流体动力角砾岩分类及其地质意义
砾岩与角砾岩
第六章砾岩和角砾岩第一节一般特征第二节砾岩和角砾岩的分类第三节成因分类及主要成因类型本章重点各种砾岩的概念砾岩的成因分类，常见砾岩的特征第一节一般特征砾岩为粗碎屑岩：颗粒>50%，D>2mm或1mm其中(1-2) mm碎屑也可叫巨砂砾岩一般特征:1、成分：岩屑含量高，所有的母岩的组分在砾岩中都能体现出来，成分复杂。
砾岩的三种结构组分为：颗粒、胶结物、杂基。
2、结构：根据砾岩的大小，形态，分选，接触关系等及胶结物，杂基的含量，分布特点等可划分出多种具体类型。
（颗粒的，杂基的）3、构造：砾岩具成层性，可见到大型斜层理和递变层理，有时呈均匀块状。
另外，砾石排列常有较强的规律性，扁形砾石尤为特征，有时具压实优选。
4、产状：可组成厚度极大的砾岩岩系，也可以夹层、薄层、透镜体及其他多种局部堆积的形式存在。
5、意义：砾岩是其他岩石遭受破坏的最初产物，其性质主要取决于母岩的性质，且搬运距离不远，故研究砾岩的成分有助于追溯物源，是推断陆源区位置和性质最可靠的直接资料。
砾岩作为储层，其渗透性良好，可作为水，油，气的良好储层。
油田实例：克拉玛依，辽河，中原，二连等第二节砾岩的分类一、根据砾石圆度的分类:l、砾岩：圆状和次圆状砾石含量>50%，成熟度高2、角砾岩：棱角状和次棱角状砾石含量>50%，成熟度低二、根据砾石大小的分类:细砾岩：砾石直径为2～l0mm；中砾岩：砾石直径为l～l0cm；粗砾岩：砾石直径为1～10dm；巨砾岩：砾石直径>lm。
三、根据砾石成分的分类:⒈单成分砾岩和角砾岩砾石成分单一，同种成分的砾石占75%以上。
⒉复成分砾岩和角砾岩成分复杂，有时可含几到十几种不同成分的砾石，各种类型的砾石都不超过50%。
一般来说，海（湖）滨岸砾岩成分比较简单，而河成和山麓洪积砾岩比较复杂。
四、根据砾岩在剖面中的位置的分类1、底砾岩成分比较简单、稳定、单一，磨圆度高，分选好，杂基含量少，一般为化学胶结，常分布于海侵层位的最底部（海滩砾岩），分布于侵蚀面上，与下伏地层呈假整合或不整合接触，为海侵的开始阶段产物，代表一个大的地质时代的开始。
角砾岩(砾岩)的辨识及其找矿意义
我们在地质研究与矿产勘查过程中，常常会遇到各种各样的角砾岩和砾岩。
这些角砾岩和砾岩具有不同的的形成方式，其地质意义与找矿意义各不相同。
因此，准确地辨别出不同成因的角砾岩（砾岩）是一个训练有素的地学工作者不可或缺的基本功。
角砾岩（砾岩）：由粒径＞2mm的圆状、次圆状、棱角状岩石碎屑（砾石）经胶结而成。
角砾岩能很好地反映母岩成分和性质，它与母岩关系密切。
可用它判断构造运动、古海、湖岸的位置及古河流的流向。
砾石是天然的铺路材料和水泥拌料，某些砾岩常与铀、金、金刚石、铜等共生，是良好的找矿标志。
按砾石的圆度分为砾岩和角砾岩：砾岩：圆状、次圆状的砾石含量＞50％的岩石；角砾岩：棱角状和次棱角状砾石含量＞50％的岩石。
按砾径的大小可分为：巨砾岩：砾石直径＞256mm；粗砾岩：砾石直径为64～256mm；中砾岩：砾石直径为4～64mm；细砾岩：砾石直径为2～4mm。
按砾石成分分为单成分砾岩和复成分砾岩。
