[转载]认识冰碛岩

原文地址：认识冰碛岩作者：地质静

     冰碛（qi）岩全称为冰碛砾泥岩，是世界稀有的石种之一。地质历史上曾发生过多期全球性的冰川活动，冰期后，又发生了“热室气候”事件。这种极热和极冷的现象，便形成了稀罕少见的冰碛岩。

     冰川通常质量巨大，搬运力极强，对周围岩石具有很强的剥蚀作用，它像大刨刀一样刨着山地，随着冰川体的运动，剥蚀产物也会被冰川裹着或推动着向前移动。冰川中的碎屑物的含量很高，由于冻结在冰川中的岩石碎块不能自由移动，彼此之间极少摩擦及撞击，因此岩屑的棱角很少磨损。冰碛物可以毫无分选，常常是巨大的石块、粘土和砂粒混合在一起。冰川到达温暖的地方就融化，这时，它把所携带的物质沉积下来。浮冰的搬运能力也很大，当冰川入海裂为冰山时，冰山中的岩屑就随之漂移，随着冰块的溶解而逐渐下沉，可以形成分布非常广泛的冰川海洋沉积。这种沉积除可以包含海生动物的遗体外还具有冰碛物的所有特点。

    冰川沉积可以分为两类，一类为非层状沉积，这种沉积常称为底部沉积、冰砾泥或冰碛物，它由完全未经分选的碎屑组成，颗粒大小从巨砾或大岩块到粉砂和粘土都有，层理不发育，它们是由底冰直接沉积下来的，实际上是底碛；另一类为层状沉积，这种沉积通常称为消融沉积（消融冰碛），其分选性要比其共生的非层状沉积物好，特别是在粉砂和粘土的含量较低的情况下，发育某种层理，这种层理代表在冰快速融化时所沉积下来的內碛和表碛，其中有些是由冰下河流所沉积的，在形成层状沉积中，融水起了重要作用。

    很多冰碛岩是副砾岩，即它们大部分（约90%左右）为细粒的粘土或其他石化后的相应物。在大部分冰川沉积中，中值为3微米至10微米的粘土粉砂和粘土占了约二分之一到三分之二。冰川沉积的分选非常差，特别是水下冰碛，在经过水流和波浪作用之后，有可能选择性的失掉细颗粒。在个别情况下，这些全都是再移动后留下的滞后沉积，主要是漂砾或中砾（砾径10~100mm）。在一些情况下，冰川也可以越过砂质沉积物并有大量载荷的砂以致冰碛中有很多砂。虽然冰碛主要由细粒物质组成，但冰碛和冰碛岩可以含有很大的漂砾。冰碛形成的中砾和卵石占优势的形状是板状的，最典型的边缘为五角形轮廓。典型的冰碛石是有擦痕的，但并不常见。冰碛通常是无构造、无层理或任何其他内部构造的，但较为伸长的碎屑长轴是平行水流方向的。

    冰碛和冰碛岩的成分几乎全部是以一种未风化的岩块和冰碛石存在于一种基质内。虽然最常见的冰碛石是由下伏的基岩所构成，但也有一部分外来物质，即所有的岩石类型都可以存在于冰碛或冰碛岩中。冰碛的基质，未风化时常常是暗蓝灰色的，若经氧化就是浅黄色。通常冰碛岩的基质是暗灰色至绿黑色，它很像杂砂岩或者是砂岩，并且在显微镜下现出由新鲜的棱角状石英、长石和岩屑的颗粒坐落在细粒的“膏糊”之内。石灰岩区的冰碛内常见有磨碎的碳酸盐岩，而且表现出这些沉积物是含很多钙质的。

            

     在陕南洛南黄龙铺一带上张湾有一套厚约92m的震旦系罗圈组的冰碛岩。露头剖面我曾看过几次，但一直未采过样，前段时间有幸拿到了几块采自洛南罗圈组的冰碛岩，便磨制了薄片，终于在镜下看到传说中的冰碛岩。但通过薄片观察，发现其中一块采自剖面下部冰碛砾岩段的样品，看上去似乎并不像书中介绍的冰碛岩，难道以前的认识有误？难道那段砾岩并不是冰碛岩？或有可能是水下重力流沉积？而剖面上部冰水沉积段则与书中描写的冰碛岩完全吻合。

