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1、第五章 碎屑岩的构造和颜色,目的与意义： 碎屑岩的构造和颜色是其重要的宏观特征，是与岩浆岩、变质岩的主要区别之一，是沉积岩成因分析、地层划分和对比、沉积环境和古地理分析和地球物理资料的正确解释都是极其重要的研究内容。,第一节 碎屑(沉积)岩构造的分类 沉积岩的构造是指岩石各组分部分的空间分布和排列方式。 在沉积物沉积过程中及沉积物固结成岩之前形成的构造为原生构造，固结成岩之后形成的叫次生构造。 碎屑岩中有着丰富的沉积构造，据其成因和形态可进行详细的划分，但分类方案有多种，本教材按下方案划分：,第二节 层理最常见流动成因构造 层理是碎屑岩及其它沉积岩是重要的特征之一，是沉积时水动力条件的直接反映
2、，是沉积环境的重要标志之一。 一、基本术语及分类 1、层理 是岩石性质沿垂向变化的一种层状构造，它可以通过矿物成分、结构、颜色的突变或渐变而显现出来。碎屑岩因层理的存在而显出岩石的非均质性。 或：岩石的成分、结构、颜色、形象等在垂直层面的方向上有明显变化而显现的特征称沉积岩的“层理构造”，简称“层理”。,2、纹层（细层）： 是组成层理的最基本的最小的单位，纹层之内没有任何肉眼可见的层。它是在一定条件下同时沉积的结果。其厚度甚小，一般为数毫米至数厘米，后者仅见于砾岩中。,3、层系 由许多在成分、结构、厚度和产状上近似的同类型纹层组合而成，它们形成于相同的沉积条件下，是一段时间内水动力条件相对稳定
3、的产物。水平和波状纹层的组合，一般情况下不再划分层系。,4、层系组（层组） 由两个或两个以上岩性（成分、结构）基本一致的相似层系或性质不同，但成因上有联系的层系叠覆组成，其间没有明显间断，是同一环境的连续生成物,5、层(岩层): 是组成沉积地层的基本单位。由成分基本一致的岩石组成，它是在较大区域内，在基本稳定的自然条件下沉积而成的。 一个层可以包括一个或若干个纹层、层系或层系组。,10,11,层没有限定的厚度，其厚度变化范围很大，可自数毫米至数十米，但通常是数厘米至数十厘米。按厚度可划分为： 块状层（ lm）、 厚层(1.00.5m）、 中层0.50.1m）、 薄层（0.10.01m）、 微细
4、层或页状层（0.01m）。 说明：（1）层可以根据它在成分和结构上的不连续性与上下邻层区分开。 （2）层可包括一个或若干个纹层、层系或层系组。,13,层理分类： 按层理的形态及岩性分7 种,二、主要层类型介绍 1、水平层理和平行层理,2、 波状层理 波状层理：纹层成连续的波状，或薄的泥纹层和砂纹层成波状的互层。纹层呈对称或不对称波状，但其总的方向平行于层面。 可由波浪振荡运动造成的，形成对称形态的波状层理； 在悬浮物丰富的条件下，也可由单向水流的流动造成的，形成不对称波状层理，同时叠覆层的相位错开。 波状层理形成于水介质稍浅地区，如在海、湖的浅水地带和河漫滩等地区较常见，在海湾、泻湖等地区也可
5、见。,3交错层理,概念 通常也称斜层理，它是由一系列斜交于层系界面的纹层组成。 斜层系可以彼此重叠、交错、切割的方式组合 。 是类型最多，成因多样，意义最重要的层理类型。,交错层理的分类 交错层理根据层系与上下界面的形状和性质通常可以分为三类 ： 1）板状交错层理:层系之间界面为平面而且彼此平行。大型板状交错层理在河流沉积中最为典型，常具如下特征，层系底界有冲刷面，纹层内常呈下粗上细的粒度变化，有的纹层向下收敛。,（2）楔状交错层理: 层系之间的界面为平面，但不互相平行，层系厚度变化明显呈楔形。层理系间常彼此切割。纹层的倾向及倾角变化不定，常见于海、湖浅水地带和三角洲地区。,（3）槽状交错层理
