实习砾石统计资料的整理

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

砾径（mm） 方位 ab面产状 磨圆度 风化程度 其它 砾石 编 成分 a b c a 倾向 倾角 0 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ 号 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）。

1 / 12

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 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 扁长体 4 园球体 1 椭球体 3 2 / 12

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，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：

3 / 12

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）＝（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＝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）

）按粒级算出百分含量并作频率累积曲线（图1－42），然后用“四分位数”

d75――75％含量处之颗粒直径， d25――25％含量处之颗粒直径。

4 / 12

表1－3 砾石a轴长度和粒径d的平均值及分选系数

砾石 a轴长度平 a轴长度 粒径d平 粒径d 点号 均值(mm) 分选系数 均值(mm) 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。

5 / 12

6.特殊的砾石形状及表面擦痕

6 / 12

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”等。

附：某地三阶地砾石测量数据100个

砾石 砾径（mm） a轴 ab面产状 磨圆度 风化程度 其 编 成分 a b c 走向 倾向 倾角 0 1 2 3 4 1 2 3 4 它 号 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 √ √ 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 76 70 21 111 166 21 √ √ 角岩 8 板岩 25 9 千枚岩 63 10 石英岩 52 11 石英砂岩 21 12 千枚岩 20 13 粗砂岩 35 14 石英岩 26 15 石英砂岩 12 16 含砾砂岩 9 17 凝灰岩 37 18 脉石英 72 19 石英砂岩 26 20 细砂岩 24 21 细砂岩 66 22 脉石英 31 23 石英砂岩 19 24 凝灰岩 30 25 砾岩 56 26 石英岩 54 27 石英砂岩 21 28 板岩 98 29 粗砂岩 36 30 石英砂岩 16 31 石英岩 47 32 石英砂岩 32 10 31 29 14 9 10 15 9 6 20 65 15 6 36 29 18 15 50 25 14 76 15 9 26 25 9 11 18 8 7 9 14 8 4 11 12 8 4 14 13 6 7 21 19 9 20 6 5 15 9 101 103 105 114 111 115 121 131 128 128 129 127 121 120 119 115 110 114 111 121 178 150 134 75 76 171 173 169 171 180 179 178 161 172 145 165 172 181 189 187 186 179 181 180 179 180 154 156 148 157 20 18 19 51 32 23 19 14 18 18 17 18 21 15 8 10 21 14 15 16 20 31 24 25 12 √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ 7 / 12

33 粗砂岩 6 34 石英砂岩 51 35 石英岩 14 36 粉砂岩 49 37 花岗岩 76 38 石英砂岩 52 39 石英岩 30 40 红柱石 45 角岩 41 石英砂岩 76 42 砾岩 26 43 粉砂岩 35 44 石英砂岩 21 45 石英岩 16 46 石英砂岩 23 47 粉砂岩 15 48 石英砂岩 26 49 石英岩 21 50 石英砂岩 16 51 红柱石 66 角岩 52 闪长岩 70 53 粉砂岩 97 54 石英砂岩 40 55 石英岩 76 56 闪长岩 56 57 石英砂岩 55 58 粉砂岩 60 59 石英砂岩 98 60 长石砂岩 41 61 石英砂岩 23 62 粉砂岩 30 63 砾岩 36 64 石英砂岩 35 65 片岩 56 66 石英岩 44 67 石英砂岩 37 68 闪长岩 38 69 花岗岩 80 70 石英砂岩 34 5 29 7 24 60 41 25 27 66 21 29 15 9 21 8 15 13 10 3 10 6 18 54 25 8 21 26 10 9 10 5 16 6 8 9 6 72 70 70 65 66 70 61 72 69 60 60 61 62 58 63 57 60 61 165 178 176 169 175 180 191 181 175 156 158 160 161 172 171 171 150 159 14 31 25 41 32 20 16 17 16 21 8 4 6 15 25 25 41 23 √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ 61 20 69 161 25 45 76 30 54 36 40 34 77 31 7 21 26 29 24 30 25 24 41 19 9 38 10 11 16 15 26 35 22 4 10 15 9 10 10 11 16 25 14 54 56 61 60 59 57 61 70 80 81 79 75 69 96 72 74 78 76 82 172 178 190 310 210 231 240 211 215 200 198 175 158 141 165 161 171 180 190 14 16 19 20 30 11 14 13 18 17 16 16 16 21 40 35 30 28 21 √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ 8 / 12

71 石英砂岩 99 72 角岩 66 73 板岩 54 74 石英砂岩 46 75 石英岩 22 76 石英岩 90 77 石英砂岩 75 78 片岩 78 79 角岩 82 80 石英砂岩 40 81 板岩 60 82 石英岩 85 83 石英砂岩 38 84 含砾砂岩 36 85 灰岩 28 86 细砂岩 35 87 石英砂岩 76 88 粉砂岩 32 89 石英砂岩 35 90 石英岩 44 91 石英砂岩 43 92 砂岩 50 93 花岗岩 28 94 石灰岩 96 95 石英砂岩 37 96 花岗岩 56 97 石英砂岩 78 98 粉砂岩 32 99 石英砂岩 52 100 石英岩 35 66 20 35 35 10 65 66 45 30 36 34 40 31 25 22 15 35 20 19 30 31 28 21 52 22 31 56 21 43 28 50 15 26 20 5 40 30 21 10 21 16 20 18 21 13 8 13 15 9 25 16 16 15 40 10 21 32 15 37 12 84 86 75 74 72 59 61 23 31 48 71 74 85 76 61 90 81 92 35 38 48 51 62 73 82 79 75 32 21 58 120 119 125 145 161 150 151 145 160 178 190 189 170 180 191 181 172 181 169 150 149 132 141 150 146 18 129 122 145 105 21 19 18 17 15 15 16 50 41 35 61 31 41 25 18 17 16 5 10 11 14 17 18 19 21 30 31 20 18 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 三 阶 地 石砾石粉长红闪板片千细粗含凝脉灰花英岩 英砂石柱长岩 岩 枚砂砂砾灰石岩 岗岩 砂岩 砂石岩 岩 岩 岩 砂岩 岩 岩 岩 岩 角岩 岩 9 / 12

图1-45 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 三阶地 棱角 次棱角 次圆 圆 极圆 0 1 2 3 4 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：

数据 测点 表1－6 三阶地砾石参数统计表

粒度 d Da Db Dc D25 D75 S0 φ=砾态 F=(a+b)/2c /a 表1－7 三阶地砾石a轴长度统计表

长度 ％ 0 11 21 31 41 51 61 71 81 91 ︱ ︱ ︱ ︱ ︱ ︱ ︱ ︱ ︱ ︱ 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 10 / 12

测点 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 11 / 12

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

90－ 111- 131- 151- 171- 191- 211- 231- 251- 倾向间隔 110° 130° 150° 170° 190° 210° 230° 250° 270° 倾角 含量％

12 / 12