第4章=沉積巖的構造和顏色(1層理構造)

1、第四章第四章 沉積巖的構造和顏色沉積巖的構造和顏色第一節(jié)、基本概念第一節(jié)、基本概念第二節(jié)、沉積構造的分類第二節(jié)、沉積構造的分類第三節(jié)、流動成因構造第三節(jié)、流動成因構造第四節(jié)、同生變形構造第四節(jié)、同生變形構造第五節(jié)、曝露成因構造第五節(jié)、曝露成因構造第六節(jié)、化學成因構造第六節(jié)、化學成因構造第七節(jié)、生物成因構造第七節(jié)、生物成因構造第八節(jié)、沉積巖的顏色第八節(jié)、沉積巖的顏色1 1 沉積構造：沉積構造：是指沉積巖不同特征組分的空間排列所顯示的是指沉積巖不同特征組分的空間排列所顯示的巖石宏觀特征。按其形成的時間，又可分為巖石宏觀特征。按其形成的時間，又可分為原生沉積構造原生沉積構造和和次生沉積構造次生沉積構

2、造。2 2 原生沉積構造：原生沉積構造：是指陸源碎屑沉積物沉積時到沉積物固結是指陸源碎屑沉積物沉積時到沉積物固結成巖之前，由物理、化學、生物等作用在沉積物內(nèi)部或者沉成巖之前，由物理、化學、生物等作用在沉積物內(nèi)部或者沉積物與流體界面處所形成的構造，既包含了沉積過程中產(chǎn)生積物與流體界面處所形成的構造，既包含了沉積過程中產(chǎn)生的并受沉積條件所控制的沉積構造的并受沉積條件所控制的沉積構造( (如波痕、層理等如波痕、層理等) )，也包，也包含了沉積物沉積之后到固結之前由同生作用和準同生變形作含了沉積物沉積之后到固結之前由同生作用和準同生變形作用所形成的沉積構造用所形成的沉積構造( (如滑塌構造、負載構造等

3、如滑塌構造、負載構造等) )。3 3 次生沉積構造：次生沉積構造：是指沉積物固結之后由壓實作用、成巖作是指沉積物固結之后由壓實作用、成巖作用等所產(chǎn)生的沉積構造用等所產(chǎn)生的沉積構造( (如成巖結核等如成巖結核等) )。第二節(jié)、沉積構造的分類第二節(jié)、沉積構造的分類第三節(jié)第三節(jié) 流動成因構造流動成因構造 一、層理構造一、層理構造層理是碎屑巖及其它沉積巖是重要的特征之一，是沉積時水動力條件的直接反映，是沉積環(huán)境的重要標志之一。 1 1、基本術語基本術語層理是巖石性質(zhì)沿垂向變化的一種層狀構造，它層理是巖石性質(zhì)沿垂向變化的一種層狀構造，它可以通過礦物成分、結構、顏色的突變或漸變而顯可以通過礦物成分、結構、

4、顏色的突變或漸變而顯現(xiàn)出來。現(xiàn)出來?；颍夯颍簬r石的成分、結構、顏色等在垂直層面的方巖石的成分、結構、顏色等在垂直層面的方向上有明顯變化而顯現(xiàn)的特征稱沉積巖的向上有明顯變化而顯現(xiàn)的特征稱沉積巖的“層理構層理構造造”，簡稱，簡稱“層理層理”。一、層理構造一、層理構造1 1、層理的有關術語、層理的有關術語細層細層(laminae)(laminae)：又稱紋層，是組成層又稱紋層，是組成層理的最小單位，其厚度極小，以毫米計。理的最小單位，其厚度極小，以毫米計。是相同水動力條件下同時形成的。是相同水動力條件下同時形成的。層系層系(set)(set)：又稱系叢，是由成分、結又稱系叢，是由成分、結構和產(chǎn)狀上相

