红层的岩石学特征在工程上的应用

《红层的岩石学特征在工程上的应用》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、红层概述红层为红色的陆相碎屑沉积物，形成于古盆地和湖泊环境，主要形成于炎热、干燥的地质时期。红层岩石组成多为砂岩和砾岩，并夹粉砂岩、页岩、泥岩、灰岩、石膏及岩盐等，红层的沉积结构和构造具有一定的规律性。红层是地壳演化到一定历史阶段的产物，它不只是中新生代的产物，在古生代也有红层发育与分布。中国的红层主要分布在西南、华南、华中及西北的广大地区。山于各地区红层的岩性、构造运动、气候条件和时间因素不同，红层中发育了多种地貌，如方山、丘陵、高原、丹霞地貌等。红层地貌与丹霞地貌应严格区分开来。红层的界定曾昭璇等认为“红层是从中生代，特别是从侏罗纪到早第三纪的陆相红色岩

2、系”，是丹霞地貌发育的物质基础。至于它形成于什么时代，没有必要在定义中加以限制，因为在中生代以前和晚第三纪也有红层堆积;由于沉积环境的差异和后期地质作用的改造，红层的颜色可能变化于棕黄、褐黄、紫红、褐红、灰紫等偏红色调;红层是一种岩性复杂的陆相沉积，这与相对均质、致密的海相沉积有着很大的差别，但应该允许有过渡相和交互相夹层;说红层是碎屑岩系主要用以区别陆相化学沉积和生物沉积。作者对红层提出了一个界定依据:①颜色是偏红色调;②是陆相沉积环境;③是碎屑沉积。因此认为，红层是一种红色的陆相碎屑岩系。红层这个名称在中国最早由李四光提出，红层主要指侏罗系、白奎系及少量

3、三叠系及早第三系形成的，己经成岩的，主色调为红色的泥岩、粉砂岩、砂岩等岩性的一套陆相及浅水湖相沉积物，但红层并非只是中生代及以后的产物，在北美一俄罗斯古陆以及我国的山西及塔里木盆地等部在古生代就有陆相“老红层”沉积。红层的物质组成根据目前国内学者的研究，红层碎屑的颗粒组成差异很大，有洪积泥砾、短促河床砾石层、河床相砂砾、较长途搬运的具有砂波结构的河床砂、河流三角洲前缘相的砂质层和以泥质为主的湖盆相粉砂质或淤泥质沉积等。四川盆地西北部的古山前拗陷中的红层巨砾可达数十厘米，而许多红层盆地中部多由泥质岩构成。碎屑的砾石组成一般与其外围山地的物源一致，岩屑、砾屑是其

4、外围物源地岩石碎屑的混合。其砂质主要是石英，含部分长石;胶结物以泥、砂为主，化学胶结物主要为硅质、钙质和铁质。湖南岌山的碳酸钙含量随外围接触地层的不同而有很大差别，在接触碳酸盐岩源地的地方，碳酸钙含量可达25%以上。红层的结构和构造红层一般发育在内陆盆地和湖泊环境，所以其沉积特征在粒度上呈现出一定的规律，红层盆地边缘往往堆积巨厚的洪积相混杂泥砾，往中心渐变为洪、冲积砾岩、砂砾岩，砂岩与河、湖积细砂、粉沙岩或泥质岩。这是因为形成红层的物质来源于古盆地或古湖盆周围的高地，所以边缘地带最先接受沉积，粒度较大，而粒度较小的物质可以被搬运到盆中。但在垂直剖面上，盆地外

5、围的洪积扇前缘粗碎屑堆积区，岩石粒级的变化很大，常常表现为互层状。即砾岩、砂砾岩交互成层，夹砂岩;或砂砾岩、砂岩为主夹砾岩或夹薄层粉砂岩、泥质岩。而接近湖盆中心的细碎屑堆积区，岩性的垂直变化一般较小。相对说来，河流淡水沉积、泥砂胶结或硅质、铁质胶结的砾岩和砂砾岩比较坚硬;而盆地中心沉积的粉砂岩、泥质岩所含的可溶性物质较多，透水性较差、含水较多，因而比较软弱。大部分的粗碎屑红层以厚层或巨厚层甚至块状构造为主;接近盆地中心的湖积相或河漫滩相细碎屑红层一般以薄层构造为主;而介于两者之间的河床相和三角洲相堆积则较为复杂，比较稳定的较大河流在河床侧向摆动过程中，可能会

6、形成厚层或巨厚层砂质堆积，同时在边滩发育或河底砂波移动过程中，在沉积层内的细层或纹层形成斜层理;另一种情况可能是在人湖三角洲推进过程中，在同一砂岩层内，发育斜层理或交错层理。丹霞山锦石岩段和白寨顶段有8一20m巨厚层不等粒石英砂岩和长石石英砂岩，均具有大型板状交错层理。其中锦石岩段厚层砂岩的交错层产状。四川盆地南部白平统窝头山组的巨型斜层理十分发育。层系厚3一5m，有时可达数十米。细层层理倾角一般大于300，个别40以上，呈多向倾斜。红层形成的古地理环境红层的岩性、结构、沉积相和古生物化石(包括植物袍粉)等各种地层研究成果显示，红层是一种典型的陆相沉积。红层

7、中所含的可溶性盐较多，丹霞山砂岩样中AL2O3、CaO、Fe2O3，K2O，Na2O的含量均超过砂岩的克拉克值。许多盆地相红层中都夹有膏盐层，粤北南雄群红色泥岩、皖南休宁盆地红层及川南、甘肃等地的红层中都夹有多层的含石膏层。故而认为大部分红层堆积在封闭的、相对干燥的内流盆地环境中。而在盆地堆积的后期，随着盆地抬升、湖水外泻而淡化，红层中没有盐沉积，但仍处于相对封闭的内陆环境，在淡化的盆地中沉积的红层往往比盐化的湖盆中沉积的红层要坚硬一些。由于红层中大多含有碳酸盐岩碎屑或钙质胶结物，甚至含有蒸发盐夹层，目前大部分学者认为红层形成在炎热千燥的环境下。但是红层的红

8、色主要是高价铁(Fe'十)相对富集而成的，这个富集过