成都粘土中的钙质结核

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1、2一8%,c a0 1一2%,Mg01一3%,烧央盆5一1 0%,硅铝率4一7%,(分析时未将粘土粒石英析出,故51 0 偏高,硅铝率不准。)交换离子以。”、M扩十为主,占交换容易的9 0% 以上,c a,、Mg, +离子紧贴石英钻土粒,形成臼,十离子与石英狡吸附缘合体。(二)钙核:是成都粘土组成物质之一,一般分布在成都粘土第一层的上部。含钙核粘土层于成都平原北部广汉、连山一带厚约2一8米,东部龙潭寺为1.5米,乌龟桥1一1.6米,南部的川齿厂约0.5一1米,有北厚南薄的规律。钙核呈个体分布在粘土中或呈星点状结稼群。广汉一带钙核占粘土层体积的2 0一4 0%.局部呈钙核状石灰岩透镜体,龙潭寺为

2、2 0一2 5%,川齿厂约为1一2%,在数量上亦显示由北到南逐渐减少的规律。钙核呈椭圆 形 或卵形,大者长轴直径1 2一1 5厘米,小者2一3厦米,一般长短轴直径之比1:3/4至1: 4/5 .2丫器占人Z 、2 丫2子入乡兮 , 兮心 吵蕊 入入兮心今吞2若人入入Z人。八荃2、Z蕊周纶绪四) l I省地犷局成.水文地质队都成土粘中的质钙结核, 丫, 全. 心石孟盏乙 盆入乙备,吞 磅人Z丫2孟乙入、飞若备仑介6 人Z 火Z 人乙一、成娜枯土的拥贡结桩(蔺称钙核)(一)成都枯土:现以成都东郊乌龟桥 自上而下的部面简介如下(见图1)。1.徐黄色钻土,密 宽、硬塑状、细腻,孔隙率为3 6一4 s%

3、,含钙质结核,局部含深揭色绷状、豆状铁锰结核,一般含铁锰结核时不含钙核。垂直和高倾角的斜裂隙发育, 裂隙宽。.5一5厘米,充填灰白色粘土,裂隙面有铁锰质薄膜,厚1一1.5米.2.棕黄微暗红色粘土:与上层岩性结构基本相同,但不含钙核。上部有2一5条裂隙水平或5 0一6 0.倾 角,厚7一1 5.5米。镜下鉴定为粉砂泥质,有机质及铁质浸染的花斑结构。水云母含t3 5一4 0%,蒙脱石含且1 5一2 0%,次要矿 物 石英占一3。%,石英直径在0.0 2毫米左右,微t 矿物有针 铁矿(局部达2一3%)白钦石等,定名为策脱石质水云母粘土。加, 小吞心昭尸卜今心咭3.灰白色粘土:粉 砂 泥质结构,蒙 脱

4、石4弓一助%、水云母5%,次为石英4 。一4 5 %,微t矿物、白钦石、水针铁矿等,定 名为含水云 母 的蒙 脱石钻土。成都枯土的,O占”一昭%,A几0 ,4一2夕%,几:仇j峨杜状城皿田扣帅O万至口,反习,店翻如匡乌匡3胜圈,邑刁.匡 习,匡国.侄五“力.冈冈冈冈冈冈冈冈冈冈冈冈冈酬酬酬酬酬酬围围围围围围围围聋聋聋聋聋聋聋聋聋聋聋聋聋聋牙牙牙牙牙牙牙牙牙牙牙旦几几曰曰曰曰曰曰曰曰曰产 尸尸尸尸一, , ,衷丫丫丫丫口口口口口口口口口艺艺艺艺艺艺【 勇不 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1尸尸尸尸, , , , , , 补补找找找曰厂 l l l

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6、对比图l一风化严重的泥砂砾,2一风化砂,3一砂 质粘土,一枯质砂土,5一枯土,6一粘土夹砾石,7一基岩,一钙质结核,。一铁质结核,1。一灰白色枯土团块伏花斑,1 1一灰白色拈土裂隙伏条带,1 2e e上为标高(米)左为单层厚度. (米)两个大体相等质地相同或不同的核心,其长轴在一直线上排列,由同一外壳包裹形成花生状核体。两个大体相等或不等,质地相同或不同的核心,长轴平行排列,由同一外壳包裹形成联珠状核体,钙核表面凸凹不平,有明显或睑绰网纹。可分两种类型,表 层多凹坑,整个钙摘的球面由很多凹坑的按边连织成网纹,在凹坑或棱边下部往往有细微裂隙与钙核内部连通的钙核很普迫,钙核表层多隆起小块,其周边为

