第25章 冰川堆积(8)

（3）絮状或蜂房状结构或叠置结构。这种微结构出现于乌鲁木齐河河源冰上融出碛的粉砂和细砂基质中，在×10和×20的中倍镜下观察到，片状和粒状的粉砂随机地接触在一起，基质之间为孔隙，形成了一种像絮状或蜂房状的微结构。

（4）镶嵌结构，颗粒互相嵌入（图384之6）。

颗粒支撑形成的直接原因是缺乏细颗粒的基质，是冰下的碎屑未受到挤压和碾磨，形成的基质少，因而孔隙大又无基质充填。当冰下的冰碛受到挤压和碾磨作用产生大量细粉砂时，则形成基质支撑结构。当冰碛受到强烈挤压，颗粒间的孔隙，或至少是大孔隙被压实，颗粒彼此直接接触在一起，可形成镶嵌结构。

4.微构造类型与成因

（1）粉砂团块构造。以粉砂团块为核心，周围为中砂以上的粗碎屑所包围形成的一种结构，粗颗粒的延长轴绕着粉砂团块排列，团块中的粉砂颗粒的视长轴与冰流方向一致。这种微结构在喀纳斯河流域的滞碛和冰下融出碛中可以见到。

（2）微褶皱变形构造。指大碎屑之间的细小板状和片状矿物受局部挤压后，而变形弯曲，环绕粗碎屑排列而形成的上融出碛中。

（3）微旋转构造。指一些较大的碎屑的方位与碎屑的优势方位不一致，倾角较大，周围由一系列的细小片状或粒状矿物环绕其排列的现象（图384之10），滞碛中出现较多。

构造的成因与冰下动力过程有直接关系，冰碛物被压碎和磨蚀变细到粉砂级以后，由于颗粒的比表面积增大，糙度增大，颗粒之间的相对运动减缓或停止，以整体存在于冰碛中，形成粉砂团块构造。

在滞碛的薄片标本中也观察到了微剪切面。微旋转构造的成因可以认为是，冰碛介质各向异性，较大碎屑沿微剪切面移动时，碎屑受力不均匀，产生力矩，发生扭转。如果碎屑周围存在细小的片状碎屑的话，这些细碎屑在大碎屑转动产生的附加应力的作用下绕大碎屑边缘排列起来，形成微旋转构造。

冰上融出碛被冰舌推挤发生变形，在局部应力作用下，细小的片状矿物也可以绕大碎屑边缘排列。

5.微组构的类型与成因

（1）长轴微组构。这种组构在薄片上的特征是，在纵向切片上碎屑的视长轴定向明显，在水平切片上视长轴较明显，在垂直切片上视长轴不明显。阿尔泰山喀纳斯河流域的冰下融出碛长轴微组构的优势方位垂直冰碛垄的延伸方向，滞碛长轴微组构的优势方位平行谷地延伸方向。

（2）扁平面微组构。这种组构在薄片上的特征是，在三组切片上碎屑的视长轴定向均较明显，乌鲁木齐河河源望峰道班的冰上和冰下融出碛的碎屑多数为片状。易朝路和崔之久详细讨论了该处冰碛扁平面微组构的特征和成因，冰下融出碛扁平面微组构的优势方位与谷地延伸方向一致，冰上融出碛的优势方位则与沉积坡面一致。

影响冰碛微组构发育的因素：冰川推挤力，冰川和冰碛的静压力，地形坡度和介质状况等（易朝路，1994）。

（三）微观特征的组合显示了3种不同冰碛微观特征的组合情况。有3种现象引人注目。第一，有些微观特征等概率地出现于3种冰碛中；第二，有些微观特征仅出现于某1种或2种冰碛中；第三，有些微观特征虽然出现于2种或3种冰碛中，，也有些特征可以有助于判别冰下融出碛和滞碛（表316）。

