云冈石窟砂岩岩性特征

3.3.2　云冈石窟砂岩岩性特征

云冈石窟分布于巨大透镜体状杂砂岩（又称云冈石佛砂岩）中。将研究区砂岩进行详细梳理，可以自下而上分出11层。砂岩岩性主要为钙质胶结砂岩，在砂岩透镜体底部，常可见砾石。砂的主要成分为石英、长石及岩屑，而砾石主要为石英角砾、岩块，甚至可见泥岩团块。云冈石窟砂岩的分选一般、磨圆较差，总体属于近距离搬运沉积而成。除砂岩外，云冈石佛砂岩中分布有泥岩或泥质粉砂岩夹层，如第4层、第8层、第10层。由上述可知，第3层中夹带状的青灰色泥岩，其沉积过程非常复杂。

下面对云冈石窟砂岩沉积特征介绍如下（附图2）。

第1层泥岩：褐红色—砖红色；铁质含量高，主要的矿物成分为蒙脱石、伊利石等；水平层理非常发育，属于高温湖相沉积结果；与其上第2层之间属于突变接触关系，并有明显的冲刷构造。该层泥岩构成了云冈石窟砂岩陡崖的基座。

第2层泥质、钙质胶结长石石英砂岩：青灰色；主要成分为石英、长石及泥岩团块，磨圆分选较差，导致岩性的均匀性差，从含砾长石石英砂岩到粉砂质泥岩均有分布；在崖壁中分布较稳定，其典型的特点是具有非常明显的大型槽状交错层理，同时，该层大量搅入了下部沉积的泥岩团块；砂岩的强度相对较低，同时容易形成差异风化，构成了砂岩陡坎的底部和石窟的底部。由于其岩性不均匀，容易出现风化，导致石窟造像底部出现明显的破坏，如五华洞范围内廊柱下部的强烈风化破坏。

第3层粗粒石英长石砂岩：中厚层状，强度高，抗风化能力较强；底部有比较明显的交错层理发育，中部层理不太明显，基本为块状构造；砂岩层理规模大，总体向南倾斜，指示当时的水体流向；除了西区局部发育有带状泥岩夹层外，砂岩质地均匀，属于快速沉积形成。

该层砂岩是云冈石窟造像的主体地层，连续性非常好，在整个云冈石窟均有分布。厚度在昙曜五窟处最大，为该五窟的开凿提供了良好的地层条件。

第4层灰青色粉砂质泥岩、页岩，夹灰黄色薄层状粉砂岩：该层主要分布于第3窟以东地段，延伸至第1窟东逐渐尖灭；主体是泥质粉砂岩或泥岩，夹砂岩透镜体，泥岩颜色以青灰色、灰黄色为主，泥岩或者泥质粉砂岩水平层理发育，而砂岩透镜体发育小型斜层理。该层主要为湖相沉积，局部受河流冲积影响，有可能为河湖交互相沉积。该层抗风化能力非常差，在崖壁形成风化凹槽，导致上部岩体悬空形成危岩体。其中第1窟、第2窟窟门上部正是该岩层发育的地段，历史上该窟门曾出现坍塌破坏。

第5层钙质铁质胶结石英长石砂岩：褐黄色、褐红色，薄—中厚层状；砂岩在云冈石窟砂岩陡崖中连续分布，与第3层共同构成了佛像雕凿的主要岩层；主要由中—粗粒砂岩，含砾石粗砂岩及少量泥质粉砂岩组成；相对于第3层砂岩，均匀性相对较差，并具有细—粗—细的多层沉积韵律；在相对较细的中粒砂岩、泥质粉砂岩中，基本以水平层理为主，而相对较粗的含砾石粗砂岩中，斜层理发育。因此，该层砂岩可能为临湖的河口沉积。由于水平层理发育，该层砂岩在崖壁风化为条带状。

第6层杂色中粒砂岩与粉砂质泥岩互层：灰褐色、青灰色、褐黄色；主要分布于龙王沟东西两侧山体上，特别是第3窟顶部和龙王沟西侧平台；在第3窟顶部基本以泥质粉砂岩为主，夹少量泥岩、砂岩，砂岩夹层胶结差，易风化，而在龙王沟西侧平台主要为紫红色泥岩。岩层水平层理非常发育，属于湖相沉积。该层岩石强度低，滞水性好，在第3窟构成了顶板岩体，导致该窟顶板坍塌严重。

第7层粗粒状含砾石长石石英砂岩：褐黄色；交错层理发育比较典型；岩性强度较高，一般形成沟坎，并构成石窟顶板主要岩体；底部携带了较多泥岩团块，岩石强度相对较低，与第6层之间具有明显的冲刷现象。该层属于河流冲积相沉积。

第8层红褐色泥岩：中厚层状；基本分布在以第3窟为界的东区，主要呈红褐色，局部为青灰色；强度低，形成风化凹槽或缓坡地形。该层主要以干旱条件下的湖相沉积为主。

第9层中粒状铁锰质、泥质长石石英砂岩：黄灰色、褐黄色；是云冈石窟顶部岩层中发育厚度较大的一层，主要以槽状层理为主，局部为斜层理；岩性以砂岩为主，层理比较发育，顺层风化比较严重，呈非常典型的蜂窝状风化。该层主要为辫状河流相沉积，水动力条件较弱。

第10层粗粒长石石英砂岩：褐黄色；主要由强度较高、抗风化能力较好的砂岩组成；在云冈石窟往往形成崖壁顶部的悬空岩体；主要以水平层理为主，少量为斜层理；相对于第9层而言，该层泥质含量降低，差异风化不明显。

第11层长石石英砂岩：该层仅局部发育，往上相变为泥岩。