第二讲 沉积岩层原生构造及产状

构造地质学主讲人：唐民安1.层理有哪几种主要类型？如何识别？2.判断沉积岩层的顶、底面的沉积岩层原生构造有哪些？如何判断？3.软沉积物变形的主要类型与形成机理？4.走向、倾向、倾角、倾伏向、倾伏角、侧伏向、侧伏角的基本概念与测量方法？5.V字型法则的主要内容？6.地层接触关系的类型？思考题第二讲沉积岩层的原生构造及产状一、沉积岩层的原生构造二、地质体的基本产状及V字型法则三、地层的接触关系

一、沉积岩层的原生构造

沉积岩的原生构造:指在沉积过程中及沉积物固结成岩之前所产生的构造。如:层理层面构造生物遗迹叠层石软沉积变形构造

第二讲沉积岩层的原生构造及产状一、沉积岩层的原生构造

第二讲沉积岩层的原生构造及产状研究意义1.研究和判断岩层形成时的古地理和地壳运动特征。2.鉴别岩层顶、底面及确定岩层相对层序。是分析构造环境和构造几何形态的基础。（一）层理及其识别

1.层理

:层面以及由岩层内部的成分、粒度、结构、胶结物和颜色等特征在剖面上的突变或渐变所显现出来的一种成层性。

1）细层是层理的最基本、最小的组成单位，成分很均一。在一定条件下同时沉积的。厚度与水动力强度和物质供应丰度有关。2）层系是由一组在成分、结构、厚度和产状上都相似的同类型的细层组成的。它是在相同沉积条件下形成的。层系上下界面之间的垂直距离为层系厚度。按层系厚度把层理分为：

A）小型层理：层系厚度<3cm；

B）中型层理：层系厚度3—10cm；

C）大型层理：层系厚度10一100cm；

D）巨型层理(或称块状层理)：层系厚度>100cm。

2.层理的基本术语和主要类型2.层理的基本术语和主要类型

3.层理的识别

(1)岩石成分的变化在成分比较单一的巨厚岩层中，注意成分特殊的夹层。(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。(3)岩石颜色的变化在成分单一，颗粒较细，层理隐蔽的岩石中，注意颜色不同的夹层或条带。(4)岩层的原生层面构造

波痕、泥裂、雨痕、生物遗迹及其印模等。（二）利用原生沉积构造确定岩层的顶底面（面向）

面向：指成层岩层顶面法线所指的方向，即成层岩系中岩层由老变新的方向。

粒序层理斜层理槽状交错层理生物遗迹泥裂枕状熔岩1．斜层理

由一系列斜交于层系界面的纹层组成,

斜纹层均呈弧形，斜纹层的顶部被截切，与层系面呈高角度相交，下部常逐渐收敛、变缓，与底面小角度相交或相切。

1．斜层理大型风成斜层理及其形成过程斜层理的形成过程2.槽状交错层理细层凸面向下3.递变层理（粒序层理）

碎屑物质在沉积过程中由于流体动能逐渐衰减而形成的一种沉积结构。特点：1)从底到顶颗粒由粗逐渐变细(下粗上细)2)

顶面与其上一层的底面是突变的，有明显的冲刷面。

粒序层理(Gradedbedding)

4．波痕(ripplemark)

波痕:沉积物表面由于波浪、水流或风的流动而形成的波状起伏的堆积形态。主要发育在粉砂岩、砂岩的表面。

波峰指向岩层的顶面，波谷的圆弧则凹向底面。峰尖(窄)谷宽(圆)波痕(ripplemark)流水波痕，不对称，陡坡方向为流水方向浪成波痕，对称，波谷圆滑流水波痕，不对称，陡坡方向为流水方向5．泥裂

剖面上一般呈“V”型裂口裂缝被上覆沉积物填充时，填充层的底面常形成尖脊状印模层底面。6．雨痕和冰雹痕雨痕或冰雹痕被上覆沉积物填充、掩埋、成岩后，岩层的顶面留下凹坑，上覆岩层底面形成瘤状突起的印模。边缘凸起向上顶面上留下凹坑上覆岩层底面形成瘤状突起7．冲刷面

固结和半固结的沉积层的顶面，因水流冲刷成为凹凸不平的冲刷面。在不平整的冲刷面之上再沉积时，被冲刷下来的下伏岩层的碎块和砾石常堆积在冲刷出的沟、槽中。8.古生物的埋藏标志

根据某些化石在岩层内的埋藏保存状态。

1）叠层石，前寒武纪未变质的碳酸盐沉积中最常见的一种“准化石”。由于蓝藻等低等微生物的生命活动所引起的周期性矿物沉淀、沉积物的捕获和胶结作用，从而形成了叠层状的生物沉积构造。因纵剖面呈向上凸起的弧形或锥形叠层状，如扣放的一叠碗。

