泥灰質

泥灰質

泥灰質是指介於粘土層與碳酸鹽層之間的過渡類型沉積層。 由粘土和碳酸鹽微粒組成,呈微粒狀或泥狀結構,一般粒徑小於0.01毫米。

泥灰質岩礦床

泥灰質岩由粘土質點(50%~25%)與方解石質點(50%~75%)組成,常夾於石灰岩中產出。泥灰質岩因既含有石灰質又含有粘土質,是天然的水泥原料,如山東臨朐冶源泥灰質岩礦床。

某些泥灰質岩是優質的硯石材料礦床,如江西婺源溪頭鄉龍尾泥灰質岩礦床,所製成的產品稱龍尾硯。

溶蝕的主要產物

這裡著重敘述較大尺度的岩溶產物,包括岩溶形成的地貌、岩溶形成的表生構造、杏黃色泥質條帶和微型岩溶,並對溶蝕形成的其他次生岩土體給予導引。

泥灰質在溶蝕過程中廣泛形成如下四種地貌。

漏斗狀沼澤凹地

漏斗狀沼澤凹地發育在泥質灰岩、泥灰質區,沿沖溝發育,位於兩梁夾一溝的溝谷中。形態為上部寬淺,下部深凹、盛水,寬口口徑一般為50~200m,沼澤水坑口徑約20~50m,口面呈橢圓形,長軸與沖溝一致。寬淺部分岩石遭受溶蝕後,深灰色泥灰岩變為棕紅色鈣質泥岩,岩層變薄,產狀多變,但總體向凹地中心傾斜,表層分布有薄層殘坡積含礫膨脹土。深凹部分發育有沼澤泥炭層,層中含礫石,含樹葉、樹根,泥炭層向沼澤地邊緣相變為坡積砂礫層,古沼澤凹地表部一般被含礫、含姜結石的膨脹土層覆蓋。在凹地下游深處有強溶蝕的透水層。

漏斗狀沼澤凹地發育處的原始地形條件是,凹地周沿的沖溝和山樑的縱坡降均較緩,但在凹地下游不遠處有一陡坡。

溶蝕作用由雨水產生,並隨地形的變化而變化。平緩的山樑部位,雨水匯入沖溝;山樑前端,雨水順坡流下。由於泥質灰岩裂隙發育,匯入溝中的水不完全是順地表沖溝流下,而是部分順裂隙下滲。

因此,溝谷由緩變陡的部位流經的水量最小,遭受的溶蝕作用最弱,便成為“水壩”。隨著溶蝕作用的發展,凹陷擴展加深,凹陷內積水增多,在生物的作用下便形成沼澤凹地。下部深凹的原因是,具有生物活動的水長期浸泡並溶蝕裂隙發育的泥質灰岩,泥質灰岩泥化,死亡的生物沉澱,形成泥炭層。

漏斗狀沼澤凹地相當於錐狀喀斯特地貌的初始形態,若在灰岩地區,它的進一步發展便會形成錐狀喀斯特地貌。

漏斗狀沼澤凹地在三峽地區發育較廣。最典型的是奉節縣寶塔坪趙家梁子西側的三萬塘,剖面和鑽孔均揭示凹地深處有泥炭層發育,物探揭示凹地深達50m之多,泥炭層向沼澤地邊緣相變為坡積砂礫層,1997年5月30日在凹地內發生塌陷,陷坑體積為5000m ,凹地下游的鑽孔揭示,

深60m左右有強溶蝕的泥化層。巫山縣新舊城交界地帶的萬圓溝有古漏斗狀沼澤凹地,凹地的前方為長江古河床,鑽探揭示,凹地表部為褐黃色膨脹土,之下為厚度大於45m的含礫泥炭層,孔深68.9m處尚未見基岩。

