大于2mm的碎屑含量在50%以上的岩石叫粗碎屑岩,也称砾质岩。粗碎屑岩的碎屑成分主要为岩屑,只有在较细的粗碎屑岩中有时可见到单矿物砾石,重矿物极少或几乎没有,除>2mm的碎屑之外,还有<2mm的碎屑(砂和粉砂),称充填物或混入物。
1.类型划分
粗碎屑岩可根据下列原则进一步划分:
(1)按粗碎屑的圆度划分
砾岩 圆及次圆状砾石含量>50%的岩石。
角砾岩 棱角和次棱角状砾石含量>50%的岩石。
砾岩一般都是沉积作用形成的,包括河成砾岩、滨海砾岩、滨湖砾岩及三角洲砾岩等;而角砾岩的成因可能有多种,即沉积和成岩(岩溶、盐溶)的,或后生溶解成因的角砾岩等,而构造成因的角砾岩(如断层角砾岩)不属于沉积岩的概念范畴。
(2)按粗碎屑的成分划分
单成分砾岩(角砾岩) 砾石成分单一,其中某种成分的砾石占75%以上,多为稳定的岩屑和矿物,如石英岩、燧石、石英等,代表改造作用比较彻底的产物。有时也有由抗风化力弱的岩石(如石灰岩、粘土岩)在邻近地区迅速堆积而成的砾岩或角砾岩,如川西的上侏罗统莲花口砾岩,就是石灰岩质的砾岩,为山麓冲积扇沉积物。
复成分砾岩(角砾岩) 砾石成分复杂,各种成分的砾石含量都不超过50%,其中大部分砾石抗风化能力不强,常分选不好、圆度不高。这种砾岩多沿山麓呈带状分布,为古老山脉中的母岩迅速破坏、迅速堆积的产物。这种砾岩的成因可以很多,但以造山后期的冲积扇和河流沉积的最为常见。
(3)按砾岩的产状位置划分
底砾岩 在地层剖面中位于海侵层位最底部的侵蚀面上,代表一个长期的沉积间断之后,一个新时期的沉积历史的开始,故在不整合或假整合面之上常见底砾岩。底砾岩具有如下几个成因特点:①位于侵蚀面之上,底砾岩中常含有下伏岩石的砾石;②砾石成分简单,以稳定的岩石碎屑为主,多为单成分砾岩;③砾石的圆度高、分选好;④其厚度不大,但分布的层位较稳定;⑤底砾岩的粒度具有从下到上变细、圆度变好的现象。
层间砾岩(角砾岩) 沉积过程中由于环境的局部变迁而形成的砾岩,称层间砾岩(角砾岩)。具有如下几个成因特点:①整合地夹于其他岩层之中,不代表侵蚀间断;②在剖面上,向下可找到该砾岩中砾石的基岩;③有时与下伏岩层之间有不同程度的冲刷现象,但不代表长期的沉积间断,如碳酸盐岩中常见的由水底冲刷形成的同生砾岩及角砾岩,碎屑岩层中常见的泥砾岩或含泥的砂岩;④砾石圆度差,有不稳定的砾石,如灰岩、粘土岩等,有时甚至成为主要组分;⑤充填物、杂基及胶结物的成分均较复杂。
在河流相沉积中广泛地发育有层间砾岩,类型多为复成分砾岩,单成分砾岩和角砾岩一般不发育,砾石磨圆度大多数较好,并在同一连续的剖面中可多次出现,底为大型冲刷面,但不代表长期侵蚀的间断,借此可区别于底砾岩。部分层间砾岩属于同生砾岩,如华北寒武系中广泛发育的竹叶状灰岩。
2.砾岩、角砾岩的主要类型
滨海砾岩 在滨海地区,由河流搬运来的或海岸破坏形成的砾石。在浅水条件下,遭受波浪和潮汐的反复改造堆积而成。其砾石成分单纯,多为稳定的石英岩、燧石岩等砾石,分选好、磨圆度高。有时含海相化石。岩层厚度不大,但较稳定,可见交错层理,常与石英砂岩共生,砾石长轴可顺岸排列。
河成砾岩 多位于河床沉积的底部,一般分选性差,磨圆度中等。砾石扁平面倾向上游,倾角15°~30°。砾石间砂泥多。砾岩体多呈透镜状产出,其下有冲刷面,无或难见化石,但可有树干或硅化木。
冲积扇砾岩 分布于山间盆地或山前坳陷的边缘,由山区洪水携带粗细混杂的碎屑快速堆积而成,故分选性、磨圆度更差,成分复杂,杂基多。砾石常无定向排列。砾岩体多呈透镜状产出,岩性和厚度变化均大。
冰川角砾岩 由冰川携带的物质堆积而成的角砾岩,分选性很差,可由砾、砂、粉砂和泥混合而成。砾石含量常<50%,多呈棱角状,有擦痕,排列杂乱,成分复杂,杂基多,多为杂砾岩。如我国南川震旦系南沱组的冰川角砾岩。
岩溶角砾岩 在石灰岩地区由溶洞顶壁垮塌堆积而成,其特点是角砾成分多为石灰岩,填隙物多为石灰岩溶解残留的泥质物或溶洞中沉淀的方解石晶体。这种角砾岩分布局限,多呈不规则的囊状。在古今沉积岩(物)中均可见到。
盐溶角砾岩 由于膏盐的溶解而使其围岩破碎、崩塌而成。角砾成分多为碳酸盐岩,无任何分选磨圆,填隙物多为膏盐或钙质溶解后的残余物质,但可残留膏盐假晶。这种角砾岩有一定的稳定层位,它是寻找膏盐矿床的标志,在水文和工程地质工作中,需注意研究此类岩石。
3.粗碎屑岩的研究意义
在沉积岩、沉积相及矿产的研究中,对砾岩的研究可用于:
◆划分和对比地层,是判断沉积间断和区域不整合存在的重要标志。
◆推断古岸线位置和古河流流向。
◆判断陆源区的位置和母岩性质。
◆砾石可作铺路材料和水泥拌料。