第二章 沉积岩层的原生构造及其产状

《第二章 沉积岩层的原生构造及其产状》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第二章 沉积岩层的原生构造及其产状（11页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、第二章 沉积岩层的原生构造及其产状沉积岩是地壳表层分布最广泛的岩石，其分布面积约占地球大陆面积的 75%。大陆地壳表层的地质构造很多都是由沉积岩形成的。观测分析沉积岩层的原生构 造、岩层产状和接触关系是研究地质构造的一项基础工作，也是本课程的基本内 容之一。第一节 沉积岩层的原生构造沉积岩在沉积过程中和成岩作用过程中产生的非构造变动的构造特征称为沉积 岩层的原生构造，如层理、层面构造、结核、叠锥以及生物遗迹、叠层石等等。 意义:研究和判断岩层形成时的古地理和地壳运动特征提供重要资料， 鉴别岩层顶、底面和确定岩层相对层序的重要依据，了解这些构造特征对观察、 分析构造形态，确定岩层产状和岩石变形特

2、征具有一定的指导意义，在某些情况 下具有特殊的作用。一、层理及其识别层理是沉积岩最常见的一种原生构造。它是通过岩石成分、结构和颜色变化显现 出来的一种成层构造。层理的形成及其特征与组成岩石的成分，形成岩石的地质、 地理环境以及介质运动特征有关。观察地质构造时，首先就要正确地识别岩层的层理和层序。大多数沉积岩的层理 都较为明显，容易认识。但是，某些岩层，如巨厚层岩层或砾岩层，它们的层理 常常很不清楚;有的岩层则由于节理、劈理强烈发育而掩蔽了层理或与层理混淆 不清。特别是在某些变质岩地区，由于次生面理特别发育，甚至层理被置换，以 致原生层理极难辨认。这就要求我们在野外工作中仔细观察，尽力发现能鉴别

3、层 理的各种标志及岩层的其他原生构造去识别层理。层理主要是根据岩石叫成分、结构和颜色的变化以及层间分界面等几个方面去识 别的，即：1. 岩石成分的变化 在成分比较单一的巨厚层岩石中，要注意寻找成分特殊的 夹层。如块状砂岩中的砂砾层、粗砂岩夹层或透镜体;巨厚层石灰岩或白云岩中 的薄层泥灰岩、页岩夹层或硅质条带等,这些夹层是识别巨厚岩层层理的比较可 靠的标志。2. 岩石结构的变化 不同粒度或不同形状的颗粒总是分层堆积的，从而显示出 层理。如砾岩中大小不同的砾石分层堆积呈带状；砂岩中云母呈面状分布，各种 原生结核或扁平状砾石在沉积岩中呈面状排列等，都可作为确定层理的标志。3. 岩石颜色的变化 在成分

4、单一，颗粒较细，层理隐蔽的岩石中，如有颜色不 同的夹层或条带，也可指示层理。但要注意区别由某些次生变化造成的岩石颜色 差异。4.岩层的原生层面构造 这些构造包括波痕、泥裂、雨痕、生物遗迹及其印模 等，也可以作为确定层理的标志。二、利用沉积岩层原生构造确定岩层的顶面和底面确定岩层的新老层序是野外观察研究地质构造的一个重要问题。有些岩层在强烈 的构造变动后，产状变为直立甚至发生倒转，造成岩层底面在上，顶面反而在下， 使岩层沿着倾斜方向，出现由新到老的层序倒置的现象。确定岩层的地质时代和 层序，主要是依据化石。但是在某些情况下，尤其在缺乏化石的哑地层中，也 可以根据岩层的原生构造或某些次生构造，通过

5、判别岩层的顶、底面去确定其相 对新老层序。关于利用次生构造（如层间小褶皱、劈理等）确定岩层定、底面问题， 将在后面有关章节中论述。这里只介绍几种常见的确定岩层顶、底面的原生构造。（一）斜层理斜层理由一组或多组与主层面斜交的细层组成。其判别特征是:每组细层理与层 系顶部主层面成截交关系，而与层系底部主层面呈收敛变缓而相切的关系，弧形 层理凹向顶面。根据这个特点就可以确定岩层顶、底面（图23）。（二）粒级层理粒级层理又叫递变层理。其特点是在一单层肉，从底到顶粒度由粗逐渐变细，如 底部是砾石或粗砂质，向上可递变为细砂、粉砂，以至泥质。根据粒级层理这种 下粗上细粒度递变的特征，可以确定岩层的顶、底面（

