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1、 实习二 砾石统计资料的整理 一、实习目的 砾石层是第四纪最为常见的堆积物之一，对砾石统计资料的整理和研究，对确定砾石层的沉积环境及成因类型 作用很大。通过实习，学会对砾石资料的整理和几种主要作图方法。 二、步骤 1. 了解砾石资料的基本内容和基本统计方法； 2. 对所提供的100个砾石统计数据按要求进行归类和整理； 3. 对整理的结果作： A 砾石成分百分比图或直方图 B 砾石A轴方位等密度图 C 砾石AB面等密度图 D 砾石风化百分率直方图 E 列表计算砾石的球度、扁度和磨圆度 三、观察统计砾石层的基本内容 砾石研究，一般采用砾石统计法（砾石组构测量）定量
2、反映砾石特征。一般选用有代表性的砾石层的剖面或露 头面，在一平方米的范围内有选择地进行顺序测量统计，最常用的方法是网格法（10*10cm），每格中测量1~3个砾 石，共测量统计砾石100~300个（特别大的和<2cm的砾石除外），在砾石测量时，应先测量ab面产状，a轴方位，然 后依次测量砾石的大小、磨圆度，最后观察砾石的成分和表面特征、风化程度（可打碎）。砾石测量的内容和记录 格式如表： 表1-1 砾石测量统计表 地点 时间 层位 记录人 编 号 砾石 成分 砾径（mm） 方位 ab面产状 磨圆度 风化程度 其它 a b c a 倾向 倾角
3、0 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ 1.砾石成分 根据砾石的成分可分析砾石搬运距离和物质来源。将所统计的砾石成分绘制成图件，可直观地反映各种岩性所 占的百分比。若砾石成分较简单，可选用百分比图（图1-38），成分复杂则选用成分频率分布柱状图（直方图，图 1-39）。 2.砾石的形态 砾石的形态包括形状、圆度、球度和扁度。砾石的形态是砾石层最显著的特征之一。 (1)形状测量要素 无论砾石大小，每块砾石都包含a、b、c三轴。因此，在砾石测量时，要着重测量这三个要素，即a、b、c三轴
4、 的长度（图1-40），最大扁平面上垂直a轴的最大直径叫b轴，垂直最大扁平面的最大直径叫c轴。a、b、c三轴一般 是相互垂直的。 (2)形状 根据砾石a、b、c三轴的长度及比值（b/a，c/b），砾石的形状可分为四种（图1-41）。 扁球体 2 园球体 1 扁长体 4 椭球体 3 图1-41 砾石的形状分类图 1园球体：b/a>2/3,c/b>2/3 2扁球体：b/a>2/3,c/b<2/3 3椭球体：b/a<2/3,c/b>2/3 4扁长体：b/a<2/3,c/b<2/3 (3)圆度 圆度系指砾石的棱和角被磨蚀圆化的程度，若棱角被磨
5、蚀，则砾石逐渐变圆。因此，圆度就是棱角尖锐度的函 数。 A 比较法 利用肉眼对砾石进行相对比较法进行圆度估测，一般可用比较法将圆度分为五级（括号中的数字为该圆度级的 基数）： 棱角状（0） 颗粒具尖锐的棱角，棱线向内凹进。一般来说，砾石基本未经搬运则呈棱角状。 次棱角状（1） 砾石的棱和角都稍有磨蚀，但棱和角都清楚可见。一般说明砾石经过短距离搬运。 次圆状（2） 砾石的棱角有明显的磨损，棱线略向外凸出，但原始轮廓还清楚可见，一般说明砾石经较长距离 搬运。 圆状（3） 砾石的棱角已经基本全部磨损消失，棱线部分向外凸出呈弧状，原始的轮廓已经基本消失。一般说 明砾石经过较长距
6、离搬运和磨损。 极圆状（4） 砾石已无棱角，棱线明显地向外凸出呈弧状。说明砾石经过相当长地距离和磨损。 B 平均圆度（圆化程度） 可根据比较法所测定的五个级别分别所占的比例数，利用下列公式求得： S（平均圆度）＝（∑nQ/N）×25％ n－基数 Q－该基数的总个数 N－所测砾石总数 如测定100个砾石，其中5级4个，4级25个，3级45个，2级24个，1级1个，0级1个，那么， S＝{[（5×4）+（4×25）+（3×45）+（2×24）+（1×1）+（0×1）]/100}*25％ ＝（301/100）×25％ ＝75％ 所测砾石的平均圆度为75％，平均圆度百分比越高，
