第六講 陸源碎屑巖沉積構(gòu)造二

1、沉積學(xué)第六講陸源碎屑巖沉積構(gòu)造(二)沉積構(gòu)造類型物 理 成 因 構(gòu) 造化學(xué)成因構(gòu)造生物成因構(gòu)造流動(dòng)成因構(gòu)造同生變形構(gòu)造暴露成因構(gòu)造層理構(gòu)造層面結(jié)構(gòu)其它重荷模構(gòu)造包卷構(gòu)造砂球和砂枕構(gòu)造碟狀構(gòu)造柱狀構(gòu)造滑塌構(gòu)造干 裂雨 痕冰雹痕泡沫痕流 痕結(jié)核 縫合線疊錐晶體印痕成巖層理生物遺跡構(gòu)造生物擾動(dòng)構(gòu)造層面構(gòu)造 巖層頂面上，如波痕、剝離線理、干裂紋、雨痕等； 巖層底面上，特別是下伏層為泥巖的砂巖底面上成鑄模保存下來，如溝模、槽模等波痕（ripplemark） 波痕是非粘性的砂質(zhì)沉積物層面上特有的波狀起伏的層面構(gòu)造。 砂巖中保存，在礫巖和泥巖中見不到。 波痕是保留在層面上的床沙形體痕跡，在層內(nèi)的痕跡就是層理

2、。 流水波痕、浪成波痕流水波痕（currentripple） 小型流水波痕，波長(zhǎng)為460cm，波高0.36cm不等，波痕指數(shù)大于5，多數(shù)在8 到15之間。 隨著流動(dòng)強(qiáng)度的增大，波脊由平直變成波狀、鏈狀、舌狀、新月狀。浪成波痕（waveripple） 波脊兩側(cè)對(duì)稱、波峰尖、波谷圓滑、大多數(shù)波脊平直疊置波痕（supperimposedripple） 在早先形成的大波痕的基礎(chǔ)上重疊小波痕，形成疊置波痕干涉波痕（interferenceripple） 水流、波浪的方向不同，形成的波峰互不平行，并為同時(shí)形成，即成干涉波痕原生流水線理或剝離線理構(gòu)造(partinglineation) 具平行層理的砂巖中，

3、沿層面剝開，出現(xiàn)大致平行的非常微弱的線狀溝和脊，常代表水流方向，為原生流水線理或剝離線理構(gòu)造。 它是由砂粒在平坦床沙上作連續(xù)的滾動(dòng)留下的痕跡，所以與平行層理經(jīng)常共生。沖刷面（scour） 由于流速的突然增加，流體對(duì)下伏沉積物沖刷、侵蝕而形成的起伏不平的面叫沖刷面，沖刷面上的沉積物比下伏沉積物粗，一般是河道的標(biāo)志。底模構(gòu)造（solemark/structure） 由于水流的渦流對(duì)泥質(zhì)物的表面侵蝕成許多凹坑，在上覆砂巖的底面上鑄成印模，稱為侵蝕模或沖刷模（scour mark）。 水流流動(dòng)的過程中挾帶著刻蝕工具如砂粒、介殼等物體，在泥質(zhì)沉積物表面滾動(dòng)或間歇性撞擊所留下的凹槽和坑，被砂質(zhì)沉積物充填，

4、在砂巖底面上保存的印模，稱為刻蝕模或工具模（tool mark）侵蝕模槽模（flutecast） 槽模是由水流漩渦沖刷形成的一些規(guī)則而不連續(xù)的舌狀突起，突起稍高的一端呈狀，向另一端變寬、變平逐漸并入底面中，突起迎著水流方向。 由于大的顆粒物（如礫石、貝殼）的阻擋也會(huì)產(chǎn)生水流漩渦， 形成包含顆粒物的槽模。水流方向？水流方向？刻蝕模溝模、跳模、刷模溝模（groove cast）為縱長(zhǎng)的、很直的微微凸起和下凹的脊和槽，能延伸幾厘米甚至幾米，出現(xiàn)兩組或兩組以上的溝模，根據(jù)它們相互切割的關(guān)系可確定先后順序跳模（bounce mark）的形態(tài)呈短小似梭形脊?fàn)铙w，大致成等間距分布。由某些跳躍的物體間斷地撞擊

