1、第一节第一节 沉积岩层的原生构造沉积岩层的原生构造 沉积岩的原生构造沉积岩的原生构造是指在沉积过程中是指在沉积过程中及沉积物及沉积物固结成岩之前所产生的构造固结成岩之前所产生的构造，如，如层理、层面构造，生物遗迹、叠层石以及层理、层面构造，生物遗迹、叠层石以及软沉积物的各种变形构造等。软沉积物的各种变形构造等。 第二章第二章 沉积岩层的沉积岩层的 原生构造及产状原生构造及产状v 是研究和判断岩层形成时的古地理是研究和判断岩层形成时的古地理和地壳运动特征重要依据。和地壳运动特征重要依据。v 鉴别岩层顶、底面及确定岩层相对鉴别岩层顶、底面及确定岩层相对层序的重要依据。层序的重要依据。是分析构造环境
2、是分析构造环境和构造几何形态的基础。和构造几何形态的基础。q 研究意义研究意义一、利用原生沉积构造一、利用原生沉积构造确定岩层的顶底确定岩层的顶底 面（面向）面（面向） 面向面向是指成层岩层顶面法线所指的方向，是指成层岩层顶面法线所指的方向，即成层岩系中岩层由老变新的方向。即成层岩系中岩层由老变新的方向。 1交错层理交错层理 交错层理又叫交错层理又叫斜层理斜层理，由一系列斜交于层系界面的纹层组，由一系列斜交于层系界面的纹层组成，有多种类型。其中，可用来判别岩层顶、底面的交错层理成，有多种类型。其中，可用来判别岩层顶、底面的交错层理有板状和槽状交错层理。这两种交错层理的斜纹层均呈弧形，有板状和槽
3、状交错层理。这两种交错层理的斜纹层均呈弧形，斜纹层的斜纹层的顶部被截切顶部被截切，与层系面呈高角度相交，下部常逐渐收与层系面呈高角度相交，下部常逐渐收敛、变缓，与底面小角度相交或相切。敛、变缓，与底面小角度相交或相切。 2 2递变层理递变层理递变层理又称递变层理又称粒级层理粒级层理，是碎屑物，是碎屑物质在沉积过程中由于流体逐渐衰减而形质在沉积过程中由于流体逐渐衰减而形成的一种沉积结构。其特点是，在一个成的一种沉积结构。其特点是，在一个单层中，单层中，从底到顶颗粒由粗逐渐变细从底到顶颗粒由粗逐渐变细，例如，由底部的砾石或粗砂向上递变为例如，由底部的砾石或粗砂向上递变为细砂、粉砂以至泥质。右图所示
4、的递变细砂、粉砂以至泥质。右图所示的递变层理是携带各种粒级悬浮体的浊流沉积，层理是携带各种粒级悬浮体的浊流沉积，虽然其中混有粗细不同的颗粒，但总的虽然其中混有粗细不同的颗粒，但总的特点仍是特点仍是下粗上细下粗上细。另外，递变层理的。另外，递变层理的顶面与其上一层的底面是突变的，有明顶面与其上一层的底面是突变的，有明显的界面。显的界面。 3 3波痕波痕波痕是沉积物表面波痕是沉积物表面由于由于波浪波浪、水流水流或或风风的流动而形成的波状起伏的堆积形的流动而形成的波状起伏的堆积形态态。主要发育在粉砂岩、砂岩及碳酸盐。主要发育在粉砂岩、砂岩及碳酸盐岩的表面，在细砂岩中也偶尔可见。岩的表面，在细砂岩中也
5、偶尔可见。根据波峰的形态，波痕可划分为多根据波峰的形态，波痕可划分为多种类型。右图所示的几种波痕可用来确种类型。右图所示的几种波痕可用来确定岩层的顶、底面。这些波痕无论是原定岩层的顶、底面。这些波痕无论是原型还是其印模，都是型还是其印模，都是波峰指向岩层的顶波峰指向岩层的顶面，波谷的圆弧则凹向底面。面，波谷的圆弧则凹向底面。峰尖峰尖( (窄窄) )谷宽谷宽( (圆圆) ) 4 4泥裂泥裂 泥裂也称干裂，是未固结的沉积泥裂也称干裂，是未固结的沉积物物露出水面后经曝晒干涸露出水面后经曝晒干涸时发生收缩时发生收缩和裂开所形成的与层面大致垂直的楔和裂开所形成的与层面大致垂直的楔状裂缝。常见于粘土岩、粉