7、不规则上大下小的细糟,整个钙核球面由很 多低凹的 细抽连织成龟裂状网纹,网纹下部有细微裂隙与钙核 内部连通的钙核较少,钙核的核部直径一般占全钙核的刀3一4/5,为浅灰和肉红色,方解石占9 5%以上,含少t水云母泥质隐晶、石英(白生)和微量玉髓、揭铁矿等。核部直径在0.5一1.5毫米、多呈圆球状、由放射状细较结核和微拉方解石组成。细粒结核中有少t拉径。0 5毫米的石英。广汉一带少许钙核中心为 铁锰结核,部分核 部有一至几条略带揭 色的晕替圆弧,井有不连贯的细微裂膝构成钙核不明显的 同心圆结构。所有钙核的核部和 核壳界面是明显的同心圆弧。偶见核部全部被溶蚀,钙核只保存外壳,核壳内璧常有方解石晶簇

8、或 残蚀的泥质标有的尚保留了极少部份的蚀余体。部分核心溶蚀成十字状或多条同心弧状张开裂隙,宽。.5一1厘米,十宇形溶蚀裂隙都贯穿核心,同心弧形溶蚀裂隙沿晕色圈发育,一般是2一4红如莲瓣状,大多沿核部和核壳界面核部一侧形成弧 形或半圆形的滚蚀张开裂隙,有的沿同一接胜一29一面发育着几条不连贯的裂隙。外壳呈黄灰色,近表 层徐黄色,质软,为 泥灰质,自丙向外泥质增多,一些钙核外壳有泥粒、细小泥质鳞片和铁锰锈斑,壳部有细微裂隙,是勾通表层网纹与核部溶蚀裂隙的渠道。现将几种特殊结构的钙核简述如下:由豆状铁锰结核和隐晶微晶质方解石胶结的钙核。铁锰结 核在钙核体的三度空间的分布是较均匀的,其间距为直径的3一

9、5倍,这种钙核为硬质实 体,无核心和外壳,核内未发现溶蚀现 象,核表面胶结 物溶 蚀呈凹窝,难溶的铁锰结核呈麻点凸起。泥灰质结核的钙核。结构特征与前者基本相似。由于泥灰质结核体质地较软,易风化溶滤,结核表面往往呈凹窝状。核部为一个卵状钙核和一个等大的石英 粒紧密组合,由泥钙质外壳包裹成联珠状或串珠状钙核。钙核 由石英细粒(基质)和片状泥质物与隐晶质方解石混合的胶结物组成,钙核呈胶结或半胶结状,坚硬致密,无外壳和核部区分,溶蚀作用很微弱,一 表面泥质物上有铁锈色。白垄结核土 白 色,成 份为白 蛋、半 胶结状,质地较软,这种结核极少见。二、对钙核成因的几点认识以往把成都粘土中的钙质结核都用次生淋

10、滤成因的 观点来解释。笔者有如下木同认识。()乐山市以南卜遂宁组地层为一套富含钙质的粘土岩央砂岩和薄层灰岩岩组厚几百米,其中不含钙核,常被沟谷切成2。度以上的反坡地形,于谷坡下方质地松散 的粘土岩和砂岩的残积和残坡积层中,有 大量的钙核,皇长条状,顺谷坡下游核体有分岔现象,长轴与短轴比是4: 1至3 :1,俗称钙姜。钙核仅形成于谷坡呈鸡窝状,钙核分布不稳定,琉松,多孔 状,与钙华相似,无致密方解石重结晶核体。淋滤型钙核特征明显。因为这种结核的形成是处于遂宁组的表生作用过程中,故是次生的。但是成都粘土中的钙核呈椭圆形,致密坚硬的方解石的离散性,核间距离与核径有一定相关性等,都与次生淋滤钙核有区别

11、。(二)从物理化学环境分析:首先,成都粘土中,钙核如果是次生的,那么,密实的粘土要容纳后期加人的2 0%体积的钙核,势必 对粘土围岩周壁产生桥压应力,出现柔性岩体特有的压性变痕迹,粘土承压后,在水平和垂直方向上释放应力的差异(顶部近临空面,应力释放条件好片应 产生剪切应力和剪切形变艘迹,如果枯土越密实,钙 核容积越大,粘土中压剪应力裂隙和形变越剧烈。但砚察多处含钙核的成都枯土剖面中,无论钙核含盆是1一2%还是4 0%,钙核与粘土围岩都紧密接触,没有任何形变形迹。一因此解释钙核是次生的,而密实的粘土在加入了其体积2 0%的钙核、却不在结构上和形态发生变化,令人费解。其次,成都粘土含钙核层平均为2