7、则说明砾石层的圆度越高。 C 滚圆度指数（e） e＝（曲率最小半径*2）/a 不同的成因，滚圆度指数都有一定的差别。如下表1－2： 成因 河流中燧石 海滩 洪积 冰川 e 0.04～0.11 0.05～0.4 0.2～0.55 0.99～0.12 (4)球度 球度是指颗粒接近球体的程度，它取决于a、b、c三轴的比例。通常据W、C克鲁宾公式求得： φ（球度系数）＝ 式中a、b、c分别代表砾石a、b、c三轴的长度。球度系数值最大等于1，最小接近0。 (5)扁度 扁度表示砾石扁化的程度，同样也取决于a、b、c三轴的比例。计算公式为： F（扁度）
8、＝（a+b）/2c 式中a、b、c分别代表砾石a、b、c三轴的长度。 3.砾石的产状 砾石的产状（指ab面产状）资料可原来判断砾石搬运的动力性质及搬运方向，由于砾石的排列方向（a轴排列 方向）和ab面的倾向及倾角，与沉积时的水动力条件密切相关，因此，砾石的产状经常是确定砾石层成因类型的重 要标志之一。如河流形成的冲击砾石，a轴与水流方向平行，ab面倾向河流上游，倾角15～30。；而海滩砾石的a轴 与海岸线平行，ab面倾向海，倾角3～15。；泥石流、冰川等成因的砾石产状常没有明显的规律。 根据砾石产状的数据，可以制作a轴走向和ab面倾向图，表示方法有两种，一种是玫瑰花图，一种是赤平
9、投影 方法作的等密度。 玫瑰花图的作法和构造地质学中的节理玫瑰花图的方法相同，其优点是能突出说明砾石ab面的倾向或a轴的排 列规律方向，但不能表示ab面的倾角。 等密度图的作法是将砾石的ab面产状投到投影图上，投影网的最外圈为0度，中心为90度，在外圈顺时针方向 上，找到ab面的倾斜方位，在此方位上从外圈向里找出倾角，该点即为一个砾石的极点投影。优点是既能看出ab面 的倾斜规律，又能看出ab面倾角大小。 4.砾石的粒度及分选 砾石层的结构特征主要取决于砾石的粒度及分选，确定粒度的方法有很多，最常用又最简单的方法是将砾石的 长轴（a轴），及粒径d（d＝）按粒级算出百分含量并作
10、频率累积曲线（图1－42），然后用“四分位数”的 方法求得砾石粒度的平均值及分选系数（S0）（表1－3），分选系数的公式为： S0=（特拉斯克分选系数） d75――75％含量处之颗粒直径， d25――25％含量处之颗粒直径。 表1－3 砾石a轴长度和粒径d的平均值及分选系数 砾石 点号 a轴长度平 均值(mm) a轴长度 分选系数 粒径d平 均值(mm) 粒径d 分选系数 No.1 70 1.45 55 1.41 粒度分析的目的在于推断砾石层沉积时的流水动力学状况。分选系数越接近1的，表示分选作用进行得越好， 说明当时水流运动比
11、较稳定，流速变化不大；而分选系数大于3得，表明分选作用极差。 5.砾石得风化程度 相同成分得砾石，因沉积时代不同，其风化程度也不同。时代越老，风化程度越深，时代越新，风化程度越浅 。因此可根据砾石得风化程度来确定砾石层沉积时代的相对顺序。确定砾石的风化程度一般是在野外测量砾石时， 等其它各项内容完成后，用锤击破砾石，观察砾石表面风化圈的厚度或用锤击时的难易程度。砾石的风化程度一般 可以分为4级。 Ⅰ级 全风化：锤击即碎，或长石已经风化成为高岭土。 Ⅱ级 半风化：砾石被敲开后，能见到一定厚度的风化圈或较疏松。 Ⅲ级 弱风化：岩石较坚硬，不易敲碎，只能看见很薄的风化圈。 Ⅳ
12、级 未风化：岩石坚硬，不易敲开，敲开后未见风化圈。 这是野外工作中常见的一种相对比较法。把以上四种风化程度分别进行统计，计算其百分比，可作砾石风化频 率图或三角图，比较不同砾石层的风化程度（图1－43）。如果进行更精确的测量砾石的风化皮厚度，在每个砾石 层选用70－100个砾石（最好成分相同），切开磨光测量其风化皮（氧化圈）厚度，要求以毫米计，求其平均值和 标准差，作频率直方图，再比较不同砾石层的平均值。 6.特殊的砾石形状及表面擦痕 在进行砾石的观察和测量时，还应十分注意某些特殊形状的砾石及其表面擦痕。如泥石流成因的砾石棒状化， 冰碛砾石熨斗化，表面擦痕为“丁头鼠尾
13、等。 附：某地三阶地砾石测量数据100个 编 号 砾石 成分 砾径（mm） a轴 走向 ab面产状 磨圆度 风化程度 其 它 a b c 倾向 倾角 0 1 2 3 4 1 2 3 4 1 石英岩 67 24 12 104 210 21 √ √ 2 石英砂岩 45 29 9 110 170 8 √ √ 3 长石砂岩 74 65 22 123 170 14 √
14、 √ 4 石英砂岩 55 29 20 115 168 15 √ √ 5 石英岩 60 31 14 98 152 15 √ √ 6 石英砂岩 66 52 26 142 149 14 √ √ 7 红柱石 角岩 76 70 21 111 166 21 √ √ 8 板岩 25 10 9 101 171 20
