沉积岩的层理及其识别

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1、沉积岩的层理及其识别沉积岩的最为突出的特征及是沉积岩具有层理。层理是由沉积岩的成分、结构、胶结物、颜色等沿垂向的变化显示出来的一种面状构造。按照岩层层理的形态，一般分为水平层理、波状层理、斜层理。细层界面平直，相互平行且平行于岩层面，称为水平层理。水层理平通常形成的水介质比较平稳，一般多出现在黏土岩和碳酸盐中。细层界面成波状起伏，但总体方向平行于岩层面，称为波状层理。 波状层理多形成于湖海沿岸的浅水地带，常出现在细砂岩等细碎屑岩中。斜层理是由一系列与岩层面斜交的细层所组成的。一般出现在碎屑岩中，斜层理可分为单向斜层理和交错斜层理。单向斜层理的细层均向同一方向倾斜，细层的倾斜方向就是水流的方向，

2、 多见于河流沉积物种。交错斜层理是由倾斜方向不同的细层组成的层系相互交错、切割，常见于三角洲及湖海滨岸地区。层理的识别标志1、岩石成分的变化。在岩性均一的厚层岩层中，如果有薄层特殊的岩性的夹层时，可作为 判断层理的标志。2、岩石结构的变化。如果发现粗细颗粒相间成层，如云母片、扁平的砾石或扁平的原生结核成面状排列等，都可作为确定层理的标志。3、岩石颜色的变化。在成分单一、颗粒较细、层理隐蔽的岩石中，由于颜色的更替也可显示出层理。但要注意区别由于后生混染或褪色而形成的假层理。4、岩层的层面原生构造。利用波痕、泥裂、雨痕、生物活动遗迹等层面构造，也可以判断层面，进而确定层理。层理：是沉积岩最常见的一

3、种原生构造。它是沉积物沉积时由于介质（如空气、水）的流动在层内形成的成层构造。按其形态分类：平行层理、波状层理、斜层理。利用沉积岩层原生构造确定岩层的顶面和底面1. 斜层理： 由一组或多组与层面或层系界面斜交的细层组成。其判断特征是： 每组细层与每组细层与层系上界面或岩层顶面成截交关系，而与层系下界面或岩层地面呈收敛变缓而相切的关系，弧形层理凹向顶面凸向底面。2. 粒序层理：又叫递变层理。其特点：在一个单层内，从底到顶粒度由粗逐渐变细。细小顶，粗大底。3. 波痕：能指示岩层顶、底面的主要是对成型的浪成波痕。波峰尖端指向岩层的顶面，波谷的圆弧则是凹向底面。4. 泥裂：泥裂变窄的尖端指向岩层底面（

4、老），开口端指向顶面（新）。5. 雨痕、冰雹痕及其印模：凹坑和瘤状印模的圆弧外形总是凹或凸向岩层的底面。6. 冲刷痕迹：固结或半固结的沉积层，在露出水面或在水下时，因流水的冲刷，在沉积层的层面上造成沟、槽和浅坑等凹凸不平的冲刷痕迹。开口为新，相反为老。7. 古生物化石的生长和埋藏状态：基部总是指向岩层的底面。穹状纹层的凸出方向往往指向岩层的顶面。大多数介壳的较凸的一瓣的凸出方向，往往指向岩层的顶面。产状三要素：走向、倾向、倾角。水平岩层特征：1、水平岩层在地质图中的表现为其地质界线与等高线平行或重合，水平岩层出露和分布状 态完全受地形控制。2、水平岩层的成层顺序为上新下老。3、水平岩层厚度为该

5、岩层顶底面的标高差。4、水平岩层在地质图上的露头宽度取决于地面坡度和岩层厚度，厚度相同，坡度越缓，露头宽度越大；坡度相同，厚度大，露头宽度越大。倾斜岩层的露头界线形态：水平岩层的露头界线在地质平面图上，表现为与地形等高线平行或重合；直立岩层露头界线在地质平面图上是沿走向呈直线延伸，不随地形等高线弯曲而弯曲；倾斜岩层露头界线分布形态则较为复杂，表现为与地形等高线成交切关系，V 字形法则： 水平岩层的出露形态真实的反映等高线的弯曲特征，地质界线随等高线的弯曲而弯曲。 直立岩层的出露形态不受地形的影响，呈直线状对于倾斜岩层：相反相同：地层倾向与地面坡度方向相反时，地质界线与等高线弯曲方向相同，且等高

6、线的弯曲曲率大于地质界线的弯曲曲率。相同相反：地层倾向与地面坡度方向相同，且地层倾角大于地面坡度时，地质界线与等高线弯曲方向相反。相同相同：地层倾向与地面坡度方向相同，且地层倾角小于地面坡角时，地质界线与等高线弯曲方向相同，地层界线的弯曲曲率大于等高线的弯曲曲率。倾斜岩层的主要特征：1、倾斜岩层的露头形态受产状和地形影响，并符合V 字型法则； 2、倾斜岩层的地质界限 在平面上呈条带状(弯曲也是条带的一种)； 3、正常情况下 ,岩层沿倾向方向逐渐变新；4、倾斜岩层的露头宽度取决于产状、地形和岩层厚度；5、 倾斜岩层的厚度有三种分别是：真厚度、视厚度、铅直厚度。 铅直厚度 视厚度 真厚度。 倾斜岩