巫山縣人民銀行北邊集仙中路路壁開挖揭示出古漏斗狀沼澤凹地,凹地位於萬圓溝西支上游,上部覆蓋褐黃色含礫泥質層,寬口口徑50m,下部為黑色含礫泥炭層,窄口口徑20m;1998年4月6日至7日發生垮塌土石流。

巫山縣新城王家屋場西北存在現今還盛水的漏斗狀沼澤凹地。在巫山縣新城牛蹄窩也存在漏斗狀沼澤凹地,寬口口徑達200m。

脖頸狀岩溶地貌

一般發育在泥質灰岩、泥灰岩區,位於山樑地形由陡變緩的轉折部位,由2個向溝谷傾斜的背對坳坡組成。“脖頸”的直徑從100m至1500m不等,與山樑的寬度有關;“脖頸”的長度與直徑有正相關關係,但比直徑小。“脖頸”部位的岩石遭受溶蝕後,岩性變為棕紅色鈣質泥岩,岩體中發育小的溶蝕孔洞、裂隙,洞中有紅土充填或小石鐘乳、石筍發育;頂部往往有棕紅壤。

注漿試驗表明:深部孔隙發育,漏漿嚴重。

脖頸狀岩溶地貌的成因是在地形由陡變緩處,來自山坡的地表流水在此減速、匯集,並由順坡流動變為向兩側溝谷流動,水在流動中對泥質灰岩產生強烈的溶蝕,形成向溝傾斜的2個相背坳坡,組成脖頸狀地貌形態。脖頸狀地貌的進一步發展便形成岩溶地貌中的“對生溝”,它與沖溝一起包割出前方“圓化的峰體”。

脖頸狀岩溶地貌發育較普遍。奉節縣寶塔坪趙家梁子周轉房一帶有一脖頸狀岩溶地貌耀奎塔與水廠之間存在一脖頸狀岩溶地貌,其中的2個相背坳坡分別傾向熊家溝和羊叉溝,“脖頸”北邊為較陡的山坡;奉節縣三馬山小區“三匹馬”的“脖子”均為這種脖頸狀岩溶地貌,“脖頸”的直徑為200~350m;在巫山縣新城工業區,張家灣與變電站之間、變電站與牌樓之間、牌樓與苟家坪之間均為脖頸狀岩溶地貌形態,“脖頸”背後均為較陡的山坡。

從更大區域看,工業區與北部白楊灣之間為脖頸狀岩溶地貌,“脖頸”的直徑約為1500m;巫山師範學校北邊存在一脖頸狀岩溶地貌,其中的2個相背坳地分別傾向頭道溝和萬圓溝西支,“脖頸”北邊為較陡的山坡,“脖頸”的直徑約為270m。

兩溝之間的槽狀谷地

兩溝之間的槽狀谷地一般發育在泥質灰岩、泥灰質區,位於兩條沖溝之間的山坡地帶,順山坡發育,尤其以20。左右坡角的山坡發育的形態最完整,為寬淺的順坡展布的U型槽狀谷地。

谷地長、寬與溝梁地形有關,一般長為50~1500m,寬為50~1 000m,深度小,為5~20m。在橫剖面上,兩溝之間的岩層呈現與地形起伏相一致的飛雁狀褶皺形態,在谷地兩側的地形凸起部位岩體較完整,波速高,反射界面強;谷地下部岩體溶蝕變為棕紅色鈣質泥岩,波速低,反射界面零亂,局部發育小溶洞或塌陷形成角礫層,谷地表層有薄層膨脹土覆蓋。谷地前緣有土石流堆積體。

兩溝之間的槽狀谷地的成因可選擇緩傾角的溝夾山樑來解釋。雨水的流動格局是,溝坡坡角較陡,雨水流入溝谷;山樑頂部坡角較緩,傾向坡下,雨水向坡下流動,流動慢,並有部分下滲;山樑頂部與兩側溝坡之間存在坡肩部位,那裡雨水的流量小,下滲量也小,遭受的溶蝕作用比溝谷和山樑頂部遭受的溶蝕作用弱。因此在溶蝕作用及溶蝕引起的土石流和滑坡作用下,形成兩溝之間的槽狀谷地。槽狀谷地的發育存在優勢山坡角,這個角在20。左右;大於20。的山坡會因水的流速快而溶蝕作用降低;小於20。的山坡會因地形平坦,水流下滲,表部的溶蝕作用小,而且不易發生土石流和滑坡,不易形成槽狀谷地。

