礫岩岩溶地質公園
1. 名稱術語及類型
角礫岩（breccia）一詞本身沒有一定的成因意義，而溶解角礫岩、崩塌角礫、卡斯特角礫岩及構造角礫岩等則都是成因術語。Stenton(1966）將那些成因上和溶解作用有關的角礫岩統稱為溶解角礫岩（solution breccias）,Clifton(1969）則稱為溶解-崩塌角礫岩（solution-collapse breccias）。卡斯特角礫岩（karst breccias）指的是和卡斯特作用有關的過程中形成的角礫岩（Park and Brian Jones,1985）。使用溶解角礫岩、崩塌角礫岩和卡斯特角礫岩這些術語比較困難，除非對角礫岩的成因有相當的把握。
在燕山地區中、新元古界中筆者見到兩種角礫岩，一種是和卡斯特作用有關的過程中形成的，它也明顯與構造有關，因此油田上稱其為構造溶塌角礫岩。卡斯特角礫岩大都與構造有關，依據構造和溶解等卡斯特作用的主次關系，可以劃分出構造角礫岩或卡斯特角礫岩。把和卡斯特作用有關的過程中形成的角礫岩稱為卡斯特（岩溶）角礫岩。另一種角礫岩明顯是由裂隙作用形成的，充填於裂隙中，溶解作用佔次要地位，不妨稱其為裂隙角礫岩。
喀斯特一詞是世界各國通用術語，我國在1966年以前也一直使用過，1966年在桂林召開的全國喀斯特學術會議上，決定將「喀斯特」一詞改稱岩溶。後來有人認為岩溶不等於喀斯特，建議恢復喀斯特這一術語。事實上，在國內文獻以及日常用語中「岩溶」和「喀斯特」都很經常使用，含義基本相當。凡是地下水和地表水對可溶性岩石的破壞和改造作用都叫做岩溶作用，其中包括化學過程（溶蝕和沉澱）和機械過程（流水侵蝕和沉積、重力崩塌和堆積等）。岩溶（喀斯特）包括岩溶過程和岩溶現象兩方面，即既包括作用，也包括結果，是地殼中及地面上主要由於可溶性岩石化學溶解引起的地質作用及其所產生的一些現象的總體。其表現方式多種多樣，其成因除溶解外，還包括堆積、充填、沉積、沉澱、陷落、塌陷等作用。茲就中、新元古界各類角礫岩的特徵、成因及其分布規律闡述如下：
2. 岩溶角礫岩體分布規律及其控制因素
燕山西段岩溶角礫岩體分布於不整合面之下的可溶性岩石之中，即分布於前寒武紀末和侏羅系不整合面之下的大套霧迷山組白雲岩中，發育於斷裂及裂隙較發育的地區及層位上。
岩石的可溶性是岩溶發育的基礎，霧迷山組發育有巨厚的白雲岩，屬於可溶性岩石。下葛峪剖面霧六、七段（岩溶角礫岩發育段）燧石含量較少，燧石主要以內碎屑形式出現在其中。霧迷山組白雲岩泥質含量比較少，有利於岩溶的發育。白雲岩中粒屑白雲岩類易發生滲流溶蝕作用。
岩石的溶蝕作用也取決於水溶液的性質，地下及地表水的化學組分不同，對碳酸鹽岩溶解能力就不同。富含SiO2的水溶液，易於在粒屑間及裂隙間發生硅質沉澱，從而封堵孔隙和裂隙，不利於岩溶發育。保持溶蝕水的暢通無阻是保證水溶液具有強大溶蝕能力的重要條件。
構造是控制岩溶發育及其空間分布的主導因素，本區部分角礫岩體延伸方向受構造斷裂及裂隙的控制，宣化地區崇禮南有一組發育比較早的近東西向的斷裂，某些岩溶角礫岩體的橫向延伸方向與該斷裂方向近乎一致。構造運動使霧迷山組地層隆起遭受風化剝蝕，為岩溶發育創造了條件。由於斷裂作用，岩石破碎程度高，有利於溶洞的形成。裂隙的作用，使沿壁岩石易於塌落，角礫岩體圍岩中的裂隙以及角礫岩本身的裂隙的存在證實了這一點。霧六、七段可能存在斷層及小型錯動，構造裂隙相當發育，對岩溶角礫岩的發育起重要作用。
