沉积物分选性和磨圆度

一般情况下，牵引流在搬运过程中碎屑沉积物通常会发生三个方面的变化：①沉积物粒度的变化——随着搬运距离和搬运次数的增加，沉积物粒度变细；②沉积物分选性的变化——随着搬运距离和搬运次数的增加，沉积物分选性变好；③沉积物磨圆度的变化——随着搬运距离和搬运次数的增加，沉积物颗粒逐渐浑圆化。但是，影响沉积物的因素是错综复杂的，除牵引流以外的其他流体性质、母源性质和环境特征也往往制约沉积物的粒度、分选性和磨圆度。

一、分选性

分选（sorting）是指碎屑物质在水、风等动力作用下，按粒度、形状或密度的差别发生分别富集的现象，表示颗粒大小的不均一性。分选主要是在碎屑颗粒的搬运过程中完成，表明沉积颗粒粒度与一定介质条件相适应的结构特点。

当介质为水流时，在水的流速和携带能力发生变化时，被搬运的颗粒就会在不同的水力条件下，以不同的粒度等级分别进行沉降和堆积，这就是颗粒粒度的水力分选作用。碎屑颗粒在浊流中也可以受到一定的分选，但不如牵引流彻底。在牵引流中，颗粒粒度与分选性具有一种有趣的关系，即愈向细砂（直径0.25～0.1mm）变化，分选性愈好。

分选性是沉积环境能级的反映。一般来说，随着搬运距离的加长，岩石的分选性也变好；沉积介质的强烈和持续搅动也有助于分选程度的增高；风的搬运比水的搬运分选好，滨海沉积比湖泊和河流沉积的分选好。

碎屑沉积物的分选性，可用粒度参数中的分选系数和标准偏差等定量表示（表5-3）。分选性也可以粗略地分为：好、中、差三级。当主要粒度成分含量大于75%时，或颗粒大小近于相等者，称为分选好。当主要颗粒成分含量在50%～75%之间，称为分选中等。没有一个粒级成分含量超过50%时，或颗粒大小相差大，则称为分选差（图5-12）。

图5-12 用于在薄片下肉眼估计分选性的对比图（据Lewis，1984）

含斑性是砂岩的另一种结构，余素玉（1984）将其解释为重力流的产物。它是指在某一粒度的砂岩中出现了跳级颗粒（斑屑），其直观特点相当于岩浆岩中的似斑状结构（图5-13）。含斑性砂岩在我国第三纪湖盆腹地较为常见，与其伴生的是半深湖-深湖泥岩，砂体往往具有块状构造，代表了一种水下的重力流沉积，其可以构成独立的水下浊积扇体系，也可以是三角洲前缘的部分沉积物（吴立群等，2010）。

二、磨圆度

磨圆度（roundness）是指碎屑颗粒在被搬运过程中，经流水冲刷、互相撞击之后的原始棱角被磨蚀圆化的程度，它是碎屑岩的重要结构特征之一。磨损程度反映了碎屑的全部搬运历史，但不一定能反映出颗粒由源区迁移到沉积区的距离——圆的颗粒可能来自于当地的沉积岩，或者可能是在一种近源区的环境下受到长期磨损的结果，例如悬崖附近的海滩。在有些情况下，例如在土壤中，化学作用可使颗粒变圆（Crook，1968）。

图5-13 渤海湾盆地歧口凹陷古近系砂岩的含斑性（焦养泉摄，2008）

碎屑颗粒的磨圆度一方面取决于它在搬运过程中所受磨蚀作用的强度，另一方面也取决于碎屑本身的物理化学稳定性以及它的原始形状、粒度等。

碎屑颗粒的磨圆度总是随着其搬运距离和搬运时间的增加而增高，这是碎屑颗粒磨圆度变化的总趋势。碎屑颗粒在搬运过程中受到的磨蚀作用越强，其原始棱角被磨蚀的越显著，磨圆度也就越好。这对于粗碎屑，特别是对滚动搬运的砾石来讲表现得更为明显。

在河流环境中砾石的磨圆度随着粒度的增大而增高，大砾石比小砾石表现出更显著的机械磨蚀。与砾石相比，砂级碎屑的圆化速度要慢得多，而且砂的粒级越细，在搬运中遭受的磨损越小。

图5-14 砂粒磨圆度的轮廓对比图（据Shepard 和Young，1961）

a.尖角状（0.12～0.17）；b.棱角状（0.17～0.25）；c.次棱角状（0.25～0.35）；d.次 圆 状（0.35～0.49）；e.圆 状（0.49～0.70）；f.极圆状（0.70～1.00）；括号中的数字是根据Wadell球度计算公式对各级磨圆度给出的

归纳起来，在搬运过程中，滚动的颗粒比悬浮的颗粒易磨圆，大的颗粒比小的颗粒易磨圆，硬度小的颗粒比硬度大的颗粒易磨圆，搬运距离远的颗粒比搬运近的、搬运时间长的比搬运时间短的磨圆度好。

在同样的磨蚀条件下，不同性质的碎屑磨圆程度不同。例如，石灰岩的碎屑远比同粒级的石英砂岩碎屑易于磨圆，因为石灰岩在水中的物理化学稳定性远不如石英砂岩。

另外，风的搬运比水的搬运的碎屑磨圆度好，滨海沉积比河流沉积的碎屑磨圆度好。总之，造成碎屑颗粒磨圆的因素是很复杂的，因此，当利用碎屑的磨圆度特征来分析其沉积成因时，应以同一成分、同一粒级的碎屑为标准。

在手标本的观察描述中，通常把碎屑的磨圆度划分为如下6个级别（图5-14）。

尖角状：颗粒具有极尖锐的棱角，甚至呈锯齿状。

棱角状：颗粒具尖锐的棱角，棱线向内凹进。

次棱角状：碎屑颗粒的棱和角均稍有磨蚀，但棱和角仍清楚可见。

次圆状：棱角有明显的磨损，棱线略有向外凸出，但原始轮廓还清楚可见。

圆状：颗粒的棱角已经全部磨损消失，棱线向外突出呈弧状，原始轮廓均已消失。

极圆状：颗粒的棱角已经全部磨损消失，原始轮廓均已消失。

很显然，用对比方法确定磨圆度既直观又迅速，但精度不高。不同的人操作，甚至一个人重复操作时得到的结果都可能有所差别。熟练的工作有助于精度的提高。