典型的兩溝之間的槽狀谷地在巴東縣新城較發育,那裡的地形最適於槽狀谷地的發育,其中大坪小區萬戶坨村所在地的槽狀谷地最典型,形態完整,谷地傾角20 左右,長為1500m,寬為1000m,深約20m;巴東縣新城趙樹嶺為正在發展的槽狀谷地,谷地中出露的岩體遭受的溶蝕作用強烈,泥化、破碎,局部發育小溶洞。巫山縣城王家屋場北邊為槽狀谷地,形態完整,介於四道橋溝和二道溝之間,谷地傾角20 左右,長為300m,寬為100m,深為20m,谷地地基岩體遭受的溶蝕作用強烈,表層覆蓋有膨脹土,谷地前緣有土石流堆積體。另在奉節和巫山縣城存在大量形態不太完整的槽狀谷地,谷地下部溶蝕形成破碎岩體,表層發育棕紅壤。

溶蝕台地

溶蝕台地的走向與河流的走向一致,呈階梯狀,在地質上與一般台地不同的是,台面部分岩層的傾角緩,台坡部分岩層的傾角陡,即岩層傾角與地形坡度相關。

在4種地貌中,溶蝕台地的規模最大,順走向長可達200~1500m,寬200~700m。在溶蝕台地區,大量的開挖剖面和鑽孔顯示,在深部存在強烈溶蝕層位,層中發育有杏黃色泥質條帶,在巴東組二段(Tb )紫紅色含鈣質泥岩與三段(Tb )泥灰岩分界處發育有厚層的泥化破碎帶。

溶蝕台地的形成是由於河流下切,使岩體卸荷鬆動,在河流岸坡一定的寬度內形成鬆動帶,鬆動帶內深部溶蝕作用強烈,但有隨深度的分帶性,河床基岩面以下0~10m最強烈(中國科學院地質研究所岩溶研究組,1979),在這一深度便會形成溶蝕泥化帶。而三峽地區的地質條件更為特別,巴東組二段(Tb )為紫紅色含鈣質泥岩,三段(Tb )為泥質灰岩、泥灰岩,兩段分界處為強烈的溶蝕泥化帶,深部溶蝕泥化會導致上部岩體下坐和滑動,從而形成溶蝕台地。鬆動帶內部具有次級分帶,於是會形成多級溶蝕台地。

巫山縣新城址泥質灰岩、泥灰質區發育有2級溶蝕台地,其中Ⅰ級溶蝕台地即為上段滑坡地,長1500m,寬300~700m;Ⅱ級溶蝕台地即為下段滑坡地,長1000m,寬200~450m。奉節縣寶塔坪小區的2級台地和三馬山小區的3級台地均為這種溶蝕台地。

各種岩溶地貌之間是相互關聯、疊加的。

漏斗狀沼澤凹地和脖頸狀岩溶地貌往往發育在溶蝕台地的檯面上。兩個相鄰的脖頸狀岩溶地貌之間可能是漏斗狀沼澤凹地。

兩溝之間的槽狀谷地可能位於溶蝕台地的台階部位,谷地之下可能發育脖頸狀岩溶地貌。

各種岩溶地貌制約因素的疊加,會使某些地方的岩溶作用非常強烈。

4種岩溶地貌中,溶蝕台地的規模最大,形成的時間最早,據熱釋光測試,巫山溶蝕台地的發育時間在(123±28)×10 a左右,即早更新世(Q);其他地貌形成較晚,為晚更新世(Q)至全新世(Q),並具有同步性。

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