书城自然混杂堆积与环境
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第52章 泥石流堆积(15)

就岩性组成来看,样品(2)黏土成分最高(<0.005mm),占51%,中值粒径也最细,为0.0048mm。虽然样品(1)—(3)的成因类型不同,但其细粒部分的运动机制却有相似之处,无论从粒度概率值累积曲线图(图587)或CM图(图588)来看,均属水介质搬运,递变悬浮到均匀悬浮类,缺乏滚动与跳跃的组分。而粗粒部分,则具有完全不同的搬运机制:下部的花岗岩砾石多呈次圆状或次棱角状,定向排列,显示系沟道流水沉积;而上部呈倾斜层理的尖角碎石则是坡面流水成因。此外,石英砂的表面形态特征明显地反映出有被流水搬运磨圆的砂粒,也有完全保持风化破碎的尖角状外形和石英被破碎后的贝壳状断口,以及原生石英解理面。在被山区流水搬运的石英砂表面因强烈的撞击力,还可形成连续分布的颤坑,石英表面也出现有SiO2遭到溶蚀的现象(谢又予等,1980,1981)。

除上述流水沉积的动力特征外,这套沉积物形成的自生黏土矿物的4块样品化学分析结果表明,硅铝率均在1.88—2.03;黏土矿物是以三水铝矿为主,含少量伊利石,反映出红壤、甚至砖红壤形成时的气候状况。CaCO3含量贫乏或完全不含,可溶盐的全盐量仅占0.02%左右等,表明这些沉积物是形成于亚热带的气候环境。

第三级台地,在黄山宾馆南侧服务队招待所,该台地沉积物为淡红色砂砾层。砾石成分为花岗岩、斑状花岗岩、粉砂岩和板岩,有少量脉石英和花岗斑岩砾石,砾径一般20—50cm,最大达2.2m。花岗岩风化强烈。粉砂岩、板岩砾石的表面有的包有红土泥壳。少量花岗岩砾石呈竖立状态。砾石多次圆状或次棱角状,a轴多垂直水流方向,倾角20°—30°,ab面倾向上游方向,倾角20°—50°,被松散的粗砂所胶结。砂层略具交错层理,出露厚度达4m,为山区水石流堆积物。

(二)泥石流堆积体的沉积学特征

沿桃花溪而下形成一巨大的泥石流舌状堆积体,自桃花溪上游一直堆积到桃花溪与逍遥溪沟口交汇处。堆积体可见到棕黄色黏土砂质粉砂夹大小混杂的绿色岩系的碎块。

从桃花溪上游的青化桥剖面来看,该处至少有两期泥石流堆积体。基岩之上为一红色黏土夹碎石的老泥石流体,出露零星,无网纹,砾石大者1m,岩性单一,为绿色岩系。

在此层之上为一新泥石流堆积体,色浅黄,为下蜀土(Q3)夹当地山坡塌下后形成的坡面泥石流堆积体,砾石粒径一般小于1m,为当地的轻变质的绿色岩系,总厚30m余。据访问当地老乡,就在20世纪40年代末期,在该剖面的前方山坡上曾发生坡面泥石流,至今坡上仍呈现一片光秃状。

前人将此套棕黄色粉砂夹块石的堆积物定为庐山期冰碛,称为“黄色泥砾”(李四光,1975)。我们认为这套堆积体是泥石流堆积,其理由:该剖面中的粗粒碎屑及块石几乎全部来自当地羊栈组的绿色变质岩系,砾石粒径一般小于1m,有些ab面倾向上游,倾角35°—60°,显示水介质搬运、堆积的特点。碎石中的充填物主要是黏土砂质粉砂及粉砂质黏土。老泥石流体的充填物更显细些,平均粒径为0.0022mm,而新泥石流堆积体的充填物则粗些,平均粒径为0.013—0.014mm,小于0.005mm粒级的占30%左右,而老堆积体则占50%—60%。黄色粉砂充填物无黄土结构,向剖面上部碎石增多,表现为碎石夹黄土。新老堆积体的细粒部分在CM图上均处于递变悬浮与均匀悬浮的过渡状态,在概率值累积曲线图上表现为细一、二段型,呈悬浮状态。此外,从毫米值的累积曲线图中均可看出样品的图式是基本相似的,桃花溪样品(1)与(2)较相近,而(3)与(4)则更近似(图589),也说明分别属两种泥石流堆积体(谢又予等,1985)。

