第4章=沉积岩的构造和颜色(1-层理构造)

1、第四章第四章 沉积岩的构造和颜色沉积岩的构造和颜色第一节、基本概念第一节、基本概念第二节、沉积构造的分类第二节、沉积构造的分类第三节、流动成因构造第三节、流动成因构造第四节、同生变形构造第四节、同生变形构造第五节、曝露成因构造第五节、曝露成因构造第六节、化学成因构造第六节、化学成因构造第七节、生物成因构造第七节、生物成因构造第八节、沉积岩的颜色第八节、沉积岩的颜色1 1 沉积构造：沉积构造：是指沉积岩不同特征组分的空间排列所显示的是指沉积岩不同特征组分的空间排列所显示的岩石宏观特征。按其形成的时间，又可分为岩石宏观特征。按其形成的时间，又可分为原生沉积构造原生沉积构造和和次生沉积构造次生沉积构

2、造。2 2 原生沉积构造：原生沉积构造：是指陆源碎屑沉积物沉积时到沉积物固结是指陆源碎屑沉积物沉积时到沉积物固结成岩之前，由物理、化学、生物等作用在沉积物内部或者沉成岩之前，由物理、化学、生物等作用在沉积物内部或者沉积物与流体界面处所形成的构造，既包含了沉积过程中产生积物与流体界面处所形成的构造，既包含了沉积过程中产生的并受沉积条件所控制的沉积构造的并受沉积条件所控制的沉积构造( (如波痕、层理等如波痕、层理等) )，也包，也包含了沉积物沉积之后到固结之前由同生作用和准同生变形作含了沉积物沉积之后到固结之前由同生作用和准同生变形作用所形成的沉积构造用所形成的沉积构造( (如滑塌构造、负载构造等

3、如滑塌构造、负载构造等) )。3 3 次生沉积构造：次生沉积构造：是指沉积物固结之后由压实作用、成岩作是指沉积物固结之后由压实作用、成岩作用等所产生的沉积构造用等所产生的沉积构造( (如成岩结核等如成岩结核等) )。第二节、沉积构造的分类第二节、沉积构造的分类第三节第三节 流动成因构造流动成因构造 一、层理构造一、层理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，是沉积环境的重要标志之一。 1 1、基本术语基本术语层理是岩石性质沿垂向变化的一种层状构造，它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可以通过矿物成分、结构、

4、颜色的突变或渐变而显现出来。现出来。或：或：岩石的成分、结构、颜色等在垂直层面的方岩石的成分、结构、颜色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向上有明显变化而显现的特征称沉积岩的“层理构层理构造造”，简称，简称“层理层理”。一、层理构造一、层理构造1 1、层理的有关术语、层理的有关术语细层细层(laminae)(laminae)：又称纹层，是组成层又称纹层，是组成层理的最小单位，其厚度极小，以毫米计。理的最小单位，其厚度极小，以毫米计。是相同水动力条件下同时形成的。是相同水动力条件下同时形成的。层系层系(set)(set)：又称系丛，是由成分、结又称系丛，是由成分、结构和产状上相

5、同的许多细层组成的，是构和产状上相同的许多细层组成的，是在同一环境的相同水动力条件下不同时在同一环境的相同水动力条件下不同时间形成的细层组成的。间形成的细层组成的。层系组：层系组：由两个或两个以上岩性（成由两个或两个以上岩性（成分，结构）基本一致的相似层系组成，分，结构）基本一致的相似层系组成，是在同一环境的相似水动力条件下形成是在同一环境的相似水动力条件下形成的。的。层：层：由成分基本一致的岩石组成，是由成分基本一致的岩石组成，是组成沉积地层的基本单位，层可以与上组成沉积地层的基本单位，层可以与上下邻层分开，一个层可以是一个或若干下邻层分开，一个层可以是一个或若干个纹层、层系或层系组组成个纹

6、层、层系或层系组组成 2、流动体制、床砂形态及与、流动体制、床砂形态及与层理层理形成的关系形成的关系底形或床沙形体（底形或床沙形体（bedform）：实验和观察均）：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，这些几何形态体则称为床砂形体。各种几何形体，这些几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：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），）下部流动体制（低流态）， Fr 1； （2）过渡流动体制（过渡流态），）过渡流动体制（过渡流态），Frl； （3）上部流动体制（高流态），）