5、同的許多細層組成的，是構和產(chǎn)狀上相同的許多細層組成的，是在同一環(huán)境的相同水動力條件下不同時在同一環(huán)境的相同水動力條件下不同時間形成的細層組成的。間形成的細層組成的。層系組：層系組：由兩個或兩個以上巖性（成由兩個或兩個以上巖性（成分，結構）基本一致的相似層系組成，分，結構）基本一致的相似層系組成，是在同一環(huán)境的相似水動力條件下形成是在同一環(huán)境的相似水動力條件下形成的。的。層：層：由成分基本一致的巖石組成，是由成分基本一致的巖石組成，是組成沉積地層的基本單位，層可以與上組成沉積地層的基本單位，層可以與上下鄰層分開，一個層可以是一個或若干下鄰層分開，一個層可以是一個或若干個紋層、層系或?qū)酉到M組成個紋

6、層、層系或?qū)酉到M組成 2、流動體制、床砂形態(tài)及與、流動體制、床砂形態(tài)及與層理層理形成的關系形成的關系底形或床沙形體（底形或床沙形體（bedform）：實驗和觀察均）：實驗和觀察均表明，隨流水的流動底床上的推移荷載必定鑄造成表明，隨流水的流動底床上的推移荷載必定鑄造成各種幾何形體，這些幾何形態(tài)體則稱為床砂形體。各種幾何形體，這些幾何形態(tài)體則稱為床砂形體。流動體制即水流的急與緩的狀態(tài)，可分：流動體制即水流的急與緩的狀態(tài)，可分： （1）下部流動體制（低流態(tài)），）下部流動體制（低流態(tài)）， Fr 1； （2）過渡流動體制（過渡流態(tài)），）過渡流動體制（過渡流態(tài)），F(xiàn)rl； （3）上部流動體制（高流態(tài)），）

7、上部流動體制（高流態(tài)），F(xiàn)r l。西蒙斯的水槽實驗表明，床砂形體與水流強度西蒙斯的水槽實驗表明，床砂形體與水流強度密切相關：密切相關：一、層理構造一、層理構造（1 1）靜水狀態(tài)或當流速極緩時，）靜水狀態(tài)或當流速極緩時，平坦床砂平坦床砂, ,保存在層內(nèi)即為水平層理；保存在層內(nèi)即為水平層理； 水流速度水流速度20cm/s20cm/s，F(xiàn)r Fr 1 1時，床沙時，床沙形成形成沙紋沙紋。 （2 2）水流速度變大）水流速度變大50cm/s50cm/s，F(xiàn)rFr1 1時，沙紋加高加長形成時，沙紋加高加長形成沙壟沙壟. . （3 3）當水流速度再大，沙壟進一）當水流速度再大，沙壟進一步加高加長形成形成大型

8、沙壟、沙浪。步加高加長形成形成大型沙壟、沙浪。 FrFrl l的低流態(tài)，產(chǎn)生前積紋層，的低流態(tài)，產(chǎn)生前積紋層，稱異相位，稱異相位， （4 4）水流速度再加大）水流速度再加大,Fr1,Fr1時，時，沙壟因受侵蝕而降低幅度，產(chǎn)生受沖沙壟因受侵蝕而降低幅度，產(chǎn)生受沖刷侵蝕的（沖洗）沙丘。刷侵蝕的（沖洗）沙丘。 （5 5）水流速度更大，）水流速度更大， FrFr l l時，床砂全部滑、時，床砂全部滑、滾滾連續(xù)遷連續(xù)遷移，形成移，形成平坦底床。平坦底床。（6 6）水流速度）水流速度2m2ms s， Fr Fr 1 1時，床沙形態(tài)的下游一時，床沙形態(tài)的下游一側受侵蝕，碎屑堆積在迎流側受侵蝕，碎屑堆積在迎流

9、面而形成面而形成逆行沙波。逆行沙波。（7 7）水流速度更大，逆行沙波）水流速度更大，逆行沙波加高加長。加高加長。（8 8）水流速度更強時，）水流速度更強時，F(xiàn)rFrl l，床沙幾乎全部被搬運并，床沙幾乎全部被搬運并在床沙表面出現(xiàn)在床沙表面出現(xiàn)沖槽和沖坑沖槽和沖坑。 FrFrl l的高流態(tài)，沙波與水的高流態(tài)，沙波與水面波起伏相同，稱同相位，面波起伏相同，稱同相位，遭侵蝕或產(chǎn)生后積紋層。遭侵蝕或產(chǎn)生后積紋層。底形隨流水是動力態(tài)的移動的，在下部流態(tài)，迎流底形隨流水是動力態(tài)的移動的，在下部流態(tài)，迎流坡被侵蝕，背流坡沉積，形成前積紋層。坡被侵蝕，背流坡沉積，形成前積紋層。床沙的脊線在平面上的有多種形態(tài)。

