判别沉积岩岩层顶、底面和层序的原生构造

如题所述

绝大多数沉积岩层形成时的原始状态都呈现水平或近于水平状态,层层重叠,新的在上,老的在下。由于受到后来的构造运动的影响,使岩层产生倾斜、直立甚至发生倒转;构造变动往往还会出现节理、劈理等面状构造,容易把它们误认为是岩层层面或层理面。因此,在研究沉积岩层的地质构造时,必须判明沉积岩层的顶、底面和层序,才能正确地分析地质构造。确定岩层层序主要是根据古生物化石。在缺乏化石的沉积岩区,可根据岩层的原生构造来确定沉积岩层的顶、底面和层序。主要依据有:

(1)对称波痕及其印模 能用于确定层序的主要是对称波痕。对称波痕的形态特点是具有尖棱的波峰和圆弧形的波谷。保存岩层中的对称波痕或其外模均可用来确定岩层的层序。正常的层序中波峰尖端指向岩层的顶面,波谷的圆弧总是指向底面(图2-2,图2-3)。

图2-2 对称型的浪成波痕及其印模示意图(据R.R.Shrock,1948)

图2-3 利用波痕确定岩层顶、底面(据M.P.Billings,1947)

Ⅰ—正常岩层;Ⅱ—倒转岩层

(2)雨痕、雹痕及其印模 雨痕和雹痕是稀疏的雨滴或冰雹落在湿润的尚未完全固结的泥质或粉砂质沉积物上冲打成的圆坑或椭圆形凹坑,再被上覆沉积物填充掩埋而保存下来的痕迹。在上覆层的底面形成圆形、椭圆形的瘤状突起的印模,在下伏岩层的顶面形成凹坑,据此可以鉴别岩层的顶、底面。雹痕的凹坑比雨痕大而深。

(3)泥裂及其印模 泥裂是细粒的泥质或粉砂质沉积物在未固结之前露出地面,经日晒失水干涸而形成上宽下窄垂直层面的楔形裂缝,再被上覆的沉积物充填,形成泥裂及其印模。据泥裂的形态,楔形尖端总是指向岩层的底面(图2-4)。

图2-4 泥裂及其印模立体示意图(据R.R.Shrock,1948)

图2-5 根据冲刷面特征确定岩层相对层序(据M.P.Billings,1947)

(4)底面印模 它是指泥质岩与其上覆的砂砾岩、砂岩、粉砂岩或灰岩之间发育的不平整的界面。它是由于在上覆的岩层沉积之前,泥质沉积物受到水流侵蚀或水流携带物的拖曳、弹跳或滚动所产生的凸凹不平的面,并常被砂质所充填。成岩后,使上覆岩层的底面形成不平整的印模保存下来。通常可在泥质岩剥落后的砂岩等的原始底面上观察到。它是确定岩层底面的良好标志(图2-5)。

(5)斜层理 是由一组或多组与主层面斜交的细层组成。斜层理与顶面主层理斜交,其细层纹间距较宽,底部收敛变缓与底部主层理相切(图2-6)。

图2-6 根据斜层理确定岩层顶、底面(据M.P.Billings,1947)

A—岩层是正常层序,顶面在左边;B—岩层直立,顶面在右边;C—岩层倒转,顶面在右边

(6)粒级层理 粒级层理又称递变层理。在一些较为稳定的沉积环境中,每次由流水带来的泥、沙物质都是粗的先沉积,细的后沉积,这样在一单层内,从底到顶粒度由粗逐渐变细,如底部是砾石或粗砂,向上可递变为细砂以至泥质。递变层厚度可由几厘米到几米。在相邻的两个粒级层之间,下层顶面常受冲刷,故两层在粒度或成分上不是递变而是突变的。根据粒级层下粗上细粒度递变的特征,可以确定岩层的顶、底面。粒级层理除在砂岩等碎屑岩中可看到外,也可以在以凝灰质为主的火山碎屑岩层中见到。

(7)古生物生长和埋藏状态 动、植物遗体及其生长状态被沉积物埋藏而保存下来。如珊瑚(特别是群体珊瑚)等底栖生物,若它们在原来的生长位置被掩埋,则其根部总是指向岩层的底面。再如由藻类生物形成的叠层石,其内部的穹状纹层和向上生长的分枝总是指向岩层的顶面(图2-7)。介壳类化石的位态亦可作为判定层序的参考依据。介壳类生物死后,其外壳脱落若其凸侧朝下,则处于不稳定状态,当凸侧朝上时则可相对稳定(图2-8)。如在含有大量介壳化石的岩层中,介壳大部分是凸侧朝上的,则岩层层序为正常,反之,则为倒转层序。

图2-7 叠层石形态素描图(据R.R.Shrock,1948)

A—柱状叠层石;B—分枝状叠层石;C—大型纹层状叠层石;D—同心纹层状叠层石

图2-8 介壳埋藏状态示意剖面图(据R.R.Shrock,1948)

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