沉积岩的构造与颜色

第三章思考题1、何谓层理？层理的基本类型有哪些？试述每种层理的形态特点、成因及环境意义，并用图表示。2、试述层理的研究意义和研究方法。3、何谓层面构造？试述与机械成因有关的主要层面构造类型的形态特点、成因机制及环境意义。4、试图示波痕要素，并说明波痕指数、对称指数的含义。5、试对比不同成因类型(浪成的、流水的、风成的)波痕的特点及指数变化范围。6、试举例说明波痕的研究意义。7、何谓同生变形构造？它包括哪些类型？试述每种类型的形态特点、成因及环境意义。8、试述晶体印痕特点、成因及指相意义。9、何谓生物成因构造？何谓痕迹化石？试述痕迹化石在不同的沉积环境(相带)中的分布特点。10、何谓自生色、继承色、次生色？试以粘土岩为例，说明自生色产生的原因。并说明自生色在岩相石地理研究中的意义。第三章沉积岩的构造与颜色

Structuresandcolorsofsedimentaryrocks主要参考书《沉积岩石学》教材第五章P.72~92第一节沉积构造概述沉积构造是沉积物和沉积岩中最常见的而又最容易直接观察到的主要特征之一。

一、沉积构造的概念沉积构造(sedimentarystructure)——是指沉积岩各组成部分的空间分布和排列方式，它是沉积物在沉积期或沉积以后由物理作用、化学作用、生物作用在沉积物内部或者沿着沉积物与流体界面所形成的。

原生沉积构造(primarysedimentarystructure)——在沉积过程中形成的并受沉积条件所控制的沉积构造，如波痕、层理等。次生沉积构造(secondarysedimentarystructure)——在沉积期后由各种成岩作用所形成的沉积构造，如缝合线、成岩结核等。二．沉积构造的研究意义

确定沉积环境分析恢复水流系统、指出水流状态确定地层的顶底和层序三．沉积构造的分类

（1）按形态分（2）按沉积岩形成阶段分（3）按成因分（1）按形态分

①层理构造②层面构造③结核（2）按沉积岩形成阶段分①沉积的②成岩的③后生的（3）按成因分①物理成因的沉积构造②化学成因的沉积构造③生物成因的沉积构造第二节物理成因的沉积构造

一、流动构造

二、准同生变形构造

三、暴露成因的构造

Physicalgeneticstructure

流动构造系指沉积物在搬运和沉积时，在流体（主要是水和空气）的流动作用下形成的构造。一、流动构造currentstructure

（一）波痕（二）冲刷痕（三）压刻痕（四）其它表面痕迹（五）层理（六）叠瓦状构造

波痕是风、水流或波浪等介质的运动，在沉积物表面所形成的一种波状起伏的层面构造。（一）波痕（ripplemark）

波痕要素

不对称指数（RSI）=l1/l2，表示波痕的不对称程度

波长（L）—两个相邻波峰或波谷之间的水平距离波高（H）—波峰与波谷之间的高差波痕指数（RI）=L/H，表示波痕相对高度及起伏情况波痕的形态、大小差别很大，种类繁多，按成因可大致分为三种类型：浪成的、流水的和风成的，然后再根据其大小和形态还可以进一步划分。

1、浪成波痕（waveripple）

成因：由波浪作用于沉积物表面所形成的，也称为摆动波痕(oscillationripple)，常见于海、湖浅水地带。特点：波峰尖锐、波谷圆滑、形状对称，RSI≈1，RI=4～13（多为6～7）。

浪成波痕2、流水波痕（currentripple）

特点：波峰波谷均较圆滑，呈不对称状，RSI>2，RI>5（8～15），陡坡倾向指示水流方向。

成因：由定向流动的水流形成，见于河流和存在有底流的海、湖近岸地带。流水波痕波脊(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，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。直线型波痕波曲型波痕流水波痕按大小可进一步分为:小型的：波长<0.6m，波高0.3~6cm大型的：波长0.6~30m，波高6cm~1.5m巨型的：波长>30m，波高1.5~15m3、风成波浪

(aeolian

ripple)

成因：由定向风形成的，常见于沙漠、海或湖的滨岸沙丘沉积中。

特点：呈不对称状(极不对称)，不对称度比流水波痕更大，RI=10～70，陡坡倾向与风向一致。4、修饰波痕和叠置波痕

由于水位、水流和波浪方向、浪基面的变化，而导致早先形成的波痕被修饰改造而形成修饰波痕(modifiedripple)，或在早先形成的大波痕的基础上重叠小波痕，形成叠置波痕。