纹层的凸出方向指示岩层的顶面

2）古植物的根系：向上变粗并收敛，向下变细且分叉。

3）生物活动造成的遗迹化石，如三叶虫的停息迹、爬行觅食迹及潜穴。凹面均指示岩层的顶面。

4）异地埋藏的腕足类、腹足类和瓣鳃类介壳化石，多数保持着凸面向上的稳定状态，凸面方向往往指示岩层的顶面。

三）软沉积变形软沉积变形:沉积物尚未固结成岩时发生的变形。研究目的：构造现象并不全是成岩后构造作用引起的；正确分析和区分成岩前与成岩后的变形及其叠加关系，避免构造分析的简单化。软沉积变形的主要类型1、压模与火焰状构造1）压模（重荷模或负荷铸型）

泥质岩上覆砂岩的底面印模。一般发育在泥质物之上的砂层底面。呈圆丘状或不规则的瘤状突起。具压模的层面为岩层的底面。

2）火焰状构造

下伏的泥质层中向上呈尖舌状的有时弯曲并向一个方向倾斜。

塑性状态的泥质沉积物挤入负载瘤状突起之间。火焰状构造的泥质舌尖指向岩层顶面。2、球状和枕状构造

多发育在泥岩或粉砂岩之上的砂岩底部，一般局限在某一层内。地震、水体扰动和局部负重使砂层破裂、下沉形成的。顶面砂岩球和砂岩枕的凹面指向岩层顶面。3、滑塌构造与卷曲层理

A.滑塌构造:松散沉积物在未固结成岩之前，在重力的作用下沿斜坡向下滑塌（或滑动）而形成滑塌褶皱、滑塌断层及滑塌角砾岩等一系列构造及其伴生产物的现象。常因风暴、海啸、地震等因素诱发产生。仅局限于与斜坡有关的局部地带。

常涉及到一个以上的沉积层，褶皱变形纹理极复杂且不连续，并伴有断层和角砾岩化现象。滑塌构造B.卷曲层理：具有强烈卷曲或复杂褶皱的变形纹层。是由于未固结沉积物发生差异液化、侧向流动、或因水流的拖曳作用引起层理变形所致。主要产于细砂岩和粉砂岩中。常见于浊积岩、复理石地层。

卷曲层理卷曲层理的变形纹层仅局限在一个特定的厚度稳定的沉积层内，且纹层保持连续。不伴有断层和角砾岩化现象。滑塌构造如何鉴别软沉积变形

?软沉积物变形常局限于一定层位或单层中，与整套岩系的变形很不协调。软沉积物变形常局限于一定的地段，如沉积盆地边缘、大隆起边缘等。

一）岩层的产状

岩层在空间产出的状态。(水平、倾斜、直立、倒转)。

二、岩层的产状及露头界线水平倾斜直立倒转

1、岩层产状要素

走向、倾向和倾角。

第二节岩层的产状及露头界线走向倾向走向线倾斜线倾角走向

观察剖面与岩层走向斜交时，岩层与该剖面的交迹线叫视倾斜线（HC），视倾斜线与其在水平面上投影线间的夹角（β）称视倾角。视倾角的值小于倾角的值。tgβ=tgα·cosω。视倾斜线（HC）视倾角(β)2、岩层产状的测定和表示方法1）测定方法A.用罗盘测定；

B.根据钻孔资料用几何学的方法求出；

C.根据地质界线与地形的关系求出。

2）岩层产状要素的表示方法★方位角表示方法:

一般只测量和记录岩层的倾向和倾角。例如:205°∠27°

N0E90W270S180北极南极NWNESW

SE

倾向倾角b符号表示方法:

在地质图上,岩层产状要素是用符号来表示的。

倾向倾角走向箭头指向岩层变新方向箭头指向岩层倒转后的倾向岩层倒转后的倾角二）水平岩层的出露形态及厚度层面呈水平或近于水平产状的岩层为水平岩层。（倾角≤5°）1、水平岩层的露头形态1）新岩层出露于高处，老岩层出露于低处。

2）在地形地质图上，岩层界线与等高线平行一致或重合，岩层界线一般不相交，只有在陡崖处才相交。老新水平岩层地形等高线地层露头界线岩层界线与等高线平行一致或重合2、水平岩层的厚度和露头宽度

1）水平岩层的厚度指岩层顶面到底面之间的垂直距离。

2）水平岩层的露头宽度水平岩层的厚度：指岩层顶面到底面之间的垂直距离。水平岩层的露头宽度：指地面上岩层顶、底界线之间的水平距离，它随岩层的厚度和地面坡度的变化而变化。坡度不变时，岩层厚度越大露头越宽，厚度越小露头越窄。陡崖处，露头宽度为零，顶、底面界线重合。三）倾斜岩层的出露特征及厚度1.倾斜岩层的厚度真厚度铅直厚度视厚度

铅直厚度>视厚度>真厚度真厚度:是指岩层的两个平行界面之间的垂直距离。铅直厚度:是指岩层顶面和底面之间沿铅直方向的距离。视厚度:在与岩层走向斜交的直立剖面上或在与岩层面不垂直的任何方向的非直立剖面上所测得的岩层顶面与底面之间的垂直距离。2.倾斜岩层的露头形态