7、层的厚度和埋藏深度：真厚度（ h） ：顶底面之间垂直距离铅直厚度（ H） ：顶底面之间沿铅直方向的距离h=Hcos视厚度 :在不垂直于岩层走向的剖面上岩层的顶底面线之间的垂直距离埋藏深度：地面某一点到目的层的铅直距离倾斜岩层的露头宽度：取决于地形岩层厚度、岩层产状三者之间的关系整合接触：上、下地层在沉积层序上没有间断，产状基本一致，岩性或所含化石一致或递变。它们是在地壳相对稳定情况下缓慢下降接受连续沉积形成的。不整合接触：上、下地层间的层序发生间断，即先后沉积的地层之间存在地层缺失。平行不整合：不整合面上、下两套地层间有地层缺失，产状一致。角度不整合：不整合面上、下两套地层间不仅有地层缺失，而

8、且产状不同。角度不整合的形成过程：先平稳下降接受沉积，后褶皱上升（常伴有断裂活动、岩浆活动、区域变质作用等）或差异上升（变形与隆升、剥蚀），沉积间断遭受风化剥蚀，再平稳下降接受沉积（下降、接受沉积褶皱上升（常伴有断裂变动、岩浆活动、区域变质等）、沉积间断、遭受剥蚀再次下降、再沉积）。平行不整合的形成过程：先地壳平稳下降接受沉积，形成一套地层后平稳上升，露出地面造成沉积间断， 并遭受剥蚀， 直到该地区再度平稳下降为沉积区接受新的沉积（下降沉积上升、沉积间断和遭受剥蚀再下降、再沉积）。 不整合的判别标志：1.沉积标志：底砾岩、古风化壳、剥蚀面、重矿物、岩性、岩相突变。 2.地层标志：地层、古生物突

9、变。3.构造标志：地层产状及构造特征的不同。 4.变质作用和岩浆岩特征。褶皱：是岩层受力作用后呈现一系列的波状弯曲而未丧失其连续完整性的地质构造。根据褶皱的形态和组成褶皱的地层将褶皱分为:背斜与向斜背斜是核部由老地层、翼部由新地层组成的褶皱。向斜是核部由新地层、翼部由老地层组成的褶皱。褶皱要素：褶皱的各个组成部分和确定其形态的几何要素。褶皱要素包括：1 核部 2 翼部 3 转折端 4 枢纽 5 轴面 6 轴迹 7 脊、脊线、高点、脊面和槽、槽线、槽面 8 脊迹和槽迹 9 褶轴 10 翼间角闭合度：背斜顶到溢出点之间的高差。在构造等高线图上，则是最高等高线与最低的闭合等高线之间的高差。闭合面积：

10、背斜已被闭合部分所占的面积，也就是闭合构造内最低一条完全闭合的构造等高线所包围的面积。指的是平面面积。闭合背斜：如果背斜的枢纽向两端倾没，成为一个四周被同一岩层包围的背斜。闭合背斜的要素：闭合度：是指背斜的顶到溢出点之间的高差，也称闭合差。通过溢出点的构造等高线所圈闭的面积。生长背斜：在普遍沉降沉积的背景上，由于局部隆起形成的背斜。 4 生长背斜的特征：1.具有上缓陡下陡的构造形态。 2.同一岩层厚度顶薄翼厚。 3.同一岩层的粒度顶粗翼细。4.连续沉积的顶部位移由浅入深向缓翼方向移动，轴面凸向陡翼。根据褶皱轴面和枢纽产状的分类（里卡德）（前为轴面产状，后为枢纽产状）1)直立水平褶皱 （区）:轴

11、面近于直立， 倾角为 90 80枢纽近水平， 倾伏角 010。 2) 直立倾伏褶皱（区） ：轴面近于直立，倾角为90 80，枢纽倾伏角为10 70。 3)倾竖褶皱（区） ：轴面近于直立，倾角为90 80，枢纽倾伏角为8090。 4)斜歪水平褶皱（区） ：轴面倾角为8010 ，枢纽近水平，倾伏角为010 。 5)平卧褶皱（区）：枢纽倾伏角和轴面倾角均为010 。6)斜卧褶皱（区） ：枢纽和轴面两者倾向及倾角基本一致。轴面倾角为1080 ，枢纽在轴面上的侧伏角为1080 。7)歪斜倾伏褶皱（区） ：轴面倾角为10 80，枢 纽倾角为1080 。 根据轴面及两翼产状分类 : 1）直立褶皱2）斜歪褶皱