单成分砾岩：砾石成分单一，多为稳定的岩屑和重矿物，其中某种成分的砾石占75％以上，如石英岩质砾岩，燧石砾岩及石英砾岩等；复成分砾岩：砾石成分复杂，各种成分的砾石含量都不超过50％，通常分选较差、圆度不高，砾石抗风化能力也较弱，多为洪积产物。
根据在剖面上的位置分为：底砾岩：因位于海浸层序底部而得名，代表一个长期的沉积间断之后所开始的新的沉积，与下伏岩层呈不整合或假整合接触。
底砾岩的特点是：分布面积不大但较稳定，砾石磨圆度高、分选性好，成熟度高，粒度由下至上逐渐变细等，代表长期侵蚀间断的产物，是判断构造运动和区域不整合存在的重要标志。
辨识标志是：1）具有下伏老岩层的砾石和碎屑；2）砾石分选性和磨圆度高，成分较杂，但以硅质砾为主；3）下伏岩层的顶部有风化壳和粘土层或黄褐色氧化层；4）其胶结物的时代才能代表底砾岩的形成时代；5）可产有砂金、金红石、钛铁矿、锆英砂等重砂矿床。
注意：因不整合面常常为构造薄弱面，可为断层及热液作用所利用，故底砾岩往往叠加有构造角砾岩、热液角砾岩等，大大增加了底砾岩辨识的难度。
角砾岩分类及特征
角砾岩分类及特征因此，准确地辨别出不同成因的角砾岩（砾岩）是一个训练有素的地学工作者不可或缺的基本功。
角砾岩（砾岩）：由粒径＞2mm的圆状、次圆状、棱角状岩石碎屑（砾石）经胶结而成。
角砾岩能很好地反映母岩成分和性质，它与母岩关系密切。
可用它判断构造运动、古海、湖岸的位置及古河流的流向。
砾石是天然的铺路材料和水泥拌料，某些砾岩常与铀、金、金刚石、铜等共生，是良好的找矿标志。
按砾石的圆度分为砾岩和角砾岩：砾岩：圆状、次圆状的砾石含量＞50％的岩石；角砾岩：棱角状和次棱角状砾石含量＞50％的岩石。
按砾径的大小可分为：巨砾岩：砾石直径＞256mm；粗砾岩：砾石直径为64～256mm；中砾岩：砾石直径为4～64mm；细砾岩：砾石直径为2～4mm。
按砾石成分分为单成分砾岩和复成分砾岩。
单成分砾岩：砾石成分单一，多为稳定的岩屑和重矿物，其中某种成分的砾石占75％以上，如石英岩质砾岩，燧石砾岩及石英砾岩等；复成分砾岩：砾石成分复杂，各种成分的砾石含量都不超过50％，通常分选较差、圆度不高，砾石抗风化能力也较弱，多为洪积产物。
根据在剖面上的位置分为：底砾岩：因位于海浸层序底部而得名，代表一个长期的沉积间断之后所开始的新的沉积，与下伏岩层呈不整合或假整合接触。
底砾岩的特点是：分布面积不大但较稳定，砾石磨圆度高、分选性好，成熟度高，粒度由下至上逐渐变细等，代表长期侵蚀间断的产物，是判断构造运动和区域不整合存在的重要标志。
辨识标志是：1）具有下伏老岩层的砾石和碎屑；2）砾石分选性和磨圆度高，成分较杂，但以硅质砾为主；3）下伏岩层的顶部有风化壳和粘土层或黄褐色氧化层；4）其胶结物的时代才能代表底砾岩的形成时代；5）可产有砂金、金红石、钛铁矿、锆英砂等重砂矿床。
注意：因不整合面常常为构造薄弱面，可为断层及热液作用所利用，故底砾岩往往叠加有构造角砾岩、热液角砾岩等，大大增加了底砾岩辨识的难度。
这就需要我们练就一双慧眼，去伪存真。
砾岩地质描述
砾岩地质描述砾岩是一种由砾石和岩屑组成的沉积岩，其中砾石是指直径大于2毫米的圆角石、圆砾石和碎石，而岩屑则是指直径小于2毫米的岩石颗粒。
砾岩可以形成在河床、冲沟、海滩等地方，常常与河流或海浪的运动有关。
