經典地質圖集，搞明白沉積構造！

北京大漠 2023-08-12 發(fā)布于北京

展開全文

沉積構造是沉積物和

沉積巖中最常見的宏觀特征之一。

（圖源@NOAA）

形態(tài)各異，種類繁多！

自然界中存在著各種各樣，

極具特色的沉積構造。

（圖源@Rygel, M.C.）

（圖源@James St. John）

（圖源@Ron Wolf）

物理、化學、生物，

不同作用機理下形成的

這些沉積構造究竟有何特征？

（圖源@google.com）

物理成因的原生沉積構造是

由于沉積物在搬運和沉積時

以及沉積后不久在流體、重力等

因素作用下產生的。

包括波痕、層理、

侵蝕構造、變形構造等。

（圖源@google.com）

波痕

波痕是非粘性沉積物在水流、

波浪或風的作用下形成的一種

有規(guī)律的波狀起伏的表面痕跡。

波痕（圖源@ Daniel Mayer）

自然界中的波痕往往成組出現(xiàn)，

在平面上表現(xiàn)為一系列近似

平行或分叉的波峰和波谷，

在剖面中則由起伏相間的

峰和谷組成。

由于流動介質的不同及其

運動方式和強度的差異，

波痕按成因可主要分為

流水波痕、浪成波痕和

風成波痕三種類型。

（圖源@google.com）

單向水流作用于非粘性沉積物表面

所形成的波痕為流水波痕。

其特點是波痕垂直于

水流流向延長，

橫剖面中顯示不對稱，

向流面平緩，背流面較陡。

流水波痕（圖源@google.com）

隨著水深減小和流速增大，

流水波痕的波脊形態(tài)由

簡單平直變得復雜彎曲，

由連續(xù)變?yōu)閿嗬m(xù)。

流水波痕形態(tài)變化（圖源@google.com）

波浪作用于非粘性沉積物表面

所產生的波狀痕跡為浪成波痕。

根據波脊的對稱性，

浪成波痕可分為對稱的和

不對稱的浪成波痕。

對稱與不對稱波痕（圖源@google.com）

控制浪成波痕的形成和

規(guī)模的因素主要有兩個，

第一個為波浪的傳播速度和波長，

第二個因素是沉積物的粒徑。

浪成波痕（對稱）（圖源@Matt Affolter ）

風成波痕是指風作用于

沉積物表面而形成的一種層面構造。

一般具有直、長而平行的脊，

形態(tài)不對稱，部分分叉。

風成波痕（圖源@google.com）

層理

層理是沉積物成層沉積

所產生的構造，系由

組成物質的成分、顏色、

粒度、形狀、排列方向或填集方式等

在垂直F沉積表而的方向上

的變化顯示出來。

（圖源@google.com）

遞變層理又稱

粒級層理（粒序層理），

是指以組分顆粒的粒度遞變

為特征的一個沉積單元，

層面基本上相互平行，

沒有交切與交錯。

除粒度變化之外，

一般沒有任何內部紋層。

遞變層理（圖源@James St. John）

遞變層理的遞變型式主要有兩種。

一種是顆粒向上逐漸變細，

但下部不含細顆粒，可能是由

流速和搬運能力逐漸減小的

水流沉積而成的。

遞變層理兩種類型（圖源@google.com）

另一種是細顆粒從底到頂均有分布，

粗顆粒向上逐漸減少。

這大概是含有各種不同

大小顆粒的懸浮體沉積的結果，

多數遞變層屬于此種。

正向遞變層理（左）和反向遞變層理（右）（圖源@google.com）

水平層理主要見于細粒的

泥巖、細粉砂巖和泥晶灰?guī)r中，

由彼此間與層面平行的

平直細層所組成。

細層可連續(xù)或不連續(xù)，

可因物質成分，有機質含量

或顏色不同而顯現(xiàn)出來。

水平層理（圖源@google.com）

一般認為水平層理是在

比較穩(wěn)定的水動力條件下，

細粒沉積物在靜水環(huán)境中

由垂向加積作用所致，

物質從懸浮物或溶液中沉淀而成。

水平層理（南威爾士）（圖源@文獻[1]）

交錯層理由一系列

斜交于層系界面的

紋層組成，也稱為斜層理。

斜層系可以彼此重疊、

交錯、切割的方式組合。

交錯層理（圖源@G. Thomas）

這種層理是由沉積介質

（水流及風）的流動造成的。

當介質具有一定流速時，

底床上可產生一系列砂波。