氣候條件也是影響岩溶發育的重要條件。乾旱氣候有利於洞穴內碎屑堆積，濕潤氣候有利於洞穴內化學沉積，下葛峪岩溶洞穴內化學沉積不多，缺乏獨立的形態，只作為膠結的形式出現於岩溶角礫岩的基質中；洞穴內以角礫堆積為主，反映當時氣候乾旱。
研究地區岩溶發育受岩性、水溶液及氣候條件、構造等因素的影響，其中最主要的可能是構造因素的影響。
3. 丹霞地貌屬於喀斯特地貌嗎
丹霞地貌不屬於雅丹地貌。
丹霞地貌、雅丹地貌和喀斯特地貌是我國常見的三種地貌。三者的相內同點都是受外力侵容蝕而成。雅丹地貌是風侵蝕，喀斯特地貌和丹霞地貌是水侵蝕，但喀斯特地貌是在石灰岩地區才能形成，而丹霞地貌在沉積岩地區形成較多。具體來說：
1、丹霞地貌是指紅色砂岩經長期風化剝離和流水侵蝕，加之特殊的地質結構、氣候變化以及風力等自然環境的影響，形成孤立的山峰和陡峭的奇岩怪石。
2、雅丹地貌是一種典型的風蝕性地貌，由於風對乾旱區的湖積或沖積平原吹蝕，小山包的下部往往遭受較強的剝蝕作用，並逐漸形成地面支離破碎的向里凹的壟槽形態，有些地貌外觀如同古城堡，俗稱魔鬼城。高起的風蝕土墩作長條形，排列方向與主風向平行。近年來研究表明，暫時性流水的沖蝕和湖水的侵蝕，也是雅丹形成的重要原因之一。雅丹地貌以我國塔里木盆地的羅布泊西北樓蘭附近最典型。
3、喀斯特地貌是具有溶蝕力的水對可溶性岩石（碳酸鹽岩、石膏、岩鹽）進行以化學溶蝕作用為主所形成的地表和地下形態的總稱，又稱岩溶地貌。除溶蝕作用以外，還包括流水的沖蝕、潛蝕以及坍陷等機械侵蝕過程。
4. 礫岩岩溶與灰岩岩溶的區別
都屬於沉積岩，礫岩，經過較長距離的搬運或受到海浪的反復沖擊，形成版圓形或橢圓形權狀，再經過膠結的岩石。區別礫岩是有較小的石英，長石等較小的沙礫膠結而成堵塞，顆粒直徑很小，呈層狀，和礫狀，一般層理不發育，灰岩，分為石灰岩，白雲岩，泥灰岩，硅質岩，石灰岩是有結晶細小的方解石組成。純石灰岩加冷鹽酸會起泡，白雲岩起泡少，泥灰岩碳酸岩與黏土岩之間的過度產物。
5. 角礫岩體成因
岩溶角礫岩體的成因最主要的是溶蝕作用，依據角礫岩體的地質特徵可得出角礫岩體的成因模式，並得到霧迷山組地表現代岩溶的證實。
1.岩溶作用基本機理
在含有CO2水流的作用下，使碳酸鹽岩中的礦物組分轉變為離子狀態而溶於水中。不同水質在不同溫度、壓力的狀態下，其飽和的溶蝕量是不同的；已溶解的碳酸鈣、鎂物質，由於溫度、壓力及水流速度等因素的變化，又可立即沉積出碳酸鹽礦物。這就是研究地區霧迷山組白雲岩發生溶蝕作用、岩溶角礫岩基質中發生碳酸鈣沉澱的機制。溶蝕作用最簡單的化學反應式為：
CaCO3+H20+CO2=Ca(HCO3)2
CaMg(CO3)2+2H20+2CO2=Ca(HCO3)2+Mg(HCO3)2
白雲岩在岩溶作用過程中，有時產生去白雲岩化現象：
CaMg(CO3)2+Ca2→2CaCO3+Mg2＋
在岩溶角礫岩基質中的碎屑顆粒邊緣普見這種現象。
2.成因模式
在霧迷山組時期沉積一大套白雲岩之後，由於地殼運動、構造變動等因素的作用下，局部逐漸隆起上升，隆起區遭受風化剝蝕作用，與此同時，侵蝕性流水沿著可溶性良好的岩石（白雲岩）的薄弱地帶（如裂隙、斷裂系統）進行不斷循環，經過逐漸沖洗溶解作用，形成岩溶洞穴。就近的風化剝蝕作用的產物可能由流水搬運到洞穴中沉澱下來。洞穴壁也可能發生坍塌作用原地堆積，洞穴壁上還保留快要掉下來的岩塊；由於構造作用形成的岩石碎塊也就地堆積成洞穴堆積物。洞穴內的岩石又經過年復一年的地下水和地表水的溶蝕作用，在礫石產充填細粒碎屑物質、泥質等，並發生了化學沉澱，經膠結作用，成為岩溶角礫岩。