12、3）倒转褶皱4）平卧褶皱5）翻卷褶皱等倾（斜）线分类等倾（斜）线：正交剖面上褶皱层上、下界面相同倾斜点的连线兰姆赛将褶皱分为三类五型I 类：等斜线向内弧呈收敛状，内弧曲率总是大于外弧曲率，故外弧倾斜度也总是小于内弧倾斜度。根据等斜线的收敛程度，再细分为三个亚型：IA 型：等斜线向内弧强烈收敛，各线长短差别极大，内弧曲率远大于外弧曲率。为典型的顶薄褶皱。IB 型：等斜线也向内弧收敛，并与褶皱面垂直，各线长短大致相等，褶皱层真厚度不变，内弧曲率仍大于外弧曲率，为典型的平行褶皱。IC 型：等斜线向内弧轻微收敛，转折端等斜线比两翼附近的要略长一些，反映两翼厚度有变薄的趋势，内弧曲率略大于外弧曲率。这是

13、平行褶皱向相似褶皱的过渡型式。类： 等斜线互相平行且等长，褶皱层的内弧和外弧的曲率相等，即相邻褶皱面倾斜度基本一致，为典型的相似褶皱。类：等斜线向外弧收敛向内弧撒开，呈倒扇状，即外弧曲率大于内弧曲率，为典型的顶厚褶皱。褶皱的组合形式及其分布： 1.雁行式褶皱：2.隔挡式褶皱： 由一系列平行排列的紧闭背斜及其间平缓开阔的向斜组成的褶皱组合。隔槽式褶皱： 由一系列平行排列的紧闭向斜及其间平缓开阔的背斜组成的褶皱组合。 3.复背斜和复向斜：纵弯褶皱作用： 岩层受到顺层挤压(即侧向挤压 )力的作用而发生褶皱，称为纵弯褶皱作用。纵弯褶皱作用的基本特征：1)有一个既不拉伸也不压缩的中和面。2)随着岩层褶皱

14、的加剧，弯曲凸侧转折端附近岩层变薄并发生与层正交，呈扇形排列的楔形张节理。凹侧若岩层为脆性，则因挤压往往产生逆断层，若岩层为塑性，则厚度变大。 3)若岩层中夹有塑性岩层，可以形成次级小褶皱。弯滑作用的主要特点：1.各单层有各自的中和面，而整个褶皱没有统一的中和面。2.纵弯褶皱作用引起的层间滑动是有规律的，一般背斜中各相邻的上层相对向背斜转折端滑动，个相邻的下层则相对向相反方向，即向相邻向斜的转折端滑动。3.当两个强硬岩层之间夹有层理发育的韧性岩层的条件下，发生纵弯褶皱作用，则会在层间滑动的力偶作用下，使薄层韧性岩层发生层间小褶皱。弯流作用的主要变性特征：1.层内物质的流动方向，自受压的翼部流向

15、转折端，岩层在转折端部位不同程度的增厚，翼部相对减薄，从而形成类相似褶皱或类顶厚褶皱。2.当软岩层或硬岩层互层，受到顺层挤压时，硬岩层难以发生流动，仍形成平行褶皱，而软岩层易于流动，填充了由于层间滑动形成的虚脱空隙，从而形成于硬岩层褶皱形态不同的顶厚褶皱。3.但硬岩层中夹有一大套层理发育相对易流动的韧性岩层时，物质的流动并不顺其微层理发生层间差异流动，而是在褶皱的翼部和转折端形成从属褶皱。4.在侧向挤压下软岩层发生强烈层内流动，可产生线理、劈理或片理（兼有变质作用）等小构造。横弯褶皱作用：岩层受到和层面垂直的外力作用而发生褶皱，称为横弯褶皱作用。纵弯褶皱作用和横弯褶皱作用的主要区别是： 1、两

16、者形成的外力作用方式不同。2、前者形成的褶皱中各有单层有中和面，总体无；后者形成的褶皱各个单层和总体都无中和面。3、两者形成的层间滑动规律不同，前者相邻的上层向上滑动，相邻的下层向下滑动；后者形成的规律于此相反。4、前者形成的层间小褶皱规律性好，后者差。5、夹塑性岩层时前者形成顶厚褶皱，后者形成顶薄褶皱。6、前者形成的褶皱的组合多成平行状，规模大；后者多形成孤立穹窿或短轴背斜。底辟构造： 地下高塑性的岩层或岩体在构造力或重力差异作用下向上拱起或刺穿上覆岩层而形成的构造。影响褶皱作用的主要因素：岩层的层面和厚度、岩石的力学性质、 岩层埋藏深度、 应变速率、外力作用方式、基底构造对褶皱作用的影响。褶皱形成时代的确定：研究褶皱的形成时代通常采用角度不整合分析法、岩性厚度分析法、同位素年龄测定法。褶皱形态的研究： 1.了解区域性总体构造轮廓2.查明地层层序和追索标志层 3.观测褶皱的几何形体滚动背斜：是在生长断层活动时由于两盘之间的差异压实作用和下降盘沉积层