5、泥質(zhì)物底床形成凹坑。刷模（brush mark）的形態(tài)略呈新月形短小脊?fàn)铙w，其成因與跳模相同，不同之處是跳躍物體以較小的角度撞擊泥質(zhì)物底床，形成扁長(zhǎng)的淺坑，新月形端指示水流方向。錐模（prod mark）呈扁長(zhǎng)半圓錐形或三角形的短小脊?fàn)铙w，其成因是以相當(dāng)大的角度撞擊泥質(zhì)物底床，可能稍有停頓，隨后拔出進(jìn)入水流。錐模一端低而尖（迎水流向），一端高而寬（順?biāo)飨颍?。水流方向？?jī)山M水流的先后關(guān)系？同生變形構(gòu)造（syngeneticdeformation）沉積物沉積后，在固結(jié)成巖之前，還處于富含孔隙水的狀況下所發(fā)生的形變，均稱同生變形構(gòu)造。常出現(xiàn)在粉砂、細(xì)砂沉積層中。密度大的（如砂層）覆蓋在密度小的沉積

6、物（如被水飽和的泥和粉砂層）之上，在不均勻壓力的作用下，引起物質(zhì)垂向移動(dòng)。 火焰構(gòu)造沉積物的液化和流化作用。泄水構(gòu)造（碟狀構(gòu)造和柱狀構(gòu)造、包卷層理）在斜坡上的沉積物因重力作用而產(chǎn)生移動(dòng)。滑塌由于流體流動(dòng)（如滑塌）施加給沉積物表面上的切應(yīng)力， 而產(chǎn)生表層沉積物的形變。包卷層理重荷模和火焰狀構(gòu)造 重荷模（load cast）又稱負(fù)荷構(gòu)造，是指覆蓋在泥巖上的砂巖底面上的圓丘狀或不規(guī)則的瘤狀突起。 泥質(zhì)以舌形或火焰形向上穿插到上覆的砂層中，形成火焰構(gòu)造（flame structure）。 成因：由于下伏飽和水的塑性軟泥承受上覆砂質(zhì)層的不均勻負(fù)荷壓力而使上覆的砂質(zhì)物陷入到下伏的泥質(zhì)層中。 重荷模與槽模的

7、區(qū)別在于形狀不規(guī)則，缺乏對(duì)稱性和方向性，泄水構(gòu)造（dewatering） 迅速堆積的松散沉積物內(nèi)由于孔隙水的泄出過程中所形成的同生變形構(gòu)造。在孔隙水向上泄出的過程中，破壞了原始沉積物的顆粒支撐關(guān)系，而引起顆粒移位和重新排列。 主要出現(xiàn)在迅速堆積的沉積物中，如濁流沉積、三角洲前緣沉積及河流的邊灘沉積中。 碟狀構(gòu)造和柱狀構(gòu)造（dish & pillar structure） 也可以形成包卷層理包卷層理（convolutebedding） 一個(gè)層內(nèi)的層理柔皺現(xiàn)象，表現(xiàn)為連續(xù)的開闊“向斜”和緊密“背斜”所組成。 與滑塌構(gòu)造不同，雖然細(xì)層扭曲很復(fù)雜，但層是連續(xù)的，沒有錯(cuò)斷和角礫化現(xiàn)象。 一般只限于一個(gè)層