砾岩的主要成分是砾石和岩屑，其中的砾石可以由不同类型的岩石构成，如花岗岩、玄武岩、石英岩等。
岩屑则是由岩石的破碎颗粒组成，可以是碎屑岩或火山岩等。
砾岩的形成过程包括物理风化、侵蚀和沉积。
首先，岩石会受到物理风化的影响，如温度变化、水分进入岩石裂隙、植物根系的生长等。
这些作用会导致岩石破裂、破碎，并逐渐形成砾石和岩屑。
然后，河流、海浪等水体的侵蚀作用会将这些砾石和岩屑带到其他地方。
最后，这些砾石和岩屑在水体中沉积下来，形成砾岩。
砾岩的特点是颗粒粗大，形状圆角，颗粒之间有一定的间隙。
这些间隙可以充当水分的通道，使砾岩具有较好的渗透性和透水性。
砾岩的颗粒之间可以互相咬合，形成较为稳定的结构，使其在工程建设中具有较好的承载能力和抗冲刷能力。
此外，由于砾岩颗粒的圆角形状，使得其在水流中摩擦阻力较小，有利于水体的流动和土壤的保持。
砾岩常常被用于道路、桥梁、堤坝等工程的填料和基础材料。
由于其较好的承载能力和抗冲刷能力，可以有效地支撑和保护工程结构。
此外，砾岩还可以用于水利工程的河床修复和防护，通过改善河床的稳定性和流动特性，减少洪水灾害和河道冲刷。
砾岩地质在地质学研究中也具有一定的意义。
通过对砾岩的粒度、成分和沉积环境等特征的研究，可以了解地质历史和地质环境的变化。
例如，砾岩的成分可以反映出当地岩石的类型和来源，从而推断出古地理环境和构造演化过程。
砾岩的颗粒组成和沉积结构可以用来研究河流或海浪的运动特征，推测当时的气候条件和沉积过程。
砾岩是一种由砾石和岩屑组成的沉积岩，具有颗粒粗大、圆角形状和较好的渗透性和承载能力。
它的形成过程与物理风化、侵蚀和沉积密切相关，常常与河流或海浪的运动有关。
砾岩在工程建设中有着广泛的应用，同时也对地质学研究具有一定的意义。
砾岩的主要成因类型及基本特征
砾岩的主要成因类型及基本特征砾岩是一种由砾石组成的沉积岩，它形成于河流、冰川、海岸等环境中。
砾岩的形成与多种因素相关，包括沉积物来源、搬运方式、沉积环境等。
本文将详细介绍砾岩的主要成因类型及其基本特征。
1. 河流砾岩河流砾岩是最常见的一种砾岩类型，它形成于河流中。
当河流水流速度减小时，它将无法再携带大颗粒的碎屑物质，这些碎屑物质就会在河床上堆积形成砾岩。
河流砾岩具有以下特征：•碎屑颗粒较大：河流能够携带较大颗粒的碎屑物质，因此沉积在河床上的砾岩具有较大的颗粒大小。
•排列杂乱：由于水流的冲刷作用，沉积在河床上的砾岩通常呈现出排列杂乱的特征，没有明显的层理结构。
•含水量较高：河流砾岩常常含有大量的孔隙和空隙，因此具有较高的含水量。
2. 冰川砾岩冰川砾岩是在冰川运动过程中形成的砾岩。
当冰川融化或退缩时，其中携带的碎屑物质将会沉积下来形成冰川砾岩。
冰川砾岩具有以下特征：•碎屑颗粒多样：由于冰川能够携带各种大小的碎屑物质，因此冰川砾岩中的碎屑颗粒大小和种类多样。
•带状分布：由于冰川运动的特点，沉积在地表上的冰川砾岩通常呈现出带状分布，这是由于不同时期和不同部位的沉积所致。
•存在褶皱和节理：由于冰川运动会对沉积物造成挤压和变形，因此冰川砾岩中常常存在褶皱和节理。
3. 海岸砾岩海岸砾岩是在海岸带形成的砾岩，它形成于海浪的冲击和搬运作用。
当海浪冲击力减小时，它将无法再携带大颗粒的碎屑物质，这些碎屑物质就会在海滩上堆积形成砾岩。