12、米,平均含钙核量为2 0%,用淋滤成因分析,形成钙核的物质则要4 0厘米厚的纯灰岩全部溶解之,按成都粘土C妞o平均为1.5%的含量计算,至少要27米厚碳酸盐岩提供Cao(加之外来的水和C仇)才可形成钙核。但成都粘土层之上几乎是役有覆盖地层,如果钙核是淋滤作用形成的,则钙质物源从何而来?再者,钙核成份是CaC岛水溶液过饱和 时沉淀的方解石。因此,形成钙核当时水溶液的化学场必然是碱性或弱碱性的,pH值应大于7。据成都地质学院对成都粘土浸饱液的测定,其四值为6,呈弱酸性,说明要在弱酸性的成都 粘土中形成碱性的钙核是不大可能的。在否定钙核次生淋滤成因观点的论据中又衬托出钙核与成都 粘土同时形成于沉积作

13、用过程中,是低能水盆环境的产物。为论证这一论点的正确性,必须运用现代沉积岩石学和地球化学的理论,阐明钙核形成改造的过程和条件。三、钙核形成和改造的过程钙核是盐化水盆饱和的ca co a 水溶液在物理化学条件不均匀时充 填孔隙空间的产物。据李普曼、赛博尔德计算含盐水盆碳酸盐 含量估计,钙核形成时沉积物的孔隙度大约是0.7一0.8,并得出钙核的形成空间是沉积物表面以下几米处,布罗米埃伊在调查研究白奎硬地的胶结作用时也得出结核的形成是靠近沉积物表面的。成都粘土钙核分布空间正印证了季氏等研究的水盆形成的结核所处沉积物的空间位置。有人认为成核时Ca c认在水盆沉积物中的物理状态呈糊状。成都粘土中钙核分布

14、的区域性、个体大且均匀说明钙核发育的水盆Ca CO a是相 当 丰富 和 流畅的。钙核形成的另一个基本条件是化学场中心必 须具有质点。质点与溶质化学成份相同者称为同质的,不同奢称为异质。质点的功能有二: 使CacO:溶液依附于其表面形成增生晶,产生钙核的初胚,就是所谓成核作用.成核作用一般都产生于异质质点上.观察洞穴的穴珠和岩溶湖盆中的珠状球状钙华,其中心都有大小不等的石英砂粒,小砾石、或植物的枝叶。成都粘土中存在很多钙镁离子吸附综合体,就是钙核核胚有力的证据。应该指出,早期钙核的异质体,往往在结一30一核生长过程被C减COJ置换,成为异象同质体,这 可 能是成都粘土的钙核异质核胚不发育的缘故

15、 扰动的质子能使饱和的盐溶液产生局部P H值下 降,形成 化学(梯度)场。魏逸.(wey i)在19 67年曾 作了,系列试验,将千鳍石、方解石、骨屑碎片、人造金刚砂投入饱和的海水中pH值便立即下降,碳酸盐也沉淀下来。成核作用的完成也意味着钙核进入生长阶段,饱和的Ca cO:离子在成核的增生晶表面共轴增 生,使核体增大。钙核在生长初期呈多孔状钙质软泥团块,成都粘土钙核部分外壳具龟裂纹,是钙核形成早期钙质软泥暴露地表失水后的标志。但不能把整个钙核的生 长都看成是多孔软泥,成都钻土 中钙核表层凸起的网 纹是钙核出露地表受溶蚀作用的结果。作 者认为这表明钙核是固相多孔状的硬质体,为钙核形成时离水面很

16、浅,球状钙华。四川黄龙的钙华板、边石坝都是多孔状的硬质体,都在水面下几十厘米至几米处形成的。固相钙核生长的物源除Ca cO3外,尚需较多的有机质和泥质物等。钙核由多孔状钙质软泥(或硬质体)受外来C在CO a 胶结物在孔隙 间进行充填,溶解一沉淀一重结晶等一系列化学过程,形成硬质结晶状钙核。成都粘土中钙核的核部结晶质均,同心圆结构不显,.可见形成钙核核部的水盆化学环境很稳定,水动力是低能状的。核部与外壳的结构是突变的,从包砾钙核、砂粒泥质钙落等钙核的存在钙核外壳为富含泥质成份,及略具微层同乙结构,都反映外壳是过于水较浅且动荡的环境下生长的。简言之,成都粘土中钙核的核部,是在富cacos水盆稳定环境,由异质成核生成多孔钙质软 泥,经c ac o3胶结一溶解一沉淀一再结晶作用形成硬质结核核部。之后,水盆变浅,湖水由低能变为高能,钙核在核部的基础上形成富含泥质的外壳。钙核形成晚期,水盆千枯,钙核体出露地表,核体停止生长,并遭溶蚀改造,当钙核再返回水盆环境时,水盆已变