裂隙角礫岩主要是經過裂隙的切割作用，使原地的岩石破碎成角礫狀，在地下水及地表水的作用下，發生溶蝕、充填和沉澱作用，最終固結成岩。
3.霧迷山組現代地表岩溶
我國華北太行山、燕山地區霧迷山組地層構成的山脈，山峰林立，形似犬牙，著名的狼牙山也因此而得名。在燕山西段幾條剖面中霧迷山組地層構成的山均具卡斯特地貌。霧迷山組地層中溶蝕裂隙、溶洞、溶蝕孔洞、溶孔等等比比皆是。第三紀以後形成的岩溶稱現代岩溶，第三紀以前形成的岩溶稱古岩溶。我們現在觀察到的卡斯特地貌等都是現代岩溶，而我們新發現的岩溶角礫岩則可以稱為古岩溶角礫岩。現在岩溶的廣泛存在為推斷古岩溶的發育提供了一個證據。
6. 比較礫岩岩溶區與灰岩岩溶區的差異（從形成基岩面）、
岩溶發育規律
7. 美國二疊盆地白雲岩儲層特徵和研究方法
美國得克薩斯州奧斯町大學經濟地質局對各種類型油氣儲層作了大量研究，對於碳酸鹽岩溶蝕地貌形成的儲層也進行了深入研究，其中對二疊盆地艾倫伯格群白雲岩溶蝕孔洞及其角礫岩儲集空間的研究成果（Kerans，1988）比較突出。
二疊盆地位於得克薩斯州，屬於早古生代克拉通盆地，以碳酸鹽岩沉積為主，其中在奧陶系發生過3次規模較大的沉積間斷（圖1-1），並且在下奧陶統白雲岩頂部（即艾倫伯格群頂部）形成風化淋濾作用帶，成為重要的油氣儲集相帶。下面就以具有古喀斯特地貌特徵的艾倫伯格群白雲岩為例，介紹溶蝕孔洞和裂縫等儲集空間的形成特徵和分布規律。
（一）艾倫伯格群白雲岩地質特徵
角礫岩和裂縫是艾倫伯格群（特別是上部60～120m范圍內）最顯著的岩石學特徵，目前鑽井所取岩心中有1/3是角礫岩，有人稱其為「破裂白雲岩」。角礫岩主要是喀斯特垮塌作用形成的，裂縫也主要是在喀斯特發育過程中形成的，當然構造活動可能引起局部的裂縫和角礫岩形成。風化淋濾作用導致角礫岩和裂縫的成因有3條依據：①精細的沉積相研究指出艾倫伯格群沒有角礫岩相帶；②喀斯特角礫化作用控制了艾倫伯格群白雲岩的儲層性質和非均質性，而構造角礫化的控製作用不很明顯；③喀斯特模式成為該類儲層非均質性的預測工具，而構造活動產生的裂縫則不能完全解釋儲集空間的分布規律。
艾倫伯格群的角礫岩可分成兩種類型：①喀斯特角礫化作用原地形成的裂縫和鑲嵌狀角礫岩；②基質或碎屑支撐的混雜角礫岩，即由原生碎屑和重力滑塌碎屑混合形成的角礫岩。這兩種類型的角礫岩有的可以進行井間對比（即艾倫伯格群上部90～120m），有的鑽井厚度可達180m，但是無法跟其他井對比，說明變化很大。其中可作井間對比的儲集相帶是由3種岩性組成的：下部為原生白雲岩，溶蝕孔洞發育；中部為兩種角礫岩組成，其下段為厚度較大的具有碎屑充填的混雜角礫岩，上段為粘土等碎屑支撐的角礫岩；上部為厚度較薄的碎裂白雲岩。它們的垂向變化及其電性特徵見圖1-2所示。其中粘土等碎屑支撐的角礫岩在自然伽馬和電阻率等測井曲線上最容易識別，所以成為混雜角礫岩和碎裂白雲岩的對比標志。
圖1-1 美國二疊盆地下古生界簡化柱狀圖和艾倫伯格群岩性特徵圖
（二）角礫狀白雲岩的喀斯特成因模式
上述的混雜角礫岩和碎屑支撐的角礫岩是在碳酸鹽溶洞中形成的溶洞充填沉積物（圖1-3），其中的粘土和硅質碎屑可能是從圍岩和上覆地層中搬運而來的。溶洞充填物距離艾倫伯格群與上覆辛普森群之間的不整合面一般約30m，表明該區溶洞形成期具有一個穩定的區域潛水面，因為潛水面附近的滲流作用使碳酸鹽岩快速溶蝕，溶洞可以快速擴大。
