Question

沉积岩层原生构造的观察和研究

Answer 1

8.1.1.1 沉积岩层的识别

沉积岩层是由沉积作用形成的岩层，沉积岩层的形成是由于沉积物成分、颜色、粒度大小的不同以及这些岩石所表现出的抗风化能力不同而显现出来的。在沉积岩地区观察研究地质构造时，首先要正确地识别岩层的层理和岩层的层序。当岩层厚度不大时，沉积岩的层理较为明显，易于识别。但沉积岩层的层厚较大时，层理显示就不清楚，就需要找寻能鉴别层理的各种标志及岩层的其他原生构造，主要是根据岩石的成分、结构和颜色的变化以及层间分界面等几个方面去识别：

（a）岩石成分的变化：在成分单一的巨厚岩层中，要注意寻找成分特殊的夹层，这些夹层的层理就代表了巨厚岩层的层理。

（b）岩石结构的变化：根据沉积原理，不同粒度或不同形状的颗粒总是分层堆积的，从而显示出层理，观察这些颗粒的变化有助于识别岩层的层理。

（c）岩石颜色的变化：在成分单一，层理隐蔽的岩石中，去找寻颜色不同的岩石夹层或条带，它们代表了岩层的层理。

8.1.1.2 层序的确定——利用沉积岩层原生构造确定岩层的顶面和底面

沉积岩的原始沉积总是一层一层叠置起来的，它们存在着下伏沉积一定早于上覆沉积的相对新老关系。确定沉积岩层的新老层序是野外观察研究地质构造的一个重要问题，原始岩层形成的时候，总是老岩层在下，新岩层在上。岩层形成后，遭受构造变形变位，有些岩层发生弯曲褶皱，但岩层还保持其正常层序，即岩层顶面在上，底面在下，沿着岩层的倾向，岩层由老到新向上排列。但有些岩层在强烈构造变动后，岩层层面将会变的很陡，甚至变为直立。岩层在进一步强烈构造变动后，甚至发生倒转，顶面转为向下，底面转为向上的新老层序倒置的现象，这时就需要根据沉积岩层的原生构造或某些次生构造去识别沉积岩层的顶面和底面，并确定其相对的新老层序关系。用于判断岩层顶、底面的岩层原生构造有斜层理、粒级层理、波痕、泥裂、雨痕、冲刷痕迹、古生物化石的生长和埋藏状态等。

斜层理　斜层理是由一组或多组与主岩层面斜交的细层组成。斜层理判断顶底的特征是：在一个层系中，每组细层的层理与层系底部的岩层面呈收敛变缓而相切的关系；而与层系顶部的岩层面呈较大角度截交关系（图8.1）。换句话说，斜层理中的细层层理表现为向岩层顶面撒开，并向岩层底面收敛的几何形态，据此可判断岩层的顶底。

粒级层理　粒级层理又叫递变层理，其特点是在一个单层内，从岩层的底部到岩层的顶部，矿物或碎屑的粒度是由粗逐渐变细。例如，底部为砾石，向上可依次逐渐递变为粗砂、细砂、粉砂、泥质。相邻两粒级层之间，下层顶面常常受过冲刷。两层在粒度上和成分上不是递变而是突变，根据粒级层的这种下粗上细的粒度递变特征，可以确定岩层的顶面和底面（图8.2）。

图8.1 斜层理及其层系和细层的关系

图8.2 粒级层理的剖面特征

波痕　发育于沉积岩层层面上的波痕是沉积物的顶面经过风或流水的地质作用而形成的。可用于指示和判断岩层顶面和底面的主要是对称型的浪成波痕。无论是波痕原型还是印模，都是尖脊指向岩层的顶面，圆弧的凸出方向则指向岩层的底面。利用波痕的这种特征，可以确定岩层的顶面和底面（图8.3）。

泥裂　泥裂又称干裂，是未固结的沉积物露出水面，失水干涸时，因收缩而形成的与层面大致垂直的裂缝，泥裂使岩层面构成网状或不规则分叉状裂缝。泥裂在剖面上呈上宽下窄的“V”字形或楔形，这些裂缝后来被上覆沉积物充填，上覆充填层的底面成为脊形印模。无论是楔形裂缝还是脊形印模的尖端都是指向岩层的底面（图8.4）。

图8.3 波痕及其印模示意图

图8.4 泥裂示意图

雨痕、冰雹痕及其印模　雨痕和冰雹痕是雨点和冰雹落在湿润而柔软的泥质或粉砂质沉积物表面时，打击出的圆形或椭圆形的凹坑及其凸起的边缘。凹坑形成之后又被上覆沉积物填充掩埋，成岩后，便在岩层的顶面上留下凹坑，而在上覆岩层的底面形成圆形或椭圆形的瘤状突起。根据这种层面原生构造特征，可以确定岩层的顶面和底面（图8.5）。

古生物化石的生长和埋藏状态　岩层中的古动物化石、古植物化石的保存状态可用以确定岩层的顶面和底面。例如，珊瑚化石的基部总是指向岩层的底面；某些藻类形成的叠层石化石具有向上弧形凸起的叠积纹层构造，这些弧形凸状纹层的凸出方向指向岩层的顶面（图8.6）；一些腕足类或斧足类介壳化石，在被沉积物掩埋时，大多数介壳保持凸面向上这样一种最稳定的埋藏状态；一些植物的根系，在被掩埋时，保持其根系向下的生长状态。利用以上这些特征，可以确定岩层的顶面和底面。

图8.5 雨痕及其印模示意图

图8.6 藻类形成的叠层石示意图

重荷模及火焰构造　形成在上覆砂岩和下伏泥岩的界面上，砂岩层底面向下呈瘤状凸起，下伏泥岩挤入上覆瘤体之间，形如火焰。重荷模瘤状凸起方向指向岩层底面，而火焰构造尖端方向则指向为岩层顶面（图8.7）。

图8.7 重荷模及火焰构造