干涉波痕叠加波痕5、波痕的研究意义

（1）根据波痕类型可以了解岩石形成条件（2）不对称波痕指示介质的流动方向（3）浪成波痕可指示地层的顶底（4）海、湖波痕在平面上的分布有平行滨线的趋势因此，波痕的形态和分布，是识别沉积环境的重要依据。波痕在不同沉积环境中的分布

6、波痕的研究方法

（1）测量波峰走向、陡坡倾向和倾角、波长、波高，计算波痕指数、不对称度。（2）测量大量波峰走向、陡坡倾向，编制玫瑰图。（3）波痕在平面上的分布。问题1：波痕主要出现在砂质沉积物中还是泥质沉积物中？

深海调查一个引人注目的发现是：在世界各大洋盆中广泛发育一种大型沉积物波，包括泥波和沙波，特别是泥波更为普遍。问题2：波痕的出现反映沉积环境的水体是深还是浅？

Normark等总结了已报道的30个深海大型沉积物波发育区的沉积物波特征：

波长范围为0.3~20km，以1~10km最为常见。

波高范围为3~140m，以10~100m为主Bottomphotograph，ScotiaSea，Eltanin7-22，3146mdepthBottomphotograph，NorthernGulfofCadiz，900mdepth高振中、Eriksson、何幼斌等编著的《深水牵引流沉积》一书对深水沉积物波进行成因初探(1998)，用内波理论进行了合理的解释国际著名沉积学家、前IAS副主席、IGCP432项目负责人Stow博士主持编著了一本深水等深流沉积的专著（2002）（二）冲刷痕

（scourmark）

水流在泥质沉积物表面流动时冲刷出来的痕迹称为冲刷痕。

形成于泥质沉积物表面上的冲刷痕，通常以上覆砂质层底面上的铸型形式保在下来。流动构造——冲刷痕（二）常见的冲刷痕1、槽痕2、纵向脊与沟3、横向冲刷痕4、障碍冲刷痕槽痕（flutemark）水流在泥质沉积物表面冲刷而形成的不连续的长形小凹坑。凹坑最深可达几厘米，长从几厘米到几十厘米。其上游端陡而深，向下游变宽变浅，逐渐与沉积物表面齐平。上覆砂质层底面上的槽痕铸型——槽模。槽模（flutecast）内蒙古桌子山中奥陶统拉什仲组槽模（flutecast）湖北兴山下志留统龙马溪组

障碍冲刷痕（obstacle-scourmark）是指水流在位于沉积物表面上的障碍物周围发生侵蚀和沉积所形成的构造，也常称为水流新月形构造（currentcrescent）。（三）压刻痕水流所携带的物体在松软的沉积物表面上运动时所刻蚀或刻划出来的痕迹称为压刻痕或工具痕（toolmark）。流动构造——压刻痕（三）1、沟痕(模)（groovemark/cast）是水流所携带的物体沿松软的沉积物表面连续运动时所刻划出来的、直而长的小沟。2、V形痕（chevronmark）3、戳痕（prodmark）4、弹跳痕（bouncemark）5、刷痕（brushmark）

6、跳跃痕（skipmark）7、滚动痕（rollmark）8、大型滚动痕（large-scaleslidemark）（四）其它表面痕迹流动构造——其它表面痕迹（四）1、剥离线理(partinglineation)2、细流痕(rillmark)3、冲淤构造(scourandfillstructure)4、冲蚀构造(washoutstructure)5、冲流痕(swashmark)6、水位痕(waterlevelmark)7、皱痕(wrinklemark)8、粘附波痕和粘附瘤(adhesionrippleandadhesionwarts)（五）层理(bedding)

层理是沉积岩最典型最重要的特征之一。它是沉积物沉积时水动力条件的直接反映，也是沉积环境的重要标志之一。流动构造——层理（五）1、基本术语

层理（bedding）—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、颜色的突变和渐变而显现出来。岩石因层理的存在而显出岩石的非均质性。层理的基本类型及有关术语

纹层(Lamina)—组成层理的最基本的最小的单位，纹层之内没有任何肉眼可见的层。亦称细层。

成因：在一定条件下同时沉积的。

特征：厚度小，一般数mm～数cm。

层系（set）—由许多在成分、结构、厚度和产状上近似的同类型纹层组合而成。它们形成于相同的沉积条件下，是一段时间内水动力条件相对稳定的产物。

层系组(coset)—由两个或两个以上岩性（成分、结构）基本一致的相似层系或性质不同但成因上有联系的层系叠覆组成，其间没有明显间断。也称层组。

层（bed）—组成沉积地层的基本单位。由成分基本一致的岩石组成，它是在较大区域内，在基本稳定的自然条件下沉积而成的。一个层可以包括一个或若干个纹层、层系或层系组。层没有限定的厚度，其厚度变化范围很大，为几厘米～几十米，通常是几厘米～几十厘米。

