山坡上挖一个探坑,坑壁下半段是碎石夹土,碎石带棱角,颜色与脚下基岩一致;换一道坡脚再挖,同样是碎石夹土,碎石却略经磨蚀,扁面朝着坡下,底部与基岩之间是一条清楚的界面。两种堆积看起来差不多,成因相差一个”搬运”。
先挖到底:与基岩渐变的是残积,突变的是坡积
残积物是基岩原地风化后残留的部分,向下逐渐过渡到新鲜岩石,中间有一段半风化的过渡带,厚 0.5–5 米。挖到过渡带时,碎石从松散变坚硬,用手掰不动,界面找不到一条明确的线。
坡积物是搬来的,底部与基岩直接接触,界面清楚,像一层东西盖在石头上。界面之下可能突然出现完整的基岩面,也可能出现另一套完全不同的岩层。接触关系是两者最本质的差别,也是最先该看的一项。
再量砾石:扁平面顺着坡面躺的是坡积
坡积物经过短距离滚动,砾石粒径多在 2–20 厘米,扁平面倾向于平行坡面,长轴多与坡向一致。量 100 颗砾石的扁平面倾角,若多数与坡角的差值在 10 度以内,且倾向朝坡下,基本可判为坡积。
残积物的砾石没有这种组构,扁平面方向杂乱,倾角分布接近随机。颗粒棱角也保存得更好,棱线锐利,表面没有磨蚀形成的钝边。组构是统计量,单看几颗会误判,至少量 50 颗才有意义。
最硬的一条在层理与分选:坡积有粗透镜体
坡积物由片流和重力搬运,粗颗粒在坡脚堆成透镜状夹层,长几米、厚几十厘米,横向追索几十米就尖灭。层理粗糙,常见叠瓦状排列,颗粒大小在同一层内变化很大。
残积物没有层理,颗粒从下往上由粗变细,是风化前锋向下推进留下的序列。整个剖面岩性单一,碎屑成分与下伏基岩完全对应,找不到外来的岩石。有外来岩性,就一定是搬运来的,这一条比层理更硬。
混进来的是洪积物,磨圆与分选都好一档
洪积物由间歇性水流搬运,磨圆度明显高于坡积,砾石表面光滑,分选也好,砂、砾、泥分层清楚,整体呈扇形,坡度多在 5–15 度。坡积物的磨圆停留在次棱角,分选差,砂泥混杂。
三者在山麓常连续过渡:坡上是残积,坡脚是坡积,出山口是洪积。沿着一条剖面往下追,可以看到磨圆度与分选性同时变好,这是判断搬运距离的现成标尺。
关键数据
下列数值为常见范围,随气候、岩性与坡度变化。描述堆积物时应记录厚度、砾石组构与接触关系三项,单写”坡积”无法复核。记录前先修平坑壁,坍塌面会掩盖接触关系,厚度读数随之失真。
- 残积物厚度多为 0.5–10 米,湿热区更厚。
- 残积物与基岩之间常有 0.5–5 米厚的半风化过渡带。
- 坡积物在坡脚最厚,可达 20 米,向上迅速变薄。
- 坡积砾石扁平面倾角与坡角差值多在 10 度以内。
- 砾石组构测量通常统计 50–100 颗,少于 50 颗偶然性大。
- 坡积粗砾透镜体长数米、厚数十厘米,横向上迅速尖灭。
- 洪积扇地面坡度多为 5–15 度,分选与磨圆明显更好。
边界
残积与坡积之间还有过渡类型。坡面上的残积物受重力蠕动,颗粒有轻微定向,但底部仍与基岩渐变,这类残坡积物按单一类型归类都会失真,应同时记录两端特征。
土壤覆盖会让接触关系看不见。厚 1 米以上的土层遮住基岩面,探坑挖不到底就下结论,很容易把坡积判成残积。本文判断:未见基岩的剖面只能给出倾向性判断,定案需挖穿堆积体或借助钻探。
参考文献
- Selby M J. Hillslope Materials and Processes (2nd ed.). Oxford University Press, 1993. —— 坡面堆积类型。
- 杨景春, 李有利 主编.《地貌学原理》(第三版). 北京大学出版社, 2012.
- 中国科学院南京土壤研究所 主编.《中国土壤》. 科学出版社, 1978. —— 成土母质类型。
- FAO. Guidelines for Soil Description (4th ed.). Rome, 2006. —— 母质与接触界线描述。