《地質學基礎》-複習-沉積巖中的原生構造

沉積巖中的原生構造

沉積巖的原生構造是指未經變質變形的巖石組成部分的空間分布和排列方式，是沉積物沉積期間由於物理、化學以及生物的作用產生的各種構造。沉積巖的原生構造是沉積巖的一個重要特徵。沉積巖的原生構造研究一般是在野外。近年來，很多的實驗和理論發展了沉積巖的構造研究，比如水-巖的相互作用等。沉積巖的構造主要有以下幾方面的應用：

1）可以推斷沉積物在沉積過程中的環境，如水流的深度、風力的強弱等；

2）可以確定一個地區複雜地層條件下的巖石序列及底層的頂底層序；

3）推斷古水流模式和古地理。

目前，沉積巖的原生構造劃分還沒有一個統一的標準，根據沉積時期和環境的不同大體上可以劃分為以下4種：侵蝕型沉積構造、沉積型構造、沉積後成因構造、生物成因構造。

一、侵蝕型沉積構造

這種類型的構造形成是由於流水和水流沉積負載的侵蝕作用以及水流攜帶的顆粒對底部沉積物表面的侵蝕作用形成的。這種類型的構造的主要類型有槽模、溝模、衝刷面。

槽模 水流的侵蝕作用在泥巖的表面衝刷成凹坑，在上覆巖石的底面上形成一些不規則的突起，稱為槽模。槽模一般是不對稱的，最突出的部位侵蝕最深。槽模常常是成群出現，規模和大小基本相同。槽模是判斷濁流的一個特徵構造，可以指示水流流向。

溝模 是一種砂巖底部的平行的脊狀構造，由泥巖層面上的裂隙被砂充填形成。溝模可以單獨出現，也可以成組出現。在砂巖的下表面可以是平行的，也可以有很小的方向偏差。溝模在濁流沉積的底界面發育，也可以在其他的環境下形成，如河流衝毀堤壩形成的泛濫平原、淺海大陸架的碎屑巖和碳酸巖的風暴流沉積等。溝模也是指示古水流流向的一個重要標誌。

衝刷面 特徵是先期形成的沉積物在流水的作用下流失，從而使單一的巖層在橫向上發生尖滅

二、沉積型構造

大多數的沉積巖是由流體的侵蝕和搬運作用形成的，比如河流、潮汐、風暴流等。沉積型構造是沉積物在搬運和沉積過程中，在沉積物的表面或者沉積物的內部形成的構造，其中最主要的構造是層理構造和層面構造。

1.層理構造

層理構造是沉積物沉積時形成的成層構造。層理可以通過沉積物的成分或者沉積物的粒度變化表現出來。層理有多種類型，常見的有水平層理、波狀層理、交錯層理、遞變層理、韻律層理等。

水平層理 是在靜水的條件下形成的一種平行於層面的構造。平行層理是在較強的水動力條件下形成的，水平層理和平行層理在外貌上相似，不容易區分（圖2-3）。

交錯層理（亦稱斜層理）交錯層理在自然界中常見，根據交錯層理形狀的不同，還可以分成板狀交錯層理、楔狀交錯層理和槽狀交錯層理。交錯層理的形成取決於水動力條件的強弱和沙波的大小。

遞變層理（亦稱粒序層理）指從層的底部到頂部，巖石的粒度呈現有規律的變化。從底部到頂部，碎屑物粒度由粗變細稱為正粒序，若粒度從底部到頂部細變粗稱為反粒序。遞變層理的形成主要是由於沉積物在搬運或沉積的過程中水動力條件發生變化形成的，遞變層理橫向不穩定，常常發生中斷，而且與其他的層理共生。

韻律層理 指巖石的成分、結構等在不同的巖層內有規律地重複出現的一種構造。韻律層理的形成是物質搬運和沉積的方式有規律地發生交替變化形成的，最為常見的是砂巖和泥巖互層的韻律層理。通過韻律層理，可以推斷一定時期內水動力條件的變化。

此外，潮坪沉積相中，在水動力條件強、弱交替的情況下，還發育由泥和砂交互沉積而形成的脈狀層理、透鏡狀層理和波狀層理。

2.層面構造

層面構造主要是波痕。波痕是由於流體的運動，在沉積物表面形成的波狀起伏。它是保存在砂體表面的一種形態，而在層內的形態就是層理。波痕延伸的方向一般垂直於水流的流向。

另一個重要的層面構造是泥裂。泥裂主要是由於乾燥作用和脫水作用形成的，乾燥作用形成的泥裂是巖石暴露的標誌；脫水作用形成的泥裂是由於層內泥巖的壓實作用造成的。泥裂的發育一般呈網格狀，而在斷裂面處呈「U」字形和「V」字形。