6、砂岩及细状裂缝。常见于粘土岩、粉砂岩及细砂岩层面上，偶而也见于碳酸盐岩层砂岩层面上，偶而也见于碳酸盐岩层面上。泥裂常使层面构成网状、放射面上。泥裂常使层面构成网状、放射状或不规则分叉状的裂缝，在剖面上状或不规则分叉状的裂缝，在剖面上一般呈一般呈“V V”型型（有时切穿层面也可呈（有时切穿层面也可呈“U U”型）裂口型）裂口其其“V” 型的开口指向岩型的开口指向岩层的顶面。层的顶面。 5 5雨痕和冰雹痕雨痕和冰雹痕 因雨滴或冰雹落在湿润而柔因雨滴或冰雹落在湿润而柔软的泥质或粉砂质沉积物表面所软的泥质或粉砂质沉积物表面所形成的圆形凹坑及其凸起的边缘形成的圆形凹坑及其凸起的边缘称雨痕或冰雹痕。雨痕或
7、冰雹痕称雨痕或冰雹痕。雨痕或冰雹痕被上覆沉积物填充、掩埋、成岩被上覆沉积物填充、掩埋、成岩后，遂在岩层的顶面上留下凹坑，后，遂在岩层的顶面上留下凹坑，而在上覆岩层底面形成瘤状突起而在上覆岩层底面形成瘤状突起的印模（图的印模（图1 18 8）。）。边缘凸起向边缘凸起向上上6 6冲刷面冲刷面 固结和半固结的沉积层的顶面，固结和半固结的沉积层的顶面，会因水流冲刷而成为凹凸不平的冲刷会因水流冲刷而成为凹凸不平的冲刷面。面。在这不平整的冲刷面之上再沉积在这不平整的冲刷面之上再沉积时，被冲刷下来的下伏岩层的碎块和时，被冲刷下来的下伏岩层的碎块和砾石又往往堆积在冲刷出的沟、槽中砾石又往往堆积在冲刷出的沟、槽
8、中。根据冲刷面和上覆岩层的碎屑，可以根据冲刷面和上覆岩层的碎屑，可以判别岩层的相对层序（右图）。判别岩层的相对层序（右图）。碎屑碎屑位于岩层底部。位于岩层底部。7 7底面印模底面印模 当水流或涡流在松软的沉积物上流动时，由当水流或涡流在松软的沉积物上流动时，由于涡流对沉积物的于涡流对沉积物的侵蚀或侵蚀或水流携带物（如介壳碎水流携带物（如介壳碎片、岩屑，树枝等）对沉积物表面的片、岩屑，树枝等）对沉积物表面的刻划刻划，会在，会在沉积物表面留下各种形状的沉积物表面留下各种形状的凹坑凹坑和和沟模痕迹沟模痕迹，这，这些痕迹常被砂质所充填。些痕迹常被砂质所充填。成岩后，它们多在泥质成岩后，它们多在泥质岩层
9、之上的砂岩底面保留下来岩层之上的砂岩底面保留下来，称作底面，称作底面印模印模（也称为（也称为铸型铸型）。）。凹坑位于岩层顶面，凹坑位于岩层顶面，印模印模位于位于岩层底面。岩层底面。8.8.古生物的埋藏标志古生物的埋藏标志 根据某些化石在岩层内的埋藏保存状态，也可鉴定岩根据某些化石在岩层内的埋藏保存状态，也可鉴定岩层的顶、底面。层的顶、底面。 1 1）某些藻类形成的某些藻类形成的叠层石叠层石。虽其类型不同、形态各。虽其类型不同、形态各异，如柱状、分枝状和锥状等，但均具有向上穹起的叠积异，如柱状、分枝状和锥状等，但均具有向上穹起的叠积纹层构造，这些纹层的纹层构造，这些纹层的凸出方向即指示岩层的顶面
