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神奇的海灘巖

2020-8-18 8:12:30 來源:中國礦業報 作者:韓建恩 余佳 朱大崗 王津 胡道功

在我國南方海岸的海灘上,偶爾可以看見一些奇形怪狀的石頭,遠看似層狀,很像沉積的地層,可見如書頁似的層理;近看如水泥塊,然而里面卻不見光溜溜的鵝卵石,只見棱角狀的、大小不一的礫石塊和粗粒的砂子;如果仔細觀察,里面還可見貝殼碎片、珊瑚等海洋生物殘留體,這種奇怪的石頭在地質學上稱之為海灘巖。

海灘巖的成因及分布

海灘巖(beachrock)是海洋地質學中的名詞,是指海灘上砂、礫等碎屑物質經碳酸鹽膠結作用而形成的巖石,海岸沙灘在熱帶、亞熱帶地區干濕季交替的氣候下,高低潮轉換過程中海水水面升降所造成的潮間帶交替,使海水中的碳酸鈣得以溶解和沉淀,潮間帶海灘上的砂層和混雜其中的貝殼碎屑被碳酸鈣膠結而形成的巖層,這些膠結物一般為高鎂方解石和文石。

地質學家認為,海灘巖是一種熱帶、亞熱帶地區的濱海沉積巖,分布于海灘地帶,成因與區域氣候干濕交替、海水蒸發、高低潮轉換、大氣淡水淋溶等作用相關,是在特殊自然環境下形成的一種特有的海相沉積巖,初看像是海灘沙被水泥膠結起來,極堅硬。

研究表明,目前所見的海灘巖大都形成于第四紀的全新世,即距今約1萬年,第四紀全新世中晚期發現最多,也就是距今6000年以來形成的海灘巖最多。超過1萬年的海灘巖鮮有報道。從形成時間方面來講,海灘巖是一種非常年輕的巖石,我國南海西沙群島還有正在形成的海灘巖。

全球海灘巖主要分布在熱帶至溫帶海岸帶地區,我國的海灘巖主要分布于熱帶和亞熱帶地區,基本上位于長江口以南的海岸帶或者島嶼的海灘上,除海南、廣東、廣西外,福建、浙江也有發現。所以,如果有報導說在我國北方的海岸帶上發現有海灘巖,那就需要仔細加以甄別。

海灘巖的特征及用途

海灘巖的礦物主要由石英、長石組成,膠結物主要是鈣質,所以非常堅硬。巖石整體呈砂狀結構、塊狀構造,最大的特點是其中含有貝殼碎片,這可以區別于水泥塊和其它巖石。基于海灘巖的礦物組成和膠結物,因而其顏色主要呈灰白色、灰黑色,偶爾還可見灰黃白色、淺灰黃色。相對于其它五顏六色的沉積巖,海灘巖的色調比較單一。

海灘巖的層理和波狀交錯層理清晰,和其它沉積巖一樣,地質學家也可以用羅盤測量它的產狀。海灘巖的產狀非常神奇,它的層理傾向永遠指向大海的方向,就像向日葵迎著太陽一樣。層理的傾角一般幾度至十幾度,有的可能到二十多度,這與海灘巖形成時的地形和海浪的強弱有關系。如果我們發現海灘巖的傾向指向了陸地方向,或者它的傾角近直立了,那么這個地方的海灘巖一定受到外力的作用而使它的位置發生了變化,這個外力可能是地殼的升降、地震等。

海灘巖形成在水動力條件很強的海濱潮間帶,成巖期及成巖后即遭受海浪、生物等外營力的風化剝蝕,現今巖層厚度為風化殘余厚度。經過海水、海風侵蝕,在海灘巖上形成海蝕洞、海蝕塔、海蝕天生橋、海蝕帆等的地貌景觀。例如,在海南省三亞市鹿回頭風景區就可見到這些奇特的地貌景觀。

海灘巖主要由陸源的花崗巖砂礫巖屑和海生生物碎屑兩大組分組成,鈣質膠結,雖然成巖時間短,但是成巖程度較好,形成的巖石比水泥塊還堅硬,錘擊不易碎裂,居住在附近的居民直接把海灘巖切塊,作為建筑材料蓋房子。令人驚奇的是,海灘巖還可以加工成動物飼料。有一種海灘巖中,其中的貝殼碎片含量很多,達到90%以上,這類海灘巖加工成的礦粉除了含有豐富的鈣外,還含有有機質、磷、鉀等元素,這些元素均有利于動物的生長和發育,當然可以當作動物的飼料了。

海灘巖的科學價值

第一,海灘巖可以指示海平面的變化。地質學家把經過潮差修正后的各個海灘巖高程和年齡,繪制在高程-時間坐標系上,便可獲得海灘巖所在海區的海平面相對變化曲線,從而可以分析海平面相對升降的基本特征。

第二,海灘巖可以反映古氣候狀況。海灘巖是特定氣候條件下的產物,地質學家根據其分布的地區,可以判斷該地區海灘巖生成時的氣候特征。另外,海灘巖中膠結有各種各樣的貝殼屬種,地質時期的氣候環境不同,形成的貝殼屬種也不同,據此也可以判斷海灘巖形成時的古氣候狀況。

第三,海灘巖可以反映新構造運動。海灘巖現今的分布高度是海平面和地殼新構造升降的綜合表現。假如某個地區地殼保持穩定,海灘巖生成后其高度沒有變化,則這個海拔高度是海灘巖生成時海平面高度的反映,并且同一地區同一時期的海灘巖的分布高度應該基本相同。假如兩處海灘巖同一期生成,但是海拔高度差別較大,那么則是新構造差異升降的結果。

總之,海灘巖不僅外形奇特,形成環境奇特,而且還記錄了大自然滄海桑田的變化歷史,它是自然界給予人類的瑰寶,未來等著你我去揭開它的神秘面紗。□

(作者單位:中國地質科學院地質力學研究所)

網站編輯:宮莉

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