海岸砾岩具有以下特征：•碎屑颗粒较大：由于海浪能够携带较大颗粒的碎屑物质，因此沉积在海滩上的砾岩具有较大的颗粒大小。
•坡度陡峭：由于海浪的冲击力较大，沉积在海滩上的砾岩通常呈现出陡峭的坡度。
•带状分布：由于海浪的作用方式和频率不同，沉积在海滩上的砾岩通常呈现出带状分布。
4. 其他类型的砾岩除了以上介绍的主要类型外，还有一些其他类型的砾岩。
湖泊砾岩是在湖泊中形成的一种沉积物，风成砾岩是由风力搬运沉积的砾岩。
05 第五章 砾岩与角砾岩
二、基本特征
1）主要由粗大的碎屑颗粒组成，绝大部分 ）主要由粗大的碎屑颗粒组成， 为岩屑，可以很好地反映母岩类型； 为岩屑，可以很好地反映母岩类型； 2）粒间填隙物质与砂岩相比，杂基的粒度 ）粒间填隙物质与砂岩相比， 上限有所增加，通常为砂、粉砂、 上限有所增加，通常为砂、粉砂、粘土物 质。 3）常见大型斜层理及递变层理，有时因层 ）常见大型斜层理及递变层理， 理不明显而显块状； 理不明显而显块状；砾石排列往往具有一 定的方向性。 定的方向性。 4）一般搬运距离比较近，是推断陆源区位 ）一般搬运距离比较近， 置和性质最可靠的直接资料。 置和性质最可靠的直接资料。
四、根据砾岩在地层剖面中的位置分类
A 底砾岩：位于海侵层位的最底部，分布于侵蚀面上，与下伏 底砾岩：位于海侵层位的最底部，分布于侵蚀面上， 地层呈假整合或不整合接触，为海进开始阶段的产物。 地层呈假整合或不整合接触，为海进开始阶段的产物。 B 层间砾岩：整合地夹于其它岩层之间，它的存在并不代表侵 层间砾岩：整合地夹于其它岩层之间， 蚀间断，与下伏地层为连续沉积。 蚀间断，与下伏地层为连续沉积。 C 层内砾岩：该岩层在准同生期尚处在半固结状态时，经侵蚀 层内砾岩：该岩层在准同生期尚处在半固结状态时， 破碎和再沉积而成的砾石沉积物，再经成岩作用而成的砾岩。 破碎和再沉积而成的砾石沉积物，再经成岩作用而成的砾岩。
滑塌角砾岩
地形陡峻地区的边界地 带或斜坡,由于重力等 作用发生崩塌或地滑而 形成的角砾岩
岩溶角砾岩
下伏物质(如膏盐层) 被溶解而移去、上覆 地层的坍塌作用而形 成的
成因
砾石成分 成分成熟度 分选性 磨圆度 填隙物 结构成熟度 沉积构造 生物化石
较单一,以稳定组分为 主 高 好
复杂,有不稳定组分 低 较差
砾岩的主要成因类型及基本特征
砾岩的主要成因类型及基本特征
砾岩是由各种不同大小的圆砾、卵石或碎石聚结而成的岩石。
其主要成因类型包括沉积砾岩、火成砾岩和变质砾岩。
1. 沉积砾岩：这种砾岩主要由沉积作用形成，大部分的颗粒都是由河流、湖泊或海洋等水体经过水动力作用搬运沉积的。
这种砾岩中的颗粒通常呈圆角砾石状，颗粒之间的结合物可以是沉积物的胶结物或者碳酸盐矿物（例如方解石）。
2. 火成砾岩：这种砾岩主要由火山喷发、岩浆流动等火山活动形成。
在喷发过程中，熔岩会将周围的岩石破碎，形成砾石和碎石，随后被岩浆固化。
火成砾岩中的颗粒形状较不规则，可包括从微小碎石到较大的砾石。
3. 变质砾岩：这种砾岩主要由原始沉积岩或火山岩等岩石在高压和高温条件下发生变质而形成。
这种变质过程可能与构造作用（例如山脉形成过程）或地壳深部热液作用有关。
变质砾岩中的颗粒常常变形并显示出轻微的层理。