    下面是有关洛南震旦系罗圈组冰碛岩的一些资料和薄片特征，在此一大家共同分享、探讨。   

         
洛南县上张湾震旦系罗圈组柱状剖面图

（据《华北地台南缘陕西部分晚前寒武纪地层研究》）

    洛南县上张湾罗圈组冰碛岩的岩石特征：（摘自《华北地台南缘陕西部分晚前寒武纪地层研究》）

    根据颜色、结构构造特点及砾石含量多少不同，该剖面冰碛岩可划分为①灰色块状砂砾岩、②红色-紫红色纹层状泥砾岩（副砾岩）、③灰-深灰色纹层状泥砾岩（副砾岩）及④纹层状含砾板岩四种岩石类型。

    ①灰色块状砂砾岩：位于剖面底部，角砾状构造，不具层理。砾石成分较简单，以下伏地层的泥晶和粉晶白云岩为主，占砾石含量的70%~80%，其次为硅质岩及个别鲕粒硅质白云岩、粘土板岩等。砾石在岩石中的含量不等，一般大于30%~50%，最高可达60%左右。砾石大小悬殊，不具分选性，一般砾径大于0.2~10cm，其次在15cm左右，个别最大者可达50cm左右，偶尔可见砾径达1米左右。磨圆度差，大部分为次棱角状（占砾石含量的60%~70%），其次为棱角状，个别为次圆状，反映其结构成熟度差的特点。

    填隙物成分主要由微-泥晶白云岩基质（粒度0.01~小于0.01mm）和与砾石成分相同的岩屑及石英、白云岩、钾长石等砂屑杂基组成。这些砂屑的形状及分选性磨圆度皆与砾石相同。其胶结类型为基底式胶结和杂基支撑，说明岩石是在快速堆积的环境中形成的。

1    洛南县上张湾罗圈组灰色块状冰碛砾岩露头特征

2   洛南县上张湾罗圈组冰碛砾岩露头特征

    3   标本-3  洛南上张湾罗圈组冰碛砾岩（①层）特征

4   标本-3 薄片切片位置

 

      野外描述：白云质胶结砾岩或钙质胶结，砾石白云岩，颜色：灰黄色

     岩性描述：含砾，呈杂基支撑，碎屑磨圆度呈次园-次棱角状；砾石含量约40%。最大砾经大于4.0cm，砾石成分以泥晶含灰白云岩为主；砂质碎屑由粉晶白云岩、含灰粉晶白云岩、燧石及少量藻白云岩、砂屑白云岩等组成；填隙物由泥铁质及细粉砂和泥级白云岩屑组成。

    岩石定名：灰黄色岩屑泥质砂砾岩

   5   标本-3 碎屑组分以细晶白云岩和细-粉晶白云岩为主，并含少量燧石，填隙物以富含泥铁质和细粉砂、粘土级碎屑为主。从薄片中看，这类砂砾岩中的碎屑具一定的磨圆度，与典型的冰碛岩似乎不是很像

 6    标本-3  具碎屑结构，呈杂基支撑，碎屑具一定的磨圆，碎屑组分有白云岩、燧石、砾屑白云岩等

 7     标本-3  碎屑成分单一，以白云岩为主，磨圆较好，填隙物富含泥铁质

  8    标本-3  含内碎屑白云岩砾石

  9   标本-3  一粒巨大的泥细粉晶白云岩砾石内部含细砂级白云岩屑

    ②红色-紫红色层纹状泥砾岩（副砾岩）：在剖面中位于灰色块砂砾岩之上。具清晰的纹层状构造，角砾状结构。砾石成分较简单。与前种砾岩的砾石成分基本相同。但砾石的含量较前者减少，最高达50%，一般小于30%~40%。砾石大小悬殊，各种砾径不同的砾石混杂堆积在一起，分选性较差，砾径最小者大于2mm，一般3~10cm，最大者30cm 左右。砾石在岩石中排列杂乱无章，形态多样，但多数呈椭圆形和梨形，部分为棱角比较尖锐的三角形、菱形及不规则的长方形。一般情况下，砾石的磨圆度与其成分有一定关系，白云岩累的砾石一般较硅质岩、砂岩的磨圆略好，这是由岩石的硬度及抗磨强度不同而决定的。胶结类型及杂基支撑性质同前种岩石。

    填隙物成分除含前种岩石的填隙物之外，尚含泥质及粉尘状氧化铁。不同成分各自相对聚集，平行相间出现，构成了岩石中红色、紫红色与浅黄色相间出现的纹层构造。纹层厚度在0.1-2mm之间，最厚可达5mm，一般暗色纹层较浅色纹层厚并其中砂级碎屑含量也略高于浅色纹层。

