沉积岩的构造

沉积物沉积时或沉积后,由物理、化学或生物作用所形成的岩石各组成部分的空间分布和排列状况。成岩之前形成的称为原生构造,成岩之后形成的称为次生构造。

The spatial distribution and arrangement of the various components of rocks formed by physical, chemical, or biological processes during or after sediment deposition. The structures formed before lithification are referred to as primary structures, while those formed after lithification are called secondary structures.

一、物理成因的构造

沉积岩是在水(空气)中一层一层沉积下来的,从而形成沉积岩的层理构造,它是沉积岩的基本特征之一。

沉积物的表面(岩层的表面)上可见波痕、干裂、痕迹化石等层面构造;

未固结的沉积物受到重压或地震等作用时,其层理可发生变形,形成变形层理构造等。

1. 层理构造

层理:沉积物沉积时,沿原始沉积平面的垂直方向,由于沉积岩成分、颜色、结构等方面的变化而形成的层状构造。

层理是碎屑岩最典型、最重要的构造,是沉积时水动力条件的直接反映,是沉积环境的重要标志之一。

(1)层理的组成(层理要素)

-纹层(细层):组成层理的最小宏观单位;厚度极小,数毫米至数厘米;产状一致的一组纹层在相同水动力条件下形成;具有较均匀的成分和结构,可有粒度变化。

-层系(单层):由相邻的在成分、结构、厚度、产状近似的多个细层组成;单层厚度一般从数毫米~数米,相邻层系由层系界面分开,一段时间内环境、水动力条件相同(基本稳定)。

-层系组:由相邻的一系列岩性相似,有成因联系的层系组成。各层系间无明显的间断;是在同一环境、不同时间、相似水动力条件下形成。例如,由厚度不等的板状、楔状层系组成的层系组。

-层:沉积地层的基本单位,具有基本均一的成分、颜色、结构和内部层理构造;层间以层面分开(清晰的顶底界面),层面代表无沉积或沉积作用突然变化的间断面。

(2)常见的层理类型及其特征

-水平层理:细层以及细层与层系界面之间互相平行,多出现于泥岩、泥质粉砂岩等细粒沉积物中。形成于较安静环境(静水环境,海、湖深水地带,泻湖、闭塞海湾)。

-平行层理:细层以及细层与层系界面之间互相平行,常出现在砂岩中,常伴有冲刷现象,形成于急流、水浅的环境,如河道、湖岸、海滩等。

-波状层理(Wavy bedding):细层呈波状起伏,但总方向相互平行,并平行于层系界面,多出现在粉砂岩中。

-交错层理:又称斜层理,由一系列与层系界面斜交的纹层组成;按照层系的形状进一步分为:板状交错层理、楔状交错层理、槽状交错层理等。

常见的交错层理有:

a. 板状交错层理:层系界面平直、平行。

b. 楔状交错层理:层系界面平直但不平行,明显呈楔形。

c. 槽状交错层理:层系底界为槽型冲刷面。

d. 冲洗交错层理:细层和层系界面平直,延伸远,低角度相交。

f. 透镜状层理、压扁层理:砂、泥沉积物中的一类复合层理,砂层中有交错纹层。成因:水动力强弱的不断变化,潮汐环境下最典型。

g. 羽状交错层理:层系界面平直,相邻层系的纹层倾向相反,呈羽毛状或鱼骨状。

成因:潮汐环境,涨潮流、退潮流交替。

-递变层理:又称粒序层理,无明显的细层界线,表现为粒度的变化,由下至上粒度由粗到细或由细到粗逐渐递变,分别称正、反粒序。反映浊流沉积特征。

-韵律层理:两种或两种以上的平行、近平行的层,重复互层出现。纹层厚度从数mm到数十cm。规模大的韵律成为沉积旋回。

成因:物质沉积有规律的交替变化。气候的季节性变化、浊流……

-块状层理(均质层理):层内成分、结构、颜色均匀,不具任何明显纹层。

成因:a. 快速沉积,洪水与浊流;b. 生物扰动、重结晶、交代作用,原生层理被完全破坏。

2. 软沉积物变形构造

未固结的沉积物饱含水分,或呈塑性状态,由于重力或其他偶然性震动(地震、海啸)很容易发生沿斜坡滑动、沉陷等,使沉积物(层理)变形而产生变形层理构造。

3. 层面构造

沉积物表面上由于流水、风、生物活动、阳光曝晒等作用所留下的痕迹,常见有波痕、泥裂等。

(1) 波痕:由于风、水流或波浪等介质的运动,在非粘性沉积物(主要是松散砂)表面形成的波状起伏。

波痕的研究意义:

-指示介质的流动方向;

-能指示地层的顶、底;

-海、湖波痕在平面上的分布有平行于滨岸线的趋势,具有古地理意义。

(2)泥裂(干裂):露出水面的软泥受曝晒,沉积物收缩、干裂形成的不规则多边形网状裂隙,断面上呈“V”字形。

常出现于河滩、湖滩、海滩(潮坪)的泥质、粉砂质沉积物中,可指示岩层顶面和暴露环境。

(3)雨痕、冰雹痕:雨滴或冰雹降落在松散泥质(未固结)沉积物表面留下的痕迹。

一般呈圆形、椭圆形凹穴,边缘耸起。

- 常能提供古气候信息。

- 冰雹痕较大、较深和不规则。

- (半)干燥气候条件下的大陆沉积,偶有降雨之地,雨痕易于保存。

(4)沟模、槽模、重荷模:介壳、卵石刻压软泥形成沟模、流水冲刷软泥表面形成槽模、上覆砂质沉积物向下挤压形成重荷模。

(5)痕迹化石:古生物在沉积物表面或表层内停息、爬行、居住、觅食等活动留下的痕迹。

二、化学成因构造

成岩过程中和成岩作用之后,由于化学作用(化学沉淀和溶解作用)所形成的构造。常见的有缝合线构造、晶体印痕和结核等。

三、生物成因的构造

指与生物作用有关的构造。包括:生物生长构造、生物遗迹构造。

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