河滩上捡起一块卵石,棱角已经被水磨圆,旁边石堆里却有同样大小的碎块,边缘锋利得像刚砸开。两块石头的粒径都过了 2 毫米,名字却分属砾岩和角砾岩,区别全在轮廓上。这一条几乎不用工具,看一眼就能分。
磨圆度是唯一的分名依据,粒径和成分都不管
砾岩和角砾岩的成分可以完全一样,都是石英、长石、灰岩碎块掺在一起。分名只看碎屑的轮廓:边缘被磨成弧线、棱角消失的叫砾岩;边缘仍是尖锐转角、面与面交界清楚的叫角砾岩。这一条在野外用眼睛就能判,不需要工具。
分界的技术说法叫磨圆度,用颗粒各凹处的曲率半径平均值除以最大内切圆半径。棱角状、次棱角状、次圆状、圆状四级,靠目估归级。统计时取 30 颗以上,看多数落在哪一级,整块岩石按这一级命名,少数派只作备注。
先过 2 毫米这条线,再看砾石是否过半
砾的下限是 2 毫米,这条线来自温特沃斯粒级,和砂的分界共用同一个值。2–64 毫米是常见的砾级区间,往上还有 64–256 毫米与大于 256 毫米两级。粒径不足 2 毫米的碎屑再多,也只能叫砂岩,叫不成砾岩。砾级内部还按粒径再分三段。
含量还有一道门槛:粒径大于 2 毫米的砾石要占到岩石体积的一半以上,才够得上砾岩这个名。砾石占三成、其余是砂和杂基的,按砂岩处理,记作含砾砂岩。杂基指粒径小于 0.03 毫米的细粒物质,填在砾间。两个条件缺一不可。
胶结物决定它有多硬,改不了它的名字
硅质胶结的砾岩,石英莫氏硬度 7,小刀划上去只留一道亮痕。钙质胶结的砾岩,方解石硬度 3,小刀能刻出白粉,滴稀盐酸立刻起泡。同一条砾石层,胶结物换一种,分量和声音全变,名字不变。胶结物不同,风化样子也不同。
碎屑本身的岩性也参与判断。以灰岩砾为主的砾岩,砾石容易被溶蚀出孔洞,表面粗糙;以石英岩、脉石英为主的,砾石表面光滑,硬度接近 7,敲击声发脆。胶结物类型在镜下更清楚,但命名仍回到磨圆度和粒径两条,这是本文判断。
断层角砾岩和火山角砾岩是另外两条来路
棱角状碎屑不一定都由搬运不足造成。断层带里的角砾岩,碎块沿断层面碾碎,棱角锋利,碎基细,常带定向排列,两侧岩性可以对上。火山角砾岩的碎块是岩浆碎屑,成分单一,填隙物是火山灰,肉眼能看出气孔和淬火边。
水成的角砾岩也有,多出现在近源洪积扇和坡脚,搬运距离短,磨圆来不及完成。看到角砾状结构就断定为构造成因,是常见的过头判断。先看碎屑成分是否单一、碎基是否定向、有没有火山物质,三条都不成立,再按水成处理。
关键数据
下列数值用于交叉核对,单看一项容易误判。磨圆度、粒径、含量三者要一起对,结论才站得住。取样避开风化的表皮和方解石脉,两处读数不代表整层。量磨圆度时把标本摊平,从正上方看,斜视会失真,读数取平均。
- 砾的粒径下限 2 毫米,常见上限 64 毫米。
- 巨砾的下限是 256 毫米。
- 砾石含量超过 50% 才定名为砾岩。
- 圆度按凹处曲率半径与最大内切圆半径之比计算。
- 石英莫氏硬度 7,方解石 3,小刀约 5.5。
- 杂基粒径小于 0.03 毫米。
- 统计磨圆度至少数 30 颗,取多数归级。
边界:湿润面、风化壳和含量卡线会让判断失效
风化面和新鲜面的磨圆度读数会差一级。表皮被溶蚀、被泥膜包裹后,棱角看着变钝,实际轮廓并没有变。判断要在敲开的新鲜断面上做,或者把标本洗净、阴干后再看。河滩上的湿石头尤其容易看错,水膜会把尖角抹成圆弧。
砾级的两端本来就是过渡。粒径卡在 2 毫米上下的,砂和砾各占一半,薄片下按含量多的一侧定名,记录里注明过渡粒级。含量在 45%–55% 之间的样品,两个人给出两个名字都算合理,硬要二选一反而失真,记录写清即可,不必求一致。
参考文献
- 路凤香、桑隆康 主编.《岩石学》. 地质出版社, 2002.
- 曾允孚、夏文杰 主编.《沉积岩石学》. 地质出版社, 1986.
- GB/T 17412.2-1998《岩石分类和命名方案 沉积岩岩石分类和命名方案》.