第二講 沉積巖層原生構(gòu)造及產(chǎn)狀

構(gòu)造地質(zhì)學(xué)主講人：唐民安1.層理有哪幾種主要類型？如何識別？2.判斷沉積巖層的頂、底面的沉積巖層原生構(gòu)造有哪些？如何判斷？3.軟沉積物變形的主要類型與形成機理？4.走向、傾向、傾角、傾伏向、傾伏角、側(cè)伏向、側(cè)伏角的基本概念與測量方法？5.V字型法則的主要內(nèi)容？6.地層接觸關(guān)系的類型？思考題第二講沉積巖層的原生構(gòu)造及產(chǎn)狀一、沉積巖層的原生構(gòu)造二、地質(zhì)體的基本產(chǎn)狀及V字型法則三、地層的接觸關(guān)系

一、沉積巖層的原生構(gòu)造

沉積巖的原生構(gòu)造:指在沉積過程中及沉積物固結(jié)成巖之前所產(chǎn)生的構(gòu)造。如:層理層面構(gòu)造生物遺跡疊層石軟沉積變形構(gòu)造

第二講沉積巖層的原生構(gòu)造及產(chǎn)狀一、沉積巖層的原生構(gòu)造

第二講沉積巖層的原生構(gòu)造及產(chǎn)狀研究意義1.研究和判斷巖層形成時的古地理和地殼運動特征。2.鑒別巖層頂、底面及確定巖層相對層序。是分析構(gòu)造環(huán)境和構(gòu)造幾何形態(tài)的基礎(chǔ)。（一）層理及其識別

1.層理

:層面以及由巖層內(nèi)部的成分、粒度、結(jié)構(gòu)、膠結(jié)物和顏色等特征在剖面上的突變或漸變所顯現(xiàn)出來的一種成層性。

1）細層是層理的最基本、最小的組成單位，成分很均一。在一定條件下同時沉積的。厚度與水動力強度和物質(zhì)供應(yīng)豐度有關(guān)。2）層系是由一組在成分、結(jié)構(gòu)、厚度和產(chǎn)狀上都相似的同類型的細層組成的。它是在相同沉積條件下形成的。層系上下界面之間的垂直距離為層系厚度。按層系厚度把層理分為：

A）小型層理：層系厚度<3cm；

B）中型層理：層系厚度3—10cm；

C）大型層理：層系厚度10一100cm；

D）巨型層理(或稱塊狀層理)：層系厚度>100cm。

2.層理的基本術(shù)語和主要類型2.層理的基本術(shù)語和主要類型

3.層理的識別

(1)巖石成分的變化在成分比較單一的巨厚巖層中，注意成分特殊的夾層。(2)巖石結(jié)構(gòu)的變化不同粒度或不同形狀的顆粒總是分層堆積的，從而顯示出層理。(3)巖石顏色的變化在成分單一，顆粒較細，層理隱蔽的巖石中，注意顏色不同的夾層或條帶。(4)巖層的原生層面構(gòu)造

波痕、泥裂、雨痕、生物遺跡及其印模等。（二）利用原生沉積構(gòu)造確定巖層的頂?shù)酌妫嫦颍?/p>

面向：指成層巖層頂面法線所指的方向，即成層巖系中巖層由老變新的方向。

粒序?qū)永硇睂永聿蹱罱诲e層理生物遺跡泥裂枕狀熔巖1．斜層理

由一系列斜交于層系界面的紋層組成,

斜紋層均呈弧形，斜紋層的頂部被截切，與層系面呈高角度相交，下部常逐漸收斂、變緩，與底面小角度相交或相切。

1．斜層理大型風成斜層理及其形成過程斜層理的形成過程2.槽狀交錯層理細層凸面向下3.遞變層理（粒序?qū)永恚?/p>

碎屑物質(zhì)在沉積過程中由于流體動能逐漸衰減而形成的一種沉積結(jié)構(gòu)。特點：1)從底到頂顆粒由粗逐漸變細(下粗上細)2)

頂面與其上一層的底面是突變的，有明顯的沖刷面。

粒序?qū)永?Gradedbedding)

4．波痕(ripplemark)

波痕:沉積物表面由于波浪、水流或風的流動而形成的波狀起伏的堆積形態(tài)。主要發(fā)育在粉砂巖、砂巖的表面。

波峰指向巖層的頂面，波谷的圓弧則凹向底面。峰尖(窄)谷寬(圓)波痕(ripplemark)流水波痕，不對稱，陡坡方向為流水方向浪成波痕，對稱，波谷圓滑流水波痕，不對稱，陡坡方向為流水方向5．泥裂