10、且這些形態(tài)也是隨床沙的脊線在平面上的有多種形態(tài)。且這些形態(tài)也是隨水流強度的變化面變化的。水流強度的變化面變化的。 按波脊(波峰的脊線)的形態(tài)：直線形、波曲形、鏈形、舌形、新月形、菱形等。 波脊形態(tài)的變化主要與水深和流速有關。一般來說，波脊形態(tài)的變化主要與水深和流速有關。一般來說，隨著水深減小和流速增大，波脊形態(tài)由簡單變復雜，由隨著水深減小和流速增大，波脊形態(tài)由簡單變復雜，由連續(xù)變斷續(xù)。連續(xù)變斷續(xù)。 這些不同形態(tài)不同種類的床沙形體，如被埋藏并保存這些不同形態(tài)不同種類的床沙形體，如被埋藏并保存于沉積物中，則形成相應的斜層理。于沉積物中，則形成相應的斜層理。一、層理構造一、層理構造3 3、主要層理構

11、造類型、主要層理構造類型層理的基本類型及有關術語層理的基本類型及有關術語粉砂、砂波狀層系波狀細層波狀層理粒序?qū)永聿蹱钚畎鍫畲址凵?、砂、礫槽狀層系組槽狀層系槽狀細層粗粉砂、砂礫楔狀層系組楔狀層系斜細層粗粉砂、砂礫板狀層系組板狀層系板狀層系單斜細層交錯層理塊狀層系遞變層系韻律層系平行層系水平層系層系間無明顯界線層系遞變層系組層系組礫、砂、粉砂無細層或紋層塊狀層理礫砂粉砂泥遞變層理砂泥互層韻律層理粗粉砂、砂、礫水平細層平行層理泥細粉砂水平紋層水平層理組成成分細層（紋層）層理形態(tài)層理類型粉砂、砂波狀層系波狀細層波狀層理粒序?qū)永聿蹱钚畎鍫畲址凵?、砂、礫槽狀層系組槽狀層系槽狀細層粗粉砂、砂礫楔狀層系組

12、楔狀層系斜細層粗粉砂、砂礫板狀層系組板狀層系板狀層系單斜細層交錯層理塊狀層系遞變層系韻律層系平行層系水平層系層系間無明顯界線層系遞變層系組層系組礫、砂、粉砂無細層或紋層塊狀層理礫砂粉砂泥遞變層理砂泥互層韻律層理粗粉砂、砂、礫水平細層平行層理泥細粉砂水平紋層水平層理組成成分細層（紋層）層理形態(tài)層理類型 1）、均質(zhì)層理或塊狀層理均質(zhì)層理或塊狀層理 呈現(xiàn)大致均質(zhì)外貌，不具任何紋層構造的層呈現(xiàn)大致均質(zhì)外貌，不具任何紋層構造的層理。在細粒與粗粒沉積中都有塊狀層理出現(xiàn)。非理。在細粒與粗粒沉積中都有塊狀層理出現(xiàn)。非常快速地沉積而成或生物的強烈攪動作用形成。常快速地沉積而成或生物的強烈攪動作用形成。韻律層理韻

13、律層理 由成分、結構或顏色等由成分、結構或顏色等略有不同的紋層重復交替組略有不同的紋層重復交替組成的層理，紫紅色為泥巖，成的層理，紫紅色為泥巖，灰綠色為泥質(zhì)粉砂巖。潮坪、灰綠色為泥質(zhì)粉砂巖。潮坪、湖泊、蒸發(fā)盆地中都可形成。湖泊、蒸發(fā)盆地中都可形成。Tidal Flats（潮坪）Tidal Channels（潮道） 具有粒度遞變的一種特殊的層理。具有粒度遞變的一種特殊的層理。由底向上由底向上至頂部顆粒逐漸由粗變細或由細變粗，內(nèi)部沒有紋至頂部顆粒逐漸由粗變細或由細變粗，內(nèi)部沒有紋層。自下而上由粗變細的叫正遞交層理，之叫反遞層。自下而上由粗變細的叫正遞交層理，之叫反遞交層理交層理。 3 3）遞變層理