三、羊背石表面变形碛的微结构与冰川底部的物理、化学过程

羊背石表面是冰川磨光面和擦痕最发育的部位。通过对羊背石表面变形碛的沉积物和显微结构构造的观测，发现一系列有规律的特征，如微型沉积层序、块体脱落等。从微观角度证明了冰崔之久等，1997）。

（一）采样与实验分析简述

样品采自天山乌鲁木齐河源1号冰川东支末端新近出露的多个羊背石表面。薄片状的泥质沉积物出现在羊背石的迎冰面和两侧的凹坑和裂缝处。沉积物呈浅灰色，平面上呈散点分布，不规则出现在羊背石磨光面上的小凹坑中（照片313）。总体上，平均厚度约为1000μm。组成沉积物的碎屑颗粒粒级在0.10—1000μm，其中砂占18%，粉砂占57%，黏粒占25%。定向的样品用斧凿取下、编号，在室内做定向切片和小块样品分割。实验分析方法主要包括显微观察、显微拍照（在偏光镜和扫描电镜下）、粒度分析和X线衍射实验。

在偏光显微镜下观察定向薄片，基岩可分为两类：长石岩脉和眼球状花岗片麻岩。沉积物大部分为泥质和粉砂质。泥质的主要成分为黏土矿物和细粒级的其他矿物，粉砂成分主要为石英和长石颗粒，泥质成分和粉砂质成分胶结在一起，泥质成分呈条带状分布，中间夹杂少许碳酸盐岩碎屑以及细小的云母碎片，云母片的长轴方向与泥质条带定向一致。由X线衍射结果来看，沉积物中黏土占绝大部分（85%），伊利石占所有黏土矿物的76%。伊利石为风化的最初产物，没有经过远距离的搬运和长时间的化学作用，它的百分含量较高正好说明该层沉积物的形成时间比较短，为现代冰川环境的产物。

（二）变形碛和基岩的显微结构构造特征

1.变形碛的结构构造特征

（1）表面特征。

在扫描电镜下沉积物表面多呈不规则絮状或蜂窝状构造。沉积物中除黏粒外，还有粉砂和砂，黏粒填充于大颗粒之间的孔隙处，由于光学作用产生明暗交错不规则的边界条纹或微“细胞”网，其外观呈絮状。产生上述现象的主要原因为黏土类沉积物的高分散性（照片313）。

羊背石迎冰面因受高压熔点降低有水膜存在，产生滑动，背冰面压力释放熔点恢复正常产生复冰（即重新冻结），造成拔蚀，故迎冰面光滑平缓，“制造”粉砂。而背冰面崎岖陡峻，“制造”砾石和块石6号羊背石侧部沉积物样品表面放大1310倍的扫描电镜图像分析，在更微观的角度观察，沉积物表面呈“片絮”型结构（Rosenqvist，1959），有人亦称为“叠片支架”结构（Lambe，1958）。其特征是大颗粒物质（10μm）多呈扇面状相互无序地叠放在一起，沉积物整体的支撑类型为杂基支撑结构。其特点是在整个无定向或基本无定向的黏土物质（基质）中，含有无序分布的粉砂粒和砂粒的夹杂物，黏土物质已集聚化，微集聚体按基面6号羊背石薄片纵断面观测要点：