6、: 层系底界为槽形冲刷面，纹层在顶部被切割。在槽切面上，层系界面是槽状，纹层与之一致也是槽状；在纵剖面上，层系界面呈弧状、纹层与之斜交、顶视为重叠的花瓣状。 大型槽状交错层理层系底界冲刷面明显，底部常有泥砾。多见于河流环境中。,观察槽状交错层理从两个面观察：平行水流方向为单向斜层理、垂直水流方向为槽状；,按层系的厚度划分：,按成因进行分类： 流水成因斜层理； 浪成斜层理； 潮汐成因斜层理； 风成斜层理等等,典型交错层理介绍 (1)爬升波纹交错层理(或上攀层理)：特点是后一个层系爬叠在前一个层系上。 形成条件：悬移物质供应充分，悬浮物的沉积数量，大于流水搬运沉积物的数量。,常出现在河流的边滩上部
7、及堤岸、洪泛平原、三角洲及浊流沉积环境。,(2) 羽状层理： 纹层平直或微向上弯曲，相邻斜层系的纹层倾斜方向相反，延伸至层系界面时彼此呈锐角相交，呈羽毛状 。 这种层理是在有反向往复水流存在的环境中形成的。常见于河流入湖、海的三角洲地带。 当个倾向相反的斜层系之间隔以薄的泥层时，这种羽状层理在潮汐环境典型的有代表性的层理类型。,(3)浪成交错层理 是典型波浪成因的一种中、小型交错层理，其特点是：层系界面不规则，成波状起伏，前积层上叠成束状，层系成膨胀的凸镜状，层系内部细层可保留前积层和后积层，成不对称的波状。,(4) 冲洗层理 是典型波浪成因的交错层理。多发育在近岸的前滨冲洗带，其特点是： 细
8、层和层系的倾角均很小，细层与层系夹角210度； 相邻细层倾向、倾角不一致，但细层一般倾向海方； 组成细层的砂粒结构成熟度和成分成熟度高，重矿物多，可有逆粒序； 细层倾角小，延伸远（可达30m），层系厚度稳定（厚135cm。,(5) 丘状层理(洼状层理) 由风暴浪形成的，常是大型交错层理，是风暴岩的标志之一。其特点是： 由一系列缓波状起伏的向上凸起的丘和向下凹的洼组成细层和层系，丘和洼的高2050cm。 细层倾角常 15度，且各部位倾角有变化。,层系上部被侵蚀，纹层与层系底近乎平行，而中部呈发散-收敛状。 水体较深，沉积物 细，多为细砂岩和粉砂 岩，无粒序，但顶部可 有植物和云母碎片。,（8）风
9、成交错层理 风成交错层理的特征： 层系通常厚度巨大，甚至可达30m。 前积纹层具有高角度倾角，一般在2534之间，甚至大于空气中的休止角，可达40以上。 交错层形态多呈槽状，也有板状或楔状，常见纹层与层系底界成切线接触。 风成砂岩成分成熟度高，不含泥质，磨圆和分选较好，有助于该类层理成因的确定。 这类层理主要出现在沙漠或海滩的风成沙丘带中，如我国渤海海岸沙丘中普见大型风成交错层理，中一新生代湖相砂岩中也常见风成交错层理。,4压扁层理、透镜状层理和波状复合层理 脉状层理：是在波谷及部分波脊上含有泥质条纹的沙纹层理。在涨潮及退潮流的活动期，形成砂质纹层，而泥质保持悬浮状态；在憩水期，悬浮泥质沉降覆