    ③灰-深灰色层纹状泥砾岩（副砾岩）：此类岩石位于红色、紫红色层纹状泥砾岩之上，并为逐渐过渡关系。其基本特征与红色、紫红色层纹泥砾岩相同，所不同的是砾石含量少于前者。据野外统计资料，最高大于30%，砾径也小于前者，个别最大者为20cm左右，一般小于8cm。砾石在此类砾石，其含量、砾径略具由下到上由多到少、由大变小的趋势。另外在填隙物中含有炭质（还有碎屑状铁矿——本博主加），故呈现出灰-深灰色与灰白色相间的纹层特点。

    ④灰色含砾板岩：位于灰-深灰色层纹状泥砾岩之上，也就是冰碛岩之顶部，与灰-深灰色层纹状泥砾岩为逐渐过渡关系，并岩石基本相同。不同的是砾石含量明显减少，约在5%~10%，砾径也明显变小，个别最大者在10cm左右，绝大部分的砾石的砾径在0.2~2cm之间。砾石在其内部，由下到上具有明显的由多减少，由大到小的变化趋势。  

 

9   洛南上张湾震旦系罗圈组红色-紫红色层纹状泥砾岩露头特征

10     洛南上张湾震旦系罗圈组灰-深灰色层纹状泥砾岩（副砾岩）露头特征

11   标本-1：洛南上张湾震旦系罗圈组副砾岩岩样

     颜色：土黄色

    岩性描述：碎屑略显定向排列，含约5%~10%的砾石，最大砾经约1.4cm，砾石成分由泥板岩和变质粉砂岩组成。砂质碎屑最大砾经1.4mm，主要粒径0.03~0.25mm，磨圆度：棱-次棱角状。约5%的中-粗砂呈漂浮状分布于粉-极细砂中。基质由富含氧化铁的粘土杂基及泥级白云岩所组成。可能为冰水沉积

    岩石定名：土黄色岩屑泥云质副砾岩

  

12   标本-1 副砾岩，细砾级砾石呈漂浮状分布在基质中，与典型的冰碛岩完全相同

 

13   标本-1  粗-巨粒级碎屑呈漂浮状分布于基质中，碎屑粒级跨度极大，磨圆度差

 

14   标本-1  碎屑分选差，二轮回中粒石英砂与极细砂分布于由细粉砂和泥铁质为主组成的基质中

 

15   标本-4  洛南上张湾冰水沉积副砾岩，为文中③灰-深灰色层纹状泥砾岩（副砾岩）

    野外描述：白云质胶结 颜色：深灰色

    岩性描述：含砾，砾石含量约10%，呈棱角状至次棱角状，最大砾经约7mm，成分有含泥铁质细-粉晶白云岩、燧石等。砂质碎屑含量约24%，主要粒径0.03~0.60mm，分选差，磨圆度棱-次棱角状，呈漂浮状分布于由泥铁质和粘土、泥粉砂级白云岩屑为主的基质中。

    岩石定名：深灰色富泥铁质泥云质副砾岩

 16   标本-4  碎屑呈棱角状，粗粒级碎屑呈漂浮状分布于基质中

 

17   标本-4  粒度跨度大，由中砾至极细砂，填隙物由泥铁质及极细砂、细粉砂为主的碎屑组成

 18   标本-4  碎屑外形不规则，呈棱角状，粗碎屑呈漂浮状分布于基质中

 

19    标本-4  含粗砂级二轮回石英及大量细粒至细粉砂级碎屑，碎屑呈棱角状或次棱角状

  20   标本-4  碎屑呈不规则状或棱角状，粒度跨度较大，粗粒级碎屑呈漂浮状分布于基质中

 21    标本-4  基质中含大量碎屑状铁矿、粉砂级白云岩屑和粘土矿物

  22   标本-4  基质由细砂、极细砂和细粉砂组成，碎屑组分以燧石和白云岩屑为主，

含大量碎屑状铁矿，使岩石呈现深灰色

 23   标本-4  含板岩、燧石、石英等碎屑，基质由泥铁质和细粉砂级白云岩屑及粘土组成

 24    标本-4   基质中含大量细至细粉砂级碎屑，粒级跨度较大，碎屑多呈棱角状

 25    标本-4  碎屑呈棱角状，粒级跨度大，磨圆度差，粗碎屑呈漂浮状分布于基质中