泥灰质是指介于粘土层与碳酸盐层之间的过渡类型沉积层。
泥灰质岩矿床
泥灰质岩由
粘土质点(50%~25%)与
方解石质点(50%~75%)组成,常夹于
石灰岩中产出。泥灰质岩因既含有石灰质又含有粘土质,是天然的水泥原料,如山东
临朐冶源泥灰质岩矿床。
某些泥灰质岩是优质的砚石材料矿床,如江西
婺源溪头乡龙尾泥灰质岩矿床,所制成的产品称
龙尾砚。
溶蚀的主要产物
这里着重叙述较大尺度的岩溶产物,包括岩溶形成的地貌、岩溶形成的表生构造、杏黄色泥质条带和微型岩溶,并对溶蚀形成的其他次生岩土体给予导引。
泥灰质在溶蚀过程中广泛形成如下四种地貌。
漏斗状沼泽凹地
漏斗状沼泽凹地发育在泥质灰岩、泥灰质区,沿
冲沟发育,位于两梁夹一沟的沟谷中。形态为上部宽浅,下部深凹、盛水,宽口口径一般为50~200m,沼泽水坑口径约20~50m,口面呈椭圆形,长轴与冲沟一致。宽浅部分岩石遭受
溶蚀后,深灰色
泥灰岩变为棕红色钙质泥岩,岩层变薄,产状多变,但总体向凹地中心倾斜,表层分布有薄层残坡积含砾
膨胀土。深凹部分发育有沼泽泥炭层,层中含
砾石,含树叶、树根,
泥炭层向沼泽地边缘相变为坡积砂砾层,古沼泽凹地表部一般被含砾、含姜结石的膨胀土层覆盖。在凹地下游深处有强溶蚀的
透水层。
漏斗状沼泽凹地发育处的原始地形条件是,凹地周沿的冲沟和山梁的
纵坡降均较缓,但在凹地下游不远处有一陡坡。
溶蚀作用由雨水产生,并随地形的变化而变化。平缓的山梁部位,雨水汇入冲沟;山梁前端,雨水顺坡流下。由于泥质灰岩裂隙发育,汇入沟中的水不完全是顺地表冲沟流下,而是部分顺裂隙下渗。
因此,沟谷由缓变陡的部位流经的水量最小,遭受的溶蚀作用最弱,便成为“水坝”。随着溶蚀作用的发展,凹陷扩展加深,凹陷内积水增多,在生物的作用下便形成沼泽凹地。下部深凹的原因是,具有生物活动的水长期浸泡并溶蚀裂隙发育的泥质灰岩,泥质灰岩泥化,死亡的生物沉淀,形成
泥炭层。
漏斗状沼泽凹地相当于锥状
喀斯特地貌的初始形态,若在灰岩地区,它的进一步发展便会形成锥状喀斯特地貌。
漏斗状沼泽凹地在三峡地区发育较广。最典型的是
奉节县宝塔坪赵家梁子西侧的三万塘,剖面和钻孔均揭示凹地深处有泥炭层发育,物探揭示凹地深达50m之多,泥炭层向沼泽地边缘相变为坡积砂砾层,1997年5月30日在凹地内发生塌陷,陷坑体积为5000m3,凹地下游的
钻孔揭示,
深60m左右有强溶蚀的泥化层。巫山县新旧城交界地带的万圆沟有古漏斗状沼泽凹地,凹地的前方为长江古河床,钻探揭示,凹地表部为褐黄色膨胀土,之下为厚度大于45m的含砾泥炭层,孔深68.9m处尚未见
基岩。
巫山县人民银行北边集仙中路路壁开挖揭示出古漏斗状沼泽凹地,凹地位于万圆沟西支上游,上部覆盖褐黄色含砾泥质层,宽口口径50m,下部为黑色含砾泥炭层,窄口口径20m;1998年4月6日至7日发生垮塌泥石流。
巫山县新城王家屋场西北存在现今还盛水的漏斗状沼泽凹地。在巫山县新城牛蹄窝也存在漏斗状沼泽凹地,宽口口径达200m。
脖颈状岩溶地貌
一般发育在泥质灰岩、泥灰岩区,位于山梁地形由陡变缓的转折部位,由2个向沟谷倾斜的背对坳坡组成。“脖颈”的直径从100m至1500m不等,与山梁的宽度有关;“脖颈”的长度与直径有
正相关关系,但比直径小。“脖颈”部位的岩石遭受溶蚀后,岩性变为棕红色钙质泥岩,岩体中发育小的溶蚀孔洞、裂隙,洞中有红土充填或小
石钟乳、
石笋发育;顶部往往有棕红壤。
脖颈状岩溶地貌的成因是在地形由陡变缓处,来自山坡的地表流水在此减速、汇集,并由顺坡流动变为向两侧沟谷流动,水在流动中对泥质灰岩产生强烈的溶蚀,形成向沟倾斜的2个相背坳坡,组成脖颈状地貌形态。脖颈状地貌的进一步发展便形成岩溶地貌中的“对生沟”,它与冲沟一起包割出前方“圆化的峰体”。
脖颈状岩溶地貌发育较普遍。奉节县宝塔坪赵家梁子周转房一带有一脖颈状岩溶地貌耀奎塔与水厂之间存在一脖颈状岩溶地貌,其中的2个相背坳坡分别倾向熊家沟和羊叉沟,“脖颈”北边为较陡的山坡;奉节县三马山小区“三匹马”的“脖子”均为这种脖颈状岩溶地貌,“脖颈”的直径为200~350m;在巫山县新城工业区,张家湾与变电站之间、变电站与牌楼之间、牌楼与苟家坪之间均为脖颈状岩溶地貌形态,“脖颈”背后均为较陡的山坡。