位於原生白雲岩之上的碎裂白雲岩和鑲嵌狀白雲質角礫岩是溶洞頂部垮塌作用形成的（圖1-3）。在此之上才形成溶洞充填物（混雜角礫岩和碎屑支撐角礫岩）。
原生白雲岩的裂縫和溶蝕孔洞是在風化淋濾過程中形成的。此外，在上覆辛普森群沉積時，地下水活動及其性質變化也促使一些裂縫和溶蝕孔洞形成。同時在辛普森群沉積和埋藏過程中，由於艾倫伯格群白雲岩溶蝕孔洞發育不均衡，或由於角礫充填的不均勻，它們受到的壓實作用也不均衡，以致產生了更多的裂縫。因為溶洞頂層的裂縫和角礫岩中很少發現辛普森群的碎屑物質，所以溶蝕孔洞主要是在辛普森群沉積之前發育的。那些沒有被艾倫伯格群或辛普森群充填的溶蝕孔洞，由風化淋濾產生的裂縫及差異壓實作用而導致了溶洞頂部的垮塌，形成混雜-垮塌式角礫岩，而不是形成原地的裂縫鑲嵌狀白雲質角礫岩。
（三）艾倫伯格群古喀斯特形成的模式
艾倫伯格群沉積後海平面下降，二疊盆地成為廣泛出露的碳酸鹽台地。在大氣水和殘余海水交互作用下，形成了由潛水面控制的區域白雲岩溶蝕現象，並形成大面積的（約12950km2）喀斯特地貌。上述可以進行井間對比的角礫岩組合就是在區域喀斯特地貌中形成的。
艾倫伯格群沉積後的古喀斯特明顯地受潛水面控制。根據多方面研究，其古潛水面距風化面（即現今的艾倫伯格群與辛普森群之間的不整合面）的深度約為30～60m，而且延續了相當長的時間。圖1-3所示的碎屑支撐的艾倫伯格角礫岩（垮塌堆積物下部），是溶洞發育結束期沉積形成的。由於淡水和殘余海水在構造裂隙中的滲流，使溶蝕作用可以深達300m。
圖1-2 艾倫伯格群上部分布較廣、井間可對比的含礫白雲岩岩性組成及電性特徵
中奧陶世初期，海平面上升，辛普森群開始沉積，艾倫伯格群白雲岩的溶蝕和溶洞充填作用逐漸中止。但是，局部地區由於辛普森群的差異壓實作用，造成溶洞頂部垮塌，形成垮塌角礫岩，同時形成艾倫伯格群和辛普森群混合碎屑充填物。
隨著辛普森群的繼續沉積，艾倫伯格群埋藏深度加大，原來沒有完全充填的溶蝕孔洞周圍裂縫繼續發育，洞頂白雲岩的垮塌作用和洞內的角礫岩繼續形成。此時，即埋藏-壓實作用導致的溶洞垮塌作用形成的角礫岩，是儲集物性最好的溶蝕垮塌相帶儲層（圖1-4）。其他儲集物性較好的相帶是靠近原生白雲岩的下部垮塌角礫岩（圖1-2）。
（四）構造裂縫和孔隙度的發育
艾倫伯格群白雲岩的裂縫發育主要受控於自身的成岩作用史，即埋藏—抬升風化—埋藏的歷史。有些研究人員認為，雖然艾倫伯格群在沉積之後的中奧陶世初期—晚奧陶世末期經歷了風化淋濾，產生了許多裂縫和溶蝕垮塌現象，但是得克薩斯州中西部古生代末期（賓夕法尼亞期）的前陸造山運動產生的裂縫更加明顯，而且使奧陶紀形成的白雲質角礫岩孔隙得以連通、孔隙度擴大，儲集性能得以改善。賓夕法尼亞期的裂縫切割了溶洞充填的角礫和白雲質膠結物，也是鑒別晚期裂縫與早期裂縫的依據。
圖1-3 艾倫伯格群白雲質礫岩成因模式圖
圖1-4 艾倫伯格群溶蝕的孔洞在辛普森群沉積埋藏過程中形成儲集性能很好的洞頂垮塌角
與喀斯特有成因聯系的裂縫一般順層分布，局限在角礫岩相帶之上30m的厚度范圍內。而與晚期構造活動有關的裂縫隨機地分布在整個艾倫伯格群白雲岩層之內。
（五）古喀斯特控制的儲層非均質性
在地表條件下的風化和喀斯特溶蝕垮塌作用，使艾倫伯格群白雲岩成為儲層起了決定性的作用。由於原生的艾倫伯格群白雲岩非常緻密，基本上不發育粒間孔隙和晶間孔隙，而碎裂、溶蝕、垮塌形成的裂縫、溶蝕孔洞和角礫岩產生了大量儲集空間。但是這種儲集空間具有明顯的垂向和橫向非均質性：垂向非均質性主要是由溶蝕孔洞、裂隙和角礫岩垂向上分帶作用造成的，與上述的角礫岩、溶洞充填物相帶有關；橫向非均質性主要是在喀斯特時期，地下水運動受到不滲透的垮塌物的阻攔而改變流向形成的溶蝕孔洞在水平方向不連續的現象。