交錯層理（俄亥俄州）（圖源@Wilson44691）

砂波順流移動的結果是，

在陡坡加積作用一側形成了

由一系列紋層組成的斜層系。

紋層傾向可表示介質流動方向。

槽狀交錯層理（加拿大）（圖源@Michael C. Rygel）

平行層理是指

在較強的水動力條件下，

高流態(tài)中由平坦的床沙遷移、

在床面上連續(xù)滾動的沙粒

產生粗細分離而顯出的水平細層，

沿層理面易剝開，在剝開面上

可見到剝離線理構造。

平行層理模型（圖源@google.com）

平行層理一般出現(xiàn)在

急流及能量高的環(huán)境，

如河流、海灘等環(huán)境中，常與

大型交錯層理、底沖刷相伴生。

平行層理（圖源@google.com）

侵蝕構造

大多數沉積巖層系并不反映

穩(wěn)定、連續(xù)的沉積作用，

而是沉積作用與侵獨作用

復雜的相互影響的最終產物。

因此由侵蝕作用形成

的構造是普遍存在的。

（圖源@google.com）

沖刷痕是水流在

泥質沉積物層面上流動時，

由于水流分離伴生有強大的渦流，

導致對沉積物表面產生

差異沖蝕的結果。

典型的沖刷痕包括

槽痕、縱向脊與溝等。

槽模（槽痕被充填）（圖源@Lynn Recker ）

壓刻痕是水流攜帶物體在

松軟的細粒沉積物層面上運動時

所刻劃出的痕跡。

包括溝痕、V形痕和戳痕等。

壓刻痕（圖源@google.com）

這類層面痕跡在古代沉積物中

多以鑄型保存在

上覆粗粒層的底面上。

是濁流沉積的良好標志之一，

其指向特征可用于恢復古流向。

濁積層基底（含溝模（溝痕的鑄型）和遺跡化石）（圖源@文獻[2]）

細流痕是指當沉積物層面

在水退卻后露出水面時，

從沉積物中不斷滲出的薄水層

沿自然傾斜表面向下流動，

從而在其上侵蝕出

各種形狀的微細溝槽。

細流痕（圖源@文獻[3]）

變形構造

變形構造是沉積物在

沉積之后到固結成巖之前，

受局部性物理因素的作用

而發(fā)生不同程度形變所形成的構造，

通常限于上、下未變形層

之間的一個層內。

火焰狀構造（圖源@Mikesclark）

導致沉積物變形的作用因素

是多種多樣的，主要有重力、

沉積物液化、超孔隙壓力、

收縮、破裂、撞擊等。

包卷層理（圖源@ EdwardEMeyer）

常見的變形構造主要包括

火焰狀構造、包卷層理、

干裂和雨痕等。

雨痕（圖源@ EdwardEMeyer）

化學成因構造是指

沉積時期和沉積期后由

結晶、溶解、沉淀等化學作用

在沉積面上或沉積物中

所形成的沉積構造。

如晶體印痕、鳥眼構造、

結核和縫合線等。

（圖源@google.com）

在適宜的條件下，

冰、鹽類等物質在松軟的

沉積物層面上結晶生長，

它們后來由于溶融、溶解而消失，

從而在層面上留下其晶體的印痕。

晶體印痕（圖源@Baidu百科）

如果這類晶體后來

被其它物質交代，或者晶體印痕

為其它物質充填，就形成

晶體假象即假晶。

石膏假晶（圖源@Baidu百科）

鳥眼構造主要發(fā)育于泥晶

或粉晶石灰?guī)r及白云巖中，

由單個或成群的毫米級

鳥眼狀孔隙被亮晶方解石或

石膏等膠結物充填而成。

鳥眼構造（圖源@Baidu百科）

它們常呈淺色斑點出現(xiàn)在

暗色的基底中,

如果成群定向排列,

則形成篩狀、窗格狀或

網格狀構造。

鳥眼構造（圖源@Baidu百科）

關于鳥眼構造的成因

有以下多種說法：

（圖源@Baidu百科）

結核是指在成分、結構、顏色等

方面與圍巖有顯著區(qū)別，

且與圍巖間有明顯

界面的礦物集合體。

結核群（加利福尼亞州）（圖源@Brocken Inaglory ）

結核的成分有碳酸鹽質、

錳質、鐵質、硅質、

磷酸鹽質和硫化鐵等。

形狀有球形、橢球形、透鏡形或

不規(guī)則團塊狀等；大小懸殊，

其內部構造也很不一致。

大型碳酸鹽結核（圖源@James St. John）

結核常在碎屑巖、粘土巖、

碳酸鹽巖中成單個或

串珠狀群體出現(xiàn)。

結核（密歇根州）（圖源@James St. John）

縫合線構造在碳酸鹽巖