6、图24）。（三）波痕波痕的成因和类型很多，能指示岩层顶、底面的主要是对称型的浪成波痕。浪成波痕有尖棱状波峰和圆弧型波谷组成（图25）。这种波痕无论是原型还是其 印模，都是波峰尖端指向岩层的顶面，波谷的圆弧则是凹向底面（图26）。（四）泥裂泥裂又称干裂，是未固结的沉积物露出水面，失水干固时，因收缩而形成与层面 大致垂直的裂缝。泥裂常见于粘土岩和粉砂岩中，也见于碳酸盐岩中。泥裂使层 面构成网状、放射状或不规则的分叉状的裂缝，在剖面上一般呈“V”字型（有时 切穿层面也可呈“U”字型）这些裂缝为上覆沉积物填充时，其填充层的底面成为 脊形印模（图2 7）。无论是楔形裂缝或脊形印模的尖端均指向岩层的底面，

7、即 指向较老岩层。（五）雨痕、冰雹痕及其印模雨浪和冰雹痕是雨点或冰雹落在湿润而柔软的泥质或粉砂质沉积物上，冲打出圆 形或椭圆形，边缘略高于沉积物表面的凹坑。冰雹痕较雨痕大而深，形状不太规 则，也较粗糙，凹坑边缘也较高。两种凹坑形成后又被上覆沉积物填充掩埋，成 岩之后，遂在岩层的顶面上留下凹坑，而在上覆岩层的底面形成圆形或椭圆形瘤 状突起印模。因此，凹坑总是分布在岩层的顶层（图2-8），瘤状印模则出现在岩 层的底面，或者说，凹坑和瘤状印模的圆孤外形总是凹或凸向岩层的底面。（六）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

8、。此后，在其上覆沉积层的底面上 也可形成相应的印膜，岩层面上的这些沟、槽和浅坑，及其上覆沉积岩层底面上 的印膜，同样可以作为确定岩层顶、底面的标志（图2-9）。（七）古生物化石的生长和埋藏状态保存在岩层中的古动、植物化石，除了根据其种属确定地层的地质时代外，还可 以根据某些化石在岩层内的埋藏保存状况和生长状态鉴定岩层的顶、底面。例如 珊瑚（特别是群体珊瑚）等底栖生物，常可能就以当初生长状态被掩埋起来。因此， 它们的基部总是指向岩层的底面。又如由某些藻类形成的叠层石，其类型不同， 形态各异，如柱状、分校状、锥状和瘤状，但均具有向上穹起的叠积纹层构造。 这些穹状纹层的凸出方向，往往指向岩层的顶面。

9、一些腕足类或斧足类介壳，在被沉积物掩埋时，大多数介壳保持着凸面向上这样 一种最稳定的埋藏状态，所以，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（图211） 。古代羊齿类、苏铁类和其他种类植物的根系，当被掩埋时，保持其生长状态，则 古植物根系的生长迹象，也可作为判断岩层顶、底面的标志（图212）。第二节 岩层的产状、厚度及出露特征一、岩层的原始产状在广阔而平坦的沉积盆地（如海洋和大湖泊）中所形成的沉积岩层，其原始产状大都是水平的或近于水平的。将岩层的原始产状理解为水平的，以水平面作为参考 面，是认识和分析地质构造的一个基本前提。二、水平岩层岩层层面保持近水平状态，即同一层面上各点海拔

10、高度都基本相同，具这样产状的岩层称为水平岩层。水平岩层具有以下特征：1. 在地层层序没有发生倒转的前提下，地质时代较新的岩层叠置在较老岩层之上。岩层愈老出露位置愈低，岩层愈新其出露位置愈高（图215）。2. 水平岩层其出露界线在地质图上表现为与地形等高线平行或重合。（图2二153. 水平岩层的厚度就是该岩层顶面标高和底面标高之差。4. 水平岩层的露头宽度（即岩层上、下层面在地面上的出露界线之间的水平距离）是随岩层的厚度和地面坡度的变化而变化的（图216 ）。三、倾斜岩层由于地壳运动，使原始水平产状的岩层发生构造变动，形成倾斜岩层。观测岩层 产状及其出露分布特征，是野外地质调查和填绘地质图、研究

