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沈積巖層的原生構造

2024-01-13科學

沈積巖層的原生構造是指在沈積物堆積與成巖過程中產生的構造,如:層理構造、層面構造、包卷構造、同生結核、生物遺跡、疊層石等。固結成巖之後形成的構造稱為次生構造,如:縫合線、次生幫皺與斷裂等。沈積巖的原生構造主要是巖石學和沈積學研究的內容。但是,它對地質構造的研究也有重要意義。

沈積巖原生構造不僅為研究和判斷巖層形成時的古地理和地殼運動特征提供重要資料,而且有些原生構造,諸如層理、層面構造等,還是鑒別巖層頂、底面和確定巖層相對層序的重要依據。了解這些構造特征對觀察、分析構造形態,確定巖層產狀和巖石變形特征具有一定的指導意義,在某些情況下具有特殊的作用。

一.巖層

由兩個平行或近於平行的界面所限制的、巖性基本一致的層狀巖體叫巖層,由沈積作用形成的巖層叫沈積巖層。沈積巖層一般都具有成層性,所謂沈積巖層的「層或單層」是指在基本穩定的介質條件下沈積的一個單元,表示最小的巖石地層單位,它由成分上基本一致的沈積物組成。層與層之間由層面分隔,層面代表了短暫的無沈積或沈積作用突然變化的間斷面,層的厚度變化很大,可由數毫米至數米。按層的厚度可分為:塊狀層(厚度>2m).厚層(2~0.5m),中層(0.5~0.1m),薄層(0.1~0.01m),微層(<0.0lm)。

二.層面

巖層的上、下界面叫層面,上層面又稱頂面,下層面又稱底面。兩個巖層的接觸面既是上覆巖層的底面,又是下伏巖層的頂面。兩層面間的垂直距離就是巖層的厚度。由於沈積環境和條件的不同,有的巖層在較大範圍內厚度基本一致,形成厚度穩定的板狀,有的巖層厚度不穩定發生一定的變化,有的向一側變薄以致尖滅,形成楔形,有的向兩側同時變薄和尖滅,形成透鏡狀(圖2-2)。

三.層理

層理是沈積巖最常見的一種原生構造。它是沈積物沈積時由於介質(如水、空氣)的流動在層內形成的成層構造。層理面產狀可以與層面產狀一致,也可以與層面產狀不一致。層理由沈積物的成分、結構、顏色及層的厚度、形狀等在剖面上的變化而顯示出來。

組成層理的要素有細層、層系、層系組。

細層通常又稱紋層,是組成層理的最小單位,其厚度極小,常以毫米計。細層與層面平行或斜交,也可以是平直的、波狀的或彎曲的。 層系是由成分、結構和產狀上相同的許多細層組成。水平細層組成的層系由於層系間缺乏明顯的劃分標誌,一般難以劃分層系;而由傾斜細層組成的層系則易於辨識,層系間由明顯的層系界面分隔。層系的上、下界面之間的垂直距離稱層系厚度。按層系界面的形態可分為板狀層系、楔狀層系和槽狀層系。板狀層系即層系界面為平面,且層系界面相互平行呈板狀延伸(圖2-3A):如果層系界面相互不平行則為楔狀層系(圖2-3B):槽狀層系的底界面為槽狀(圖2-3C)。

層系組 是由兩個或兩個以上的相似層系組成的,是在同一環境的相似水動力條件下形成的。例如由厚度不等的板狀層系所組成的層系組。

層理的形成及其特征與組成巖石的成分,形成巖石的地質、地理環境以及介質運動特征有關。層理按其形態的不同可分為三種基本類別;即平行層理、波狀層理和斜層理(圖2-4)。

四.層面的辨識

在層狀巖石地區研究地質構造時,首先就要正確地辨識巖層的頂、底面和新、老層序。大多數沈積巖的層面較為明顯,易於認識。但是,某些巖層,如巨厚巖層或礫巖層,它們的層面常常很不清楚:有的巖層則由於節理、劈理強烈發育而掩蔽了層面或與層面混潘不清。特別是在某些變質巖地區,由於次生面理特別發育,甚至層面被置換,以致原生層面極難辨認。因此,在野外工作中要仔細觀察,盡力發現鑒別層面的各種標誌及巖層的其他原生構造去辨識層面。

通常根據巖石的成分、結構和顏色的變化以及層間分界面等幾個方面來辨識層面。

(1)巖石成分的變化:在成分比較單一的巨厚層巖石中,要註意尋找成分特殊的夾層。如:塊狀砂巖中的砂礫層、粗砂巖夾層或透鏡體,巨厚層石灰巖或白雲巖中的薄層泥灰巖、頁巖夾層或矽質條帶等。查明這些夾層的層面,有助於辨識包含這些夾層的巨厚巖層的層面,所以這些夾層是辨識巨厚巖層層面的比較可靠的標誌。

(2)巖石結構的變化:根據沈積原理,不同粒度或不同形狀的顆粒總是分層堆積的,從而顯示出沈積巖層的成層性。如,礫巖中大小不同的礫石分層堆積呈帶狀,砂巖中雲母呈面狀分布,各種原生結核或扁平狀礫石在沈積巖中呈面狀排列等,都可作為確定層面的標誌。

(3)巖石顏色的變化:在成分單一、顆粒較細、層面隱蔽的巖石中,如有顏色不同的夾層或條帶,也可指示層面。但要註意區別由某些次生變化造成的巖石顏色差異。例如。氫氧化鐵膠體溶液,常沿節理或巖石孔隙擴散並沈澱,從而在巖石中形成不同色調的褐紅色條帶或暈圈,當其規模很大時,在個別露頭上觀察,就容易誤認為層面。此外,在有些深色泥巖或白雲巖中,常因風化而引起退色作用,也會沿節理或裂縫發生顏色變化若不註意也會誤當作巖層的層面。

(4)巖層的原生層面構造:這些構造包括波痕、泥裂、雨痕、生物遺跡及其印模等,也可以作為確定層面的標誌。

在野外觀察中,如果在一個露頭上層面不易分清,或者分不清是層面還是其他次生面狀構造(如節理、劈理)時,應多觀察一些附近的露頭,加以比較分析,如層面一般都具有延展較遠,連續性較好等特點。當沈積巖中發育有大型斜層理時,應註意把斜層理的細層、層系及層面區別開來。