剖面上一般呈“V”型裂口裂縫被上覆沉積物填充時，填充層的底面常形成尖脊狀印模層底面。6．雨痕和冰雹痕雨痕或冰雹痕被上覆沉積物填充、掩埋、成巖后，巖層的頂面留下凹坑，上覆巖層底面形成瘤狀突起的印模。邊緣凸起向上頂面上留下凹坑上覆巖層底面形成瘤狀突起7．沖刷面

固結(jié)和半固結(jié)的沉積層的頂面，因水流沖刷成為凹凸不平的沖刷面。在不平整的沖刷面之上再沉積時，被沖刷下來的下伏巖層的碎塊和礫石常堆積在沖刷出的溝、槽中。8.古生物的埋藏標志

根據(jù)某些化石在巖層內(nèi)的埋藏保存狀態(tài)。

1）疊層石，前寒武紀未變質(zhì)的碳酸鹽沉積中最常見的一種“準化石”。由于藍藻等低等微生物的生命活動所引起的周期性礦物沉淀、沉積物的捕獲和膠結(jié)作用，從而形成了疊層狀的生物沉積構(gòu)造。因縱剖面呈向上凸起的弧形或錐形疊層狀，如扣放的一疊碗。

紋層的凸出方向指示巖層的頂面

2）古植物的根系：向上變粗并收斂，向下變細且分叉。

3）生物活動造成的遺跡化石，如三葉蟲的停息跡、爬行覓食跡及潛穴。凹面均指示巖層的頂面。

4）異地埋藏的腕足類、腹足類和瓣鰓類介殼化石，多數(shù)保持著凸面向上的穩(wěn)定狀態(tài)，凸面方向往往指示巖層的頂面。

三）軟沉積變形軟沉積變形:沉積物尚未固結(jié)成巖時發(fā)生的變形。研究目的：構(gòu)造現(xiàn)象并不全是成巖后構(gòu)造作用引起的；正確分析和區(qū)分成巖前與成巖后的變形及其疊加關(guān)系，避免構(gòu)造分析的簡單化。軟沉積變形的主要類型1、壓模與火焰狀構(gòu)造1）壓模（重荷模或負荷鑄型）

泥質(zhì)巖上覆砂巖的底面印模。一般發(fā)育在泥質(zhì)物之上的砂層底面。呈圓丘狀或不規(guī)則的瘤狀突起。具壓模的層面為巖層的底面。

2）火焰狀構(gòu)造

下伏的泥質(zhì)層中向上呈尖舌狀的有時彎曲并向一個方向傾斜。

塑性狀態(tài)的泥質(zhì)沉積物擠入負載瘤狀突起之間?；鹧鏍顦?gòu)造的泥質(zhì)舌尖指向巖層頂面。2、球狀和枕狀構(gòu)造

多發(fā)育在泥巖或粉砂巖之上的砂巖底部，一般局限在某一層內(nèi)。地震、水體擾動和局部負重使砂層破裂、下沉形成的。頂面砂巖球和砂巖枕的凹面指向巖層頂面。3、滑塌構(gòu)造與卷曲層理

A.滑塌構(gòu)造:松散沉積物在未固結(jié)成巖之前，在重力的作用下沿斜坡向下滑塌（或滑動）而形成滑塌褶皺、滑塌斷層及滑塌角礫巖等一系列構(gòu)造及其伴生產(chǎn)物的現(xiàn)象。常因風暴、海嘯、地震等因素誘發(fā)產(chǎn)生。僅局限于與斜坡有關(guān)的局部地帶。

常涉及到一個以上的沉積層，褶皺變形紋理極復(fù)雜且不連續(xù)，并伴有斷層和角礫巖化現(xiàn)象?；鷺?gòu)造B.卷曲層理：具有強烈卷曲或復(fù)雜褶皺的變形紋層。是由于未固結(jié)沉積物發(fā)生差異液化、側(cè)向流動、或因水流的拖曳作用引起層理變形所致。主要產(chǎn)于細砂巖和粉砂巖中。常見于濁積巖、復(fù)理石地層。

卷曲層理卷曲層理的變形紋層僅局限在一個特定的厚度穩(wěn)定的沉積層內(nèi)，且紋層保持連續(xù)。不伴有斷層和角礫巖化現(xiàn)象?；鷺?gòu)造如何鑒別軟沉積變形

?軟沉積物變形常局限于一定層位或單層中，與整套巖系的變形很不協(xié)調(diào)。軟沉積物變形常局限于一定的地段，如沉積盆地邊緣、大隆起邊緣等。

一）巖層的產(chǎn)狀

巖層在空間產(chǎn)出的狀態(tài)。(水平、傾斜、直立、倒轉(zhuǎn))。

二、巖層的產(chǎn)狀及露頭界線水平傾斜直立倒轉(zhuǎn)