（1）处的沉积似乎可说明微型沉积的层序或次序，而且似将陡坡填至与缓坡平齐，然后再从缓坡填充。深、浅色层成层明显。

（2）在浅色层中，有碎屑透镜体存在，而且有深入基岩的裂隙，并被填充。

（3）尾部有颜色异常深黑的沉积体，且内部有颜色次深的沉积体。

（4）有白色淀积物存在，似为硅质体。

（5）在有的基岩接触处有孔隙。

（6）底部有氧化膜，似有压融水和水膜的证据，空洞中有红或棕黄物质，应为铁质。

薄片横断面观测要点：

（1）左侧浅色层中有明显颗粒定向现象。

（2）右侧浅色层结构较为复杂，有粗、细颗粒分层现象。

（3）左、右两侧的明显不同是否可解释为水流大小速度不一样造成。

（2）层理。

样品上的沉积层很薄，一般只有1000μm、发育完好的微层理。北侧沉积物样品横剖面放大38倍的正偏光图像，片中上部颜色较深条带为沉积物层，厚度约为1.7mm，由颜色深浅不同的20余层近平行的纹层组成，纹层的平均厚度约为85μm。该层理中部的产状基本与基岩面平行，但在边缘部分则逐渐向下弯曲，最后几乎与基岩面垂直。不仅横剖面上如此，在纵剖面上亦有上述现象，只不过曲率略小于横剖面。上述卷曲层理现象称作“包卷层理”（convolutebedding），属同生变形构造。

在照片313的圆圈处所显示的沉积物纹理的断裂现象为滑塌构造（slumpstruc ture），亦属于同生变形构造。由于沉积物顺坡位移导致沉积层发生变形，产生了层的弯曲，并有时伴有“滑动面”或“重力小断层”（照片313的“”处）的产生。

当滑动作用强烈时，可使沉积层破碎，形成“滑塌构造”。

（3）填充层序。

照片313为6号羊背石顶部沉积物样品纵剖面放大38倍的正交偏光图像，图中箭头所指为冰川流动方向。在此图中沉积物充填的顺序表现得非常明显，即在陡坡处先充填较低的部位，并且随着沉积物厚度的增加，其纹层的倾角逐渐减小，最后趋于水平。在基岩的小凹坑处，沉积物按上述规律充填，直至将小凹坑基本填平以后，才在其上覆盖新的沉积物。这种“填充构造”（fillingstructure）的特征为在凹坑的充填过程中，沉积物一般是沿着陡的上游坡向下滚动，有的则是从悬浮状态中沉积下来的，这就产生了倾斜纹层，且在底部的纹层较厚，使得纹层的倾斜角度逐渐变小，从而使上部纹层较平坦。上述现象不仅在纵剖面中大量出现，而且在横剖面上也有一定的表现，由此可知沉积物的沉积顺序为：沉积物首先填充在凹坑或低洼处的斜坡处，由上游至下游方向，纹层的倾斜角度逐渐减小，最后趋于水平。

（4）颗粒特征。

沉积物的层理特性是通过其颜色的深浅变化观测出来的。7号羊背石北侧沉积物样品横剖面放大153倍的单偏光图像，颜色的深浅变化由粒度及成分变化导致。片中浅色块体为石英和长石颗粒，粒径为9—80μm，其所在沉积层颜色较浅；而深色层中为更细的颗粒，粒度一般小于3μm。沉积物边缘的卷曲层部位下方均有一团颜色较深、无层理特性的团块状沉积体。可以推断，此致密团块体为颗粒更细小的黏土类物质或化学沉积物。

粒度分析表明沉积物颗粒主要分布在0.75—55μm，约占70%，以粉砂为主。粒度分布呈三个峰态，峰值分别在3.0μm、7.5μm和20μm，但它们的百分含量相差甚小，分别为7.5%、8.3%和6.5%。片中亦可以看出颗粒定向排列的基本规律，大颗粒的长轴基本平行于纹层。该现象说明，沉积物中大颗粒的扁平面可以作为冰川流向的定向标志。

（5）块体破裂现象。

在7号羊背石北侧沉积物样品纵剖面放大153倍的单偏光图像中，沉积物中浅色块体为石英颗粒，长约2.76mm，宽约0.289mm。可以看出，该颗粒被压断成为4段，裂隙呈S形，最宽处可达52.6μm，正交偏光下观察可以看到在每一小块断裂体上还有更小的断裂纹。

