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神奇的海滩岩

2020-8-18 8:12:30 来源:中国矿业报 作者:韩建恩 余佳 朱大岗 王津 胡道功

在我国南方海岸的海滩上,偶尔可以看见一些奇形怪状的石头,远看似层状,很像沉积的地层,可见如书页似的层理;近看如水泥块,然而里面却不见光溜溜的鹅卵石,只见棱角状的、大小不一的砾石块和粗粒的砂子;如果仔细观察,里面还可见贝壳碎片、珊瑚等海洋生物残留体,这种奇怪的石头在地质学上称之为海滩岩。

海滩岩的成因及分布

海滩岩(beachrock)是海洋地质学中的名词,是指海滩上砂、砾等碎屑物质经碳酸盐胶结作用而形成的岩石,海岸沙滩在热带、亚热带地区干湿季交替的气候下,高低潮转换过程中海水水面升降所造成的潮间带交替,使海水中的碳酸钙得以溶解和沉淀,潮间带海滩上的砂层和混杂其中的贝壳碎屑被碳酸钙胶结而形成的岩层,这些胶结物一般为高镁方解石和文石。

地质学家认为,海滩岩是一种热带、亚热带地区的滨海沉积岩,分布于海滩地带,成因与区域气候干湿交替、海水蒸发、高低潮转换、大气淡水淋溶等作用相关,是在特殊自然环境下形成的一种特有的海相沉积岩,初看像是海滩沙被水泥胶结起来,极坚硬。

研究表明,目前所见的海滩岩大都形成于第四纪的全新世,即距今约1万年,第四纪全新世中晚期发现最多,也就是距今6000年以来形成的海滩岩最多。超过1万年的海滩岩鲜有报道。从形成时间方面来讲,海滩岩是一种非常年轻的岩石,我国南海西沙群岛还有正在形成的海滩岩。

全球海滩岩主要分布在热带至温带海岸带地区,我国的海滩岩主要分布于热带和亚热带地区,基本上位于长江口以南的海岸带或者岛屿的海滩上,除海南、广东、广西外,福建、浙江也有发现。所以,如果有报导说在我国北方的海岸带上发现有海滩岩,那就需要仔细加以甄别。

海滩岩的特征及用途

海滩岩的矿物主要由石英、长石组成,胶结物主要是钙质,所以非常坚硬。岩石整体呈砂状结构、块状构造,最大的特点是其中含有贝壳碎片,这可以区别于水泥块和其它岩石。基于海滩岩的矿物组成和胶结物,因而其颜色主要呈灰白色、灰黑色,偶尔还可见灰黄白色、浅灰黄色。相对于其它五颜六色的沉积岩,海滩岩的色调比较单一。

海滩岩的层理和波状交错层理清晰,和其它沉积岩一样,地质学家也可以用罗盘测量它的产状。海滩岩的产状非常神奇,它的层理倾向永远指向大海的方向,就像向日葵迎着太阳一样。层理的倾角一般几度至十几度,有的可能到二十多度,这与海滩岩形成时的地形和海浪的强弱有关系。如果我们发现海滩岩的倾向指向了陆地方向,或者它的倾角近直立了,那么这个地方的海滩岩一定受到外力的作用而使它的位置发生了变化,这个外力可能是地壳的升降、地震等。

海滩岩形成在水动力条件很强的海滨潮间带,成岩期及成岩后即遭受海浪、生物等外营力的风化剥蚀,现今岩层厚度为风化残余厚度。经过海水、海风侵蚀,在海滩岩上形成海蚀洞、海蚀塔、海蚀天生桥、海蚀帆等的地貌景观。例如,在海南省三亚市鹿回头风景区就可见到这些奇特的地貌景观。

海滩岩主要由陆源的花岗岩砂砾岩屑和海生生物碎屑两大组分组成,钙质胶结,虽然成岩时间短,但是成岩程度较好,形成的岩石比水泥块还坚硬,锤击不易碎裂,居住在附近的居民直接把海滩岩切块,作为建筑材料盖房子。令人惊奇的是,海滩岩还可以加工成动物饲料。有一种海滩岩中,其中的贝壳碎片含量很多,达到90%以上,这类海滩岩加工成的矿粉除了含有丰富的钙外,还含有有机质、磷、钾等元素,这些元素均有利于动物的生长和发育,当然可以当作动物的饲料了。

海滩岩的科学价值

第一,海滩岩可以指示海平面的变化。地质学家把经过潮差修正后的各个海滩岩高程和年龄,绘制在高程-时间坐标系上,便可获得海滩岩所在海区的海平面相对变化曲线,从而可以分析海平面相对升降的基本特征。

第二,海滩岩可以反映古气候状况。海滩岩是特定气候条件下的产物,地质学家根据其分布的地区,可以判断该地区海滩岩生成时的气候特征。另外,海滩岩中胶结有各种各样的贝壳属种,地质时期的气候环境不同,形成的贝壳属种也不同,据此也可以判断海滩岩形成时的古气候状况。

第三,海滩岩可以反映新构造运动。海滩岩现今的分布高度是海平面和地壳新构造升降的综合表现。假如某个地区地壳保持稳定,海滩岩生成后其高度没有变化,则这个海拔高度是海滩岩生成时海平面高度的反映,并且同一地区同一时期的海滩岩的分布高度应该基本相同。假如两处海滩岩同一期生成,但是海拔高度差别较大,那么则是新构造差异升降的结果。

总之,海滩岩不仅外形奇特,形成环境奇特,而且还记录了大自然沧海桑田的变化历史,它是自然界给予人类的瑰宝,未来等着你我去揭开它的神秘面纱。□

(作者单位:中国地质科学院地质力学研究所)

网站编辑:宫莉

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