利用油藏開發中的試井資料可以判斷喀斯特地貌形成的儲層非均質性，而岩心觀察很難發現該類儲層垂向和橫向非均質性。但是試井資料無法區分裂縫是構造成因的，還是喀斯特成因的，只能依靠裂縫與角礫及其膠結物的切割關系判斷裂縫的成因和期次。
8. 什麼叫丹霞地貌和喀斯特地貌兩者有什麼區別
一、喀斯特地貌（英語：karst landform），是具有溶蝕力的水對可溶性岩石（大多為石灰岩）進行溶蝕作用等所形成的地表和地下形態的總稱，又稱岩溶地貌。除溶蝕作用以外，還包括流水的沖蝕、潛蝕，以及坍陷等機械侵蝕過程。
喀斯特（Karst）一詞源自前南斯拉夫西北部伊斯特拉半島碳酸鹽岩高原的名稱，當地稱謂，意為岩石裸露的地方，「喀斯特地貌」因近代喀斯特研究發軔於該地而得名。我國雲貴高原、湖南南部郴州等地區屬於典型的喀斯特地貌區。
二、丹霞地貌（Danxia landform）即以陸相為主（可能包含非陸相夾層）的紅層（不限制紅層年代）發育的具有陡崖坡的地貌。目前該定義被大多數學者們接受，也可表述為「以陡崖坡為特徵的紅層地貌」。
三、兩者區別：
1、從外觀上看，丹霞地貌呈紅色的的景觀。而喀斯特地貌呈白色的景觀！
2、發育的母質不一樣，丹霞地貌發育在紅色的沙礫岩上所以呈現紅色，而喀斯特地貌發育在石灰岩上所以呈現白色。
3、分布地區不同：丹霞地貌但相對集中分布在東南、西南和西北三個地區。除中國外，在中歐和澳大利亞等地均有分布，其中中國分布最廣。我國喀斯特地貌分布區域較廣，如廣西、雲南等地。喀斯特地貌主要特徵體現在溶洞、天坑等地理現象。
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一、喀斯特地貌的地貌分類：
按出露條件，喀斯特地貌可劃分為：裸露型喀斯特、覆蓋型喀斯特、埋藏型喀斯特這三種。
按氣候帶分為：熱帶喀斯特、亞熱帶喀斯特、溫帶喀斯特、寒帶喀斯特、乾旱區喀斯特五種。
按岩性分為：石灰岩喀斯特、白雲岩喀斯特、石膏喀斯特、鹽喀斯特四種。
二、我國177處國家級風景名勝區中，就有27處全域或局部由丹霞地貌構成。2005年，在《中國國家地理》雜志舉辦的「選美中國」活動中，評選出了「中國最美的七大丹霞」，名稱與當時標注的所屬地分別如下：（標注雙市名的後者為縣級市）
9. 礫岩岩溶與灰岩岩溶的區別
都屬於沉積岩，是經過較長距離的搬運或受到海浪的反復沖擊，形成圓形或橢圓形狀專，再經過膠結的岩石屬。
區別：
礫岩是由較小的石英、長石等較小的沙礫膠結而成堵塞，顆粒直徑很小，呈層狀和礫狀，一般層理不發育。
灰岩，分為石灰岩，白雲岩，泥灰岩，硅質岩，石灰岩是由結晶細小的方解石組成。純石灰岩加冷鹽酸會起泡，白雲岩起泡少，泥灰岩是碳酸岩與黏土岩之間的過度產物。
10. 岩溶角礫岩體與其它角礫岩體地質特徵比較
岩溶角礫岩復和裂隙角礫制岩在分布層位、形態產狀、與圍岩的接觸特點以及角礫岩本身特徵均不相同，最本質的區別在於前者明顯與岩溶作用有關，而後者則主要與構造裂隙作用有關。岩溶角礫岩與斷層角礫岩、冰磧岩等有相似之處，容易混淆。從角礫岩所處的層位、形態與產狀以及礫岩本身的綜合特徵等又可以將它們區分開（表4—5）。
表4—5岩溶角礫岩與斷層角礫岩、冰磧礫岩特徵比較