沉积构造是沉积岩的重要特征之一，是沉积岩区别于岩浆岩和变质岩的主要标志。沉积构造是由沉积物的成分、颜色、结构、粒度等的变化而显示出的岩石宏观特征。其中，原生沉积构造在确定沉积环境方面具有重要的意义。由于它们在地层露头中大量出现，而且在地质历史中受成岩后生作用影响较小，可以直接提供有关沉积时期沉积介质和水动力条件方面的信息，因而成为研究和判别沉积环境的重要标志之一。
一、常见沉积构造观察与描述的内容
沉积构造的观察和描述是沉积学研究中的一项基本工作，沉积构造的准确识别对于沉积环境分析至关重要。按照成因性质，可以将沉积构造分为三大类：物理成因沉积构造、化学成因沉积构造和生物成因沉积构造（表1-1）。
表1-1 沉积构造分类
物理成因的沉积构造包括流动构造、准同生变形构造和暴露构造。其中，流动构造又可分为层理构造和层面构造，常见的层理构造包括简单层理（交错层理、平行层理、水平层理、爬升波痕层理、递变层理和均匀层理）和复合层理（脉状、波状及透镜状层理、砂泥互层水平层理和韵律层理）；常见的层面构造包括顶面构造（波痕、细流痕、剥离线理）和底面构造（槽型、压刻痕）。常见的准同生变形构造有负载构造、球枕构造、包卷层理、滑塌构造和泄水构造等。常见的暴露构造主要是干裂、雨痕、冰雹痕和泡沫痕。化学成因的沉积构造通常包括结晶构造（晶痕和假晶、鸟眼构造及示顶底构造）、压溶构造（缝合线构造和叠锥构造）及增生与交代构造（帐篷构造、结核构造和葡萄状构造）。生物成因的沉积构造包括生物遗迹构造、生物扰动构造、生物生长构造和植物根迹。下面简要介绍常见沉积构造类型观察和描述的方法及内容。
（一）层理
层理是由沉积物的成分、颜色、粒度、填集方式等在层理面上显示出来的宏观特征，是揭示沉积物沉积时沉积介质动力条件最重要的标志之一。常见的层理类型有交错层理、爬升波痕层理、递变层理、平行层理、水平层理、均匀层理、脉状、波状、透镜状层理、砂泥互层水平层理和韵律层理。对于层理的观察和描述应包括以下4个方面内容。
（1）根据层理的内部构造特征确定层理的形态特征。仔细观察标本或露头岩石，确定岩石类型和层理类型。在确定层理类型时，应注意层理在不同断面的形态表现。例如，板状交错层理在平行水流方向纹层与层系斜交，而在垂直水流方向上则表现为纹层、层系、层系组均相互平行。因此，对层理的特征应尽量在不同的断面进行观察。其次要测量纹层、层系和层系组的厚度大小，尤其是层系厚度的大小。
（2）描述层理的内部特征：①描述纹层的形状、倾角、延伸和连续性、纹层间的相互关系以及纹层面的清晰程度等；②描述层理面的形状、层系间的相互关系、相邻层中纹层方向以及纹层面的清晰度；③描述与岩石物质有关的一些特征，查明层理显示原因，包括岩石成分、颜色、结构在垂向上的变化，以及生物化石、片状矿物的存在与否。有关层理内部特征描述内容详见表1-2。
表1-2 层理内部特征描述的具体内容
（3）研究和描述层理类型、厚度及其内部特征在垂向层序上的变化特点，分析层理的组合规律，确定其形成时的介质能量条件（或形成环境类型）。
（4）在工作需要和条件许可的情况下，进行交错层理前积纹层的产状和地层产状的测量与统计，进行古流向的分析（见实习五）。
（二）波痕
波痕是由流水、波浪或风的作用在沉积物表面所形成的一种波状起伏的痕迹，是最常见的层面构造之一。不同流体介质的作用性质、作用强度及流动方向的不同导致波痕的形态特征和规模大小也各有差异，因此可以利用波痕的形态、规模和指数等来恢复其形成的环境条件。波痕的观察和描述需包括以下6个方面的内容。
（1）波痕的形态要素或参数的测量。主要测量波痕的波高、波长、迎流面长度、背流面长度，计算波痕的波痕指数和对称指数，并根据波痕的对称指数确定属于对称波痕或不对称波痕。
（2）波痕的形态描述。波痕的形态按波脊的形态特征进行描述，主要包括波脊的连续性、分叉情况和延伸特征等，如波脊的延伸形态可分为直线形、波曲形、链形、舌形、菱形、新月形等（图1-1）。
图1-1 水流波痕的波脊形态及其与水深和流速的关系示意图
（据《沉积构造与环境解释》编写组，1984）
（3）波痕的内部构造描述。包括底积纹层、前积纹层和流面纹层的特征，如前积纹层的形态有直线形、切线形、凹形、S形等（图1-2）。