10、凸出方向即指示岩层的顶面。 2 2）一些古植物的一些古植物的根系。根系。也可作为确定岩层顶、底也可作为确定岩层顶、底面的标志，如图面的标志，如图1 11313所示，根系所示，根系向上变粗并收敛，向向上变粗并收敛，向下变细且分叉下变细且分叉。 3 3）生物活动造成的生物活动造成的遗迹遗迹化石。如三叶虫的停息迹、化石。如三叶虫的停息迹、爬行觅食迹及潜穴的蹼状构造爬行觅食迹及潜穴的蹼状构造凹面均指示岩层的顶面凹面均指示岩层的顶面。 4 4）异地埋藏的腕足类、腹足类和瓣鳃类异地埋藏的腕足类、腹足类和瓣鳃类介壳介壳化石。化石。多数保持着凸面向上的稳定状态，故其多数保持着凸面向上的稳定状态，故其凸面方向往
11、往指凸面方向往往指示岩层的顶面。示岩层的顶面。 二、软沉积变形二、软沉积变形 软沉积变形是指软沉积变形是指沉积物尚未固结成岩时发生的变形沉积物尚未固结成岩时发生的变形。研究软沉积变形的目的：一方面是要指出构造现象并不全研究软沉积变形的目的：一方面是要指出构造现象并不全是成岩后构造作用引起的，以便更好地理解构造形成和发是成岩后构造作用引起的，以便更好地理解构造形成和发展的复杂历程；另一方面是为了展的复杂历程；另一方面是为了正确分析和区分成岩前与正确分析和区分成岩前与成岩后的变形成岩后的变形和其叠加关系，和其叠加关系，避免构造分析的简单化避免构造分析的简单化。（一）软沉积变形的主要类型（一）软沉积
12、变形的主要类型1 1、压模与火焰状构造、压模与火焰状构造1）压模压模 是一种底面印模，又叫重荷模或负荷铸型。一般发育是一种底面印模，又叫重荷模或负荷铸型。一般发育在在泥质物之上的泥质物之上的砂层底面砂层底面。呈。呈圆丘状圆丘状或不规则的或不规则的瘤状突起瘤状突起。 突起高度从几毫米到十几厘米。突起高度从几毫米到十几厘米。但在同一层面上，压模的形状和大但在同一层面上，压模的形状和大小较近似。小较近似。 压模是压模是当砂层沉积处在塑性状当砂层沉积处在塑性状态的泥质层之上时由于态的泥质层之上时由于超负载超负载或或差差异负载作用异负载作用使沉积物发生使沉积物发生垂向流动垂向流动而成。而成。 2）火焰状
13、构造）火焰状构造 是与压模密切相关的一种现象，是与压模密切相关的一种现象，即下伏的即下伏的泥质层泥质层中向上中向上呈尖舌状的呈尖舌状的有时弯曲并向一个方向倾斜有时弯曲并向一个方向倾斜的现象。的现象。是塑性状态的泥质沉积物挤入负载是塑性状态的泥质沉积物挤入负载瘤状突起之间形成的。瘤状突起之间形成的。 压模压模和和火焰状构造火焰状构造在在判断岩层判断岩层面向时面向时是极为重要的标志。具是极为重要的标志。具压模压模的层面为岩层的的层面为岩层的底面底面；火焰状构造火焰状构造的泥质舌尖指向岩层顶面的泥质舌尖指向岩层顶面。 2 2、球状和枕状构造、球状和枕状构造 球状和枕状构造球状和枕状构造多发育在多发育
14、在泥岩或粉砂泥岩或粉砂岩之上的砂岩底部岩之上的砂岩底部，一般局限在某一层内。，一般局限在某一层内。其特征是，其特征是，砂岩层砂岩层的底部往往的底部往往破裂破裂成紧密成紧密排列或孤立分布的排列或孤立分布的膝垫状和枕状体膝垫状和枕状体。 球状和枕状构造是球状和枕状构造是由于地震、水体扰由于地震、水体扰动和局部负重使砂层破裂、下沉而形成的动和局部负重使砂层破裂、下沉而形成的。某些砂岩球和砂岩枕的形成也可能与某些砂岩球和砂岩枕的形成也可能与滑塌滑塌作用有关。砂岩球和砂岩枕的作用有关。砂岩球和砂岩枕的凹面指向岩凹面指向岩层顶面层顶面。3 3、滑塌构造与卷曲层理、滑塌构造与卷曲层理 A.A.滑塌构造滑塌构