倾斜岩层的露头界线表现为与地形等高线成交切关系,并有一定规律,当界线横过山脊和沟谷时,均呈“V”字型态,这种规律叫“Ｖ”字型法则。

根据岩层产状、地面坡向、坡度的不同,“V”字型形态有所不同。

记忆口诀：

相反小相同相同相反相同大相同

“Ｖ”法则：(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。

沟谷处,岩层界线的“V”字型尖端指向沟谷的上游。山脊处,“Ｖ”字型的尖端指向山脊的下坡。岩层界线的弯曲度总是比地形等高线弯曲度小

——相反小相同

(2)当岩层倾向与地面坡向相同且岩层倾角大于地面坡角时:

岩层界线与地形等高线呈相反的方向弯曲。

沟谷处,岩层界线的“V”字型尖端指向沟谷的下游。山脊处,“Ｖ”字型的尖端指向山脊的上坡。岩层界线的弯曲度总是比地形等高线弯曲度小

——相反小相同

(3)当岩层倾向与地面坡向相同且岩层倾角小于地面坡角时:

岩层界线与地形等高线的弯曲方向相同。

沟谷处,岩层界线的“V”字型尖端指向沟谷的上游。山脊处,“Ｖ”字型的尖端指向山脊的下坡。岩层界线的弯曲度总是比地形等高线弯曲度大

——相反大相同

倾斜岩层的露头宽度取决于岩层的厚度和倾向、倾角,还受地面坡角、坡向之间的关系的影响。（四种情况）

倾斜岩层的露头宽度与厚度和倾角

倾角不变，露头宽度与岩层厚度成正比厚度不变，露头宽度与岩层倾角成反比倾斜岩层的露头宽度与坡度的关系1.岩层的倾向与地面坡向相反

地面坡度角越缓，露头宽度越大，反之，则越小。陡崖处,岩层的顶、底界线在平面上的投影重合成一条线,造成在平面图上岩层“尖灭”的假象。2.岩层的倾向与地面坡向相同时

岩层面与地面之间的交角由大变小,岩层露头的宽度由窄变宽

3.岩层面与倾斜地面直交

岩层面与倾斜地面直交,露头宽度小于岩层厚度

4.当岩层倾角达到90度时（直立岩层）

当岩层倾角达到90度时（直立岩层）,岩层露头宽度等于岩层厚度,且不受地形影响。四）直立岩层的露头形态及厚度1、直立岩层的露头形态

2、直立岩层的厚度

直立岩层的露头形态：在平面地质图上,直立岩层的露头界线是沿走向直线延伸的,不随地形等高线的弯曲而弯曲。直立岩层的厚度：露头宽度等于岩层厚度。厚度越大，露头宽度越大。顶底之间的垂直距离。（一）

地层的接触关系类型

1.整合接触

2.平行不整合接触3.角度不整合面

三、地层的接触关系

上、下地层在沉积层序上没有间断,产状平行一致,连续沉积形成的。上、下两套地层的岩层产状平行一致,但上、下两套地层之间发生过沉积间断,缺失了部分时代的地层。上、下两套地层之间有沉积间断,缺失部分地层，且

上、下两套地层的岩层产状不一致。上、下地层之间的沉积间断接触面叫不整合面。（二）

不整合的识别1.平行不整合

(1)概念:

上、下两套地层的岩层产状平行一致,但上、下两套地层之间发生过沉积间断,缺失了部分时代的地层。

(2)特征:

不整合面代表沉积间断和侵蚀时期,是一个古剥蚀面,面上常有含下伏地层岩石碎块的底砾岩

或古风化壳和古土壤,平行不整合面有起伏,也有平整的,它反映了上覆新地层沉积之前的古地貌形态。

(3)意义:

下降沉积→上升、接受剥蚀,沉积间断→再下降,再沉积

2.角度不整合

角度不整合的特征:

(1)上、下两套地层之间有沉积间断,缺失部分地层。

(2)上、下两套地层的岩层产状不一致。

(3)在不整合面上常有底砾岩、古风化壳、古土壤层等。‘(4)上覆较新地层的底面与不整合面基本平行,而下伏较老地层的岩层面与不整合面相截交。

上、下两套地层的岩层产状不一致

角度不整合的形成过程下降,接受沉积地层褶皱上升（断裂、岩浆活动、岩石变质）接受剥蚀沉积间断再次下降,接受沉积风化壳角度不整合在平面图和剖面图上的表现:

1.不整合面上、下两套地层的产状有较明显的差异,

2.不整合面上、下两套地层之间缺失一部分地层,

3.上覆较新地层的底面界线(即不整合线)与下伏较老地层的不同层位相交截。（三）不整合的观察和研究

1.研究意义

1）确定地壳运动的特征和时期、划分地层单位和时代。

2）不整合面常常可形成一些残积矿床或被成矿热液充填