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洞内崩塌堆积怎么读:棱角块、冲击坑与后期胶结

洞底堆着一片大小混杂的棱角石块,最大的比人还高,缝隙里填着细泥,表面又被一层白色钙华裹住。它既不是地下河搬来的砾石,也不是构造破碎带。读这套堆积,要看块体的棱角、坠落痕和后期胶结。

块体棱角尖锐、岩性与洞顶一致的是崩塌块

崩塌块从洞顶或洞壁脱落,未经搬运,棱角保存完整,表面有新鲜的断口,断口方向与节理面一致。块径从 0.1 米到 10 米不等,最大块常落在堆积体中央 3–5 米 范围内,向外逐渐变小。洞顶跨度超过 10 米 时,脱落块体更集中在中央。

岩性对比是硬判据。崩塌块的岩性与上方洞顶的层位一致,能把块体拼回顶上;地下河砾石则成分杂、磨圆好、有叠瓦排列。棱角尖锐、岩性单一、可与洞顶对缝的,是崩塌块。

底部有冲击坑、块体层理错位的是原地坠落

大块坠落会砸进洞底的软沉积,形成圆形或椭圆形的冲击坑,坑径略大于块体,坑缘有向外翻的钙砂。块体落地后常翻倒,原来的层理方向与洞顶不一致,甚至上下颠倒。

因此层理方向可用来判断是否翻倒。若块体的层理倾角与洞顶相差很大,说明它落地时被翻转;若相差很小,可能是原位塌落。冲击坑加层理错位,是原地坠落的组合证据。这一条比块体大小更能说明成因。

被流石重新胶结的角砾,说明崩塌之后还有水

崩塌体停积后,渗水携带碳酸钙进入缝隙,在块体表面与缝隙里沉淀,把松散的角砾胶结成岩。胶结物呈白色,常包着块体的一角或整个底面,厚度 1–50 毫米,可分辨的胶结层有 10–30 层,单层厚 0.1–2 毫米。

胶结的层位关系能排出先后。流石壳包裹块体、并跨越块间缝隙的,说明胶结晚于崩塌;流石壳被块体压断的,说明崩塌晚于沉积。看钙华壳被包还是被压,就能定崩塌与沉积的先后。本文判断:这类先后关系比块体形态更能复原洞内事件顺序。

混进来的是构造角砾岩与地下河砾石,看磨圆与基质

构造角砾岩的块体也有棱角,但基质是断层泥与岩粉,断层泥带宽 2–50 厘米,块体沿一个方向定向排列,且分布在断裂带内;地下河砾石的块体磨圆好、分选好,基质是砂。洞穴崩塌堆积则分选差、基质是钙砂与泥。

分开看三点:磨圆、基质、分布。棱角加钙质基质加洞底堆积,是崩塌;棱角加泥质基质加断裂带,是构造角砾岩;磨圆加砂质基质加古河道,是河流砾石。基质成分是三者之间最稳的界线。

关键数据

下列数值为常见范围,随洞顶跨度、岩层强度与崩塌年代变化,单个堆积体的规模可以差出两个量级。

  • 崩塌块径 0.1–10 米,最大块多位于堆积体中央
  • 块体棱角完整,断口方向与节理面一致
  • 冲击坑坑径略大于块体,坑缘外翻
  • 后期钙华胶结壳厚 1–50 毫米
  • 地下河砾石磨圆度多在 0.6 以上,分选好
  • 崩塌堆积的孔隙率可超过 30%

边界:彻底胶结与近期塌方会让判据互相冲突

胶结彻底后近似构造角砾岩。长期胶结的崩塌体,块间被方解石填满,敲下来是整块岩石,棱角被壳包裹变钝;若再受构造挤压,块体会重新定向,与断层角砾岩难以区分。此时要看胶结物的年代与块体的来源层位。

近期塌方会打乱统计。爆破、扩洞与踩踏使块体位移,冲击坑被填平,钙华壳被磨掉;新塌块断口新鲜、没有胶结,与老崩塌体共存。判读时应把新鲜断口与胶结壳分开统计,不能混作一期。

参考文献

  • Ford D. C., Williams P. W. Karst Hydrogeology and Geomorphology. Wiley. —— 洞穴崩塌与角砾化。
  • Jennings J. N. Karst Geomorphology. Blackwell. —— 洞内堆积类型。
  • 袁道先 等.《中国岩溶学》. 地质出版社. —— 洞穴碎屑沉积与胶结。
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文章名称:洞内崩塌堆积怎么读:棱角块、冲击坑与后期胶结
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