14、（又稱粒序?qū)永恚┻f變層理（又稱粒序?qū)永恚┻f變層理有二遞變層理有二種類型：種類型：一是完全遞變一是完全遞變,是水流強度漸減弱是水流強度漸減弱的產(chǎn)物，多見于河的產(chǎn)物，多見于河流；另一類遞變不流；另一類遞變不完全，多是流速度完全，多是流速度突然減低的結果，突然減低的結果，多見于重力流。多見于重力流。粗尾遞變粗尾遞變均勻遞變均勻遞變粗尾遞變層理均勻遞變層理水平層理水平層理平行層理平行層理共同特性共同特性是紋層呈直線狀互相平行，并且平行于層面是紋層呈直線狀互相平行，并且平行于層面 水動力特點水動力特點Fr=0,穩(wěn)定的弱水動力穩(wěn)定的弱水動力Fr1，強水動力，強水動力分布特點分布特點從懸浮物或溶液中沉淀而從

15、懸浮物或溶液中沉淀而成。成。粉砂和泥質(zhì)物粉砂和泥質(zhì)物、常見、常見于海、湖深水地帶、閉塞于海、湖深水地帶、閉塞海灣、瀉湖、沼澤以及牛海灣、瀉湖、沼澤以及牛軛湖等環(huán)境中。軛湖等環(huán)境中。在海灘，河流等易受波浪作用在海灘，河流等易受波浪作用的的砂質(zhì)砂質(zhì)地區(qū)分布最多，在深水地區(qū)分布最多，在深水濁積巖中也較常見。中砂、細濁積巖中也較常見。中砂、細砂巖中多見。砂巖中多見。 層理組合特點層理組合特點 與水動力弱的小型砂紋層與水動力弱的小型砂紋層理共生。理共生。層系間通常被極低角度的侵蝕層系間通常被極低角度的侵蝕面分開，它常與大型交錯層理面分開，它常與大型交錯層理共生。共生。4)、水平層理水平層理和和平行層理平

16、行層理水平層理水平層理細粒沉積物的（粉砂巖、泥巖、頁巖）中最主要的層理類型。細粒沉積物的（粉砂巖、泥巖、頁巖）中最主要的層理類型。弱水動力，低能或靜水環(huán)境。弱水動力，低能或靜水環(huán)境。紋層呈直線狀互相平行，并且紋層呈直線狀互相平行，并且平行于層面平行于層面平行層理平行層理粗粒沉積物形成。強水動力條件。夾關組，天全縣禁門關水電站旁夾關組，天全縣禁門關水電站旁 平行層理平行層理包卷層理波狀層理波狀層理5）、）、 波狀層理波狀層理 波狀層理波狀層理：紋層成連續(xù)的波狀，或薄的泥紋層和砂紋層成波狀的互層。紋層呈對稱或不對稱波狀，但其總的方向平行于層面。 可由波浪振蕩運動造成的，形成對稱形態(tài)的波可由波浪振蕩

17、運動造成的，形成對稱形態(tài)的波狀層理；狀層理； 在懸浮物豐富的條件下，也可由單向水流的流在懸浮物豐富的條件下，也可由單向水流的流動造成的，形成不對稱波狀層理，同時疊覆層的相動造成的，形成不對稱波狀層理，同時疊覆層的相位錯開。位錯開。 波狀層理形成于水介質(zhì)稍淺地區(qū)，如在海、湖波狀層理形成于水介質(zhì)稍淺地區(qū)，如在海、湖的淺水地帶和河漫灘等地區(qū)較常見，在海灣、瀉湖的淺水地帶和河漫灘等地區(qū)較常見，在海灣、瀉湖等地區(qū)也可見。等地區(qū)也可見。 板狀交錯層理形成示意圖板狀交錯層理形成示意圖、板狀交錯層理、板狀交錯層理: : 層系之間界面為平面而且彼此平行。大型板狀交錯層理在河流沉積中最為典層系之間界面為平面而且彼

