岩溶角砾岩体的成因最主要的是溶蚀作用,依据角砾岩体的地质特征可得出角砾岩体的成因模式,并得到雾迷山组地表现代岩溶的证实。
1.岩溶作用基本机理
在含有CO2水流的作用下,使碳酸盐岩中的矿物组分转变为离子状态而溶于水中。不同水质在不同温度、压力的状态下,其饱和的溶蚀量是不同的;已溶解的碳酸钙、镁物质,由于温度、压力及水流速度等因素的变化,又可立即沉积出碳酸盐矿物。这就是研究地区雾迷山组白云岩发生溶蚀作用、岩溶角砾岩基质中发生碳酸钙沉淀的机制。溶蚀作用最简单的化学反应式为:
CaCO3+H20+CO2=Ca(HCO3)2
CaMg(CO3)2+2H20+2CO2=Ca(HCO3)2+Mg(HCO3)2
白云岩在岩溶作用过程中,有时产生去白云岩化现象:
CaMg(CO3)2+Ca2→2CaCO3+Mg2+
在岩溶角砾岩基质中的碎屑颗粒边缘普见这种现象。
2.成因模式
在雾迷山组时期沉积一大套白云岩之后,由于地壳运动、构造变动等因素的作用下,局部逐渐隆起上升,隆起区遭受风化剥蚀作用,与此同时,侵蚀性流水沿着可溶性良好的岩石(白云岩)的薄弱地带(如裂隙、断裂系统)进行不断循环,经过逐渐冲洗溶解作用,形成岩溶洞穴。就近的风化剥蚀作用的产物可能由流水搬运到洞穴中沉淀下来。洞穴壁也可能发生坍塌作用原地堆积,洞穴壁上还保留快要掉下来的岩块;由于构造作用形成的岩石碎块也就地堆积成洞穴堆积物。洞穴内的岩石又经过年复一年的地下水和地表水的溶蚀作用,在砾石产充填细粒碎屑物质、泥质等,并发生了化学沉淀,经胶结作用,成为岩溶角砾岩。
裂隙角砾岩主要是经过裂隙的切割作用,使原地的岩石破碎成角砾状,在地下水及地表水的作用下,发生溶蚀、充填和沉淀作用,最终固结成岩。
3.雾迷山组现代地表岩溶
我国华北太行山、燕山地区雾迷山组地层构成的山脉,山峰林立,形似犬牙,著名的狼牙山也因此而得名。在燕山西段几条剖面中雾迷山组地层构成的山均具卡斯特地貌。雾迷山组地层中溶蚀裂隙、溶洞、溶蚀孔洞、溶孔等等比比皆是。第三纪以后形成的岩溶称现代岩溶,第三纪以前形成的岩溶称古岩溶。我们现在观察到的卡斯特地貌等都是现代岩溶,而我们新发现的岩溶角砾岩则可以称为古岩溶角砾岩。现在岩溶的广泛存在为推断古岩溶的发育提供了一个证据。