砾岩的基本特征包括颗粒圆砾或碎石的存在以及颗粒之间的胶结物。
颗粒的形状和大小取决于岩石的成因类型。
砾岩通常具有较大的孔隙度和透水性，因为颗粒之间的空隙较大。
砾岩的颜色通常取决于岩石中的矿物组合，可以是浅灰色、深灰色、红色或棕色等。
砾岩成分分类
砾岩成分分类砾岩是一种由碎石、沙砾等颗粒物质组成的沉积岩。
根据其成分的不同，砾岩可以分为几种类型，包括石英砾岩、长石砾岩、岩屑砾岩和碳酸盐砾岩等。
下面将分别介绍这几种砾岩的成分及特点。
1. 石英砾岩石英砾岩的主要成分是石英颗粒，它们呈现出不同程度的圆角状。
石英是一种常见的矿物，硬度较大，不容易溶解。
石英砾岩通常呈灰色或白色，质地坚硬，具有较高的抗压强度。
石英砾岩常见于河流、海滩等地方，是由水流或波浪作用形成的。
2. 长石砾岩长石砾岩的主要成分是长石颗粒，其中钠长石和钾长石是最常见的两种。
长石是一种硬度较低的矿物，容易溶解。
长石砾岩通常呈灰色或粉红色，质地较软，抗压强度相对较低。
长石砾岩常见于山地、丘陵等地方，是由风化作用和水流冲刷形成的。
3. 岩屑砾岩岩屑砾岩的主要成分是由岩石碎屑颗粒组成，这些碎屑可以是任何岩石的碎片。
岩屑砾岩的颗粒形状和大小各异，可以是角砾、圆砾或混合砾。
岩屑砾岩的颜色和质地取决于其中碎屑的成分和特性。
岩屑砾岩常见于河道、山坡等地方，是由水流和重力作用形成的。
4. 碳酸盐砾岩碳酸盐砾岩的主要成分是由碳酸盐矿物颗粒组成，其中最常见的是方解石和白云石。
碳酸盐矿物是一种溶解性较大的矿物，容易被水溶解。
碳酸盐砾岩通常呈灰色或白色，质地相对较软，容易被风化和侵蚀。
碳酸盐砾岩常见于海岸线、湖泊和珊瑚礁等地方，是由沉积作用和生物作用形成的。
砾岩是由碎石、沙砾等颗粒物质组成的沉积岩。
根据其成分的不同，砾岩可以分为石英砾岩、长石砾岩、岩屑砾岩和碳酸盐砾岩等。
每种砾岩都具有不同的成分和特点，这些特点直接影响了砾岩的质地、颜色和抗压强度。
砾岩的形成主要是由于水流、波浪、风化和重力等自然力量的作用。
在地质学和矿产资源勘探中，砾岩具有重要的地质意义和经济价值，对于研究和利用砾岩资源有着重要的参考价值。
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文章编号:1008-0058(2000)01-0018-06流体动力角砾岩分类及其地质意义汪劲草,彭恩生,孙振家(中南工业大学资源环境建设学院,湖南长沙 410083)摘要:根据流体产生异常高压,并在一定条件下分别发生爆发作用、流化作用及水压作用原理,认为从爆发作用到水压作用可分别形成爆发角砾岩系列、流化角砾岩系列及水压角砾岩系列。
研究了上述三类流体动力角砾岩的相互关系、鉴别标志及亚类划分。
指出异常高压流体在一定条件下既可向增压方向发展,也可向降压方向演化,并以研究实例说明流体动力角砾岩系列岩石的地质作用过程包括爆发作用、流体作用及水压作用三个阶段之一或二或三。
关键词:流体;流体动力角砾岩;爆发作用;流化作用;水(力)压(裂)作用;岩石分类中图分类号:P542;P588.331 文献标识码:A收稿日期:1999-06-07基金项目:国家自然科学基金资助项目(49772152)作者简介:汪劲草,男,1963年生,高级工程师,主要从事构造地质学研究. 迄今,地质学家对断裂构造岩的形成机制与类型划分进行了深入研究[1～3]。