上述泥石流堆积物反映出的化学特征,表现出当时的古气候仍然是温暖、潮湿的,硅铝率均在2左右,而黏土矿物以三水铝矿为主,有少量伊利石及高岭石。此外,可溶盐的全盐含量在0.02%左右,而CaCO3最多也只有0.6%,有的甚至不含CaCO3,均反映强烈淋溶的特点。

(三)山前洪积—水石流的沉积特征黄山东麓乌泥关、黄狮堂、谭家桥一带有多列源于黄山的扇形堆积体,有人称之为冰碛冰水扇沉积(南京大学地理系地貌教研室,1974),周慕林定为鄱阳冰期冰碛。其中以白亭—谭家桥扇形地表现最明显,其沟谷源于黄山主体花岗岩区,流经白亭汇入麻川河。扇面形态由西南向东北延伸,坡度5°—7°,长约2.4km,宽约2km,海拔高度顶部360m,前缘210m。

堆积物呈棕红色黏土夹花岗岩巨砾,砾石呈次圆状、次棱角状,风化很深。砾石岩性多为粗粒斑状花岗岩及黑色角岩、千枚岩及脉岩。在白亭西侧沟口的扇顶处,砾石较大,可达2m以上,沿公路往北约1km的扇中,公路两侧的剖面中砾石明显变小,大者1.7m,且细小物质增多,砾石之间充以红色的小砂砾和砂黏土,砾石的扁平面明显倾向上游,呈叠瓦状构造,倾角35°—60°;到小水库的扇缘剖面,砾径已较扇顶大大减小,平均为20cm左右,最大的60cm左右,砾石的排列愈趋倾向上游。

从扇顶到扇缘,砾石都具有大小混杂的特点,但对比来看,粒径变小定向排列和ab面倾向上游的趋势也越趋明显。在扇形体中部剖面上可见红色亚黏土透镜体。上述宏观特征,均说明是山前洪积—水石流沉积产物。此外,其细粒充填物(<0.005mm)的含量在剖面中自上而下由46%变为34%,在底部砾石层中甚至不含黏土。这与泥石流沉积的粒度级配很不相同。在CM图上(图588),谭家桥有两个样品均处于滚动区,而粒度累积频率曲线(图590)与前述逍遥溪中的沉积物也有所不同(图591),但在概率累积曲线中反映出细粒部分也多呈悬浮搬运的特征(图592)。在扇顶白亭剖面的沉积物中,细粒部分的分析结果均呈流水搬运的三段式概率累积曲线,并都包含有滚动组分(图593)。而粒度频率曲线则表现出剖面的下部粗粒(<0.1mm)含量高,而上部呈双峰曲线,峰顶处于7m(0.008mm)及1m(0.5mm)处,是两种水动力状况造成的,而中部则呈过渡状态,因而作者认为系山前洪积—水石流沉积类型。

该扇体堆积的硅铝率在2左右(1.94—2.13),含有大量结晶极好的伊利石及三水铝矿,可溶盐的全盐含量也仅为0.02%—0.03%,根本不含CaCO3,显然该时期的气候比前所述的更为湿热。谭家桥一带的泥砾认为至少是中更新世的产物。

综上所述,黄山地区的第四纪沉积物(主要指前人定为冰碛的几期堆积物),无论宏观结构或微观的理化特征,均表现出亚热带气候条件下的山区河流、洪积、水石流、泥石流的沉积特征。

