冰缘环境下冰川推进形成的钙化砾岩：波兰东部萨利冰期(MIS6)亚冰层水化学过程的独特记录

这篇系统综述通过宏观与微观研究手段（包括野外调查、薄片分析和碳酸盐胶结物同位素测定），首次报道了波兰东部发现的特殊钙化砾岩层。研究表明该70厘米厚的砾岩形成于萨利冰期(MIS6)冰盖推进过程中，其独特的二相结构（先形成的开放排水系统下的亮晶胶结层与后期封闭系统冻结形成的微晶胶结层）和同位素特征，为重建活跃冰盖下的亚冰层水文化学过程提供了全新视角，揭示了永久冻土和冰川构造变形对亚冰层碳酸钙沉淀机制的关键控制作用。

　　

Highlight
这项研究报道了在波兰东部发现的特殊致密钙化砾岩，通过宏观与微观研究（包括野外调查、薄片分析）以及碳酸盐胶结物同位素测定，我们揭示了其形成于亚冰层环境的独特条件。该砾岩厚度从几厘米到70厘米不等，位于MIS6冰碛层与下伏冰水沉积物之间。其形成机制可归因于冰盖在受冰川构造变形和永久冻土影响的冰水沉积物上的推进过程，这些冻结沉积物形成了阻碍冰体运动的大型障碍物（褶皱和漂移体），导致亚冰层水压升高并在冰盖底部形成薄水膜。

Introduction
含碳酸钙胶结物的砾岩在更新世冰川沉积中偶有发现。前人研究表明，这些碳酸盐胶结可能形成于冰后期渗透作用（如K?ysz,1999），也可能形成于亚冰层环境产生所谓的"冷冻方解石"（如Hallet,1976）。在亚冰层条件下，Ca²⁺离子主要来源于冰川沉积物中分散的碳酸盐岩碎屑或下伏碳酸盐基岩。值得注意的是，寒冷潮湿气候下CaCO₃的溶解效率是炎热潮湿气候的10倍，而融水的侵蚀性是雨水的20倍（Corbel,1959）。虽然低温下溶解较慢，但这些冷水由于更强的CO₂吸收能力而保持较长时间的侵蚀性。

在波兰东部的Koczery遗址（图1a），我们在冰缘扇厚层冰水沉积物顶部发现了多矿物钙化砾岩层，其上覆萨利冰期（MIS6）冰碛层（图2）。这些新沉积的冰缘扇沉积物快速冻结（可见楔状构造和冰缘环境证据），并在冰盖前缘推进过程中发生冰川构造变形。

本研究旨在：(1)确认砾岩的亚冰层成因并阐明冰盖底部动力学对其形成的影响；(2)解释砾岩几何形态与冰川构造变形结构的关系；(3)阐明永久冻土在砾岩形成中的作用；(4)明确碳酸钙等胶结物的沉淀机制；(5)确定胶结物溶质来源。

Geological setting
Koczery遗址位于波兰东部，靠近萨利冰期冰盖最大延伸线（图1a）。研究点的大型采石场揭露了上覆冰碛层（即终碛垄）的冰缘扇沉积（图1a和b），形成海拔160-170米的小丘。

Fieldwork
我们对钙化砾岩的特征和厚度进行了全面描述分析，选取了五个区域（I-V）进行详细研究（图1b和c）。这些区域的划分与冰川构造结构的位置和砾岩厚度密切相关（图1c）。从I-III区采集了砾岩样品用于显微和同位素分析（图1b），因为在IV-V区仅存在不连续的薄层砾岩或无砾岩。

Lateral extent and morphology of the calcified conglomerate
钙化砾岩的厚度和空间分布存在变化，与冰川构造扰动形成的亚冰层地形相吻合（图1c和2a）。砾岩与冰水沉积物的接触界限清晰（图2d,e,g）。局部可见平均粒径2-4厘米的砾石突出于砾岩表面，部分发生破裂——碎屑碎片位移数毫米后又被胶结在一起（图2）。

Discussion
中欧低地已发现的更新世钙化砂砾沉积多被解释为渗透作用产物。只有Drozdowski(1991)提出了不同于主流"渗透假说"的机制，他认为波兰北部"Grudzi?dz砾岩"的形成与冰川过程有关。

Conclusion
研究的第四纪钙化砾岩是冰盖边缘带亚冰层成因沉积物的独特实例。我们首次报道了这种特殊的亚冰层环境记录。研究表明两个关键因素影响了钙化砾岩的发育：永久冻土的存在和冰川构造变形。当冰盖前缘推进到永久冻土影响的冰水沉积物上时，这些沉积物形成了阻碍冰体运动的大型亚冰层障碍物。