Question

地层接触关系及其地质意义

Answer 1

(一) 地层接触关系类型

一套地层与相邻地层的关系由于地史经历的差异而有不同的情况，具有不同的接触关系类型，可分为整合接触 (conformity) 、不整合接触 (unconformity) 、侵入接触和沉积接触。

图5-1 根据自然露头确定地层层序示意图(转引自 《地史学教程》，1980)

1. 整合接触

整合接触指相邻地层之间没有明显的地层缺失，地层一层接着一层不间断地沉积下来。整合接触又分为连续接触和沉积间断接触两种类型。如果在一个沉积盆地内沉积作用不间断进行，则所形成的地层接触关系称为连续 (continuity) 。连续的两套地层间没有明显、截然的岩性变化，它们常常是逐渐过渡的。如果在沉积过程中，曾经有一段时间沉积作用停止，但并没有发生明显的大陆剥蚀作用，而后又接受沉积，这样就产生了地层的间断 (hiatus) 。也就是说，沉积间断是无沉积作用所代表的地层缺失部分，即一个特殊地区没有地层记录的一段地质时间 (图5-2) 。间断面上下的地层岩性改变有时较截然，这时较易识别; 有时上下岩性无显著变化，这时要区别连续和间断常常是很困难的。

2. 不整合接触

与整合接触相对应的是不整合接触。不整合是分开较新地层和较老地层的一个侵蚀面，代表地质历史时期一段沉积记录的缺失。不整合代表了一个相当长的历史阶段。在这个阶段中沉积停止，原来形成的岩石遭受剥蚀，然后又重新发生沉积作用。在不整合形成过程中，地壳经历了上升、遭受剥蚀，随后又沉降、重新接受沉积过程。

不整合接触类型包括两类: 一种是平行不整合 (parallel unconformity) 或假整合(disconformity) ，也称拟整合; 另一种称角度不整合 (angular unconformity) ，也称截合。

(1) 平行不整合

因地壳运动，原来的沉积区上升为陆上剥蚀区，于是沉积作用转化为侵蚀作用。这时不但没有新的物质继续沉积，原有的沉积物反而被剥蚀，直到该区再次下降为沉积区、接受新的沉积为止。如此，两套沉积物 (成岩后的地层) 之间隔着一个大陆侵蚀面，但两者的产状平行一致，这种关系称为平行不整合 (图5-3) 。由于平行不整合面上下的地层基本上是平行的，因此，平行不整合通常不易识别。平行不整合上、下地层中保存的化石所指示的地质时代截然不同，这是识别平行不整合的重要方法。此外，在野外还可以根据发育在不整合面之上的古侵蚀证据判断平行不整合的存在，如古风化壳等。

图5-2 不整合与沉积间断的形成示意图

图5-3 平行不整合形成示意图

(2) 角度不整合

如图5-4 所示，假若沉积盆地中某层(如图A 中 5 层) 沉积以后，沉积区不但上升成为大陆剥蚀区，而且发生了构造变形作用，使该层遭受变形，致使原始地层的水平状态发生变化，然后再次下降接受了新的沉积层 (如图D 中7 层) ，此时 A 图5 层与 D 图7 层之间不但隔着大陆剥蚀面，而且两者之间的岩层产状还呈现截交关系，这种接触关系称为角度不整合。角度不整合以上、下或新、老地层之间的角度不连续为标志。

图5-4 角度不整合的形成

不整合的确定有以下具体方法:

1) 地层古生物方面的标志: 如果两套地层中化石所代表的时代有较大的间隔，反映了生物演化过程的中断，说明可能存在不整合。

2) 沉积侵蚀方面的标志: 两套地层之间如果存在各种沉积-侵蚀面，如古侵蚀面、古土壤以及有关残积矿床、底砾岩等，说明上覆地层形成前曾一度隆起，遭受侵蚀和风化等作用，表明存在不整合。

