沉積巖的構(gòu)造與顏色

第三章思考題1、何謂層理？層理的基本類型有哪些？試述每種層理的形態(tài)特點、成因及環(huán)境意義，并用圖表示。2、試述層理的研究意義和研究方法。3、何謂層面構(gòu)造？試述與機(jī)械成因有關(guān)的主要層面構(gòu)造類型的形態(tài)特點、成因機(jī)制及環(huán)境意義。4、試圖示波痕要素，并說明波痕指數(shù)、對稱指數(shù)的含義。5、試對比不同成因類型(浪成的、流水的、風(fēng)成的)波痕的特點及指數(shù)變化范圍。6、試舉例說明波痕的研究意義。7、何謂同生變形構(gòu)造？它包括哪些類型？試述每種類型的形態(tài)特點、成因及環(huán)境意義。8、試述晶體印痕特點、成因及指相意義。9、何謂生物成因構(gòu)造？何謂痕跡化石？試述痕跡化石在不同的沉積環(huán)境(相帶)中的分布特點。10、何謂自生色、繼承色、次生色？試以粘土巖為例，說明自生色產(chǎn)生的原因。并說明自生色在巖相石地理研究中的意義。第三章沉積巖的構(gòu)造與顏色

Structuresandcolorsofsedimentaryrocks主要參考書《沉積巖石學(xué)》教材第五章P.72~92第一節(jié)沉積構(gòu)造概述沉積構(gòu)造是沉積物和沉積巖中最常見的而又最容易直接觀察到的主要特征之一。

一、沉積構(gòu)造的概念沉積構(gòu)造(sedimentarystructure)——是指沉積巖各組成部分的空間分布和排列方式，它是沉積物在沉積期或沉積以后由物理作用、化學(xué)作用、生物作用在沉積物內(nèi)部或者沿著沉積物與流體界面所形成的。

原生沉積構(gòu)造(primarysedimentarystructure)——在沉積過程中形成的并受沉積條件所控制的沉積構(gòu)造，如波痕、層理等。次生沉積構(gòu)造(secondarysedimentarystructure)——在沉積期后由各種成巖作用所形成的沉積構(gòu)造，如縫合線、成巖結(jié)核等。二．沉積構(gòu)造的研究意義

確定沉積環(huán)境分析恢復(fù)水流系統(tǒng)、指出水流狀態(tài)確定地層的頂?shù)缀蛯有蛉练e構(gòu)造的分類

（1）按形態(tài)分（2）按沉積巖形成階段分（3）按成因分（1）按形態(tài)分

①層理構(gòu)造②層面構(gòu)造③結(jié)核（2）按沉積巖形成階段分①沉積的②成巖的③后生的（3）按成因分①物理成因的沉積構(gòu)造②化學(xué)成因的沉積構(gòu)造③生物成因的沉積構(gòu)造第二節(jié)物理成因的沉積構(gòu)造

一、流動構(gòu)造

二、準(zhǔn)同生變形構(gòu)造

三、暴露成因的構(gòu)造

Physicalgeneticstructure

流動構(gòu)造系指沉積物在搬運和沉積時，在流體（主要是水和空氣）的流動作用下形成的構(gòu)造。一、流動構(gòu)造currentstructure

（一）波痕（二）沖刷痕（三）壓刻痕（四）其它表面痕跡（五）層理（六）疊瓦狀構(gòu)造

波痕是風(fēng)、水流或波浪等介質(zhì)的運動，在沉積物表面所形成的一種波狀起伏的層面構(gòu)造。（一）波痕（ripplemark）

波痕要素

不對稱指數(shù)（RSI）=l1/l2，表示波痕的不對稱程度

波長（L）—兩個相鄰波峰或波谷之間的水平距離波高（H）—波峰與波谷之間的高差波痕指數(shù)（RI）=L/H，表示波痕相對高度及起伏情況波痕的形態(tài)、大小差別很大，種類繁多，按成因可大致分為三種類型：浪成的、流水的和風(fēng)成的，然后再根據(jù)其大小和形態(tài)還可以進(jìn)一步劃分。

1、浪成波痕（waveripple）

成因：由波浪作用于沉積物表面所形成的，也稱為擺動波痕(oscillationripple)，常見于海、湖淺水地帶。特點：波峰尖銳、波谷圓滑、形狀對稱，RSI≈1，RI=4～13（多為6～7）。