8、內(nèi)的層理形變，而不涉及上下層； 一般細(xì)層向巖層的底部逐漸變正常，向頂部扭曲細(xì) 層被上覆層截切，表明層內(nèi)扭曲是發(fā)生在上覆層沉 積之前。 多種成因滑塌（slump）在重力作用下發(fā)生運(yùn)動(dòng)和位移所產(chǎn)生的各種同生變形構(gòu)造的總稱。沉積物可以順斜坡呈非常緩慢的運(yùn)動(dòng)蠕動(dòng)，也可以產(chǎn)生較 大的水平位移的運(yùn)動(dòng)滑動(dòng)，從而引起沉積物的形變、揉皺、斷裂、角礫巖化以及巖性的混雜等?；鷺?gòu)造往往局限于一定的層位中，與上、下層位的巖層呈突變接觸。其分布范圍可以是局部的，也可延伸數(shù)百米，甚至幾公里以上。滑塌構(gòu)造是識(shí)別水下滑坡的良好標(biāo)志，一般伴隨著快速的沉積而產(chǎn)生。多半出現(xiàn)在三角洲的前緣、礁前、大陸斜坡、海底峽谷前緣及湖底扇沉積中

9、。地質(zhì)學(xué)報(bào)地質(zhì)論評(píng)2011-2015暴露成因的構(gòu)造 干裂又稱龜裂紋、泥裂，是指泥質(zhì)沉積物或灰泥沉積物，暴露干涸、收縮而產(chǎn)生的裂隙，在層面上形成多角形或網(wǎng)狀龜裂紋。 裂隙被上覆層的砂質(zhì)、粉砂質(zhì)充填。 收縮裂隙也可以在水下生成，如膠狀物質(zhì)自行脫水產(chǎn)生的裂隙，以及泥質(zhì)層中迅速的絮凝作用及壓實(shí)作用，也可以形成收縮裂隙雨痕（raindropimpression）及冰雹痕 雨痕、冰雹痕是雨滴或冰雹降落在泥質(zhì)沉積物的表面，撞擊成的小坑。 如雨滴垂直降落時(shí)，小坑呈圓形，否則成橢圓形， 坑的邊緣略微高起。只有偶爾陣雨形成的雨痕，才能保存下來，如果連續(xù)的陣雨，就形成不規(guī)則相連的凹坑。 冰雹痕似雨痕，但坑比雨痕大些

10、、深些，且更不規(guī)則，邊緣更粗糙些。化學(xué)成因的構(gòu)造成巖作用指松散沉積物脫離沉積環(huán)境而被固結(jié)成巖石期間所發(fā)生的作用。成巖作用早期階段，沉積物被埋藏，使之與底層水隔絕，在此階段主要作用的因素是厭氧細(xì)菌，這種細(xì)菌分解有機(jī)質(zhì)及孔隙水中的SO 2-，pH加大，沉積物中4早先的高價(jià)鐵（Fe3+）、錳（Mn4+）氧化物可被還原而產(chǎn)生低價(jià)鐵、錳的硫化物（如莓狀黃鐵礦、硫錳礦） 并形成菱鐵礦、方解石、鱗綠泥石等。成巖作用晚期階段，由于物質(zhì)的再分配，形成碳酸鹽、硅質(zhì)、硫化物及其它成分的結(jié)核，沉積物逐漸被固結(jié)石化。成巖作用所延續(xù)的時(shí)間可在一萬年至一百萬年之間。結(jié)核 結(jié)核按形成階段可分為同生結(jié)核、成巖結(jié)核及后生結(jié)核 結(jié)

11、核是巖石中自生礦物的集合體。這種集合體在成分、結(jié)構(gòu)、顏色等方面與圍巖有顯著不同，常成球狀、橢球狀及不規(guī)則的團(tuán)塊狀，從幾毫米到幾十厘米，分布較廣。主要出現(xiàn)在泥質(zhì)巖、粉砂巖、碳酸鹽巖及煤系地層中。縫合線（stylolite）縫合線最常見于碳酸鹽巖中，但也出現(xiàn)在石英砂巖、硅質(zhì)巖及蒸發(fā)巖中。在垂直層面的切面中呈鋸齒狀微裂縫，頗似頭蓋骨接縫。從立體上看則為參差不齊的垂直小柱（縫合柱）。壓溶說，即在上覆巖層的靜壓力和構(gòu)造應(yīng)力的作用下，巖石發(fā)生不均勻的溶解而成。縫合柱上的滑動(dòng)擦痕以及被縫合線切斷的方解石脈位移，都說明縫合線生成時(shí)有壓力作用；在縫合面上有一層泥質(zhì)薄膜的不溶殘余物，表明縫合線生成時(shí)伴有溶解作用。