根据不同的变形机制,断层可以划分为脆性、脆-韧性及韧性。
主要断裂构造岩类型有角砾岩系列、碎裂岩系列、构造熔岩系列、糜棱岩系列、构造片岩系列、变余糜棱岩系列及糜棱片岩系列[4]。
主要变形机制有机械破裂、粒间摩擦、碎裂流动、压溶、扭折、位错、滑移、攀移及蠕变等[5,6]。
虽然不乏流体对线型或面型断裂的扩展、运移及其构造岩形成的重要影响,但究其实质,构造动力作用是断裂构造岩形成的地质主因。
然而,在脆性域中,却屡见一些与断裂作用无关、分布却十分普遍、产状呈筒状、囊状、脉状及似板状,而且类似于断层角砾岩的系列岩石,如由岩浆活动、热泉活动及水(力)压(裂)作用等产生的系列角砾岩。
不容置疑的是:上述系列角砾岩的形成皆与地下流体源(主要是液体H 2O 与混合气体)所产生的异常高压有关,是以流体能量释放为主的流体动力作用过程的产物。
认识它对于追踪流体性质、了解地质作用过程、评价矿床成因、预测未知矿体等十分必要。
下面将重点讨论由流体动力作用产生非断层角砾岩的地质过程、岩石分类、主要鉴别标志及相互之间关系等问题。
1 异常高压流体演化的三阶段过程流体包括熔体、液体(H 2O )、气体(CO 2、CO 、CH 4)、超临界液体及未确定流体相[7]。
其中,特别是气体及液体水,广泛而大量存在于地球各个层圈,包括气圈、水圈、生物圈、岩石圈、下地幔乃至地核。
在地壳中,气体及液体H 2O 主要形成于岩浆作用、变质作用、混合岩化作用、沉积作用、俯冲作用及矿物相变作用等过程中,以分子形式保存于矿物晶格、缺陷、表面、粒间孔隙及各种尺度的裂隙中[8]。
其运移方式有两种:一种是外力———构造动力作用开辟通道运移,其间形成断裂构造岩;另一种是内力———流体动力作用开启构造运移,其间形成流体动力角砾岩。
流体自启通道是源于流体在地壳中可以形成异常高压。
所谓异常高压,即储集空间中的流体压力高于静水压力[9]。
产生异常高压的原因主要有岩浆排气、异常地热、地层欠压实、构造运动、矿物相变脱水、烃类及非烃类气体的生成与渗透压力等[9]。
有研究表明:当流体(主要是气体)的内能与内压所产生的瞬时作用力远大于围岩的破坏强度极限时,流体会在地下发生迅猛的爆发作用[10];当流体(主要是气体、液体H 2O 及细碎屑的混合物)所产生的浮力大于自由碎屑颗粒的重力时,流体与碎屑的混合物就会发生流化作用[11];当流体(主要是液第30卷 第1期 2000年1月 长春科技大学学报JOURNAL OF CHAN GCHUN UNIV ERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLO GY Vol.30 No.1Jan.2000 体H 2O )具有异常高压时,岩石中就会存在水力压裂作用[12～15]。
进一步研究表明(见第三节),在一定条件下,流体可以从高温高压相继通过爆发作用、流化作用、水压作用向低温低压方向转化;也可以在一定条件下,从低温低压相继通过水压作用、流化作用、爆发作用向高温高压方向演化(图1)。