18、此平行。大型板狀交錯層理在河流沉積中最為典型，常具如下特征：層系底界有沖刷面，紋層內(nèi)常呈下粗上細的粒度變化，有的型，常具如下特征：層系底界有沖刷面，紋層內(nèi)常呈下粗上細的粒度變化，有的紋層向下收斂。紋層向下收斂。板狀交錯層理板狀交錯層理板狀交錯板狀交錯層理層理（2 2）楔狀交錯層理）楔狀交錯層理: :層系之間的界面為平面，但不互相平行，層系層系之間的界面為平面，但不互相平行，層系厚度變化明顯呈楔形。厚度變化明顯呈楔形。層理系間常彼此切割。紋層層理系間常彼此切割。紋層的傾向及傾角變化不定，常見于海、湖淺水地帶和的傾向及傾角變化不定，常見于海、湖淺水地帶和三角洲地區(qū)。三角洲地區(qū)。 （3 3）槽狀交錯

19、層理槽狀交錯層理: :層系底界為槽形沖刷面，紋層在頂部被切割。層系底界為槽形沖刷面，紋層在頂部被切割。大型大型槽狀交錯層理層系底界沖刷面明顯，底部常有泥礫。槽狀交錯層理層系底界沖刷面明顯，底部常有泥礫。多見于河流環(huán)境中。多見于河流環(huán)境中。槽狀交錯層理形成示意圖槽狀交錯層理形成示意圖觀察槽狀交錯層理從兩個面觀察：平行水流觀察槽狀交錯層理從兩個面觀察：平行水流方向為單向斜層理、垂直水流方向為槽狀；方向為單向斜層理、垂直水流方向為槽狀；、其它典型交錯層理介紹、其它典型交錯層理介紹、爬升波紋交錯層理、爬升波紋交錯層理、羽狀交錯層理、羽狀交錯層理、浪成波紋交錯層理、浪成波紋交錯層理、沖洗交錯層理（雙向交

20、錯層理）、沖洗交錯層理（雙向交錯層理）、丘狀交錯層理或風暴交錯層理、丘狀交錯層理或風暴交錯層理、風成交錯層理、風成交錯層理、爬升波紋交錯層理、爬升波紋交錯層理(或上攀層理或上攀層理)：特點是后一個層系爬疊在前一個層系上。特點是后一個層系爬疊在前一個層系上。形成條件：懸移物質(zhì)供應充分，懸浮物的沉積數(shù)量，形成條件：懸移物質(zhì)供應充分，懸浮物的沉積數(shù)量，大于流水搬運沉積物的數(shù)量。大于流水搬運沉積物的數(shù)量。 常出現(xiàn)在河常出現(xiàn)在河流的邊灘上部及流的邊灘上部及堤岸、洪泛平原、堤岸、洪泛平原、三角洲及濁流沉三角洲及濁流沉積環(huán)境。積環(huán)境。爬升波紋交錯層理爬升波紋交錯層理(或上攀層理或上攀層理)：紋層平直或微向上

21、彎曲，相紋層平直或微向上彎曲，相鄰斜層系的紋層傾斜方向相反，鄰斜層系的紋層傾斜方向相反，延伸至層系界面時彼此呈銳角延伸至層系界面時彼此呈銳角相交，呈羽毛狀相交，呈羽毛狀 。這種層理是在有反向往復水這種層理是在有反向往復水流存在的環(huán)境中形成的。常見流存在的環(huán)境中形成的。常見于河流入湖、海的三角洲地帶。于河流入湖、海的三角洲地帶。也是也是潮汐環(huán)境典型的有代表性潮汐環(huán)境典型的有代表性的層理類型。的層理類型。羽狀交錯層理（青魚骨刺交錯層理）羽狀交錯層理（青魚骨刺交錯層理）塔里木盆地石炭系東河砂巖塔里木盆地石炭系東河砂巖、浪成交錯層理、浪成交錯層理是典型波浪成因的一種中、小型交錯層理，其是典型波浪成因的

