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河床砾石怎么读搬运远近:看磨圆度与粒径分选

蹲在河滩上抓一把卵石,有的滚圆像鹅蛋,有的还留着新鲜断口。多数人以为圆不圆只说明泡在水里久不久,其实它同时记着搬了多远、被什么搬、原先是什么岩。判读搬运史,先看磨圆度,再看分选。

先看磨圆度:圆状极圆状是远源,棱角状次棱角状是近源

磨圆度按棱角被磨掉的程度分级,常见五分法从棱角状、次棱角状、次圆状、圆状到极圆状。流水搬运中砾石互相碰撞、磨蚀,搬运越远、反复滚动次数越多,棱角越少。棱角尖锐的砾石通常离母岩不远,是坡积、崩塌或短途洪流的产物。

现场一眼可分级。手里那把若多为圆状与极圆状,判为远源或经长距离反复搬运;若以棱角状、次棱角状为主,判为近源。圆状极圆状指示远源,棱角状指示近源,这一条在砾石层新鲜断面上最清楚。

再看粒径分选:大小均一的是流水反复分选,巨细混杂的是快速堆积

第二条判据是分选。稳定流水会按粒度反复筛选,同一层里砾石大小趋于一致,粒径集中在 2–20 厘米,砂填在空隙里;泥石流、冰碛或崩塌堆积来不及分选,巨砾与细泥同层,粒径跨度可达数十厘米到数米。

粒径沿程变细可作旁证。同一条河上游可见 30–100 厘米的巨砾,向下游渐降为 2–5 厘米的细砾乃至砂,数十公里内完成这一变化。粒径集中、大小均一的是流水远源堆积,巨细混杂的是近源快速堆积。

最硬的判据是表面磨光程度与岩性组合的复杂程度

最硬的判据在表面与岩性组合。远源砾石表面光滑、有磨光面,岩性混杂,常同时出现石英岩、砂岩、灰岩与火成岩,说明来自较大流域;近源砾石保留新鲜断口与原岩风化皮,岩性单一,与附近出露的基岩一致。

叠瓦排列还能给出方向。扁平砾石在流水里最大面倾向上游,倾角多在 10–30 度,量出倾向便知古水流来向。本文判断:岩性组合的复杂程度比单块砾石的圆度更可靠,因为硬度不同的岩石磨圆速度本就不一致。

混进来的还有冰川漂砾、风棱石与断层角砾

容易混进来的有冰川漂砾、风棱石与断层角砾。冰川漂砾磨圆差却带擦痕、常见熨斗状磨光面;风棱石被风砂磨出多个平整棱面,覆沙漠漆;断层角砾棱角尖锐、无分选、多被后期胶结,且岩性几乎全来自两盘围岩。

排除它们靠表面痕迹与产状。有擦痕与熨斗面的是冰川成因,有多面棱脊与沙漠漆的是风成,沿断裂带成线性分布的是构造角砾。磨光面、擦痕与岩性组合三项合看,才不会把非流水砾石当成河床砾石。

关键数据

下列数值为常见范围,随母岩硬度、河床比降与洪水频率变化,实测会有出入。磨圆度只能在同一岩性内比较,跨岩性比较会得出偏近或偏远的结论。

  • 砾与砂的粒径界限为 2 毫米,河床砾石常见 2–20 厘米
  • 上游巨砾粒径 30–100 厘米,下游渐降为 2–5 厘米
  • 磨圆度五分法:棱角状、次棱角状、次圆状、圆状、极圆状
  • 叠瓦状扁平砾石最大面倾向上游,倾角多在 10–30 度
  • 同一层粒径跨度从数厘米到 1 米 以上时指示分选极差
  • 一套阶地砾石层可记录 1–10 万年 的搬运与堆积历史

边界:岩性硬度与搬运介质会让磨圆度失真

磨圆度会被两个因素打乱。硬度低、解理发育的灰岩很快磨圆,石英岩却搬很远仍偏棱角;同一块砾石在海滩、河流与冰川里磨圆方式也不同。因此只凭圆度定远近会偏,须与分选、表面痕迹和岩性组合并用。

这套判据适用于未经强胶结、未经强烈风化的松散砾石层。已固结成砾岩、被后期构造挤压变形,或经历长期化学风化的阶地砾石,原始磨圆与粒径都已被改造,只能作定性参考,不宜据此推算具体搬运距离。

参考文献

  • Boggs S. Principles of Sedimentology and Stratigraphy. Pearson. —— 磨圆度分级、分选与叠瓦构造。
  • Powers M. C. A new roundness scale for sedimentary particles. Journal of Sedimentary Petrology, 1953. —— 目测圆度分级。
  • Miall A. D. The Geology of Fluvial Deposits. Springer. —— 河床砾石与下游粒径变细。
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文章名称:河床砾石怎么读搬运远近:看磨圆度与粒径分选
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