12、與層面平行的縫合線、壓力主要與上覆層的負(fù)荷壓力有關(guān)；與層面斜交或垂直的縫合線，則壓力主要與構(gòu)造應(yīng)力有關(guān)。LiesegangRing 砂巖中常出現(xiàn)的一種條紋，多呈環(huán)狀，是由于膠體的化學(xué)沉淀形成。由20世紀(jì)德國化學(xué)家李澤岡（Raphael Eduard Liesegang）發(fā)現(xiàn)而得名。生物遺跡化石保存在沉積物層面上及層內(nèi)的生物活動(dòng)的痕跡爬跡（Repichnia/crawlingtraces） 爬跡在這里是指運(yùn)動(dòng)痕跡的總稱，它包括所有由動(dòng)物跑動(dòng)、走動(dòng)、慢步或快步爬行和蠕動(dòng)爬行以及橫穿沉積物犁溝式拖行等活動(dòng)所建造的各種痕跡。爬跡的路線或呈直線形、彎曲路線和無目的的紊亂劃痕等型式。 爬行痕跡的典型實(shí)例有

13、恐龍足跡、蝸牛拖跡以及能指示運(yùn)動(dòng)方向的三葉蟲足轍跡。居住跡(Domichnia/dwellingtrace)居住跡亦稱居住構(gòu)造或居住潛穴，它是由潛底動(dòng)物群或內(nèi)棲動(dòng)物群建造的。造跡生物包括食懸浮物和食沉積物的生物，甚至還有食肉動(dòng)物。居住潛穴有永久性和臨時(shí)性之分，前者具有十分堅(jiān)固的襯壁構(gòu)造，如粘結(jié)的蠕蟲管和具球粒襯壁的蝦潛穴；后者往往是一些挖潛的兩棲動(dòng)物營(yíng)造的無襯壁井形穴和巷形穴。顯然，這無襯壁的潛穴之所以能夠保留，說明底層是比較固結(jié)的。已知現(xiàn)代營(yíng)建居住跡的生物有多毛蟲類和巢沙蠶和磷沙蠶及蝸牛等。居住跡的形態(tài)各異，有垂直或斜向的管狀潛穴，有“U”形或 分枝的潛穴，甚至還有復(fù)雜的潛穴系統(tǒng)。常見的居住

14、跡化石有： Skolithos（石針跡）、Arenicolites（沙蜀跡）、Ophiomorpha（蛇形跡）、Thalassinoides（海生跡）、Gyrolithes（螺管跡）和Tigllites（線管跡）停息跡（Cubichnia/restingtrace）停息跡又稱休息痕跡或棲息跡，它包括動(dòng)物的靜止、棲息、隱蔽或伺機(jī)捕食等行為在沉積物底層上停止一段時(shí)間所留下的各種痕跡。這類痕跡的形態(tài)常常呈星射狀、卵狀或碗槽狀的淺凹坑，它能反映動(dòng)物的側(cè)面或腹面的特征，多呈孤立的、有時(shí)呈群集保存于巖層層面上。較為常見的停息跡化石為Rusophycus（皺飾跡），是三葉蟲或其它類似節(jié)肢動(dòng)物挖的小坑穴；其次為Asteriacites（似海星跡），是海星動(dòng)物作前進(jìn)運(yùn)動(dòng)時(shí)留下的壓印痕。另外，由雙殼動(dòng)物留下的Pelecypodichnus（斧足跡）也是比較多見的類型。生物擾動(dòng)構(gòu)造 生物擾動(dòng)是生物破壞原生物理構(gòu)造，特別是成層