22、一種中、小型交錯層理，其特點是：特點是：層系界面不規(guī)則，成波狀起伏層系界面不規(guī)則，成波狀起伏，前積層上前積層上疊成束狀，層系成膨脹的凸鏡狀，層系內(nèi)部細層可疊成束狀，層系成膨脹的凸鏡狀，層系內(nèi)部細層可保留前積層和后積層，成不對稱的波狀。保留前積層和后積層，成不對稱的波狀。 、 沖洗交錯層理（砂紋交錯層理）沖洗交錯層理（砂紋交錯層理） 是典型波浪成因的交錯層理。多發(fā)育在近岸的前濱沖是典型波浪成因的交錯層理。多發(fā)育在近岸的前濱沖洗帶，其特點是：洗帶，其特點是：細層和層系的傾角均很小，細層與層系夾角細層和層系的傾角均很小，細層與層系夾角2 21010度；度；相鄰細層傾向、傾角不一致，但細層一般傾向海方

23、；相鄰細層傾向、傾角不一致，但細層一般傾向海方；組成細層的砂粒結構成熟度和成分成熟度高，重礦物多，組成細層的砂粒結構成熟度和成分成熟度高，重礦物多，可有逆粒序；可有逆粒序；細層傾角小，延伸遠（可達細層傾角小，延伸遠（可達30m30m），層系厚度穩(wěn)定（厚），層系厚度穩(wěn)定（厚1 13535cm。雙向交錯層理雙向交錯層理（沖洗交錯層理）（沖洗交錯層理）塔里木盆地石炭系東河塔里木盆地石炭系東河砂巖砂巖 、丘狀交錯層理、丘狀交錯層理( (風暴交錯層理風暴交錯層理) ) 由風暴浪形成的，常是大型交錯層理，是風暴巖的標志之一。由風暴浪形成的，常是大型交錯層理，是風暴巖的標志之一。其特點是：其特點是： 由一系

24、列緩波狀起伏的向上凸起的丘和向下凹的洼組成細由一系列緩波狀起伏的向上凸起的丘和向下凹的洼組成細層和層系，丘和洼的高層和層系，丘和洼的高202050cm50cm。 細層傾角常細層傾角常 1515度，且各部位傾角有變化。度，且各部位傾角有變化。 層系上部被侵蝕，紋層系上部被侵蝕，紋層與層系底近乎平行，而層與層系底近乎平行，而中部呈發(fā)散中部呈發(fā)散- -收斂狀。收斂狀。 水體較深，沉積物水體較深，沉積物細，多為細砂巖和粉砂細，多為細砂巖和粉砂巖，無粒序，但頂部可巖，無粒序，但頂部可有植物和云母碎片。有植物和云母碎片。、風成交錯層理、風成交錯層理風成交錯層理的特征：風成交錯層理的特征：層系通常厚度巨大，

25、甚至可達層系通常厚度巨大，甚至可達30m30m。前積紋層具有高角度傾角，一般在前積紋層具有高角度傾角，一般在25253434之之間，甚至大于空氣中的休止角，可達間，甚至大于空氣中的休止角，可達4040以上。以上。交錯層形態(tài)多呈槽狀，也有板狀或楔狀，常見交錯層形態(tài)多呈槽狀，也有板狀或楔狀，常見紋層與層系底界成切線接觸。紋層與層系底界成切線接觸。風成砂巖成分成熟度高，不含泥質(zhì)，磨圓和分風成砂巖成分成熟度高，不含泥質(zhì)，磨圓和分選較好，有助于該類層理成因的確定。選較好，有助于該類層理成因的確定。這類層理主要出現(xiàn)在沙漠或海灘的風成沙丘帶這類層理主要出現(xiàn)在沙漠或海灘的風成沙丘帶中，如我國渤海海岸沙丘中普見大型風成交錯層理，中，如我國渤海海岸沙丘中普見大型風成交錯層理，中一新生代湖相砂巖中也常見風成交錯層理。中一新生代湖相砂巖中也常見風成交錯層理。 （5）壓扁層理、透鏡狀層理和波