按厚度，可以划为：

块状层(>1m或>2m)、

厚层(0.5~1m或0.5~2m)、

中层(0.1~0.5m)、

薄层(0.1~0.01)、

微细层或页状层(<0.01m)。2、层理的分类及主要类型首先，按照层内组分和结构性质把层理划分为四种类型：（1）非均质层理、（2）均质层理、（3）递变层理、（4）韵律层理。其次，在非均质层理中，再按照几何形态进一步分为水平、平行、波状、交错、压扁、透镜状层理。2.1水平层理和平行层理

（1）特点：纹层呈直线互状相平行，并且平行于层面。层面层面纹层（2）水平层理（horizontalbedding）主要产于泥质岩、粉砂岩以及泥晶灰岩中，是在比较弱的水动力条件下，由悬浮物沉积而成。出现在低能环境中，如深湖、泻湖、深海等环境。（3）平行层理（parallelbedding）主要产于砂岩中，是在较强的水动力条件下，高流态中由平坦的床沙迁移而成的。一般出现在急流或高能环境中，如河道、湖岸、海滩等环境。思考题

试比较水平层理与平行层理的异同点（形态、岩性、形成时的水动力条件、形成环境）。2.2波状层理（wavybedding）

（1）特点：纹层呈对称或不对称的波状，但总的方向平行于层面。

（2）成因：主要是沉积介质的波浪振荡造成的，其次是单向水流的前进运动造成的。一般要有大量悬浮物质沉积，当沉积速率>流水的侵蚀速率时，可保存连续的波状层理。在水介质稍浅的地区，如海、湖的浅水地带和河漫滩等地区较常见。在波浪影响下水流波痕的迁移形成波状交错层理

2.3交错层理（crossbedding）

最常见的一种层理。在层的内部边一组倾斜的细层（前积层）与层面或层系界面相交。又称斜层理。按层系厚度，交错层理可分为：小型交错层理（<3cm）

中型交错层理（3～10cm）

大型交错层理（10～200cm）

特大型交错层理（>200cm）这种层理是沉积介质（水流及风）的流动造成的。当介质具有一定流速时，底床上可以产生一系列的沙波，这种沙波顺层流动的结果，在陡坡一侧形成了由一系列纹层组成的斜层系，纹层倾向表示介质流动方向。

根据层系与上下界面的形状和性质，通常可以将交错层理分为三种基本类型：板状、楔状、槽状交错层理。 斜层系互相平行或彼此切割构成不同形态的交错层理。

（1）板状交错层理（tabularcrossbedding）

层系之间的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型。直线形水流波痕的迁移形成板状交错层理的示意图

（2）楔状交错层理（wedge-shapedcrossbedding）

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。层系间常彼此切割，纹层的倾向及倾角变化不定。常见于海、湖浅水地带及三角洲地区。（3）槽状交错层理（troughcrossbedding）

层系底界为槽形冲刷面，纹层在顶部被切割。在横切面上，层系界面是槽状，纹层与之一致也是槽状；在纵切面上，层系底界面呈弧状，纹层与之斜交。顶视为重叠的瓣状。大型槽状交错层理系底界冲刷面明显，底部常有泥砾。多见于河流环境中。在确定交错层理类型时，最好有三度空间或至少有两个断面的露头。因为在不同的断面上，层系或细层可以有不同的形态。曲波形水流波痕的迁移形成槽状交错层理的示意图

舌形水流波痕的迁移形成槽状交错层理的示意图

新月形水流波痕的迁移形成槽状交错层理的示意图

（4）其它类型的交错层理

①爬升波纹交错层理（climbingripplebedding）②羽状交错层理（herringbonecrossbedding）③浪成波纹交错层理（wave-ripplebedding）④冲洗交错层理（swashcrossbedding）⑤侧积交错层理（epsiloncrossbedding）⑥丘状交错层理（hummockycrossbedding）⑦洼状交错层理（swaleycrossbadding）⑧风成交错层理（aeoliancrossbedding）①爬升波纹交错层理亦称上叠波纹交错层理，也是沙波迁移的产物。在沙波向前过移的同时，有大量沉积物特别是悬浮物供给，沙波依顺流方向沿其背部向上爬升增长，使后一层爬叠在前一层系之上，形成具有爬升特点的交错层理。这种层理的形成反映了悬浮载荷与底载荷的关系。②羽状交错层理一种特殊类型的交错层理。其特点是纹层平直或微向上弯曲，相邻斜层系的纹层倾向相反，延伸至层系界面进彼此呈锐角相交，呈羽毛状。湖南石门杨家坪寒武系灰岩中的羽状交错层理这种层理是在具有反向水流存在的情况下形成的③浪成波纹交错层理