3) 构造方面的标志: 如果上、下两套地层的变形有明显差异，如产状不同，构造线不同，褶皱型式和变形强度各异，说明存在不整合。

4) 岩浆活动和变质作用方面的标志。

角度不整合形成时代通常相当于不整合接触的上下两套地层之间所缺失的那部分地层的时代，或下伏地层中最新地层以后与上覆地层中最老地层以前之间的时期。

3. 侵入接触和沉积接触

如前所述，侵入岩体也包括在地层的范畴之内，它与周围的岩层也有不同的接触关系。如果岩浆岩在沉积岩形成之后侵入，则在侵入体和围岩的接触带上会出现烘烤变质等现象，侵入岩中往往还残留有围岩的捕虏体，有时还被与侵入体共生的岩脉所贯入，这种关系称侵入接触。在另一种情况下，如果侵入岩冷却凝固，由于剥蚀作用而露出地表，其后随着地壳下降又有新的沉积岩层覆盖其上，则在沉积岩底部往往有侵入岩的砾石，这种关系称沉积接触。显然，在侵入接触中沉积岩老于侵入岩体; 在沉积接触中侵入岩体老于沉积岩 (图5-5) 。成层喷出岩的接触关系，可按一般正常沉积岩的关系论述。

图5-5 侵入接触与沉积接触

较老的变质岩或火成岩与较新的沉积岩之间的侵蚀面称非不整合 (nonconformity) 。与角度不整合和平行不整合一样，非不整合也代表地壳运动，代表一个上升和侵蚀阶段。

需要注意的是，只从一个剖面观察，有时难以判断不整合的类别。因此，要做区域性的调查才能正确判断。另外，各种类型的地层接触关系在区域上也是可以互相转化的(图5-6) 。

图5-6 地层接触关系在区域上的转化

(二) 海侵超覆与海退退覆

如果把海水的进退、地层的岩性与地层的相互关系联系起来考虑，则情况更为复杂在图5-7a 中各层沉积物都经过反复的搬运后沉积，各地层的岩性分异十分良好，较粗的颗粒靠近岸边，较细的颗粒趋向海洋。每层依离海岸的远近顺序依次沉积了砾岩、砂岩页岩和灰岩。当海平面上升时，海水面积扩大，海岸线延伸到原来的陆地内，即发生了海侵 (transgression) ，此时仍然依次沉积了砾岩、砂岩、页岩和灰岩。这样由于海平面上升，海水逐渐扩大，不断向陆地 “侵入”所造成的沉积序列称为海进序列。从沉积盆地的某一地点的地层柱状图来看，其岩性由下向上沉积颗粒通常逐渐变细，反映了海水变深的过程。从各时期地层展布的情况来看，上部地层的展布范围大于下部地层的展布范围而且有一部分直接覆在更老的岩层之上，这种现象称为超覆。发生该现象的地区称为超覆区。

图5-7 海进与海退的沉积相

当沉积盆地中相对海平面下降时，海水面积不断缩小，这种现象称为海退 (regres-sion) ，它所形成的沉积序列称为海退序列，如图5-7b 所示。从图中可以看出愈新的地层分布范围愈小，称为退覆，较新地层未覆盖的地区称为退覆区。再从某一地点的地层柱状图来看，沉积颗粒愈向上愈粗，这表明海水愈来愈浅。所以在海退的情况下，海水面积缩小，海水变浅，沉积物颗粒通常逐渐变粗，这三者是协调一致的。

(三) 沉积旋回

当海退序列紧接着在一个海进序列之后时，就形成地层中沉积物成分、粒度、化石等特征有规律的镜像对称分布现象，这种现象称为沉积旋回 (cycle of sedimentation) 。它说明沉积盆地发生了一次海水进退过程。最常见的例子就是在地层柱状图中岩性由近岸沉积转变为远岸沉积，再由远岸沉积转变为近岸沉积 (图5-8) 。

图5-8 沉积旋回的发育过程

需要指出的是，在海退时许多沉积物常遭受剥蚀，所以海退序列常保存不完整，甚至被完全剥蚀掉，代之而存在的是一个大陆侵蚀面。虽然物质记录的形式不同，但就其地质意义来说仍代表一次海水进退过程。

除海侵和海退外，湖水进退也能造成沉积旋回。至于曲流河发展过程中产生的滞流沉积-边滩沉积-洪泛平原沉积，浊流作用造成的鲍马序列，也是几种岩性规律性交替和重复出现的旋回性韵律，有时也泛称为旋回层序，但与经典的沉积旋回或旋回层 (cyclothem)意义不同。

沉积物旋回层序的产生及发展形式受许多因素的影响，主要有海 (湖) 平面的升降、古气候的变化、沉积物源供应速率和构造环境的改变 4 种因素。