浪成波痕2、流水波痕（currentripple）

特點：波峰波谷均較圓滑，呈不對稱狀，RSI>2，RI>5（8～15），陡坡傾向指示水流方向。

成因：由定向流動的水流形成，見于河流和存在有底流的海、湖近岸地帶。流水波痕波脊(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(guān)。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(fù)雜，由連續(xù)變斷續(xù)。直線型波痕波曲型波痕流水波痕按大小可進(jìn)一步分為:小型的：波長<0.6m，波高0.3~6cm大型的：波長0.6~30m，波高6cm~1.5m巨型的：波長>30m，波高1.5~15m3、風(fēng)成波浪

(aeolian

ripple)

成因：由定向風(fēng)形成的，常見于沙漠、?；蚝臑I岸沙丘沉積中。

特點：呈不對稱狀(極不對稱)，不對稱度比流水波痕更大，RI=10～70，陡坡傾向與風(fēng)向一致。4、修飾波痕和疊置波痕

由于水位、水流和波浪方向、浪基面的變化，而導(dǎo)致早先形成的波痕被修飾改造而形成修飾波痕(modifiedripple)，或在早先形成的大波痕的基礎(chǔ)上重疊小波痕，形成疊置波痕。

干涉波痕疊加波痕5、波痕的研究意義

（1）根據(jù)波痕類型可以了解巖石形成條件（2）不對稱波痕指示介質(zhì)的流動方向（3）浪成波痕可指示地層的頂?shù)祝?）海、湖波痕在平面上的分布有平行濱線的趨勢因此，波痕的形態(tài)和分布，是識別沉積環(huán)境的重要依據(jù)。波痕在不同沉積環(huán)境中的分布

6、波痕的研究方法

（1）測量波峰走向、陡坡傾向和傾角、波長、波高，計算波痕指數(shù)、不對稱度。（2）測量大量波峰走向、陡坡傾向，編制玫瑰圖。（3）波痕在平面上的分布。問題1：波痕主要出現(xiàn)在砂質(zhì)沉積物中還是泥質(zhì)沉積物中？

深海調(diào)查一個引人注目的發(fā)現(xiàn)是：在世界各大洋盆中廣泛發(fā)育一種大型沉積物波，包括泥波和沙波，特別是泥波更為普遍。問題2：波痕的出現(xiàn)反映沉積環(huán)境的水體是深還是淺？

Normark等總結(jié)了已報道的30個深海大型沉積物波發(fā)育區(qū)的沉積物波特征：

波長范圍為0.3~20km，以1~10km最為常見。

波高范圍為3~140m，以10~100m為主Bottomphotograph，ScotiaSea，Eltanin7-22，3146mdepthBottomphotograph，NorthernGulfofCadiz，900mdepth高振中、Eriksson、何幼斌等編著的《深水牽引流沉積》一書對深水沉積物波進(jìn)行成因初探(1998)，用內(nèi)波理論進(jìn)行了合理的解釋國際著名沉積學(xué)家、前IAS副主席、IGCP432項目負(fù)責(zé)人Stow博士主持編著了一本深水等深流沉積的專著（2002）（二）沖刷痕

（scourmark）

水流在泥質(zhì)沉積物表面流動時沖刷出來的痕跡稱為沖刷痕。

形成于泥質(zhì)沉積物表面上的沖刷痕，通常以上覆砂質(zhì)層底面上的鑄型形式保在下來。流動構(gòu)造——沖刷痕（二）常見的沖刷痕1、槽痕2、縱向脊與溝3、橫向沖刷痕4、障礙沖刷痕槽痕（flutemark）水流在泥質(zhì)沉積物表面沖刷而形成的不連續(xù)的長形小凹坑。凹坑最深可達(dá)幾厘米，長從幾厘米到幾十厘米。其上游端陡而深，向下游變寬變淺，逐漸與沉積物表面齊平。上覆砂質(zhì)層底面上的槽痕鑄型——槽模。槽模（flutecast）內(nèi)蒙古桌子山中奧陶統(tǒng)拉什仲組槽模（flutecast）湖北興山下志留統(tǒng)龍馬溪組

障礙沖刷痕（obstacle-scourmark）是指水流在位于沉積物表面上的障礙物周圍發(fā)生侵蝕和沉積所形成的構(gòu)造，也常稱為水流新月形構(gòu)造（currentcrescent）。（三）壓刻痕水流所攜帶的物體在松軟的沉積物表面上運動時所刻蝕或刻劃出來的痕跡稱為壓刻痕或工具痕（toolmark）。流動構(gòu)造——壓刻痕（三）1、溝痕(模)（groovemark/cast）是水流所攜帶的物體沿松軟的沉積物表面連續(xù)運動時所刻劃出來的、直而長的小溝。2、V形痕（chevronmark）3、戳痕（prodmark）4、彈跳痕（bouncemark）5、刷痕（brushmark）