7、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西蒙斯的水槽实验表明，床砂形体与水流强度密切相关：密切相关：一、层理构造一、层理构造（1 1）静水状态或当流速极缓时，）静水状态或当流速极缓时，平坦床砂平坦床砂, ,保存在层内即为水平层理；保存在层内即为水平层理； 水流速度水流速度20cm/s20cm/s，Fr Fr 1 1时，床沙时，床沙形成形成沙纹沙纹。 （2 2）水流速度变大）水流速度变大50cm/s50cm/s，FrFr1 1时，沙纹加高加长形成时，沙纹加高加长形成沙垄沙垄. . （3 3）当水流速度再大，沙垄进一）当水流速度再大，沙垄进一步加高加长形成形成大型

8、沙垄、沙浪。步加高加长形成形成大型沙垄、沙浪。 FrFrl l的低流态，产生前积纹层，的低流态，产生前积纹层，称异相位，称异相位， （4 4）水流速度再加大）水流速度再加大,Fr1,Fr1时，时，沙垄因受侵蚀而降低幅度，产生受冲沙垄因受侵蚀而降低幅度，产生受冲刷侵蚀的（冲洗）沙丘。刷侵蚀的（冲洗）沙丘。 （5 5）水流速度更大，）水流速度更大， FrFr l l时，床砂全部滑、滾连续迁时，床砂全部滑、滾连续迁移，形成移，形成平坦底床。平坦底床。（6 6）水流速度）水流速度2m2ms s， Fr Fr 1 1时，床沙形态的下游一时，床沙形态的下游一侧受侵蚀，碎屑堆积在迎流侧受侵蚀，碎屑堆积在迎流

9、面而形成面而形成逆行沙波。逆行沙波。（7 7）水流速度更大，逆行沙波）水流速度更大，逆行沙波加高加长。加高加长。（8 8）水流速度更强时，）水流速度更强时，FrFrl l，床沙几乎全部被搬运并，床沙几乎全部被搬运并在床沙表面出现在床沙表面出现冲槽和冲坑冲槽和冲坑。 FrFrl l的高流态，沙波与水的高流态，沙波与水面波起伏相同，称同相位，面波起伏相同，称同相位，遭侵蚀或产生后积纹层。遭侵蚀或产生后积纹层。底形随流水是动力态的移动的，在下部流态，迎流底形随流水是动力态的移动的，在下部流态，迎流坡被侵蚀，背流坡沉积，形成前积纹层。坡被侵蚀，背流坡沉积，形成前积纹层。床沙的脊线在平面上的有多种形态。

10、且这些形态也是随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。水流强度的变化面变化的。 按波脊(波峰的脊线)的形态：直线形、波曲形、链形、舌形、新月形、菱形等。 波脊形态的变化主要与水深和流速有关。一般来说，波脊形态的变化主要与水深和流速有关。一般来说，随着水深减小和流速增大，波脊形态由简单变复杂，由随着水深减小和流速增大，波脊形态由简单变复杂，由连续变断续。连续变断续。 这些不同形态不同种类的床沙形体，如被埋藏并保存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。于沉积物中，则形成相应的斜层理。一、层理构造一、层理构造3 3、主要层理构

11、造类型、主要层理构造类型层理的基本类型及有关术语层理的基本类型及有关术语粉砂、砂波状层系波状细层波状层理粒序层理槽状楔状板状粗粉砂、砂、砾槽状层系组槽状层系槽状细层粗粉砂、砂砾楔状层系组楔状层系斜细层粗粉砂、砂砾板状层系组板状层系板状层系单斜细层交错层理块状层系递变层系韵律层系平行层系水平层系层系间无明显界线层系递变层系组层系组砾、砂、粉砂无细层或纹层块状层理砾砂粉砂泥递变层理砂泥互层韵律层理粗粉砂、砂、砾水平细层平行层理泥细粉砂水平纹层水平层理组成成分细层（纹层）层理形态层理类型粉砂、砂波状层系波状细层波状层理粒序层理槽状楔状板状粗粉砂、砂、砾槽状层系组槽状层系槽状细层粗粉砂、砂砾楔状层系组

12、楔状层系斜细层粗粉砂、砂砾板状层系组板状层系板状层系单斜细层交错层理块状层系递变层系韵律层系平行层系水平层系层系间无明显界线层系递变层系组层系组砾、砂、粉砂无细层或纹层块状层理砾砂粉砂泥递变层理砂泥互层韵律层理粗粉砂、砂、砾水平细层平行层理泥细粉砂水平纹层水平层理组成成分细层（纹层）层理形态层理类型 1）、均质层理或块状层理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。常快速地沉积而成或生物的强烈搅动作用形成。韵律层理韵

