一场雨过后,潮湿的泥面或细砂面上留下一片小圆坑,多数人把它归入雨痕就结束了。真正能分开的是尺寸与坑缘:雨滴坑小而成群,冰雹坑大而带撕裂状翻边,两者不在一个量级上。量之前先找未风化的新鲜面。
雨滴坑先在毫米级,直径多在二到五毫米
雨滴坑的直径多在 2–5 毫米,大的可到 8 毫米,深度只有 1–2 毫米,底面浅圆。坑与坑之间随机分布,密集处每平方厘米可见三到五个,稀疏处隔几厘米才有一个。坑的分布不沿层理成排,也不成对出现。
坑径并不等于雨滴直径。雨滴在下落中变形,打在泥面上会摊开,坑径常比雨滴本身大一半以上,风力还会把坑拉成椭圆,长轴顺着风向。量坑径只能给出量级,不能反推某一场雨的雨滴大小。
坑缘有没有翻脊,决定这个坑是不是打出来的
打出来的坑有一圈翻起的坑缘:泥被挤向四周,堆成高 0.5–1 毫米的环状小脊,脊的外侧略陡。这圈翻缘是撞击留下的,静水沉积或气泡上冒形成的凹坑没有它。坑缘越窄越高,说明泥面当时越稠。
判断时把层面斜对着光看,翻缘投下的影子最清楚。坑缘完整、闭合、外侧有脊,才够得上雨滴打出的标准;坑缘缺失或只有一侧有脊,可能是雨滴斜打,也可能是别的原因,需要另找旁证。只有一侧翻缘的坑,方向反而能指示风向。
冰雹坑直径跨到厘米级,坑缘常呈星状撕裂
冰雹坑的直径跨到 5–50 毫米,常见 10–30 毫米,深度可到 5–10 毫米,坑底更深更平,断面比雨滴坑粗糙。雹块大而硬,落地时把周围泥挤裂,坑缘常呈星状或放射状撕裂,裂口向外延伸几毫米到 1 厘米。
雹坑还会打穿薄层:下伏纹层被压弯、错断,坑底常见压实的泥片。这种压弯只出现在坑底几毫米范围内。冰雹常与暴雨同时出现,同一层面上可见大小两极的坑,大坑套小坑的组合比单个大坑更能说明冰雹。
气泡孔与生物孔没有翻缘,孔底也不规则
最容易混进来的是气泡孔。沉积物里冒出的气泡在层面留下半球形小孔,直径多在 1–3 毫米,孔壁光滑、没有翻缘,孔底圆滑,常成群但不随机,多沿层理或有机质富集处成排出现。孔内多是空的,少数充填方解石。
生物留下的孔形状更不固定:有分枝、有衬壁、有纵向延伸,直径从 1 毫米到 2 厘米都有,孔内常充填与围岩不同的物质。本文判断,孔形不规则且能追进层内的,应按生物潜穴处理。衬壁光滑,与周围基质的界线清楚。
关键数据
下列数值取自常见的层面观察记录,泥面湿度、砂粒粗细都会改变结果。本文判断:坑径、坑深、坑缘三者一起量,比只记一句有雨痕有用得多。同一层面上量十个坑取中位数,比取最大值可靠。
- 雨滴坑直径多 2–5 毫米,大者 8 毫米
- 雨滴坑深 1–2 毫米,坑底浅圆
- 坑缘翻脊高 0.5–1 毫米,外侧略陡
- 密集处每平方厘米 3–5 个坑
- 冰雹坑直径 5–50 毫米,常见 10–30 毫米
- 冰雹坑深 5–10 毫米,坑缘呈星状撕裂
- 气泡孔直径 1–3 毫米,孔壁光滑无翻缘
- 雨痕与泥裂常同层出现,两者可互证暴露
边界:保存条件苛刻,风化面会放大坑径
雨痕能否保存,取决于沉积面之后的命运。泥面太干,雨滴打不出翻缘;泥面太稀,坑形会自行塌陷;紧接着被下一次沉积覆盖,坑才会被铸成模型。三个条件同时满足的机会不多,所以雨痕在岩层里并不常见。
另一处边界是成岩与风化改造。层面经压实、胶结后,坑缘被磨平,浅坑消失,只剩较深的一批,量出的直径偏大。本文判断,风化面上孤立、边缘模糊的圆坑不宜直接读作雨痕,应先找同层新鲜断面复核。
参考文献
- 曾允孚, 夏文杰 主编.《沉积岩石学》. 地质出版社, 1986. —— 层面构造与雨痕、冰雹痕。
- 冯增昭 主编.《沉积岩石学》(第二版). 石油工业出版社, 1993.
- 里丁 H.G. 编, 周明鉴 等译.《沉积环境和相》. 科学出版社, 1985.
- 刘宝珺 主编.《沉积岩石学》. 地质出版社, 1980.