说美玉奇石话物华天宝

侃黔山贵水析鬼斧神工

前两期专栏我们介绍了石头里面生物化石形成的花纹，以及这些花纹作为“地质时钟”可以让人们得知岩层和地球的年龄。这一期，我们来介绍流水搬运作用和沉积作用形成的花纹，这些花纹则记录了大地曾经历过的山川变化。

图1：产于瓮安的“雨花石”装饰石材（图片由陈明华提供）

图2：产于六盘水市的“红龙玉”装饰石材（图片由陈明华提供）

从上面两张图片我们可以看出，两种装饰石材产地不同、商品名称各异，但实际上它们却是用了同一类岩石加工而成。制作这种装饰板材的岩石地质学上叫做砾岩，从其沙砾略有磨圆和岩石成分复杂来看，可以断定是山区河流搬运不远沉积下来的沙砾固结形成的岩石。在陆地上沉积而形成的岩石称为陆相沉积岩，所以我们所说的这种砾岩应称为陆相砾岩。这里的所谓陆相，即陆地环境的意思。

在贵州陆相砾岩并不少见。两亿多年前的三叠纪末，贵州就告别了海洋环境。贵州大地数度被流水夷平，又数度褶皱、隆起为山地，形成了不少陆相沉积岩，在《红的水、红的土、红的山……贵州赤水的丹霞地貌是如何形成的？》一文中介绍过的红色岩石就属于此类岩石。它们散布于贵州各地，其所形成的地貌更是别具一格，有的已经被开发成旅游景区（见图3）。

图3：惠水高镇“红石滩”

我们再来看一张图片（见图4）。图片中岩石的层理有两种：一种是水平的，另一种是倾斜的。水平层理将倾斜层理隔断，看起来有点像一条条的麻花。这种现象也是流水作用而成。

图4：交错层理

在《乌江这么长，为什么就这段产出的乌江石闻名遐迩？》一文中，我们介绍了石头被流水搬运时运动的大致状态：较大者往往在水中滚动前行，较小者可做跳跃前行。实际上地质学对较细小的石头在水中的运动状态研究得是比较精细的。使河流中碎屑颗粒运动的力有四个：

1、流水对颗粒的冲力；

2、紊流的上举力；

3、近底部水流上下流速差异产生的上举力；

4、颗粒重量平行于河床的分力。

如果上举力大于颗粒在水中的重量（在空气中的重量减去水的浮力，下同），则这些颗粒将悬浮在水中运动，称之为悬运，呈悬运状态的颗粒称为悬移质。如果上举力小于颗粒在水中的重量，颗粒在水平推力的推动下，或沿着河床滚动，或沿河床滑动，称之为推运，呈推运状态的颗粒称为推移质。还有一种中间状态，颗粒在水中的重量与上举力接近，由于上举力的脉动变化，时而大于颗粒重量、时而小于颗粒重量，颗粒在水平推力的作用下跳跃前行，这种运动方式称为跃运，呈跃运状态的颗粒称为跃移质。当河水流速改变时，河水中任何粒度岩石颗粒的运动方式都会发生变化，如当河水流速减小时，悬移质变为跃移质，跃移质变为推移质。如果河水流速增大，则变化情况与上述相反。

图5：沙级推移质瞬时运动轨迹示意图——斜层理成因分析 （引自H.—E.Reieck等人，1973）

如图5所示，沙级颗粒推移质的运动导致了斜层理的形成。由于河床底部的不平，沙级推移质沿迎流坡向上滚动或滑动，越过峰顶后部分颗粒跌落在背流坡沉积下来，一部分颗粒则跌落在下一个迎流坡面上重复上述运动过程。由于河水流速随降雨等因素波动变化，沉积在背流坡面上的颗粒大小跟着发生变化，从而形成了斜层理。随着一层层斜层理的形成，由推移质沉积形成的沙坡最高峰不断向下游移动，最终形成较厚的沉积层。由于河流的自然裁弯取直，老河道淤塞，其中已形成的斜层理可以被水平的淤积层覆盖。当河床再次摆动过来时，可以形成新一代的斜层理。如果河水流速较大而将淤积层冲掉，新一代斜层理可以直接与老的斜层理接触，但方向不一定与老一代斜层理一致；如果河水流速较小不足以冲掉淤积层，则新老两代斜层理被淤积层隔开（图4中这两种情况都有）。这两种情况的斜层理都被叫做交错层理。

在流水削高填低的长期作用下，山区最终会被夷平，形成湖沼广布的平原。山区被夷平的过程中沉积物堆积的顺序下粗上细。处于最下部的是陆相砾岩，称为底砾岩。底砾岩可以呈透镜状产出，也可以成层乃至呈巨厚层产出。具有斜层理的沉积层总是位于底砾岩之上，具水平层理的沉积层一般位于最上面。当这些陆相沉积物被埋深压实并被矿物质胶结以后就形成岩石，即所谓陆相沉积岩。

地质工作者就是通过对陆相沉积岩的研究，阅读大地山川变化历史的。 

（部分图片源于网络）