11、分析地质构造的一 项经常性的基础工作。（一）岩层产状要素及其测定1. 岩层的产状要素采用岩层面的走向、倾向和倾角三个要素的数值来表示（图218 ）。走向岩层面与水平相交的线叫走向线（图218中AOB）。走向线两端所指的 方向即为岩层的走向。倾向 层面上与走向线相垂直并沿斜面向下所引的直线叫倾斜线（图218中的 OD）。倾斜线在水平面上的投影线所指层面向下倾斜的方向，就是岩层的真倾向 （图 218 中 OD） ，简称倾向。倾角岩层的倾斜线及其在水平面上的投影线之间的夹角就是岩层的倾角（图2 18中a ）,又叫真倾角。视倾斜线和它的水平面上的投影线之间的夹角，叫 视倾角或假倾角。从岩层面上任一点都

12、可以引出许多条视倾斜线，因而也就有许 多倾角，而这些视倾角都比该点的真倾角值小。真倾角与视倾角的关系如图2 19所示。真倾角与视倾角的关系还可以用数学式表示：tanB =tana cos32. 岩层产状要素的测定与表示方法 岩层的产状要素通常是用地质罗盘直接在岩层面上测得。在有些情况下，用地质 罗盘不容易准确测定时，可根据钻孔资料、地形地质图上的表现及视倾斜值用几 何作图法或赤平投影等方法，求出岩层的产状要素（详见附篇实习教材及极 射赤平投影在构造地质学中的应用）。岩层的产状要素可用文字和符号两种方法表示。文字表示方法也有两种：（1）方位角表示法一般只测记倾向和倾角。如SW20525 （也可书

13、写为20525）,前面是倾向方位角，后面指倾角，即倾向为西南205，倾角25。（2）象限角表示法以北和南的方向作为0, 一般测记走向、倾角和倾向象限。 如N65W/25SW，即走向为北偏西65，倾角为25，向南西倾斜；又如N30E/27 SE,即走向北偏东30，倾向南东，倾角27。在地质图上，岩层产状要素是用符夸来表示。常用符号如下：丅 30长线表示走向，短线表示倾向，数字表示倾角。长、短线必须按实际方位 标绘在图上；岩层产状是水平的； 岩层直立，箭头指向新岩层； 岩层倒转，箭头指向倒转后的倾向，即指向是岩层，数字是倾角度数。（二）岩层的厚度厚度（一般均指岩层的真厚度）是指岩层的两个平行界面之

14、间的垂直距离（图2 20中h）。岩层除有真厚度外，还有视厚度和铅直厚度。在与岩层走向斜交的 直立剖面或在与岩层面不垂直的任何方向的非直立剖面上测得的岩层顶、底界线 之间的垂直距离，都是视厚度（图220中h）。铅直厚度是指岩层顶、底面 之间沿铅直方向的距离（图220中H）。（三）倾斜岩层的露头界线形态岩层的露头界线形态，决定于岩层产状、地形以及二者的相互关系。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（图2 21I 及图 215）；直立岩层露头界线在地质图上是沿走向呈直线延伸，不随地形等高线弯曲而弯曲 （图 221II ）； 倾斜岩层露头界线分布形态则较复杂，表现为与地形等高

15、线成交切关系（图 2 21III），并有一定规律，即当其横过沟谷或山脊时，均呈“V”字形态，根据岩 层产状、地面坡向及坡度不同，“V”字形形态也有所不同，这种规律称为“V” 字形法则。分述如下：1. 当岩层倾向与地面坡向相反时，岩层界线与地形等高线的弯曲方向一致，即 在沟谷处，岩层界线的“V”字形尖端指向沟谷的上游，而穿越山脊时，“V”字 形尖端则指向山脊的下坡；但岩层界线的弯曲度总是比等高线的弯曲度小（图2 22 ）。2. 当岩层倾向与地面破向相同时，且岩层倾角大于地面坡度角时，岩层界线与 地形等高线成相反的方向弯曲。在沟谷中，界线“V”字形的尖端指向下游；在 山脊上，则指向山脊上坡（图2-23）。3. 当岩层倾向与地面破向相同时，且岩层倾角小于地面坡度角时，岩层露头界 线与地形等高线的弯曲方向也是相同的。但在沟谷中，岩层露头界线的“V”字 形尖端指向上游；在山脊上，其“V”字形尖端则指向山脊的下坡（图224 这与第一种情况所表现的形态不同之处在于其露头界线的“V”字形弯曲度大于 地形等高线的弯曲度。上述三种情况都表明，在地层没有倒转的情况下，在沟谷中岩层界线的“V”字 形尖端指向新地层，“V”字形内弧开口处为相对老的地层；在山脊处则相反。“V”字形法则不仅适用于层状地质体界面露头线的分布形态，也适用于一切较 平整的构造面，如断层面、不整合面等的露头线的分布形态。（