15、 √ √ 9 千枚岩 63 31 11 103 173 18 √ √ 10 石英岩 52 29 18 105 169 19 √ √ 11 石英砂岩 21 14 8 114 171 51 √ √ 12 千枚岩 20 9 7 111 180 32 √ √ 13 粗砂岩 35 10 9 115 179 23 √
16、 √ 14 石英岩 26 15 14 121 178 19 √ √ 15 石英砂岩 12 9 8 131 161 14 √ √ 16 含砾砂岩 9 6 4 128 172 18 √ √ 17 凝灰岩 37 20 11 128 145 18 √ √ 18 脉石英 72 65 12 129 165 17 √
17、 √ 19 石英砂岩 26 15 8 127 172 18 √ √ 20 细砂岩 24 6 4 121 181 21 √ √ 21 细砂岩 66 36 14 120 189 15 √ √ 22 脉石英 31 29 13 119 187 8 √ √ 23 石英砂岩 19 18 6 115 186 10 √
18、 √ 24 凝灰岩 30 15 7 110 179 21 √ √ 25 砾岩 56 50 21 114 181 14 √ √ 26 石英岩 54 25 19 111 180 15 √ √ 27 石英砂岩 21 14 9 121 179 16 √ √ 28 板岩 98 76 20 178 180 20 √
19、 √ 29 粗砂岩 36 15 6 150 154 31 √ √ 30 石英砂岩 16 9 5 134 156 24 √ √ 31 石英岩 47 26 15 75 148 25 √ √ 32 石英砂岩 32 25 9 76 157 12 √ √ 33 粗砂岩 6 5 3 72 165 14 √ √ 3
20、4 石英砂岩 51 29 10 70 178 31 √ √ 35 石英岩 14 7 6 70 176 25 √ √ 36 粉砂岩 49 24 18 65 169 41 √ √ 37 花岗岩 76 60 54 66 175 32 √ √ 38 石英砂岩 52 41 25 70 180 20 √ √ 39 石英
21、岩 30 25 8 61 191 16 √ √ 40 红柱石 角岩 45 27 21 72 181 17 √ √ 41 石英砂岩 76 66 26 69 175 16 √ √ 42 砾岩 26 21 10 60 156 21 √ √ 43 粉砂岩 35 29 9 60 158 8 √ √ 44 石英砂
22、岩 21 15 10 61 160 4 √ √ 45 石英岩 16 9 5 62 161 6 √ √ 46 石英砂岩 23 21 16 58 172 15 √ √ 47 粉砂岩 15 8 6 63 171 25 √ √ 48 石英砂岩 26 15 8 57 171 25 √ √ 49 石英岩 21 13
23、 9 60 150 41 √ √ 50 石英砂岩 16 10 6 61 159 23 √ √ 51 红柱石 角岩 66 61 20 69 161 25 √ √ 52 闪长岩 70 45 9 54 172 14 √ √ 53 粉砂岩 97 76 38 56 178 16 √ √ 54 石英砂岩 40 3
24、0 10 61 190 19 √ √ 55 石英岩 76 54 11 60 310 20 √ √ 56 闪长岩 56 36 16 59 210 30 √ √ 57 石英砂岩 55 40 15 57 231 11 √ √ 58 粉砂岩 60 34 26 61 240 14 √ √ 59 石英砂岩 98 77
25、35 70 211 13 √ √ 60 长石砂岩 41 31 22 80 215 18 √ √ 61 石英砂岩 23 7 4 81 200 17 √ √ 62 粉砂岩 30 21 10 79 198 16 √ √ 63 砾岩 36 26 15 75 175 16 √ √ 64 石英砂岩 35 29 9 69