（6）剥落体。

7号羊背石沉积物样品横剖面显微图像中有一大块浅颜色的包裹体，大小为长约1470μm，宽约447.3μm。虽然其四周均被沉积物所包围，但仍可以认定此块体为原地产物，刚从基岩面剥落下来，理由有二：（1）矿物成分：在偏光镜下观察，此包裹体与基岩的光学性质完全一致；（2）形状：若将此块体向右上方推动一点，则其形状正好与上边基岩的缺口完全吻合，而且在吻合的缺口处，块体的裂隙与基岩的裂隙完全一致。

该现象不仅在横剖面中很常见，而且在沉积物的纵剖面上也很多。此块体是由冰川挤压导致基岩碎裂而产生的，但并未被远距离搬运。这应该是冰碛类型中变形碛微观现象的一种表现。在宏观上变形碛很少被发现。

2.冰蚀基岩面的结构构造特征（1）表面特征在扫描电镜下观察，基岩表面为发育完好的擦面，但其表面绝对光滑；并显示出许多贝壳状断口、小型擦痕、叠瓦状的破裂块和一些小型凿口。

（2）碎屑层。

可以看到在沉积层与基岩之间夹有一层平均厚度约为631.6μm的碎屑颗粒层。该层颗粒大小为26.3—236.8μm不等，属棱角状或次棱角状：沉积物为接触胶结，属于颗粒支撑类型，颗粒间的孔隙度很高。在偏光显微镜下鉴定，碎屑成分主要为石英和长石，与基岩的矿物成分完全一致。说明该层碎屑是在原地形成的，初步推测其成因，是冰川对基岩的挤压破碎所导致的，但该碎屑层中的颗粒大小远小于剥落体的颗粒大小，也应是变形碛特征之一。

（3）冰蚀基岩微裂隙。

基岩中的裂隙按其产状与基岩面的关系大致可分为三类：平行裂隙、垂直裂隙和倾斜裂隙。羊背石表面的微裂隙长度一般小于9.0mm，宽度一般小于263.2μm。镜下观测显示薄片中分布最多的是水平裂隙与斜裂隙，垂直裂隙则很少见（图387之右下侧）。

8号羊背石北侧沉积物样品纵剖面显微图像中所反映出基岩中很有代表性的倾斜裂隙，其具体特点是：在裂隙的起始点，倾斜角度不大（一般为15°—30°），而向下角度逐渐增大，最后裂隙面与基岩面接近垂直状态；并且在裂隙的起点处一般开口较大（约为368.4μm），向下裂隙的宽度逐渐减小，最后裂隙消失，裂隙间充填了泥质沉积物，此种“牛角状”微裂隙在羊背石表面分布非常广泛。

（4）冰蚀基岩中的矿物颗粒形态。

在薄片中近表面处的基岩都有碎裂现象，而且其碎裂形态具有一定的规律性。如照片313所示，基岩中黄色和白色颗粒均为石英，暗灰色颗粒为长石。可以看出基岩碎裂具有一定的整体性，长石与石英大颗粒碎裂的边界非常明显；而且碎裂具有一定的单元性，即每个碎裂的大颗粒都被周围一些相对细小的碎屑颗粒所包围，细小颗粒与大颗粒的矿物成分一致。羊背石上基岩的破裂是由冰川流动时所产生的强大挤压和剪切作用力所导致的，当此挤压和剪切作用力大到一定程度时，亦可以使基岩破裂体脱离母岩而形成剥落体并填充在下游侧的凹坑中。

另外在薄片上，还观察到一个很有意思的现象，7号羊背石北侧沉积物样品纵剖面正交偏光显微图像中见大颗粒周围的碎屑物在空间上的排列具有一定的规律性。该长石大颗粒周围的长石、石英碎屑及更细小的矿物颗粒的排列具有水平方向性，且随着与大颗粒距离的增加，细碎物逐渐减少，其形状很像“眼角状”，“鱼尾纹状”，很像显微构造中的“不对称眼球构造”（刘瑞繤，1988）。

（5）冰底与冰成化学沉积。

前面着重介绍了冰床的物理性状，下面简要介绍冰床的化学性状。