13、律层理 由成分、结构或颜色等由成分、结构或颜色等略有不同的纹层重复交替组略有不同的纹层重复交替组成的层理，紫红色为泥岩，成的层理，紫红色为泥岩，灰绿色为泥质粉砂岩。潮坪、灰绿色为泥质粉砂岩。潮坪、湖泊、蒸发盆地中都可形成。湖泊、蒸发盆地中都可形成。Tidal Flats（潮坪）Tidal Channels（潮道） 具有粒度递变的一种特殊的层理。具有粒度递变的一种特殊的层理。由底向上至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。顶部颗粒逐渐由粗变细或由细变粗，内部没有纹层。自下而上由粗变细的叫正递交层理，之叫反递交层自下而上由粗变细的叫正递交层理，之叫反递交层理理。 3 3）递变层理

14、（又称粒序层理）递变层理（又称粒序层理）递变层理有二递变层理有二种类型：种类型：一是完全递变一是完全递变,是水流强度渐减弱是水流强度渐减弱的产物，多见于河的产物，多见于河流；另一类递变不流；另一类递变不完全，多是流速度完全，多是流速度突然减低的结果，突然减低的结果，多见于重力流。多见于重力流。粗尾递变粗尾递变均匀递变均匀递变粗尾递变层理均匀递变层理水平层理水平层理平行层理平行层理共同特性共同特性是纹层呈直线状互相平行，并且平行于层面是纹层呈直线状互相平行，并且平行于层面 水动力特点水动力特点Fr=0,稳定的弱水动力稳定的弱水动力Fr1，强水动力，强水动力分布特点分布特点从悬浮物或溶液中沉淀而从

15、悬浮物或溶液中沉淀而成。成。粉砂和泥质物粉砂和泥质物、常见、常见于海、湖深水地带、闭塞于海、湖深水地带、闭塞海湾、泻湖、沼泽以及牛海湾、泻湖、沼泽以及牛轭湖等环境中。轭湖等环境中。在海滩，河流等易受波浪作用在海滩，河流等易受波浪作用的的砂质砂质地区分布最多，在深水地区分布最多，在深水浊积岩中也较常见。中砂、细浊积岩中也较常见。中砂、细砂岩中多见。砂岩中多见。 层理组合特点层理组合特点 与水动力弱的小型砂纹层与水动力弱的小型砂纹层理共生。理共生。层系间通常被极低角度的侵蚀层系间通常被极低角度的侵蚀面分开，它常与大型交错层理面分开，它常与大型交错层理共生。共生。4)、水平层理水平层理和和平行层理平

16、行层理水平层理水平层理细粒沉积物的（粉砂岩、泥岩、页岩）中最主要的层理类型。细粒沉积物的（粉砂岩、泥岩、页岩）中最主要的层理类型。弱水动力，低能或静水环境。弱水动力，低能或静水环境。纹层呈直线状互相平行，并且纹层呈直线状互相平行，并且平行于层面平行于层面平行层理平行层理粗粒沉积物形成。强水动力条件。夹关组，天全县禁门关水电站旁夹关组，天全县禁门关水电站旁 平行层理平行层理包卷层理波状层理波状层理5）、）、 波状层理波状层理 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，形成对称形态的波可由波浪振荡

17、运动造成的，形成对称形态的波状层理；状层理； 在悬浮物丰富的条件下，也可由单向水流的流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，同时叠覆层的相动造成的，形成不对称波状层理，同时叠覆层的相位错开。位错开。 波状层理形成于水介质稍浅地区，如在海、湖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、泻湖等地区也可见。等地区也可见。 板状交错层理形成示意图板状交错层理形成示意图、板状交错层理、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层系之间界面为平面而且彼

18、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。纹层向下收敛。板状交错层理板状交错层理板状交错板状交错层理层理（2 2）楔状交错层理）楔状交错层理: :层系之间的界面为平面，但不互相平行，层系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。厚度变化明显呈楔形。层理系间常彼此切割。纹层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。三角洲地区。 （3 3）槽状交错

