悉尼“婚礼蛋糕石”白色形成分析及其意义

澳大利亚悉尼附近广泛分布着三叠纪陆相冲洪积砂岩层。该砂岩颜色以黄色为主,此外还有红色和褐色等。在南郊的皇家国家公园内,有一处岩层水平的白色砂岩被当地人称为婚礼蛋糕石(Wedding Cake Rock)。白色蛋糕石耸立在海边悬崖,与周围不同程度褐黄色砂岩层形成鲜明对比。野外观察和室内磁性矿物研究认为,白色的蛋糕石是普通黄色砂岩历经了频繁的干湿交替,使得铁质不断流失而形成的。该蛋糕石地形平坦略显低洼,雨季能够局部汇水。在此环境中,岩层长期经历了雨季的湿润和旱季水分不足的交替过程,导致铁质不断被溶解流失。当旱季水分不足时,铁矿物为针铁矿和赤铁矿,是不溶于水的三价铁。而当雨季水分充足时,岩层充水,空气被隔绝,处于还原环境,铁质在此条件下可以变成可溶的氢氧化物被溶解并能够随流水迁移。如此长期干湿交替的过程就使得岩层中的铁质不断被溶解流失,最后形成局部白色层。这种过程可能是导致岩层次生白化和退色的重要原因。此外,悉尼的砂岩普遍发育有高角度的交错层,而且常见倾斜的交错层是由褐黄色/褐红色纹理交互而成(或者由不同深浅的褐红/褐黄色纹理交互而成),表明褐黄色与褐红色是与层理,交错层层理近于同期形成的,是砂岩的原生颜色。磁性矿物研究表明,褐黄色为针铁矿所致,褐红色为赤铁矿所致,2种矿物分别为三价铁的氢氧化物和氧化物,指示着原生氧化环境,因此可能暗示着悉尼广泛分布的褐黄色/褐红色砂岩是其长期处于空气中干旱氧化环境而不是水下还原环境的陆相冲洪积物。