26、 158 16 √ √ 65 片岩 56 24 10 96 141 21 √ √ 66 石英岩 44 30 10 72 165 40 √ √ 67 石英砂岩 37 25 11 74 161 35 √ √ 68 闪长岩 38 24 16 78 171 30 √ √ 69 花岗岩 80 41 25 76 180
27、 28 √ √ 70 石英砂岩 34 19 14 82 190 21 √ √ 71 石英砂岩 99 66 50 84 120 21 √ √ 72 角岩 66 20 15 86 119 19 √ √ 73 板岩 54 35 26 75 125 18 √ √ 74 石英砂岩 46 35 20 74 145
28、17 √ √ 75 石英岩 22 10 5 72 161 15 √ √ 76 石英岩 90 65 40 59 150 15 √ √ 77 石英砂岩 75 66 30 61 151 16 √ √ 78 片岩 78 45 21 23 145 50 √ √ 79 角岩 82 30 10 31 160 41
29、 √ √ 80 石英砂岩 40 36 21 48 178 35 √ √ 81 板岩 60 34 16 71 190 61 √ √ 82 石英岩 85 40 20 74 189 31 √ √ 83 石英砂岩 38 31 18 85 170 41 √ √ 84 含砾砂岩 36 25 21 76 180 25 √
30、 √ 85 灰岩 28 22 13 61 191 18 √ √ 86 细砂岩 35 15 8 90 181 17 √ √ 87 石英砂岩 76 35 13 81 172 16 √ √ 88 粉砂岩 32 20 15 92 181 5 √ √ 89 石英砂岩 35 19 9 35 169 10 √
31、 √ 90 石英岩 44 30 25 38 150 11 √ √ 91 石英砂岩 43 31 16 48 149 14 √ √ 92 砂岩 50 28 16 51 132 17 √ √ 93 花岗岩 28 21 15 62 141 18 √ √ 94 石灰岩 96 52 40 73 150 19 √
32、 √ 95 石英砂岩 37 22 10 82 146 21 √ √ 96 花岗岩 56 31 21 79 18 30 √ √ 97 石英砂岩 78 56 32 75 129 31 √ √ 98 粉砂岩 32 21 15 32 122 20 √ √ 99 石英砂岩 52 43 37 21 145 18 √ √
33、 100 石英岩 35 28 12 58 105 17 √ √ 四、练习及作业 1. 统计所给资料砾石的成分及百分含量，将结果填入表1－4中，作砾石成分直方图（图1－45）。 岩性 含量％ 测点 石英岩 砾岩 石英砂岩 粉砂岩 长石砂岩 红柱石角岩 闪长岩 板岩 片岩 千枚岩 细砂岩 粗砂岩 含砾砂岩 凝灰岩 脉石岩 灰岩 花岗岩 三 阶 地 图1-4
34、5 三阶地砾石成分含量直方图 2. 统计砾石圆度的百分含量，将结果填入表1－5中 表 1－5 级别 ％ 测点 棱角 次棱角 次圆 圆 极圆 0 1 2 3 4 三阶地 3.按公式统计计算砾石的粒度及砾态等，并按要求将结果填入表1－6中： 表1－6 三阶地砾石参数统计表 数据 测点 粒度 砾态 d Da Db Dc D25 D75 S0 φ=/a F=(a+b)/2c 表1－7 三阶地砾石a轴长度统计表 长度 ％
35、 测点 0 ︱ 10 11 ︱ 20 21 ︱ 30 31 ︱ 40 41 ︱ 50 51 ︱ 60 61 ︱ 70 71 ︱ 80 81 ︱ 90 91 ︱ 100 1.统计砾石风化程度各级含量，将结果填入表1－8中 表 1－8 三阶地砾石风化程度含量表 级别 含量％ 测点 未风化 弱风化 半风化 全风化 1 2 3 4 2.统计砾石的a轴方位（以5°为一区间），将统计结果填入表
36、1－9中，作a轴方位玫瑰花图。 表 1－9 三阶地 a轴方位统计表 区间 含量％ 测点 3.统计三阶地砾石ab面的倾向及倾角，将结果列表1－10，作砾石ab面等密度图。 表1－10 砾石ab面倾向及倾角统计表 倾向间隔 90－ 110° 111- 130° 131- 150° 151- 170° 171- 190° 191- 210° 211- 230° 231- 250° 251- 270° 倾角 含量％
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