石显著增多的趋势,砾石粒径也明显增大.西域组则延续第三旋回的趋势,表现为山前快速堆积砾石沉积,砾石磨圆、分选呈显著变差趋势,粒径持续变大.从阿图什组第一旋回至西域组,砾石的磨圆度呈现变差的趋势,而粒径则表现为明显的增大趋势,这表明晚新生代(5.6Ma以来),褶皱冲断带不断向盆地拓展,物源区距离沉积区越来越近.这些结果表明南天山西部山前新生代晚期(5.6Ma以来)存在3期构造活动,为南天山山前晚新生代的多期拓展提供了证据.     

西秦岭北缘上新世韩家沟砾岩岩石学特征及物源分析

对西秦岭北缘出露的上新世韩家沟砾岩进行了野外观测,在此基础上进行了沉积特征研究及物源分析。结果表明,韩家沟砾岩以细砾为主,成分主要是砂岩和灰岩,其次为花岗岩和石英岩;砾石磨圆较差,是岩性、水动力条件、搬运距离等因素共同作用的结果;垂向上,洪积砾岩与冲积砾岩交替出现,粒径呈现反旋回,揭示了扇体的进积发育;砾石扁平面指示由南向北的古水流方向。物源为30～50 km外南部及西南部山区,砂岩砾石主要来自岷县东侧泥盆系大草滩群,灰岩砾石主要来自二叠系大关山组;花岗岩-花岗闪长岩砾石可能来自漳县以南教场坝-碌础坝花岗闪长岩-二长花岗岩侵入序列;砾岩为上新世青藏高原持续北东向扩展的产物,是干旱气候条件下,由南向北的河流搬运形成一套近-中源间歇性河流冲积及洪积为主的冲积扇沉积体系,属扇根中部沉积。     

关于“头泉组底部冰碛砾岩”的探讨

王曰伦在1963年提出分布在河北省石家庄一带的头泉组底部砾岩为冰碛砾岩。认为具有下述特点:砾石成分复杂;砾石大小无定,滚圆度不同;砾石被刻蚀成锯齿状,带压坑及擦痕和砾石压入下伏基岩面中。并以该冰碛层为标准,将头泉组与三峡群相对比,进而推之“相当于下寒武统之下及震旦系(里菲系)之上的头泉群(组)只能以     

准噶尔盆地北缘山前带沉积物源及相模式研究--以哈拉阿拉特山前缘春晖探区为例

准噶尔盆地北缘山前带是我国目前油气勘探的一个重点领域.为了深入探讨山前带沉积研究中存在的疑问,以准北缘哈拉阿拉特山山前春晖探区为对象,综合利用岩芯、钻测井资料及大量沉积学实验手段,对其侏罗系八道湾组沉积特征及物源方向进行研究,证实了该区粗碎屑沉积物主要来自北西方向的哈山山区,属于典型的近源沉积.通过构造、沉积演化史分析与现代沉积考察相结合的方法,总结出了山前带近源砾石高磨圆度的两类成因,分别对应于砾石形成期的滨海环境以及再搬运沉积期的湿地扇环境,最终建立了春晖探区八道湾组湿润型冲积扇沉积相模式.     

物源分析的一个误区:砂粒在河流搬运过程中的变化*

长期以来,中国沉积学界存在一个认识误区,认为“碎屑物质在流水搬运过程中,其不稳定成分逐渐变少,粒度逐渐变小,圆度逐渐变好”,并把这一认识错误地运用到对砂岩的物源分析中。作者基于文献调研和现代河流砂研究成果,评述了关于砂粒的不稳定矿物含量、磨圆度、粒度这3个重要参数的研究进展,认为河流搬运过程中砂粒并没有向下游出现明显的不稳定矿物丢失,粒度和磨圆度也没有明显变化,这3个参数与搬运距离并无必然关系。因此,根据长石、岩屑、不稳定重矿物的多寡以及粒度大小、磨圆度好坏来推测砂岩物源区的距离远近是缺乏科学依据的。     

论冰碛石的形态特征及其与泥石流石的区别

长期以来流行的球度和圆度概念不足以刻画冰碛石及其他成因砾石的细微特征,需要在其基础上进一步挖掘有判别价值的标志性特征。针对冰碛石与泥石流石辨识的疑难问题,提出外接圆特征、粗糙度特征、圆度-体积特征以及混杂堆积砾石形态构成特征等几个概念。通过这些特征研究,结合真实的冰川擦痕、颤痕等标志,可更加准确地进行冰川沉积物与其他成因沉积物的判定。     

波堆藏布谷地冰碛丘陵形成机制及其环境意义

波堆藏布谷地中分布着大面积的冰碛丘陵, 通过考察发现其个体大小、外形、分布规模及内部砾石组成等方面都与高纬大冰盖外围形成的冰碛丘陵有很大的区别. 以冰川沉积学理论为基础, 从沉积动力学的角度讨论中低纬度波堆藏布谷地中冰碛丘陵的形成机制. 结果表明: 气候变化造成冰川的大面积死冰加之宽阔的河谷、海洋性冰川的特性促使波堆藏布谷中形成如此大面积的冰碛丘陵; 同时,大规模的冰碛丘陵表明气候转暖(抑或变干)的过程是突变的.