(四)对黄山“古冰碛”的剖析

1.鄱阳期“冰碛冰水扇沉积”——实为洪积—水石流沉积

沉积物主要为棕红色黏土夹花岗岩砾石,分布于黄山东麓乌泥关、黄狮堂、谭家桥一带,呈扇形堆积体,其沟谷源于黄山,砾石层的结构为支撑—叠置型。同一地段砾石粒径均一,从上游往下具有明显的分选性。如在近山沟口的白亭一带,粒径约2m以上。向下游仅约1km,砾径减小,最大也仅1.7m。砾石ab面明显倾向上游,倾角35°—60°,具叠瓦状构造,至扇缘粒径平均为20cm,最大仅60cm,砾石的ab面倾向上游更趋明显。扇形体中部剖面中见红色亚黏土透镜体,显示典型的水石流沉积特征。砾石层中细粒级(<0.005mm),除少数处于滚动区外,其余均呈悬浮状态。白亭剖面中,沉积物呈流水搬运的三段式概率累积曲线,并都包含有滚动组分。剖面的上、中、下部分的粒度频率曲线图表现粒度级配峰值的变换。剖面上部呈双峰曲线,粒级在1及6.5处出现两个高峰而剖面底部则在处出现高峰,表现上、下层运动状态有变异。下部质点以滚动为主,中部介于过渡状态。在同一扇体的谭家桥剖面中,不同部位粒度的累积曲线图也表现出上、下层中质点运动的差异。从而推论前人所谓的鄱阳期冰碛、冰水扇沉积,其实只具有水石流——洪积沉积特征。

2.大姑冰碛“棕黄色泥砾”——实为山区河流—水石流堆积

前人所谓的“冰碛”分布在黄山宾馆所在处的逍遥溪的第二级台地,为棕红色含巨砾亚黏土,砾石成分主要为花岗岩和粉砂岩。前者多遭强风化,砾石长径10—40cm,个别长径达2—6m,次棱角状和次圆状,少数脉石英浑圆,砾石a轴多与水流方向垂直,倾角15°—30°,ab面主要倾向上游方向,倾角22°—50°。含有较多的黏土成分。

上覆堆积碎石黏土层。就砾石中充填基质的运动机制来看,其概率累积曲线图表现为悬浮的三段式。粗、细截点分别在4截及6截左右,表面黏土类土的搬运呈悬浮状态,缺乏滚动与跳跃的运动方式,且从下至上运动状态均相当一致。这与沉积物的物质组成有关。基质中<0.005mm粒级占40%左右,粉砂级占30%左右,几乎不含大于0.1mm的砂质。而粗粒部分具完全不同的搬运机制。下部的花岗岩砾石多呈次圆或次棱角状,定向排列,具沟道流水特征。上部呈倾斜层理的尖角碎石,是坡面流成因。石英砂表面也反映出被流水搬运磨圆及强烈碰撞的颤坑。除上述流水作用特征外,对黏土的等离子体发射光谱分析结果,其硅铝率均在2左右,黏土矿物是以三水铝矿为主,含少量伊利石,表明该套沉积物形成于红壤、甚至砖红壤的气候条件下,以CaCO3含量贫乏或完全不含,可溶盐的全盐量仅占0.02%左右等分析,均显示亚热带山区河流及水石流的沉积特征。

3.庐山期“黄色泥砾”实为泥石流堆积

分布于桃花溪一带,为棕黄色黏土砂质粉砂夹绿色岩石碎块,砾石粒径一般小于1m,有些ab面倾向上游,倾角35°—60°,显示水介质搬运、堆积的特点。碎石中的充填物主要是黏土砂质粉砂及粉砂质黏土,平均粒径为0.013—0.014mm,小于0.005mm粒级的占30%左右,细粒级(<0.1mm)处于递变悬浮与均匀悬浮的过渡的过渡状态,在概率累积曲线图上表现为细二、三段型(图589),呈悬浮状态搬运。其累积曲线从剖面下部至上部表现极大的相似性,峰态及斜率差异不大,表现出水泥石流似一相流体的均一性特征。该时期形成的自生矿物的化学硅铝率均在2左右,黏土矿物也是以三水铝矿为主,有少量伊利石及高岭石,可溶盐的全盐量含量0.02%左右,CaCO3最多也只有0.6%,有的甚至不含CaCO3,这一切均表现出气候湿热、强烈淋溶的特点。