安化县冰碛岩特征及其冰川沉积特征分析

2020-04-25李晓峰

云南化工 2020年2期

李龙，潘珊，李晓峰

（1.湖南省煤炭地质勘查院，湖南长沙 410014；2.湖南省勘查设计研究院，湖南长沙 410014）

1 地层

区内地层自长城系至白垩系均有出露。其中以青白口系、南华系及寒武系最为发育，面积超过三分之一。区内冰碛岩主要赋存在南华系洪江组。该组与上覆震旦系金家洞组及下伏南华系大塘坡组均呈整合接触且毗邻分布，系一套冰碛成因的杂砾岩一泥砾岩沉积，主要为一套灰绿-灰黑色冰碛含砾泥岩、杂砾岩、泥砾岩，底部与含砾砂质板岩、粉砂质板岩成不等厚互层。岩组厚56.95～450.8m。区内该组岩性较稳定，唯厚度有所变化。研究区东部边缘长塘一带最厚为450.8m，往西至安化龙塘厚度128.8m，再往西至安化松子坳一带仅50余米。

2 形态与表面特征

新鲜冰碛砾岩为灰绿色-灰黑色，岩石硬度相对较大，地表或浅部随风化程度逐渐加深，岩石硬度逐渐降低，局部风化强烈地段可出现结构松散且质软的土状岩层，风化冰碛砾岩的颜色可从灰绿色逐渐变化为浅灰绿色、灰白色、棕绿色、黄绿色或粉红色等。

地表风化层冰碛砾岩泥质成分较高时，即为冰碛含砾泥岩、冰碛泥砾岩时，微层理相对较发育，表现为厚度1～2cm不平直、不稳定且不连续的泥质条纹（图1-a），隐约显示似层状构造，随深度增加，风化程度减弱，岩石微层理逐渐不明显，岩石表现为块状体。

砾石主要由砂岩、板岩、石英岩、灰岩、硅质岩及花岗岩、酸性火山岩构成，砾石大小悬殊，砾级跨度大，砾径从0.2～80cm均可见（图1-b）。砾石磨圆度较差，多为次棱角状-棱角状，砾石形态多样，其中可见熨斗状、马鞍状、针状等形态特殊的砾石、同时砾石表面具擦痕、条痕、撞击坑等特征，表明其属冰川搬运过程中，砾石自由度极底、被冰体和砾石之间强行铲刮形成。而岩石成熟度低。杂基中具长石、岩屑团块亦显示近源快速堆积之特征。砾石含量在2%～35%。砾石分布不均一，多呈悬浮状嵌布在砂岩之间，局部亦可见砾石成团块状、布袋状构造、落石构造，砾石略具有定向排列特征。

图1 安化县洞市剖面冰碛岩照片

3 矿物组分

岩石成分复杂，分选性差，主要由大小不一、杂乱分布的角砾、岩屑、次圆、次棱角状石英、长石砂屑、晶屑、微量白云母碎屑被具定向排列的绢云母、泥质、氧化铁质混合物为杂基及微量锆石组成，构成杂基支撑结构。其中：

角砾、岩屑含量12%～35%，角砾成分主为砂岩角砾（图2-b）、绢云母千枚岩角砾（图2-a），火山岩角砾（图2-c）、碳酸盐化石英化岩角砾、灰岩角砾（图2-d），显落石现象，粒径大小范围2～＞8mm，岩屑成分多与角砾成分一致，粒径多＜2mm，另有部分为硅质岩（图2-c）凝灰岩、粉砂岩、石英化岩等，呈棱角状、次棱角状、次圆状。石英含量35%～39%，呈晶屑状、次圆、次棱角状、蚀圆粒状，表面有时可见有磨蚀面，大小不一，粒径0.03～2mm，个别粒径达2.3mm。长石含量3%～5%，不规则板状，具条纹结构、格子双晶，为条纹长石、微斜长石，粒径为0.1～1.2mm。白云母微量，细条片状，具鲜艳的干涉色，星散偶见。胶结物含量42%～45%，主要为鳞片状、显微鳞片状绢云母、泥质和铁质等混生，填隙于碎屑、角砾当中。锆石微量，蚀圆柱状，正突起高，偶见。

图2 冰碛岩样品薄片照片

4 冰碛岩沉积特征及其冰川沉积环境分析

4.1 研究区南华系冰期特征

研究区内山地多强烈隆起，地形起伏较大，其构造古地理位置紧靠母源区山地前缘，占据高地与海盆地之间的空间；坡降大、流程短、具备流体由位能转为动能的底床条件，海床比降越大，越容易发生重力流；母源区的地质构造复杂，活动较强烈。这些条件是影响重力流的碎屑流、泥石流形成和运移的重要因素。

从整个南华系冰碛岩演化特征看，早期冰期规模不大，岩性为砂屑、泥质混杂角砾岩，应为斜坡相沉积，间冰期岩性细、颜色暗、水平纹层发育，为较深水陆棚相沉积。晚期冰期由重力流的碎屑流变为重力流的泥石流。斜坡重力流是在重力作用下以块体搬运移动的非牛顿流体，按运动和沉积方式分为滑坡、块体流和流体流。根据成因，该区重力流是沉积物重力流不同阶段的演化产物。冰海相沉积厚度较稳定，具有少量夹层，具层理性，含宏体生物，显示海相沉积特征，非冰海相沉积厚度变化大，不稳定，几乎无夹层，不显层理。此外，冰海相沉积构造常见落石构造，非冰海相沉积冰溜遗痕及研磨砾石常见，无落石构造。

4.2 研究区洪江组冰碛岩沉积特征

洪江组冰碛岩由块状泥砾岩、砂砾岩构成，砾石含量在变化较大，砾石分选差，多呈悬浮状嵌布在泥砂岩之间，可见落石构造（图3），砾石中砾石略具定向排列，具叠复特征，岩系且底部多不平整，具冲刷—铲刮现象。属落棚冰川消融碛-冰舌沉积。岩系内亦见有滑塌变形层理、泥包砾等特征，可见其受到碎屑流的改造和重塑，兼有重力流的色彩。

图3 安化县洞市村冰碛岩落石构造

由此推出，在大塘间冰期后，研究区气侯转寒，洪江组含砾岩系是由早期冰川携带的碎屑入海，因温度升高、冰川迅速消融解体、快速堆积，伴随着沉积厚度增加及海水注入，由于重力作用、液化作用等因素形成水下冰融泥石流发生再次搬运，致使其沉积物显示以重力流为主体色彩兼有冰川堆积特征（图4）。因此，工作区冰碛岩沉积环境应为有冰融水注入的滨岸-潮坪环境。