地層中廣泛發(fā)育，

在石英砂巖、硅質巖、

鹽巖等巖層內也有產出。

縫合線（圖源@Michael C. Rygel）

它在剖面上表現(xiàn)為

連接巖層的兩個

相鄰部分的鋸齒狀接縫，

其中常富集粘土等不溶殘余物，

在平面上呈參差起伏的表面。

縫合線（瑞士）（圖源@Woudloper）

縫合線的起伏幅度變化較大，

小者小于1mm，

大者可達十幾厘米或更大。

它的幾何形狀常見的有

簡單波曲形、復雜彎曲形、

尖齒形、方齒形和震波曲線形。

縫合線類別（圖源@GEOCACHING）

生物成因構造指

生物由于活動或生長在

沉積物表面或內部遺留下來的

各種痕跡。包括

疊層石構造和遺跡化石等。

（圖源@google.com）

疊層石是是由藻類

在生命活動過程中，將海水中的

鈣、鎂碳酸鹽及其碎屑顆粒粘結、

沉淀而形成的一種化石。

疊層石（澳大利亞）（圖源@Paul Harrison ）

隨著季節(jié)的變化、

生長沉淀的快慢，

形成了疊層石深淺相間的

復雜色層構造。這種構造主要有

紋層狀、球狀、半球狀、

柱狀、錐狀及枝狀等。

疊層石（紐約）（圖源@Rygel, M.C. ）

在地質年代中，疊層石

從古至今均可見及。

它幾乎出露于世界各地。

如在我國，以前寒武紀，

主要是中、晚元古宙最為繁盛。

疊層石剖面（加拿大）（圖源@Wilson44691 ）

遺跡化石是指地質歷史時期的

生物遺留在沉積物表面或

沉積物內部的各種生命活動的

形跡構造形成的化石。

Chirotherium腳印化石（三疊紀）（圖源@Ballista ）

從沉積學角度來看也可認為

遺跡化石是各種

生物成因的沉積構造，

如各種生物擾動、足跡、移跡、

潛穴、糞化石等；

以及生物侵蝕構造，如鉆孔等。

爬行痕跡化石（寒武紀）（圖源@Kennethcgass ）

絕大多數遺跡化石都是原地保存。

無論是產生于沉積物表面的

足跡、移跡或產生在

沉積物內部的潛穴、鉆孔，

都會隨著沉積物的

成巖固結作用而保存在原地。

針管跡化石（圖源@Wilson44691）

遺跡化石既可以同

古生物實體化石共同產生，

也可以在缺乏實體化石

的地層中產生，

具有硬殼的生物可以造成遺跡，

缺乏硬體只有軟軀體的生物

（例如蠕形動物）也可以造成遺跡。

蠕動痕跡化石（圖源@Wilson44691）

遺跡化石的研究可以為

古生物學、地層學、古生態(tài)和

沉積環(huán)境提供許多有用的資料。

鉆孔遺跡（圖源@Wilson44691）

參考資料：

[1] Gutiérrez De La Cruz, Liseth Vanessa. (2004). Geological Structures and Maps - A PRACTICAL GUIDE Richard J. Lisle 2004.

[2] ?imo, Vladimír & Starek, Du?an & Toma?ovych, Adam & Fekete, Kamil & Ol?avsky, Mário & ?urka, Juraj. (2014). 5th Workshop on Ichnotaxonomy - Abstracts and Guide Excursion. 10.13140/2.1.4360.0329.

[3] Das, Gautam. (2016). Bedforms and their Hydrodynamic Interpretations from the Thakuran Drainage Basin of the Sunderbans, Eastern India. Earth Science India. 9. 10.31870/ESI.09.2.2016.7.

[4] 馮增昭. 中國沉積學[M]. 石油工業(yè)出版社, 1994.

[5] Daniel Mikes. Reservoir characterisation and upscaling[M]. VDM Verlag Dr. Müller, 2011.

NOAA、GEOCACHING、、YouTube、維基百科、搜狐等