混杂堆积与环境
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第3章 绪论(1)

把粒径范围从黏土到漂砾,无分选或弱分选的以细粒物填充在粗粒间隙或粗粒物“悬浮”在细粒基质中,主要由非连续介质搬运和快速而突然堆积的陆原碎屑沉积物和岩石称为混杂堆积物(diamicton)或混杂沉积岩(diamictite)(1)。在这里之所以强调“主要”二字,是因为其中有部分并非非连续介质所搬运和突然而快速的堆积。如水下泥石流和蚀余堆积类,尽管它们的搬运介质不一定是非连续性的,也不一定是突然而快速的堆积,但其仍具备混杂堆积的岩石学特征。不言而喻,本书是以混杂沉积为重点,只作为对比才兼及构造混杂岩。它涉及(岩相)古地理重建和地质事件、灾害地质、地貌过程与规模、气候事件以及某些层控岩床形成与展布规律等重大问题。

由于学科的发展和一些新概念的建立,人们对混杂堆积和混杂沉积岩特征的认识已大大深化,从其“无序”的总背景中已提出种种“有序”的形态和成因信息。譬如,对以前被识别为“冰碛”成因的混杂堆积物或混杂岩已纷纷提出泥石流成因解。当然,并不是“非冰碛即泥石流”,因为混杂岩成因是多种多样的。这一问题涉及范围之广,在时间、空间上都超过一般想象。可以说,目前世界上许多地方都在应用现代概念对地质史上各时代的“冰碛岩”的成因进行重新检验。而这个问题的最终解决则取决于对各不同成因的混杂堆积和混杂岩的沉积特征的深入研究和认识。

我们运用比较沉积学的原则和方法,近年来对主要类型的现代混杂堆积物,如冰碛、泥石流堆积、冰缘与坡地堆积、滑坡与崩塌堆积、火山碎屑堆积等进行了研究,也对一部分有争议的不同时代的“冰碛岩”进行了重新识别。同时参考他人的工作成果,在如何建立混杂堆积相理论体系和如何有效地对混杂堆积及混杂岩进行成因判别上,有了一些感性和理性的认识,并深知成因判别之困难。如在中国东部有关于第四纪古冰川问题的争论中,对诸如“泥砾”一类混杂堆积的成因判别上的分歧乃主要内容之一。尤其是在侵蚀地貌已不存在或遭受不同程度破坏后,堆积物所赋予的成因信息就更受重视。李四光先生(1947)在《冰期之庐山》

一书中也强调沉积物中保存有更丰富的成因信息。在国内外,像“泥砾”一类的混杂堆积物的成因判别也困扰了人们多年,时至20世纪60年代美国人才结束了对MtRiner山前混杂沉积的成因之争(确定了泥石流成因——作者注)(Washburn面告,1993,照片526)。历史上常有把多种成因的混杂堆积物简单地当成是冰碛的事时有发生。已故美国著名第四纪地质学家Flint(2)鉴于当时国际上已发现混杂堆积物的多种成因并非仅仅是冰川成因,才提出用混杂堆积物(diamicton)和混杂岩(diamictite)一词来描述当时成因不明的堆积物(Flint,1960b),亦即在所讨论的岩石或堆积物不能确定其真正成因时不用“类冰碛”等容易产生误解的词而采用非成因性术语“混杂堆积”命名为妥。这种情况在中国也同样存在而且更为突出,澄清和解决这一问题也显得更为迫切。

应该承认,Flint在1960年提出的建议是认识上的一大进步,是一种很有价值的提示。它标志人们的认识更趋向自觉。但必须承认,这也仅仅是权宜之计。时至今日,50多年过去了,人们对多成因混杂堆积的沉积特征的认识已取得了长足的进展,细致而正确地判别它们各自的成因已完全成为可能。因而“混杂堆积”已并非50年前的概念,它已成为一个分支沉积体系。