由浪成沙波迁移形成的浪成波痕的迁移形成浪成交错层理的示意图

④冲洗交错层理也称低角度交错层理。其特点是层系界面和纹层平直，层系呈楔状以低角度相，一般2～10°，多向海倾斜。主要出现于前滨环境中。⑤丘状交错层理

由一些大型的宽缓波状层系组成，外形上象隆起的圆丘状，向四周缓倾斜。2.4压扁层理和透镜状层理这是在砂、泥沉积中的一种复合层理。它是由压扁层理（又称脉状层理flaserbedding）、波状复合层理和透镜状层理（lenticularbedding）组合而成。这种复合层理的形成，说明环境有砂、泥供应，而且水流活动期与水流停滞期交替出现。主要发育在粉砂岩、泥质粉砂岩与泥岩、粉砂质泥岩互层的地层中。主要形成于潮下带、潮间带及深水砂泥沉积环境中。2.5递变层理又称粒序层理（gradedbedding），是具有粒变递变的一种特殊层理。其特点由底向上至顶部颗粒逐渐由粗变细，除了粒度变化外，没有任何内部纹层。主要由浊流、风暴流等形成。EAE2.6韵律层理(rhythmicbedding)

在成分、结构和颜色方面的不同的薄层作有规律地重复出现而组成的。成因：物质搬运或产生方式有规律地发生交替变化造成的。（1）潮汐环境中形成的韵律层理（2）季节性变化产生的韵律层理2.7均质层理通常称块状层理（massivebedding），是一种呈现大致均质外貌，不具任何纹层构造的层理。其特点内部物质均匀，组分和结构都无分异现象。

成因：(1)悬浮物质快速沉积，(2)浊流，(3)生物扰动。3、流动体制、底床形态及其与层理形成的关系4、层理的意义和研究方法

研究意义：（1）有助于正确划分和对比地层、恢复地层产状。（2）交错层理是最有价值的指向构造，可以确定古水流系统。（3）根据层理类型，可以推断沉积环境。

研究方法：（1）确定层理类型及其在剖面中的组合关系。（2）查明层理显现的原因。（3）详细描述层理的内部特征。（4）必须进行交错层理的定向测量。（六）叠瓦状构造（imbricatedstructures）

主要是指扁平砾石在流水的作用下均向同一方向排列的现象。砾石的叠瓦形式与流水方向的关系，最常见的是迎流叠瓦，即砾石的最大扁平面的倾斜方向与水流方向相反。流动构造——叠瓦状构造（六）砾石叠瓦状构造在不同环境中的发育情况二、准同生变形构造（一）负载构造（二）球枕构造（三）滑塌构造（四）包卷层理（构造）（五）碟状构造（六）坑丘构造（penecontemporaneousdeformationstructures）

准同生变形构造(penecontemporane-ousdeformationstructures)是指在沉积作用的同时或在沉积物固结成岩之前处于塑性状态时发生变形所形成的各种构造。这类构造通常是局部分布的，基本上局限于上、下未变形层之间的一个层内。（一）负载构造(Loadstructure)

也称负荷构造、重荷模（loadcasts）等。是指覆盖在泥质岩之上的砂层底面上的瘤状突起。是由于下伏的含水塑性软泥承受了不均匀的负载，使上覆砂质物陷入下伏泥质物中而产生的。形状很不规则，一般不对称，排列杂乱，大小不一，几毫米～几分米。负载构造多在浊积岩中保存良好。（二）球枕构造

砂球和砂枕构造（ball-andpillowstructure）

主要出现在砂、泥互层并靠近砂岩底部的泥岩中，是被泥质包围了的紧密堆积的砂质椭球体或枕状体。多数人认为，球枕构造是砂层断裂，然后陷入下伏泥质岩中形成的。（三）滑塌构造（slumpstructure）

是指斜坡上未固结的沉积物在重力作用下发生滑动而形成的变形构造。这类构造常局限于一定层位中，与上、下岩层呈突变接触。一般伴随快速沉积而产生，它是水下滑坡的良好标志。多出现在三角洲的前缘、礁前、大陆斜坡及海底峡谷前缘。江西萍乡T1d（四）包卷层理（构造）（convolutebedding）

或称包卷构造、旋卷层理、扭曲层理、揉皱层理、卷曲层理等。是指在一个岩层内所发生的纹层盘回和扭曲现象。