实习二 砾石统计资料的整理.docx
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实习二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
编
号
砾石
成分
砾径（mm）
方位
ab面产状
磨圆度
风化程度
其它
a
b
c
a
倾向
倾角
0
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
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）。
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
园球体
1
扁长体
4
椭球体
3
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：
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＝
）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”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）
d75――75％含量处之颗粒直径，
d25――25％含量处之颗粒直径。
表1－3砾石a轴长度和粒径d的平均值及分选系数
砾石
点号
a轴长度平
均值（mm）
a轴长度
分选系数
粒径d平
均值（mm）
粒径d
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。
6.特殊的砾石形状及表面擦痕
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
编
号
砾石
成分
砾径（mm）
a轴
走向
ab面产状
磨圆度
风化程度
其
它
a
b
c
倾向
倾角
0
1
2
3
4
1
2
3
4
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
角岩
76
70
21
111
166
21
√
√
8
板岩
25
10
9
101
171
20
√
√
9
千枚岩
63
31
11
103
173
18
√
√
10
石英岩
52
29
18
105
169
19
√
√
11
石英砂岩
21
14
8
114
171
51
√
√
12
千枚岩
20
9
7
111
180
32
√
√
13
粗砂岩
35
10
9
115
179
23
√
√
14
石英岩
26
15
14
121
178
19
√
√
15
石英砂岩
12
9
8
131
161
14
√
√
16
含砾砂岩
9
6
4
128
172
18
√
√
17
凝灰岩
37
20
11
128
145
18
√
√
18
脉石英
72
65
12
129
165
17
√
√
19
石英砂岩
26
15
8
127
172
18
√
√
20
细砂岩
24
6
4
121
181
21
√
√
21
细砂岩
66
36
14
120
189
15
√
√
22
脉石英
31
29
13
119
187
8
√
√
23
石英砂岩
19
18
6
115
186
10
√
√
24
凝灰岩
30
15
7
110
179
21
√
√
25
砾岩
56
50
21
114
181
14
√
√
26
石英岩
54
25
19
111
180
15
√
√
27
石英砂岩
21
14
9
121
179
16
√
√
28
板岩
98
76
20
178
180
20
√
√
29
粗砂岩
36
15
6
150
154
31
√
√
30
石英砂岩
16
9
5
134
156
24
√
√
31
石英岩
47
26
15
75
148
25
√
√
32
石英砂岩
32
25
9
76
157
12
√
√
33
粗砂岩
6
5
3
72
165
14
√
√
34
石英砂岩
51
29
10
70
178
31
√
√
35
石英岩
14
7
6
70
176
25
√
√
36
粉砂岩
49
24
18
65
169
41
√
√
37
花岗岩
76
60
54
66
175
32
√
√
38
石英砂岩
52
41
25
70
180
20
√
√
39
石英岩
30
25
8
61
191
16
√
√
40
红柱石
角岩
45
27
21
72
181
17
√
√
41
石英砂岩
76
66
26
69
175
16
√
√
42
砾岩
26
21
10
60
156
21
√
√
43
粉砂岩
35
29
9
60
158
8
√
√
44
石英砂岩
21
15
10
61
160
4
√
√
45
石英岩
16
9
5
62
161
6
√
√
46
石英砂岩
23
21
16
58
172
15
√
√
47
粉砂岩
15
8
6
63
171
25
√
√
48
石英砂岩
26
15
8
57
171
25
√
√
49
石英岩
21
13
9
60
150
41
√
√
50
石英砂岩
16
10
6
61
159
23
√
√
51
红柱石
角岩
66
61
20
69
161
25
√
√
52
闪长岩
70
45
9
54
172
14
√
√
53
粉砂岩
97
76
38
56
178
16
√
√
54
石英砂岩
40
30
10
61
190
19
√
√
55
石英岩
76
54
11
60
310
20
√
√
56
闪长岩
56
36
16
59
210
30
√
√
57
石英砂岩
55
40
15
57
231
11
√
√
58
粉砂岩
60
34
26
61
240
14
√
√
59
石英砂岩
98
77
35
70
211
13
√
√
60
长石砂岩
41
31
22
80
215
18
√
√
61
石英砂岩
23
7
4
81
200
17
√
√
62
粉砂岩
30
21
10
79
198
16
√
√
63
砾岩
36
26
15
75
175
16
√
√
64
石英砂岩
35
29
9
69
158
16
√
√
65
片岩
56
24
10
96
141
21
√
√
66
石英岩
44
30
10
72
165
40
√
√
67
石英砂岩
37
25
11
74
161
35
√
√
68
闪长岩
38
24
16
78
171
30
√
√
69
花岗岩
80
41
25
76
180
28
√
√
70
石英砂岩
34
19
14
82
190
21
√
√
71
石英砂岩
99
66
50
84
120
21
√
√
72
角岩
66
20
15
86
119
19
√
√
73
板岩
54
35
26
75
125
18
√
√
74
石英砂岩
46
35
20
74
145
17
√
√
75
石英岩
22
10
5
72
161
15
√
√
76
石英岩
90
65
40
59
150
15
√
√
77
石英砂岩
75
66
30
61
151
16
√
√
78
片岩
78
45
21
23
145
50
√
√
79
角岩
82
30
10
31
160
41
√
√
80
石英砂岩
40
36
21
48
178
35
√
√
81
板岩
60
34
16
71
190
61
√
√
82
石英岩
85
40
20
74
189
31
√
√
83
石英砂岩
38
31
18
85
170
41
√
√
84
含砾砂岩
36
25
21
76
180
25
√
√
85
灰岩
28
22
13
61
191
18
√
√
86
细砂岩
35
15
8
90
181
17
√
√
87
石英砂岩
76
35
13
81
172
16
√
√
88
粉砂岩
32
20
15
92
181
5
√
√
89
石英砂岩
35
19
9
35
169
10
√
√
90
石英岩
44
30
25
38
150
11
√
√
91
石英砂岩
43
31
16
48
149
14
√
√
92
砂岩
50
28
16
51
132
17
√
√
93
花岗岩
28
21
15
62
141
18
√
√
94
石灰岩
96
52
40
73
150
19
√
√
95
石英砂岩
37
22
10
82
146
21
√
√
96
花岗岩
56
31
21
79
18
30
√
√
97
石英砂岩
78
56
32
75
129
31
√
√
98
粉砂岩
32
21
15
32
122
20
√
√
99
石英砂岩
52
43
37
21
145
18
√
√
100
石英岩
35
28
12
58
105
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）。
表1－4
岩性
含量％
测点
石英岩
砾岩
石英砂岩
粉砂岩
长石砂岩
红柱石角岩
闪长岩
板岩
片岩
千枚岩
细砂岩
粗砂岩
含砾砂岩
凝灰岩
脉石岩
灰岩
花岗岩
三
阶
地
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
棱角
次棱角
次圆
圆
极圆
0
1
2
3
4
三阶地
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：
表1－6三阶地砾石参数统计表
数据
测点
粒度
砾态
d
Da
Db
Dc
D25
D75
S0
φ=
/a
F=（a+b）/2c
表1－7三阶地砾石a轴长度统计表
长度
％
测点
0
︱
10
11
︱
20
21
︱
30
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