路边坡面上一段砂岩,斜纹一层压一层,常被笼统认作水流留下的层理。两种流体都能造出斜层,尺度却差着一个量级:风堆的层系厚到以米计,水流的层系常以厘米计。把层系厚度、细层倾角和颗粒干净程度三项合看,成因才定得下来。
层系厚度先分档:米级归风,厘米级归水
先量一个层系的垂直厚度,即上下两个近水平界面之间那套斜细层的总高。风成沙丘迁移留下的层系常 1–10 米,大型砂岩中还可更厚;流水沙波迁移的层系多 5–50 厘米,很少超过 1 米。同一剖面量三处,厚薄不混,就能先分两档。
层系界面也帮忙。风成的界面多平坦、近水平,一套斜层可横向追出数十米;流水的界面常是冲刷槽,呈弧形凹槽,斜层在其中呈槽状收敛。厚度与界面形态同时分档,比单看一组斜纹稳当。
细层倾角再定案:高过界线的多半是风
接着量细层与层系界面的夹角。干沙休止角约 30–34 度,风成前积层常 25–34 度,贴着这个上限;水下沙粒受浮力与牵引流限制,前积层多 10–20 度,一般不超过这个上限。这条线是野外最常用的分界。
量角要在垂直层面的切面上量,斜切会把真倾角读小,原本的缓倾细层看着可能更缓。同一层系内倾角自上而下略有变化,取中段多量几条再平均。厚层系配高倾角,才允许往风成上靠,薄层系里的陡角要先怀疑剖面方向不对。
颗粒分选与泥质含量是最硬的旁证
最硬的一条看颗粒。风把砂粒反复簸选,留下的多 0.1–0.5 毫米的细至中砂,分选极好、磨圆好,层系里几乎不见砾石与泥质纹层,细层内部还常见颗粒向上变粗的逆粒序。这种干净程度是风成砂岩的招牌。
流水搬运掺着悬移质,层系里常夹泥质薄层、泥砾或砾石透镜,粒度跨到毫米级砾与粉砂,分选中等。把层系厚度、细层倾角、分选三项列齐,两项指向风、一项不符时就退回查剖面。单项高倾角不足以定风成,须三项合看。
软沉积变形会把缓层掰成陡层
容易混进来的是软沉积变形层。砂层尚未固结时受滑塌或负载,原本 10–20 度的细层被揉弯、局部变陡甚至翻卷,看着像高角度风成前积层。区别在于变形层的细层不连续、厚薄骤变,常伴小型揉皱与错动,界面也不再平坦。
波痕迁移还会造出厘米级的小型交错层理,层系薄、倾角缓,贴在层面附近而不是厚层系内部。把它误当大风成层系的顶部,整套成因就读反了。先确认斜层是否属于同一套厚层系,再谈倾角。
关键数据
下列数值为常见范围,随粒度、埋深与切面方向变动。记录时写明层系厚度、细层倾角、颗粒粒径与泥质夹层,只写一组斜层,事后既无法复核,也无法与邻区剖面对比。
- 风成层系常 1–10 米,大型风成砂岩还可更厚。
- 流水层系多 5–50 厘米,很少超过 1 米。
- 风成前积层倾角常 25–34 度,流水多 10–20 度。
- 干沙休止角约 30–34 度,是风成细层的倾角上限。
- 风成砂粒径多 0.1–0.5 毫米,几乎不含泥与砾。
- 水下前积层一般不超过 25 度,可作分界线。
边界
成岩压实会把前积层压缓,埋深大的风成砂岩倾角可落到略高的一档,与流水层理重叠;斜切露头同样把倾角看小。仅凭一个角度定成因,在压实强的老岩层里最容易出错。
风成与流水可在同一剖面交替出现,如沙丘被短暂洪水冲刷后又被风砂覆盖,界面上会留冲刷面与泥砾。本文判断:定案单位是层系而不是整段剖面,每个层系单独记厚度、倾角与分选,再按组合归成因。
参考文献
- 冯增昭.《沉积岩石学》. 石油工业出版社. —— 交错层理、层系与细层术语。
- 赵澄林, 朱筱敏.《沉积岩石学》. 石油工业出版社. —— 风成与流水交错层理判别。
- 吴正.《风沙地貌与治沙工程学》. 科学出版社. —— 风成沙丘前积层与沙粒分选。