6、跳躍痕（skipmark）7、滾動痕（rollmark）8、大型滾動痕（large-scaleslidemark）（四）其它表面痕跡流動構(gòu)造——其它表面痕跡（四）1、剝離線理(partinglineation)2、細(xì)流痕(rillmark)3、沖淤構(gòu)造(scourandfillstructure)4、沖蝕構(gòu)造(washoutstructure)5、沖流痕(swashmark)6、水位痕(waterlevelmark)7、皺痕(wrinklemark)8、粘附波痕和粘附瘤(adhesionrippleandadhesionwarts)（五）層理(bedding)

層理是沉積巖最典型最重要的特征之一。它是沉積物沉積時水動力條件的直接反映，也是沉積環(huán)境的重要標(biāo)志之一。流動構(gòu)造——層理（五）1、基本術(shù)語

層理（bedding）—巖石性質(zhì)沿垂向變化的一種層狀構(gòu)造，它可以通過礦物成分、結(jié)構(gòu)、顏色的突變和漸變而顯現(xiàn)出來。巖石因?qū)永淼拇嬖诙@出巖石的非均質(zhì)性。層理的基本類型及有關(guān)術(shù)語

紋層(Lamina)—組成層理的最基本的最小的單位，紋層之內(nèi)沒有任何肉眼可見的層。亦稱細(xì)層。

成因：在一定條件下同時沉積的。

特征：厚度小，一般數(shù)mm～數(shù)cm。

層系（set）—由許多在成分、結(jié)構(gòu)、厚度和產(chǎn)狀上近似的同類型紋層組合而成。它們形成于相同的沉積條件下，是一段時間內(nèi)水動力條件相對穩(wěn)定的產(chǎn)物。

層系組(coset)—由兩個或兩個以上巖性（成分、結(jié)構(gòu)）基本一致的相似層系或性質(zhì)不同但成因上有聯(lián)系的層系疊覆組成，其間沒有明顯間斷。也稱層組。

層（bed）—組成沉積地層的基本單位。由成分基本一致的巖石組成，它是在較大區(qū)域內(nèi)，在基本穩(wěn)定的自然條件下沉積而成的。一個層可以包括一個或若干個紋層、層系或?qū)酉到M。層沒有限定的厚度，其厚度變化范圍很大，為幾厘米～幾十米，通常是幾厘米～幾十厘米。

按厚度，可以劃為：

塊狀層(>1m或>2m)、

厚層(0.5~1m或0.5~2m)、

中層(0.1~0.5m)、

薄層(0.1~0.01)、

微細(xì)層或頁狀層(<0.01m)。2、層理的分類及主要類型首先，按照層內(nèi)組分和結(jié)構(gòu)性質(zhì)把層理劃分為四種類型：（1）非均質(zhì)層理、（2）均質(zhì)層理、（3）遞變層理、（4）韻律層理。其次，在非均質(zhì)層理中，再按照幾何形態(tài)進(jìn)一步分為水平、平行、波狀、交錯、壓扁、透鏡狀層理。2.1水平層理和平行層理

（1）特點：紋層呈直線互狀相平行，并且平行于層面。層面層面紋層（2）水平層理（horizontalbedding）主要產(chǎn)于泥質(zhì)巖、粉砂巖以及泥晶灰?guī)r中，是在比較弱的水動力條件下，由懸浮物沉積而成。出現(xiàn)在低能環(huán)境中，如深湖、瀉湖、深海等環(huán)境。（3）平行層理（parallelbedding）主要產(chǎn)于砂巖中，是在較強(qiáng)的水動力條件下，高流態(tài)中由平坦的床沙遷移而成的。一般出現(xiàn)在急流或高能環(huán)境中，如河道、湖岸、海灘等環(huán)境。思考題

試比較水平層理與平行層理的異同點（形態(tài)、巖性、形成時的水動力條件、形成環(huán)境）。2.2波狀層理（wavybedding）

（1）特點：紋層呈對稱或不對稱的波狀，但總的方向平行于層面。

（2）成因：主要是沉積介質(zhì)的波浪振蕩造成的，其次是單向水流的前進(jìn)運動造成的。一般要有大量懸浮物質(zhì)沉積，當(dāng)沉積速率>流水的侵蝕速率時，可保存連續(xù)的波狀層理。在水介質(zhì)稍淺的地區(qū)，如海、湖的淺水地帶和河漫灘等地區(qū)較常見。在波浪影響下水流波痕的遷移形成波狀交錯層理