是雨痕和冰雹痕，是一種巖石的暴露標誌，是地質歷史時期當雨點或冰雹落在溼潤而又柔軟的泥質或粉砂質沉積物表面時，衝擊出的圓形凹坑及其形成凸起的邊緣。雨痕被上覆沉積物填充掩埋並成巖後，巖層面上會留下凹坑，在上覆巖層底面形成凸起印模。由於雨痕一般只發育在泥巖的表面上，因此不是十分常見。

3.生物沉積成因的構造

生物在沉積物表面或者沉積物內部活動時，常常可以留下他們活動的痕跡，這些痕跡與沉積物一起埋藏並保存下來，就形成了生物沉積成因的構造。生物的痕跡化石可以劃分為停息跡、爬行跡、覓食跡、穴居跡、攝食跡、鑽孔6種。生物沉積成因的構造可以指示沉積環境，因為某種特定的痕跡化石是與當時的沉積環境相聯繫的。

三、軟沉積變形構造

軟沉積物變形構造是未固化的沉積物（或原生沉積構造）在沉積期間或沉積期後（早期成巖過程）受到擾動變形而形成的次生沉積構造，也稱同生變形構造。它的形成需要滿足兩個條件，即易於變形的沉積物和觸發機制。軟沉積物變形構造通常具有不規則的產出形態（如呈脈狀或牆狀）、較高的孔隙度與滲透率（如均一構造及角礫構造）及複雜的成因機制（如地震作用、風暴作用等）。這種沉積物在發生沉積以後，尚未固結形成巖石，這段時期形成的構造，也稱沉積後成因構造。

從局部沉積區來說，軟沉積變形的形成作用包括：負荷作用、重力滑塌和滑移作用、孔隙壓力效應和水體擾動作用等。

1.負載構造（負荷作用）

負荷作用形成的負載構造與沉積物壓實成巖過程有關。如壓模一般發育在泥質物之上的砂層底面（圖2-9），又稱重荷模。火焰狀構造也與壓模密切相關，也是由於重力負荷而引起，主要表現為下伏的泥質層向上尖滅形成一排尖舌，如同火焰（圖2-10）。

2.球枕構造（負荷作用）

多發育於泥巖或粉砂巖之上的砂巖底部，是由於水體擾動、震動和局部負重使砂層破裂、下沉形成的。多呈緊密排列或孤立分布的球狀或枕狀體，砂巖球和砂巖枕的凹面指向巖層頂面。某些砂巖球和砂巖枕的形成也可能與滑塌作用有關。

3.滑塌構造和包卷層理（構造）（重力滑塌和滑移作用）

由於重力滑塌和滑移作用形成的原生沉積構造以滑塌構造、包卷層理最常見。

滑塌構造是指鬆散的沉積物在未固結成巖前，在重力作用下沿斜坡向下滑塌（或滑動）形成的各種同生變形構造。有斷裂和褶皺伴生，如滑塌褶皺、滑移斷層及滑塌角礫巖。滑塌構造僅局限於與斜坡有聯繫的局部地帶，一般是隨著快速沉積而產生，是識別水下滑坡的良好標誌。滑塌構造多出現在三角洲前緣、礁前、大陸斜坡及海底峽谷前緣，在濁流沉積中較為常見。

包卷層理是指在巖層由規則轉變成為不規則巖層而發生扭曲的一種構造，上、下沉積層未變形，而夾在其中的沉積層具有強烈捲曲或複雜褶皺的強烈紋層（圖2-13）。包卷層理無斷裂，主要產於細砂巖和粉砂巖中，尤其在濁積巖中最為發育。目前對於包卷層理的成因有很多種解釋，其中一種解釋是，可能是由於液化層在層間流動造成的。

4.砂巖牆和砂巖床（孔隙壓力效應）

砂巖牆和砂巖床主要是未固結的碎屑物質液化後貫入到裂隙中形成的，形態複雜，規模差別極大，內部常具流動構造，反映液態的液化碎屑物質的貫入-變形作用。砂巖牆是碎屑巖牆的一種，是穿插貫入於巖石中斜切巖層的板狀（形狀較規則和脈狀砂巖體（形態不規則）。砂巖床是與圍巖產狀基本一致的砂巖體。

5.碟狀構造和柱狀構造（水體攏動作用）

碟狀構造是沉積成巖過程中，沉積物中的水分向上流動形成於砂巖和粉砂巖中形似盤碟狀的構造。「碟」的直徑一般在1～50 cm之間，邊緣上翹，在橫向上呈斷續分布，垂向上互相疊置。碟狀紋層的凹面指向巖層頂面。有時，碟狀構造之下與砂巖牆相連。