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风成砂与沙漠相:磨圆、分选、倾角,三样都到顶

沙漠里的砂,磨得圆、分选好、层层斜着堆。这三样凑齐,风成相基本就定了。难的是它常被误认成滨岸砂:两者都分选好、都磨圆,差别藏在泥、生物和倾角里。

分选极好是第一条,粒径集中在细砂区间

风的搬运有选择性,粗粒留原地,细粒被吹走,落到沙丘上的砂粒径多集中在 0.1–0.3 毫米。分选系数很低,同一层内粒度几乎一致。这种过于干净的分选,在水成沉积里很少见。

石英颗粒磨圆度高,表面常见撞击形成的毛玻璃状霜面。重矿物比例低,长石易风化而被淘汰,石英含量常在 80% 以上。岩性以石英砂岩为主,泥质几乎为零,这是风成砂最直观的手感。

大型高角度交错层理是第二条

沙丘前积层倾角 20–30 度,层系厚度可达 数米 至 数十米。层系界面平直或微凹,前积纹层平行于古沙丘的迎风坡。这样高而厚的交错层系,水下环境很难形成。

沙丘高度从 10 米 到 100 米 不等,层系厚度约为沙丘高度的十分之一到五分之一。沙丘每年迁移 5–20 米,方向与主风向一致。据层系厚度反推古沙丘高度,是常用的一步,但反推值只能给量级。

无泥无生物是第三条,红层常见

风成砂里几乎没有泥质夹层,因为风把细粒全吹走了。生物遗迹也极少,偶见植物根与虫迹,但不成规模。沙丘间可夹薄层砾质滞留沉积,砾径 2–10 厘米。颜色多为红、橙、棕,赤铁矿包膜是氧化的结果,与水深无关。

层序中可夹风成泥岩与钙结层,代表沙丘间的洼地或短暂湿润期。这类夹层横向不稳定,呈透镜状,与湖泊相的稳定泥岩不同。风成序列里的泥,是间歇而不是常态。

风成黄土是另一支,靠粒度与节理认

黄土是风搬来的粉砂,粒径 0.01–0.05 毫米,分选好但比沙丘砂细。层理不明显,垂直节理发育,常形成陡壁。典型黄土剖面厚 50–200 米,夹 10–30 层古土壤。颜色浅黄,含钙质结核,化石以陆生蜗牛为主。

黄土与沙丘砂同属风成,搬运营力不同:沙丘靠跃移,黄土靠悬移。两者的粒径差了一个数量级,判读时先量粒度,再谈成因,次序不能颠倒。

关键数据

下列粒径与倾角用于区分风成砂、黄土与水成砂,层系厚度按单一层系的最大厚度计。

  • 沙丘砂粒径 0.1–0.3 毫米
  • 沙丘前积层倾角 20–30 度
  • 沙丘高度 10–100 米
  • 层系厚为沙丘高的 1/10 至 1/5
  • 黄土粒径 0.01–0.05 毫米
  • 风成砂泥质含量近于零
  • 石英磨圆度高于水成砂

倾角一条不足以定风成,水下沙波也造高角度层理

风成砂被吹入水体后,会保留磨圆与分选,却叠加水流改造的层理。此时单看颗粒会误判为风成,必须看层理与伴生相。相反,滨岸砂经长期淘洗也能达到高分选,两者容易混。湖相砂分选差,含泥与生物碎片,手感与风成砂正相反,镜下也难混。

水下沙波也能形成倾角 25 度 以上的交错层理。判读要看层系规模与伴生沉积:风成层系厚、无泥、无生物;水下沙波层系薄、夹泥、含碎片。倾角一条不足以定风成,此为本文判断。

参考文献

  • 姜在兴 主编.《沉积学》(第二版). 石油工业出版社, 2010.
  • 赵澄林, 朱筱敏 主编.《沉积岩石学》(第三版). 石油工业出版社, 2001.
  • 刘东生 等.《黄土与环境》. 科学出版社, 1985.
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文章名称:风成砂与沙漠相:磨圆、分选、倾角,三样都到顶
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