15、造是指松散沉积物在未固结成岩之前，在重力是指松散沉积物在未固结成岩之前，在重力的作用下的作用下沿斜坡沿斜坡向下滑塌向下滑塌（或滑动）而形成（或滑动）而形成滑塌褶皱滑塌褶皱、滑塌滑塌断层断层及及滑塌角砾岩滑塌角砾岩等一系列构造及其伴生产物的现象。等一系列构造及其伴生产物的现象。 常因常因风暴、海啸、地震等因素风暴、海啸、地震等因素诱发产生。规模和厚度变诱发产生。规模和厚度变化很大。不论规模大小，化很大。不论规模大小，均仅局限于与斜坡有关的局部地带均仅局限于与斜坡有关的局部地带。 B.卷曲层理卷曲层理是具有是具有强烈卷曲或复杂褶皱强烈卷曲或复杂褶皱的变形纹层。的变形纹层。有有的是由于未固结沉积物发
16、生的是由于未固结沉积物发生差异液化、侧向流动差异液化、侧向流动而成；有的而成；有的则是因水流的则是因水流的拖曳作用拖曳作用引起层理变形所致。引起层理变形所致。 具卷曲变形的岩层厚度多在具卷曲变形的岩层厚度多在2.525cm。主要主要产于细砂岩和产于细砂岩和粉砂岩粉砂岩中。在复理石地层，尤其是中。在复理石地层，尤其是浊积岩中最为发育浊积岩中最为发育。 滑塌构造滑塌构造往往是涉及到往往是涉及到一个或几个一个或几个沉积层沉积层，褶皱变，褶皱变形纹理极形纹理极复杂且不连续复杂且不连续。常。常伴有断层和角砾岩化现象。伴有断层和角砾岩化现象。 卷曲层理卷曲层理的变形纹层仅局限在的变形纹层仅局限在一个特定的
17、厚度稳定一个特定的厚度稳定的沉积层内的沉积层内，且，且纹层是保持纹层是保持连续的连续的。不伴有断层和角砾。不伴有断层和角砾岩化现象。岩化现象。 4 4、砂岩墙和砂岩床、砂岩墙和砂岩床 砂岩墙砂岩墙是是斜切岩层的板状砂岩体斜切岩层的板状砂岩体，形态不规则者可称为砂岩脉。形态不规则者可称为砂岩脉。 砂岩床砂岩床是与围岩是与围岩产状一致产状一致的砂岩的砂岩体。体。 砂岩墙和砂岩床的成因相当复杂，砂岩墙和砂岩床的成因相当复杂，但主要是但主要是未固结碎屑物质液化后贯入未固结碎屑物质液化后贯入到裂隙中到裂隙中形成的。形成的。 它们的形态和规模差别极大，内它们的形态和规模差别极大，内部常具有流动构造，反映了
18、液态的液部常具有流动构造，反映了液态的液化碎屑物质的贯入。化碎屑物质的贯入。5 5、碟状构造、碟状构造 碟状构造系指碟状构造系指砂岩或粉砂岩砂岩或粉砂岩中凹面向上、形似盘碟的中凹面向上、形似盘碟的纹理纹理。 “碟碟”的直径一般在的直径一般在1- -50cm之间，边缘上翘，在横向之间，边缘上翘，在横向上呈断续分布，在垂向上互相叠上呈断续分布，在垂向上互相叠置。置。 它们的形成与它们的形成与沉积物中的沉积物中的水水分向上流动有关分向上流动有关。这种碟状纹层。这种碟状纹层的的凹面指向岩层顶面凹面指向岩层顶面。 复习题1.1.如何利用沉积岩层的原生构造判断沉积岩层如何利用沉积岩层的原生构造判断沉积岩层的顶、底面？的顶、底面？2.2.理解几种主要软沉积物变形的形成机理。理解几种主要软沉积物变形的形成机理。