图1-2 前积纹层的形态及其控制因素
（据Joplin，1965）
（4）波痕的物质组成。波痕的大小和形态与环境的水深和流速有关，组成的物质粒度也不同，因此，需要描述组成波痕的物质成分、粒度、分布等。
（5）观察和测量波痕所指示的古流向。观察和测量不对称波痕的背流面、前积纹层波脊线的走向和地层的产状，以便恢复古流向。
（6）波痕的成因分析。综合上述观察结果，分析波痕的成因类型，如波痕类型包括水流波痕、浪成波痕、风成波痕、干涉波痕和改造波痕等。
（三）槽铸型（槽模）
由于较弱水流的涡动对已沉积的细粒沉积物（主要是泥质物）表面侵蚀而形成一系列顺流向排列的凹坑（图1-3A），这些凹坑在上游方向比较深而下游方向比较浅，之后被粗粒沉积物（砂质物）所充填而形成。泥质岩层面上的凹坑称为槽型，砂质岩层面上的凸起称为槽铸型（槽模），因泥岩抗风化能力大大弱于砂岩，故在露头剖面上最常见到的是槽铸型（槽模）。槽铸型（槽模）由不连续的舌状凸起组成，凸起的上游一端呈浑圆状，且突起稍高，向下游端变宽并变缓，一般平行于水流方向呈雁行状成群出现（图1-3B）。
图1-3 槽铸型成因解释及露头表现
利用槽型判断古水流方向时，注意槽型的延伸方向为水流方向，浑圆状凸起端为迎流向。描述槽型时要重点关注凸起的延伸方向、大小、形态、对称性等。
（四）雨痕和冰雹痕
雨痕和冰雹痕往往形成于细粒沉积物的层面上，然后被上覆较粗粒沉积物所覆盖充填。无风时雨滴垂直落下，砸坑呈圆形；有风时雨滴倾斜落下，砸坑稍呈椭圆形，且砸坑外围突起顺风向较高，迎风向较低。因风化差异，在露头剖面上的雨痕和冰雹痕常出现在岩层的层面上，有时在上覆粗粒沉积物的底面上形成铸型。冰雹痕往往比雨痕宽且深，形状不规则。观察描述时着重于雨痕的形态、大小和深浅。
（五）干裂
干裂是由已沉积的软泥状态的沉积物暴露于大气中形成。由于干涸时收缩而形成的裂缝使沉积物表面被分割成多边形小块体。因干缩程度存在差异，越接近大气，干缩程度越大，因此干缩裂缝在断面上表现为“V”字形，而裂块呈中央凹四周微翘的形态。干裂常被后期砂质沉积物充填后呈铸型保存在上覆砂岩层的底面。可以根据“V”字形裂缝断面形态判断上下层面，裂缝的尖端指向下层面，裂块的凹面一般向上。在观察和描述干裂时应描述裂缝的形态，包括剖面形态和平面形态，以及裂缝的规模（包括宽度和深度）。
（六）负载构造
负载构造也称重荷构造，发育在岩层底面上圆丘状或不规则的瘤状凸起，形态上与槽模类似，与槽模最大的差别是没有定向性且不规则。观察和描述负载构造时注意瘤状凸起的形态、大小、高度和分布状况等。
（七）球枕构造
球枕构造指分布在泥质岩中的砂质椭球体或枕状体，是上覆砂质层在震动和重力作用下断开陷入下伏泥质岩层中形成的。砂球或砂枕的大小从厘米级到米级不等，彼此可以连接也可孤立。在观察描述球枕构造时要注意砂球或砂枕的形态、大小，以及与砂岩层的关系和围岩的特征等。
（八）滑塌构造
滑塌构造是已沉积的沉积物在重力作用下，沿斜坡发生移动而产生的变形构造。滑塌构造可以表现为沉积物的形变、揉皱、断裂、角砾化乃至岩性的混杂等。滑塌构造可以指示古坡向，未破碎层褶曲轴面相对于层面的倒伏方向即为古坡向（滑移方向），破碎层沿坡向碎块粒度趋于变小。观察和描述滑塌构造要注意岩性特征、纹层产状、背斜轴面产状、断裂缝特征、分布范围，以及与上下岩层的关系等。
（九）晶体印痕与假晶
晶体印痕（简称晶痕）和假晶在手标本或显微镜下均可见到，原生晶体最常见的是立方体石盐，此外还有板柱状、放射状、簇丛状石膏，八面体、立方体或草莓状黄铁矿等。矿物是其形成环境的良好指示标志，如石盐和石膏晶体或假晶存在说明沉积时盐度较高且在干燥气候条件下形成的，有黄铁矿表明当时是还原环境。晶痕与假晶构造均与晶体的形成和溶解有关，因此观察和描述时要注意晶体的晶型特征、表面特征、颜色等，确定矿物成分。
（十）鸟眼构造
鸟眼构造是碳酸盐岩中一类重要的沉积构造，其大小常为毫米级（1～5mm），形态多为扁平状至球形，多呈定向排列。它们常可作为鉴别沉积环境的标志，同时在未被充填时又作为油气储集空间。观察与描述时应注意鸟眼构造和与之形态类似的重结晶作用孔、虫孔、粒间孔、溶蚀孔等现象的区别。