2.3交錯層理（crossbedding）

最常見的一種層理。在層的內(nèi)部邊一組傾斜的細(xì)層（前積層）與層面或?qū)酉到缑嫦嘟?。又稱斜層理。按層系厚度，交錯層理可分為：小型交錯層理（<3cm）

中型交錯層理（3～10cm）

大型交錯層理（10～200cm）

特大型交錯層理（>200cm）這種層理是沉積介質(zhì)（水流及風(fēng)）的流動造成的。當(dāng)介質(zhì)具有一定流速時，底床上可以產(chǎn)生一系列的沙波，這種沙波順層流動的結(jié)果，在陡坡一側(cè)形成了由一系列紋層組成的斜層系，紋層傾向表示介質(zhì)流動方向。

根據(jù)層系與上下界面的形狀和性質(zhì)，通?？梢詫⒔诲e層理分為三種基本類型：板狀、楔狀、槽狀交錯層理。 斜層系互相平行或彼此切割構(gòu)成不同形態(tài)的交錯層理。

（1）板狀交錯層理（tabularcrossbedding）

層系之間的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型。直線形水流波痕的遷移形成板狀交錯層理的示意圖

（2）楔狀交錯層理（wedge-shapedcrossbedding）

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。層系間常彼此切割，紋層的傾向及傾角變化不定。常見于海、湖淺水地帶及三角洲地區(qū)。（3）槽狀交錯層理（troughcrossbedding）

層系底界為槽形沖刷面，紋層在頂部被切割。在橫切面上，層系界面是槽狀，紋層與之一致也是槽狀；在縱切面上，層系底界面呈弧狀，紋層與之斜交。頂視為重疊的瓣狀。大型槽狀交錯層理系底界沖刷面明顯，底部常有泥礫。多見于河流環(huán)境中。在確定交錯層理類型時，最好有三度空間或至少有兩個斷面的露頭。因為在不同的斷面上，層系或細(xì)層可以有不同的形態(tài)。曲波形水流波痕的遷移形成槽狀交錯層理的示意圖

舌形水流波痕的遷移形成槽狀交錯層理的示意圖

新月形水流波痕的遷移形成槽狀交錯層理的示意圖

（4）其它類型的交錯層理

①爬升波紋交錯層理（climbingripplebedding）②羽狀交錯層理（herringbonecrossbedding）③浪成波紋交錯層理（wave-ripplebedding）④沖洗交錯層理（swashcrossbedding）⑤側(cè)積交錯層理（epsiloncrossbedding）⑥丘狀交錯層理（hummockycrossbedding）⑦洼狀交錯層理（swaleycrossbadding）⑧風(fēng)成交錯層理（aeoliancrossbedding）①爬升波紋交錯層理亦稱上疊波紋交錯層理，也是沙波遷移的產(chǎn)物。在沙波向前過移的同時，有大量沉積物特別是懸浮物供給，沙波依順流方向沿其背部向上爬升增長，使后一層爬疊在前一層系之上，形成具有爬升特點的交錯層理。這種層理的形成反映了懸浮載荷與底載荷的關(guān)系。②羽狀交錯層理一種特殊類型的交錯層理。其特點是紋層平直或微向上彎曲，相鄰斜層系的紋層傾向相反，延伸至層系界面進(jìn)彼此呈銳角相交，呈羽毛狀。湖南石門楊家坪寒武系灰?guī)r中的羽狀交錯層理這種層理是在具有反向水流存在的情況下形成的③浪成波紋交錯層理

由浪成沙波遷移形成的浪成波痕的遷移形成浪成交錯層理的示意圖

④沖洗交錯層理也稱低角度交錯層理。其特點是層系界面和紋層平直，層系呈楔狀以低角度相，一般2～10°，多向海傾斜。主要出現(xiàn)于前濱環(huán)境中。⑤丘狀交錯層理

由一些大型的寬緩波狀層系組成，外形上象隆起的圓丘狀，向四周緩傾斜。2.4壓扁層理和透鏡狀層理這是在砂、泥沉積中的一種復(fù)合層理。它是由壓扁層理（又稱脈狀層理flaserbedding）、波狀復(fù)合層理和透鏡狀層理（lenticularbedding）組合而成。這種復(fù)合層理的形成，說明環(huán)境有砂、泥供應(yīng)，而且水流活動期與水流停滯期交替出現(xiàn)。主要發(fā)育在粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖與泥巖、粉砂質(zhì)泥巖互層的地層中。主要形成于潮下帶、潮間帶及深水砂泥沉積環(huán)境中。2.5遞變層理又稱粒序?qū)永恚╣radedbedding），是具有粒變遞變的一種特殊層理。其特點由底向上至頂部顆粒逐漸由粗變細(xì)，除了粒度變化外，沒有任何內(nèi)部紋層。主要由濁流、風(fēng)暴流等形成。EAE2.6韻律層理(rhythmicbedding)

