冰川留下的石头,第一眼往往像工地上的碎石堆:大小混杂、棱角分明、没有层理。这种难看本身就是判据。冰碛岩的识别不靠单一颗粒,靠杂基支撑、擦痕面、漂砾三样一起出现。
杂基支撑与极差分选是第一条
冰碛物由冰川直接卸载,没有水流淘洗,粗砾与细泥混在一起,形成杂基支撑结构。砾石之间填满岩粉与黏土,颗粒互不接触。分选极差,粒径从 0.004 毫米 到 5 米 连续分布,没有优势粒级,冰碛层厚 5–50 米。
砾石形态以棱角与次棱角为主,表面可见磨光面与擦痕,擦痕长 5 厘米 至 50 厘米。擦痕是冰川携带的碎屑在基岩或砾石表面刻出的细沟,方向一致,深浅不一。擦痕面配合杂基支撑,判据就成立了一半。
漂砾与坠石是第二条,说明搬运介质特殊
漂砾是远大于周围基质的孤立块体,粒径 0.5–5 米,岩性与下伏基岩无关。它被冰或浮冰带到细粒沉积中,原地落下,周围泥岩层理被压弯。这种现象叫坠石构造。
坠石构造在冰水沉积与冰海沉积中最典型。泥岩层理原本水平,被落下的砾石压出下凹的变形层,砾石本身孤立无伴。看到这种结构,即使擦痕不清,也能指向冰筏搬运。
纹泥记录年周期,是冰川湖泊的时钟
冰川融水注入湖泊,夏季粗、冬季细,一年形成一对纹层。纹层厚 0.5–5 毫米,粗层浅色、细层深色,界面清晰。连续计数可以给出年分辨率的时间标尺,这是冰川相独有的优势。
纹泥厚度变化反映融水强度,粗层厚说明当年夏季温暖。把纹泥序列与冰碛层对照,能排出冰川进退的次序。这套方法在第四纪研究中用得最多,也是冰川相最能量化的一支。
冰碛与冰水沉积要分开记
冰碛是冰川直接堆积,无层理、无分选、杂基支撑。冰水沉积是融水搬运,有层理、有分选、砂砾成层。两者常上下叠置:底部冰碛代表冰川停留,上部冰水砂砾代表退缩。
剖面上把两者分开,才能读出冰川的进退。只见冰碛不见冰水,说明记录被剥蚀;只见冰水不见冰碛,说明冰川未到达该点。冰碛定位置,冰水定过程,两条一起用才完整。
关键数据
下列数值用于冰碛岩与冰水沉积的对照,粒径按最大砾径计,纹泥厚度取自冰川湖岩芯。
- 冰碛粒径从 0.004 毫米 到 数米
- 漂砾粒径 数十厘米 至 数米
- 纹泥单层厚 0.5–5 毫米
- 擦痕方向与古冰流方向一致
- 冰碛为杂基支撑、无层理
- 冰水沉积有层理与分选
- 纹泥提供年分辨率时间标尺
泥石流与构造角砾岩都会冒充冰碛
泥石流与滑坡能形成分选差、杂基支撑的砾岩,外貌接近冰碛。区别在擦痕与漂砾:泥石流砾石多无擦痕,基质为黏土质而非岩粉,且常呈舌状体,横向追不远。
构造角砾岩也会冒充冰碛。断层破碎带里的角砾棱角分明、大小混杂,但分布受断层控制,呈带状,且无冰川擦痕与坠石构造。杂砾岩不等于冰碛岩,三条判据缺一不可,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.
- 施雅风 主编.《中国第四纪冰川与环境变化》. 河北科学技术出版社, 2006.