沉积构造

如题所述

沉积岩的原生沉积构造是鉴别沉积环境的重要标志,如层理、波痕、生物遗迹、干裂、结核等。这些构造是沉积物成分、结构、颜色等不均一性而显示出来的岩石宏观特征,能很好地提供搬运介质(水、风、冰等)性质及其动力状况的信息。由于在露头上和钻孔岩心中易于直接地观察和测量,因而常被广泛用作判别环境的重要标志。

1.层理

层理是两个层面之间由于岩石的性质在垂直层面方向上,由成分、颜色、结构的变化所显示的层状构造。常见的层理有水平纹理(层理)、交错层理、平行层理、递变层理和块状层理等(图4-1)。

图4-1 层理的基本类型

(据赵澄林等,2001)

水平纹理 在浪基面以下的低能环境或静水中,由细粒的悬浮物质缓慢沉积而成,由彼此平行的极细的水平纹层组成,纹层厚度通常为小于1~2mm,常见于湖泊中心、牛轭湖、潟湖、潮坪至次深海、深海环境中。

平行层理 在急流的条件下,细砂、中砂、粗砂甚至细砾也可以形成互相平行的层理,它是由于高速水流形成的平坦床沙造成的,常见于河流边滩、海滩等环境中,在深海浊流沉积的特定部位也可出现。

交错层理 交错层理是最常见的层理类型之一。它们由一系列与层理面斜交的内部纹层所组成,反映介质能量较强的环境,主要出现在碎屑岩中,碳酸盐岩内也可见到。可由水或风形成,常见于滨岸浅水地带、河流、三角洲或沙漠环境中,但在不同的环境中常具不同的形态特征。如河流环境,因水定向流动而形成单向板状或槽状交错层理,海滨地区沙浪的迁移造成大型板状和槽状交错层理。滨岸带由于潮汐作用,海水往复流动,形成特有的鱼骨状交错层理。海滩环境的冲洗层理则以低倾角(<10°)的板状、楔状交错层理为特征,水流流向不稳定情况下可形成槽状交错层理。风成交错层理则厚度大、倾角大(>30°)、砂粒分选好、磨圆度高。

递变层理 由重力流形成。以突发性高速流动的浊流为例,首先沉积的浊流头部富集大而重的颗粒,流速也大,然后浊流的本体部和尾部相继依次沉积,导致形成一个自下而上沉积物颗粒由粗变细的单一岩层,也称粒序层。粒序层是鲍马层序(Bouma sequence)的重要组成部分,其下界常是突变的,有时具冲刷构造。

块状层理 这种层理可有不同成因,也可产生在各种不同粒级的沉积物中。有时沉积物迅速沉积,来不及分选,导致在相当厚的沉积岩层中不显示任何层状构造。在平静的水体中,悬浮物迅速堆积,可形成块状泥岩。有时由于大量底栖生物的扰动,原生层理遭到破坏,也可形成具有块状层理的泥灰岩、粉砂岩等。

2.层面构造及暴露标志

层面构造指出现在沉积岩层面上的构造,有的与沉积物同时形成,如波痕。波痕可分水流波痕和浪成波痕,前者形成于河流、潮道等流水环境,一般不对称,其陡坡指向水流方向;浪成波痕可呈对称或不对称形态,一般形成于波基面之上。近年来在深水中也发现了波痕,表明深海也有具牵引流性质的洋流运动。

有些层面构造如动物的爬痕、足迹、泥裂、雨痕等,都形成于沉积作用停止之后,并且多数能指示沉积物曾暴露于地表,故称暴露标志。更明显的区域性暴露标志是古风化壳,在不同气候带具有明显不同的识别标志。钙质风化壳(caliche or calcrete)是一种干旱气候条件下形成的浅色固结—半固结钙质—白云质古土壤层,多呈浅蓝灰、浅黄灰色或灰褐色等,其外貌多呈角砾状、瘤状、结核状、渣状、纹层状或块状。重要的显微特征为基质中的显微豆粒、微松藻状方解石结晶、生物屑上孔洞、裂隙中成分多样的泥皮等。在潮湿气候条件下,准平原剥蚀区形成了显著的铁、铝质红色风化壳,在古地形低洼区以低镁方解石豆粒灰岩、玛瑙状方解石栉壳构造和古溶洞崩塌角砾广泛发育为特征。

帐篷构造(tepee structure)是弱固结或半固结的碳酸盐岩,由于在陆上暴露、蒸发、干缩而使其原始沉积层发生弯曲、破裂,并向上突起,在藻纹层发育时由于藻类对碳酸盐沉积起粘结作用,使成层的碳酸盐沉积形成较大弧度的隆起,形成一种像印第安人帐篷(tepee)样外貌的变形构造。在帐篷的中部可由较强的干缩而破碎,形成破裂的砾块,有时由于强烈破碎而形成渣状层。

渗流豆粒层 低镁方解石豆粒灰岩中的豆粒,具群集、紧密堆积和具成层特点,豆粒自下而上有由小变大的趋势,其外形多呈球形和长形,并具有层数不等的圈层包壳,包壳的厚度不均,其下侧总是较厚,反映了重力作用的影响。渗流豆粒层的顶面代表一个古暴露面,渗流豆粒层、渣状层、碎裂砾块等常组成有规律的分带现象。

3.滑塌构造

滑塌构造(slump structure)是一种准同生变形构造,指沉积物处于塑性状态时,在地震、风暴因素触发下通过重力作用沿斜坡发生移动而产生的变形构造。多见于大陆斜坡较深水沉积物中,可作为识别浊积岩或深水碳酸盐岩和确定古坡向的重要标志。

在介绍了上述各类沉积标志及其形成沉积环境意义后,需要强调沉积环境是复杂多变的,如果仅就某一个沉积标志进行分析,可能有多解性。任何一种标志只能提供某一方面的参数,只有尽可能全面地综合分析全部标志,才能正确判断沉积环境。

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