图1 爆发作用、流化作用及水压作用三者关系图示Fig.1 Showing the mutu al relation of explosion ,rheomor 2phism and hydrofracturing—→正向演化:降温降压,发生的速率逐渐减小;┄→逆向演化:增温增压,发生的速率逐渐增大表1 流体动力角砾岩分类表T able 1 Classif ication table of fluid d ynamics breccia异常高压超异常高压碎裂程度低(温度、压力、应变速率)ϖ高(温度、压力、应变速率)水压角砾岩系列流化角砾岩系列爆发角砾岩系列角砾>5mm 基质或(和)胶结物<5mm 水压角砾岩化××岩初水压角砾岩水压角砾岩超水压角砾岩 初流化角砾岩流化角砾岩超流化角砾岩爆发角砾岩化××岩初爆发角砾岩爆发角砾岩超爆发角砾岩>90%90%～50%50%～10%<10%<10%10%～50%50%～90%>90%2 流体动力角砾岩的岩石分类与鉴别 过去,流体动力角砾岩在文献中经常描述的有隐爆角砾岩(或称爆发角砾岩、隐爆发角砾岩、隐爆碎屑岩等)、流化角砾岩(或称侵入角砾岩、流化碎屑岩、卵石岩墙等)及热液角砾岩(热水角砾岩、水压角砾岩等)。
现在的问题是:尽管上述术语在某种程度上能反映岩石的成因及产状,但具体到地质体,既显得笼统,难以准确表达其特征,又过于杂乱,造成同物异名现象。
为此,本文拟采用下列分类思路:①以流体动力作用过程为线索,将其划分为爆发作用域、流化作用域及水压作用域,相应的角砾岩大类分别为爆发角砾岩、流化角砾岩及水压角砾岩;②主要根据角砾岩的碎裂程度指标,如粒度、角砾与基质或(和)胶结物比例、分选程度等,将各类角砾岩划分为爆发(水压)角砾岩化××岩、初爆发(流化、水压)角砾岩、爆发(流化、水压)角砾岩及超爆发(流化、水压)角砾岩(表1、图2)。
图2 爆发角砾岩系列、流化角砾岩系列及水压角砾岩系列柱状对比图Fig.2 Columnar correlation map for explosive breccia se 2ries ,rheomorphic breccia series and hydrofrac 2turing breccia series爆发角砾岩系列 地下超强气体过饱和,若内能及内压达到极限时,会发生猛烈爆发,围岩在极短时间内破碎。
如果流体因爆发而过量扩容或逃逸,迅速降低的内压则不能满足碎屑再发生任何流体动力作用,此时形成的角砾岩称为爆发角砾岩。
爆发角砾岩围绕中心呈环带分布,中心一般为超爆发角砾岩或爆发角砾岩,往外逐渐过渡到初爆发角砾岩、爆发角砾岩化围岩,这与爆发角砾岩筒的结构一致。
如果爆发中心位于两种或两种以上岩性交界处,角砾则会出现相应种类。
爆发中心的角砾具有明显而有限的位移,最外的岩石只是被原地震碎。
角砾呈棱角至次棱角状,基质与角砾成分及种类相同。
矿物胶结物中包裹体组成主要为气相、气-液相。
产91第1期 汪劲草,彭恩生,孙振家:流体动力角砾岩分类及其地质意义状一般呈筒状及囊状。
表2 流体动力角砾岩与构造动力角砾岩的主要区别T able2 The principal difference of fluid dynamics breccia and tectonic d ynamics breccia 角砾岩类别形成环境动力来源形成条件产 状地 质 特 征流体动力角砾岩形成于脆性、脆-韧性域。