在观察和描述鸟眼构造时，注意宏观和微观相互配合，肉眼详细观察记录野外露头或岩心上的鸟眼构造产状，以及伴生的其他沉积构造；在放大镜下描述其形态；在显微镜下鉴定其充填物以及与周围的关系，尤其是与藻类的关系。
（十一）帐篷构造
帐篷构造在海相和陆相地层中都有发育，一般认为其成因是裂隙填充的胶结物结晶膨胀导致层面突起变形，其形态和胶结物的不同反映了沉积环境的变化。帐篷构造可见于不同岩性的地层中，发育也有明显的期次性（图1-4），因此在观察和描述帐篷构造时要注意其发育的岩性、规模、形态、产状、胶结物、期次、层位等。
图1-4 潮坪碳酸盐沉积形成帐篷构造发育示意图
（十二）缝合线构造
缝合线是在碳酸盐岩中常见的一种裂缝构造。在岩层切面上呈现为锯齿状的曲线，此即称为缝合线；在平面上（即沿此裂缝破裂面上）呈现为参差不平凹凸起伏的面，即缝合面；从立体上看，这些凹下或凸起的大小不等的柱体，称为缝合柱。在这三种表现形式中，以缝合线最常见。在观察和描述缝合线构造时，应注意其产出形态、规模、分布特点、密度、物质成分、与层面的关系（与层面平行、斜交或其他），是否切穿颗粒，开启性和充填情况，以及围岩特征等。
（十三）生物遗迹构造
生物遗迹构造都为原地形成，不被搬运转移，并随沉积物固结成岩而保存下来，是判断环境的良好标志，在水深、盐度、能量等级、沉积速度以及底层性质和气体状况等方面提供环境解释的重要信息。生物遗迹构造的形态有简单垂直管状、“U”形、直-弯曲形、蛇曲形、环曲形、螺旋形、星射形、树枝形、网格形、卵形与胃形、点线形等（图1-5）。
图1-5 主要沉积环境的遗迹相模式
（转引自刘宝珺等，1985）
观察与描述的内容主要包括：遗迹的形态、大小和空间展布（方位、深度等）特征，潜穴内部构造特征，保存方式、丰度、伴生的其他痕迹及其相互关系、居群密度、围岩性质、无机沉积构造特征等。
（十四）生物扰动构造
生物扰动构造一般不具有确定的形态，其识别标志主要为在层理发育的砂岩中常破坏层理，在泥质沉积物中显示斑点构造，在含油砂岩中出现含油不均的现象等。根据生物扰动的强度可以将扰动构造分为7个级别（表1-3）。生物扰动构造的观察和描述内容主要包括扰动指数、分布特征等。
表1-3 生物扰动指数
注：x表示生物扰动所占比例。
（据Taylor＆Goldring，1993）
（十五）生物生长构造
生物生长构造主要指叠层石（图1-6），因其形态复杂多样且与环境关系密切而成为分析沉积环境良好的生物标志。叠层石的宏体特征主要受环境的影响，而细小特征（如柱体分叉、侧部装饰、层理和微构造等）受微生物群进化所控制。观察和描述叠层石要注意从宏观和微观两个方面进行：宏观方面主要是叠层石的柱体形态和大小、叠层体的分叉和融合、叠层体的体表特征等；微观方面主要是基本层的形态、厚度、横向变化、继承性、对称性、生长同步性等。
图1-6 叠层石碳酸盐岩微相组构、物质组成及其形成环境
（据孟祥化等，2004，转引自陈建强等，2005）
（十六）植物根迹
植物根迹是指保存在沉积岩中的植物根系，往往呈炭化残余或枝叉状矿化痕迹出现在陆相地层中，在岩心中或局部露头所显示的根迹大多数仅仅是根系的一部分或极少的部分，对识别淡水和微咸水环境很有价值。根迹在岩石中常呈现不同的形态，如垂直状、辐射状、须状、扁平状等，反映了根系的生态特点。因此，在观察和描述时要注意根迹的形态、分布、完整性、保存状况（是否被炭化、硅化或氧化等）等。
二、实习内容
在实验室观察常见的沉积构造标本，并选择部分标本进行描述。
三、实习目的与要求
对实验室内的沉积构造标本进行观察描述并作素描图，初步掌握沉积构造观察和描述的基本内容与方法，并分析其形成的水动力条件。
四、作业
选择实验室的2件标本，仔细观察描述标本，画出素描图，并分析其成因。具体描述内容：
（1）岩石类型；
（2）沉积构造类型；
（3）描述其构造形态、要素，并画出素描图；
（4）分析水动力特征和可能的沉积环境，对流动成因的沉积构造要在素描图上标注古流向。
实习报告一 沉积构造观察与描述
沉积学及古地理学实习指导书