10、盖在沙纹上，当下一个潮汐流和活动期开始时，波脊上的泥被削去，而波谷中的泥被新的沙纹覆盖而保存，最终形成脉状层理。,透镜状层理：泥基质中夹有砂质透镜体，其形成的条件与脉状层理相反，它是在潮汐水流或波浪作用较弱，并且砂的供应不足，泥质比砂质的沉积和保存均有利的条件下形成的。 波状复合层理：两种层理之间的过渡类型。,这三种层理常相互伴生，主要出现在主要出现在粉砂岩和粉砂质泥岩中，在潮间坪及潮上坪环境中常见，又称潮汐层理。 在三角洲前缘，浅水陆棚及河流的洪泛沉积中，当存在形成这些层理相似的水动力条件时，也可出现。,具有粒度递变的一种特殊的层理。由底向上至顶部颗粒逐渐由粗变细或由细变粗，内部没有纹层。自
11、下而上由粗变细的叫正递交层理，之叫反递交层理。,5递变层理,递变层理有二种类型： 一是完全递变,是水流强度渐减弱的产物，多见于河流；另一类递变不完全，多是流速度突然减低的结果，多见于重力流。,6、韵律层理： 这种层理是在成分、结构与颜色方面不同的薄层作有规律地重复出现而显现的层理构造。 这种韵律性重复的原因是物质搬运或产生方式有规律地发生交替变化造成的。如：潮汐韵律；或者是长期的，季节韵律。,7、均质层理或块状层理 呈现大致均质外貌，不具任何纹层构造的层理。在细粒与粗粒沉积中都有块状层理出现。非常快速地沉积而成或生物的强烈搅动作用形成。,三、流动体制、床砂形态及与层理形成的关系,底形或床沙形体
12、（bedform）：实验和观察均表明，随流水的流动底床上的推移荷载必定铸造成各种几何形体，这些何形态体则称为床砂形体。 流动体制即水流的急与缓的状态，可分： （1）下部流动体制（低流态）， Fr 1； （2）过渡流动体制（过渡流态），Frl； （3）上部流动体制（高流态），Fr l。 西蒙斯的水槽实验表明，床砂形体与水流强度密切相关：,（1）静水状态或当流速极缓时，平坦床砂，保存在层内即为水平层理； 水流速度极小，Fr 1时，床沙形成沙纹。 （2）水流速度变大，Fr1时，沙纹加高加长形成沙垄。 （3）当水流速度再大，沙垄进一眇加高加长形成形成大型沙垄、沙浪。 Frl的低流态，产生前积纹层，称异
13、相位， （4）水流速度再加大,Fr1时，沙垄因受侵蚀而降低主度，产生受冲刷侵蚀的沙垄。,（5）水流速度更大， Fr l时，床砂全部滑、滾连续迁移，形成平坦底床。 （6）水流速度2ms， Fr 1时，床沙形态的下游一侧受侵蚀，碎屑堆积在迎流面而形成逆行沙波。 （7）水流速度更大，逆行沙波加高加长。 （8）水流速度更强时，Frl，床沙几乎全部被搬运并在床沙表面出现冲槽和冲坑。 Frl的高流态，沙波与水面波起伏相同，称同相位，遭侵蚀或产生后积纹层。,实验表明，床沙形体还与流动功率及碎屑粒度有关,床沙形体还与水深及流速有关。即与佛劳德数有关。,底形随流水是动力态的移动的，在下部 流态，迎流坡被侵蚀，背
14、流坡沉积，形成前积纹层。,在平行流向的剖面上，前积层的形态及倾角还与水深及悬浮物的多少有关。,在上部流态，背流坡槽侵蚀、迎流坡沉积，形成碎屑随水流向前运动，而形即向后(逆流移动)。 逆行沙丘纹层欠清晰明显，倾角10，纹层倾向上游。,床沙的脊线在平面上的有多种形态。且这些形态也是随水流强度的变化面变化的。,这些不同形态不同种类的床沙形体，如被埋藏并保存于沉积物中，则形成相应的斜层理。,水体流动状态、佛劳德数的大小、水深、平均流速、沉积物粒度、床砂及悬移物的多少等均影响底形的形态及规模,因此,流体流动可形成复杂的底形，变形成复杂的层理类型。相反，依据层理的类型及特征，在很大程度上也可恢复当时的环境条件。,块状层理、平行层理、递变层理、平行层理,