与岩浆作用、热泉作用、压力仓构造、断裂带中异常高压流体活动有关。
主要由异常高压流体动力引起。
是流体发生爆发作用、流化作用及水压作用的产物。
至少满足水力压裂作用发生的边界条件,其中构造动力是次要的,处于被动地位。
主要呈筒状、囊状、脉状、树枝状、不规则状,少数呈似板状。
爆发角砾岩与流化角砾岩中的角砾、基质成分复杂,且有显著位移。
大多数角砾、基质是外来的。
角砾岩体边界具突变性,边界不规则。
初水压角砾岩中的角砾呈棱角状,且多数可拼合,基质或胶结物是外来的,角砾岩体边界具一定的过渡性,一般呈不规则状。
除矿物胶结的水压角砾岩外,其它流体动力角砾岩中都可发育大量卵形、次卵形砾岩。
砾石中未见同构造变形现象。
构造动力角砾岩形成于脆性、脆-韧性域,与断层活动有关。
主要由构造动力引起,是宏观断层摩擦作用的产物。
构造应力至少满足剪切破裂发生的边界条件,虽有流体参与,但流体动力作用是次要的,处于被动地位。
透镜状及板状断层角砾岩与碎裂岩中角砾成分单一,为原地岩石破裂所致,且无明显位移。
压性构造岩中的角砾一般定向排列,砾石具有同构造应力作用遗迹,可鉴别出最大主应力面与最小主应力面。
角砾以棱角状、次棱角状为主,少数可见次圆状。
角砾岩体边界一般具过渡性,由双面断层所夹角砾岩体边界具突变性,边界规则。
流化角砾岩系列 流化作用紧随爆发作用之后发生(若逆向演化,则可随水压作用之后发生),在爆发作用致围岩破碎时,残余内能及内压可对碎屑产生不同程度的搬运,其搬运方式可能有泡涌、腾涌、注流及喷流等[16]。
若碎屑停积下来不再发生任何流体动力作用时,形成的角砾岩称为流化角砾岩。
在一定条件下,气、液及碎屑的混合物可形成一种类似于泥石流的高密度流,其能量甚至可将深部的岩块(最大可达几十吨)沿构造搬运近千米,而流化作用形成的卵石岩墙最远可离爆发中心数千米。
由于流化作用对碎屑具有一定程度的分选性,因此,可按角砾与基质比例分为初流化角砾岩、流化角砾岩及超流化角砾岩。
流化角砾岩中的角砾十分复杂,几乎包括原地与路途出现的各种角砾,角砾具不同程度的定向性,大部分呈次圆状至圆状。
搬运愈远,深部角砾愈少愈小,浅部角砾愈多、愈复杂。
基质与角砾成分类似。
矿物胶结物中包裹体组成以气-液相为主。
产状有筒状、囊状、墙状、床状及不规则状。
水压角砾岩系列 由异常高压流体(主要是H2O)通过水力压裂作用形成的岩石称为水压角砾岩。
它有两种类型(图2),一种是由从流体中析出的矿物胶结原地角砾而成的,另一种是由外来或附近碎粒胶结原地角砾而成的。
前者一般形成于单一岩石结构体内,流体主要是外来的,多发育于岩体的周边或输导流体的通道附近。
后者一般形成于具异常高压的富流体岩石与非透水性岩石形成的面状接触带上,流体主要是自身的,主要形成于沉积盆地的压力仓体系中。
两类水压角砾岩在空间上都具有一定的分带性,碎屑粒度越小,越靠近水压作用的能量分带中心。
矿物胶结角砾的水压角砾岩比较普遍,角砾单一,属原地的岩石角砾或另有胶结物(如石英、方解石等)经再次碎裂而成的角砾,角砾呈棱角至次棱角状,胶结物一般具一种或数种矿物的连晶,其中包裹体组成主要为液相。