从更大区域看,工业区与北部白杨湾之间为脖颈状岩溶地貌,“脖颈”的直径约为1500m;巫山师范学校北边存在一脖颈状岩溶地貌,其中的2个相背坳地分别倾向头道沟和万圆沟西支,“脖颈”北边为较陡的山坡,“脖颈”的直径约为270m。
两沟之间的槽状谷地
两沟之间的槽状谷地一般发育在泥质灰岩、泥灰质区,位于两条冲沟之间的山坡地带,顺山坡发育,尤其以20。左右坡角的山坡发育的形态最完整,为宽浅的顺坡展布的U型槽状谷地。
谷地长、宽与沟梁地形有关,一般长为50~1500m,宽为50~1 000m,深度小,为5~20m。在
横剖面上,两沟之间的岩层呈现与地形起伏相一致的飞雁状褶皱形态,在谷地两侧的地形凸起部位岩体较完整,
波速高,反射界面强;谷地下部岩体溶蚀变为棕红色钙质泥岩,波速低,反射界面零乱,局部发育小溶洞或塌陷形成角砾层,谷地表层有薄层膨胀土覆盖。谷地前缘有泥石流堆积体。
两沟之间的槽状谷地的成因可选择缓倾角的沟夹山梁来解释。雨水的流动格局是,沟坡坡角较陡,雨水流入沟谷;山梁顶部坡角较缓,倾向坡下,雨水向坡下流动,流动慢,并有部分下渗;山梁顶部与两侧沟坡之间存在坡肩部位,那里雨水的流量小,下渗量也小,遭受的溶蚀作用比沟谷和山梁顶部遭受的溶蚀作用弱。因此在溶蚀作用及溶蚀引起的泥石流和滑坡作用下,形成两沟之间的槽状谷地。槽状谷地的发育存在优势山坡角,这个角在20。左右;大于20。的山坡会因水的流速快而溶蚀作用降低;小于20。的山坡会因地形平坦,水流下渗,表部的溶蚀作用小,而且不易发生
泥石流和滑坡,不易形成槽状谷地。
典型的两沟之间的槽状谷地在巴东县新城较发育,那里的地形最适于槽状谷地的发育,其中大坪小区万户坨村所在地的槽状谷地最典型,形态完整,谷地倾角20。左右,长为1500m,宽为1000m,深约20m;巴东县新城赵树岭为正在发展的槽状谷地,谷地中出露的岩体遭受的溶蚀作用强烈,泥化、破碎,局部发育小溶洞。巫山县城王家屋场北边为槽状谷地,形态完整,介于四道桥沟和二道沟之间,谷地倾角20。左右,长为300m,宽为100m,深为20m,谷地地基岩体遭受的溶蚀作用强烈,表层覆盖有
膨胀土,谷地前缘有泥石流堆积体。另在奉节和巫山县城存在大量形态不太完整的槽状谷地,谷地下部溶蚀形成破碎岩体,表层发育棕红壤。
溶蚀台地
溶蚀
台地的走向与河流的走向一致,呈阶梯状,在地质上与一般台地不同的是,台面部分岩层的
倾角缓,台坡部分岩层的倾角陡,即岩层倾角与地形坡度相关。
在4种地貌中,溶蚀台地的规模最大,顺走向长可达200~1500m,宽200~700m。在溶蚀台地区,大量的开挖剖面和钻孔显示,在深部存在强烈溶蚀层位,层中发育有杏黄色泥质条带,在巴东组二段(T2b2)紫红色含钙质泥岩与三段(T2b3)泥灰岩分界处发育有厚层的泥化破碎带。
溶蚀台地的形成是由于河流下切,使岩体卸荷松动,在河流岸坡一定的宽度内形成
松动带,松动带内深部溶蚀作用强烈,但有随深度的分带性,河床基岩面以下0~10m最强烈(中国科学院地质研究所岩溶研究组,1979),在这一深度便会形成溶蚀泥化带。而三峡地区的地质条件更为特别,巴东组二段(T2b2)为紫红色含钙质泥岩,三段(T2b3)为泥质灰岩、泥灰岩,两段分界处为强烈的溶蚀泥化带,深部溶蚀泥化会导致上部岩体下坐和滑动,从而形成溶蚀台地。松动带内部具有次级分带,于是会形成多级溶蚀台地。
巫山县新城址泥质灰岩、泥灰质区发育有2级溶蚀台地,其中Ⅰ级溶蚀台地即为上段滑坡地,长1500m,宽300~700m;Ⅱ级溶蚀台地即为下段滑坡地,长1000m,宽200~450m。奉节县宝塔坪小区的2级台地和三马山小区的3级台地均为这种溶蚀台地。
各种岩溶地貌之间是相互关联、叠加的。
漏斗状沼泽凹地和脖颈状岩溶地貌往往发育在溶蚀台地的台面上。两个相邻的脖颈状岩溶地貌之间可能是漏斗状沼泽凹地。
两沟之间的槽状谷地可能位于溶蚀台地的台阶部位,谷地之下可能发育脖颈状岩溶地貌。
各种岩溶地貌制约因素的叠加,会使某些地方的岩溶作用非常强烈。
4种岩溶地貌中,溶蚀台地的规模最大,形成的时间最早,据热释光测试,巫山溶蚀台地的发育时间在(123±28)×104a左右,即早更新世(Q1);其他地貌形成较晚,为晚更新世(Q3)至全新世(Q4),并具有同步性。