在成分、結(jié)構(gòu)和顏色方面的不同的薄層作有規(guī)律地重復(fù)出現(xiàn)而組成的。成因：物質(zhì)搬運或產(chǎn)生方式有規(guī)律地發(fā)生交替變化造成的。（1）潮汐環(huán)境中形成的韻律層理（2）季節(jié)性變化產(chǎn)生的韻律層理2.7均質(zhì)層理通常稱塊狀層理（massivebedding），是一種呈現(xiàn)大致均質(zhì)外貌，不具任何紋層構(gòu)造的層理。其特點內(nèi)部物質(zhì)均勻，組分和結(jié)構(gòu)都無分異現(xiàn)象。

成因：(1)懸浮物質(zhì)快速沉積，(2)濁流，(3)生物擾動。3、流動體制、底床形態(tài)及其與層理形成的關(guān)系4、層理的意義和研究方法

研究意義：（1）有助于正確劃分和對比地層、恢復(fù)地層產(chǎn)狀。（2）交錯層理是最有價值的指向構(gòu)造，可以確定古水流系統(tǒng)。（3）根據(jù)層理類型，可以推斷沉積環(huán)境。

研究方法：（1）確定層理類型及其在剖面中的組合關(guān)系。（2）查明層理顯現(xiàn)的原因。（3）詳細(xì)描述層理的內(nèi)部特征。（4）必須進(jìn)行交錯層理的定向測量。（六）疊瓦狀構(gòu)造（imbricatedstructures）

主要是指扁平礫石在流水的作用下均向同一方向排列的現(xiàn)象。礫石的疊瓦形式與流水方向的關(guān)系，最常見的是迎流疊瓦，即礫石的最大扁平面的傾斜方向與水流方向相反。流動構(gòu)造——疊瓦狀構(gòu)造（六）礫石疊瓦狀構(gòu)造在不同環(huán)境中的發(fā)育情況二、準(zhǔn)同生變形構(gòu)造（一）負(fù)載構(gòu)造（二）球枕構(gòu)造（三）滑塌構(gòu)造（四）包卷層理（構(gòu)造）（五）碟狀構(gòu)造（六）坑丘構(gòu)造（penecontemporaneousdeformationstructures）

準(zhǔn)同生變形構(gòu)造(penecontemporane-ousdeformationstructures)是指在沉積作用的同時或在沉積物固結(jié)成巖之前處于塑性狀態(tài)時發(fā)生變形所形成的各種構(gòu)造。這類構(gòu)造通常是局部分布的，基本上局限于上、下未變形層之間的一個層內(nèi)。（一）負(fù)載構(gòu)造(Loadstructure)

也稱負(fù)荷構(gòu)造、重荷模（loadcasts）等。是指覆蓋在泥質(zhì)巖之上的砂層底面上的瘤狀突起。是由于下伏的含水塑性軟泥承受了不均勻的負(fù)載，使上覆砂質(zhì)物陷入下伏泥質(zhì)物中而產(chǎn)生的。形狀很不規(guī)則，一般不對稱，排列雜亂，大小不一，幾毫米～幾分米。負(fù)載構(gòu)造多在濁積巖中保存良好。（二）球枕構(gòu)造

砂球和砂枕構(gòu)造（ball-andpillowstructure）

主要出現(xiàn)在砂、泥互層并靠近砂巖底部的泥巖中，是被泥質(zhì)包圍了的緊密堆積的砂質(zhì)橢球體或枕狀體。多數(shù)人認(rèn)為，球枕構(gòu)造是砂層斷裂，然后陷入下伏泥質(zhì)巖中形成的。（三）滑塌構(gòu)造（slumpstructure）

是指斜坡上未固結(jié)的沉積物在重力作用下發(fā)生滑動而形成的變形構(gòu)造。這類構(gòu)造常局限于一定層位中，與上、下巖層呈突變接觸。一般伴隨快速沉積而產(chǎn)生，它是水下滑坡的良好標(biāo)志。多出現(xiàn)在三角洲的前緣、礁前、大陸斜坡及海底峽谷前緣。江西萍鄉(xiāng)T1d（四）包卷層理（構(gòu)造）（convolutebedding）

或稱包卷構(gòu)造、旋卷層理、扭曲層理、揉皺層理、卷曲層理等。是指在一個巖層內(nèi)所發(fā)生的紋層盤回和扭曲現(xiàn)象。