19、层理槽状交错层理: :层系底界为槽形冲刷面，纹层在顶部被切割。层系底界为槽形冲刷面，纹层在顶部被切割。大型大型槽状交错层理层系底界冲刷面明显，底部常有泥砾。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。多见于河流环境中。槽状交错层理形成示意图槽状交错层理形成示意图观察槽状交错层理从两个面观察：平行水流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；方向为单向斜层理、垂直水流方向为槽状；、其它典型交错层理介绍、其它典型交错层理介绍、爬升波纹交错层理、爬升波纹交错层理、羽状交错层理、羽状交错层理、浪成波纹交错层理、浪成波纹交错层理、冲洗交错层理（双向交

20、错层理）、冲洗交错层理（双向交错层理）、丘状交错层理或风暴交错层理、丘状交错层理或风暴交错层理、风成交错层理、风成交错层理、爬升波纹交错层理、爬升波纹交错层理(或上攀层理或上攀层理)：特点是后一个层系爬叠在前一个层系上。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，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。大于流水搬运沉积物的数量。 常出现在河常出现在河流的边滩上部及流的边滩上部及堤岸、洪泛平原、堤岸、洪泛平原、三角洲及浊流沉三角洲及浊流沉积环境。积环境。爬升波纹交错层理爬升波纹交错层理(或上攀层理或上攀层理)：纹层平直或微向上

21、弯曲，相邻纹层平直或微向上弯曲，相邻斜层系的纹层倾斜方向相反，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延伸至层系界面时彼此呈锐角相交，呈羽毛状相交，呈羽毛状 。这种层理是在有反向往复水流这种层理是在有反向往复水流存在的环境中形成的。常见于存在的环境中形成的。常见于河流入湖、海的三角洲地带。河流入湖、海的三角洲地带。也是也是潮汐环境典型的有代表性潮汐环境典型的有代表性的层理类型。的层理类型。羽状交错层理（青鱼骨刺交错层理）羽状交错层理（青鱼骨刺交错层理）塔里木盆地石炭系东河砂岩塔里木盆地石炭系东河砂岩、浪成交错层理、浪成交错层理是典型波浪成因的一种中、小型交错层理，其是典型波浪成因的

22、一种中、小型交错层理，其特点是：特点是：层系界面不规则，成波状起伏层系界面不规则，成波状起伏，前积层上前积层上叠成束状，层系成膨胀的凸镜状，层系内部细层可叠成束状，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。保留前积层和后积层，成不对称的波状。 、 冲洗交错层理（砂纹交错层理）冲洗交错层理（砂纹交错层理） 是典型波浪成因的交错层理。多发育在近岸的前滨冲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：洗带，其特点是：细层和层系的倾角均很小，细层与层系夹角细层和层系的倾角均很小，细层与层系夹角2 21010度；度；相邻细层倾向、倾角不一致，但细层一般倾向海方

23、；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，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；可有逆粒序；细层倾角小，延伸远（可达细层倾角小，延伸远（可达30m30m），层系厚度稳定（厚），层系厚度稳定（厚1 13535cm。双向交错层理双向交错层理（冲洗交错层理）（冲洗交错层理）塔里木盆地石炭系东河塔里木盆地石炭系东河砂岩砂岩 、丘状交错层理、丘状交错层理( (风暴交错层理风暴交错层理) ) 由风暴浪形成的，常是大型交错层理，是风暴岩的标志之一。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：其特点是： 由一系

24、列缓波状起伏的向上凸起的丘和向下凹的洼组成细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，丘和洼的高层和层系，丘和洼的高202050cm50cm。 细层倾角常细层倾角常 1515度，且各部位倾角有变化。度，且各部位倾角有变化。 层系上部被侵蚀，纹层系上部被侵蚀，纹层与层系底近乎平行，而层与层系底近乎平行，而中部呈发散中部呈发散- -收敛状。收敛状。 水体较深，沉积物水体较深，沉积物细，多为细砂岩和粉砂细，多为细砂岩和粉砂岩，无粒序，但顶部可岩，无粒序，但顶部可有植物和云母碎片。有植物和云母碎片。、风成交错层理、风成交错层理风成交错层理的特征：风成交错层理的特征：层系通常厚度巨大，甚至可达层系通常厚度巨大，甚至可达30m30m。前积纹层具有高角度倾角，一般在前积纹层具有高角度倾角，一般在25253434之之间，甚至大于空气中的休止角，可达间，甚至大于空气中的休止角，可达4040以上。以上。交错层形态多呈槽状，也有板状或楔状，常见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。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。选较好，有助于该类层