据上述混杂沉积物或混杂岩的定义,Flint曾指出过共有六类(1974),即冰碛堆积(till)[仅指狭义的、直接来自冰川而未经水体改造的堆积物,若经过水体(如河、湖、海)改造则称之为冰川沉积(glacialdeposits)具广义的内涵,包括冰河、冰湖和冰海堆积。(作者注)]、泥石流堆积、冰缘堆积、火山碎屑堆积、崩塌滑坡堆积、断层及构造角砾岩(Flint,1960a、b)。而根据我们多年的实践和认识,在混杂堆积中又增加了蚀余堆积、堰塞湖溃坝堆积、星体撞击混杂岩和人工堆积等,并把蚀余堆积划分出河床蚀余堆积、溶蚀蚀余堆积、海和湖岸蚀余堆积、风蚀余堆积等亚相。但是,混杂堆积和混杂沉积岩中并不包括构造角砾岩和因板块运动而造成的“构造”混杂岩(mlange),这完全是两码事。因为这二者成因也需要仔细鉴别,故在本书中又不可能不涉及。但本书以讨论混杂沉积和混杂沉积岩的相特征和环境为主,而且以现代沉积过程和环境为依托,尤其着重讨论成因判别的原则和方法,为今后扩大和延伸对全部混杂岩的研究铺垫。

对diamicton译成“混杂堆积”和mlange译成“混杂岩”(李春昱,1980)须略作说明。后者专指板块运动形成的混杂堆积体,其真实的涵义应是构造混杂岩或称之为混杂构造岩(作者认为它也可以包括断层破碎岩,从而使它包括两个亚类)。李春昱的译名是很恰当的。而后来从事第四纪混杂沉积研究的人(张林源等,1982;张林源,1987),又把diamicton和diamictite译成为“混杂堆积”和“混杂岩”,造成同时使用这两个含义不同的“混杂岩”名词从而出现了混乱。根据多年的实践和理论探讨,我们认为现存的混杂岩类应包括两大类:即“构造”混杂岩(mlange)和“沉积”混杂岩(diamictite),可冠以形容词予以区别。而在实际应用时应尊重先有的命名,“混杂岩”一词即限指“混杂构造岩”,而使用diamicton或diamictite的译名时用“混杂沉积物”或“混杂沉积岩”即增加“沉积”二字以示区别。实际上,除上述两类混杂岩以外,火星上也有远比地球上规模更大的崩塌、滑坡造成的混杂堆积和冻融蠕流类堆积。

在地球和月球上也有因星际物质的碰撞而成的混杂堆积,本书虽有涉及但都有待于今后进一步系统研究。

此外,在英文名词deposit具“沉积”之意,而sidement则具有“沉积作用”的含义。故在所有沉积学文献中使用中文“沉积”一词已成惯例。但在对第四纪混杂堆积物研究中,中文“堆积”一词则广为运用。实事求是地说,用“堆积”一词形容混杂沉积岩的形成过程是比较贴切的。因为堆积意味着快速、无分选,分布不均匀,延续性差等。更重要的是,它们几乎未经水体改造或虽经水体改造也仍然保留某种“堆”的特点。因此,总体来说,它们不具有“沉”(包括气下或气上)的机制和特征。作者宁愿在中文中使用“堆积”一词来描述这一类具有“混杂”特点的堆积体,即“混杂堆积物”和“混杂堆积岩”。但为了实事求是和尊重国内外多数人的习惯,在同意保留使用“混杂沉积物”和“混杂沉积岩”的同时,也用“混杂堆积”和“混杂堆积岩”,即“沉积”、“堆积”可以混用,这只有等待实践来检验了。

混杂堆积研究十分重要,实践的意义有:

(1)近年来,地貌第四纪研究发展很快,它在全球变化研究中的地位已发生变化。

地貌第四纪研究能提供长周期的气候变化和变化幅度的资料,因此,在全球IGBP计划中加上了对过去全球变化(PAGES)的重点研究内容。混杂堆积研究在这个方面具有同样意义。