1、巖層產(chǎn)狀要素

走向、傾向和傾角。

第二節(jié)巖層的產(chǎn)狀及露頭界線走向傾向走向線傾斜線傾角走向

觀察剖面與巖層走向斜交時，巖層與該剖面的交跡線叫視傾斜線（HC），視傾斜線與其在水平面上投影線間的夾角（β）稱視傾角。視傾角的值小于傾角的值。tgβ=tgα·cosω。視傾斜線（HC）視傾角(β)2、巖層產(chǎn)狀的測定和表示方法1）測定方法A.用羅盤測定；

B.根據(jù)鉆孔資料用幾何學(xué)的方法求出；

C.根據(jù)地質(zhì)界線與地形的關(guān)系求出。

2）巖層產(chǎn)狀要素的表示方法★方位角表示方法:

一般只測量和記錄巖層的傾向和傾角。例如:205°∠27°

N0E90W270S180北極南極NWNESW

SE

傾向傾角b符號表示方法:

在地質(zhì)圖上,巖層產(chǎn)狀要素是用符號來表示的。

傾向傾角走向箭頭指向巖層變新方向箭頭指向巖層倒轉(zhuǎn)后的傾向巖層倒轉(zhuǎn)后的傾角二）水平巖層的出露形態(tài)及厚度層面呈水平或近于水平產(chǎn)狀的巖層為水平巖層。（傾角≤5°）1、水平巖層的露頭形態(tài)1）新巖層出露于高處，老巖層出露于低處。

2）在地形地質(zhì)圖上，巖層界線與等高線平行一致或重合，巖層界線一般不相交，只有在陡崖處才相交。老新水平巖層地形等高線地層露頭界線巖層界線與等高線平行一致或重合2、水平巖層的厚度和露頭寬度

1）水平巖層的厚度指巖層頂面到底面之間的垂直距離。

2）水平巖層的露頭寬度水平巖層的厚度：指巖層頂面到底面之間的垂直距離。水平巖層的露頭寬度：指地面上巖層頂、底界線之間的水平距離，它隨巖層的厚度和地面坡度的變化而變化。坡度不變時，巖層厚度越大露頭越寬，厚度越小露頭越窄。陡崖處，露頭寬度為零，頂、底面界線重合。三）傾斜巖層的出露特征及厚度1.傾斜巖層的厚度真厚度鉛直厚度視厚度

鉛直厚度>視厚度>真厚度真厚度:是指巖層的兩個平行界面之間的垂直距離。鉛直厚度:是指巖層頂面和底面之間沿鉛直方向的距離。視厚度:在與巖層走向斜交的直立剖面上或在與巖層面不垂直的任何方向的非直立剖面上所測得的巖層頂面與底面之間的垂直距離。2.傾斜巖層的露頭形態(tài)

傾斜巖層的露頭界線表現(xiàn)為與地形等高線成交切關(guān)系,并有一定規(guī)律,當界線橫過山脊和溝谷時,均呈“V”字型態(tài),這種規(guī)律叫“Ｖ”字型法則。

根據(jù)巖層產(chǎn)狀、地面坡向、坡度的不同,“V”字型形態(tài)有所不同。

記憶口訣：

相反小相同相同相反相同大相同

“Ｖ”法則：(1)當巖層傾向與地面坡向相反時

巖層界線與地形等高線的彎曲方向一致。

溝谷處,巖層界線的“V”字型尖端指向溝谷的上游。山脊處,“Ｖ”字型的尖端指向山脊的下坡。巖層界線的彎曲度總是比地形等高線彎曲度小

——相反小相同

(2)當巖層傾向與地面坡向相同且?guī)r層傾角大于地面坡角時:

巖層界線與地形等高線呈相反的方向彎曲。

溝谷處,巖層界線的“V”字型尖端指向溝谷的下游。山脊處,“Ｖ”字型的尖端指向山脊的上坡。巖層界線的彎曲度總是比地形等高線彎曲度小

——相反小相同

(3)當巖層傾向與地面坡向相同且?guī)r層傾角小于地面坡角時:

巖層界線與地形等高線的彎曲方向相同。

溝谷處,巖層界線的“V”字型尖端指向溝谷的上游。山脊處,“Ｖ”字型的尖端指向山脊的下坡。巖層界線的彎曲度總是比地形等高線彎曲度大

——相反大相同

傾斜巖層的露頭寬度取決于巖層的厚度和傾向、傾角,還受地面坡角、坡向之間的關(guān)系的影響。（四種情況）

傾斜巖層的露頭寬度與厚度和傾角

傾角不變，露頭寬度與巖層厚度成正比厚度不變，露頭寬度與巖層傾角成反比傾斜巖層的露頭寬度與坡度的關(guān)系1.巖層的傾向與地面坡向相反

地面坡度角越緩，露頭寬度越大，反之，則越小。陡崖處,巖層的頂、底界線在平面上的投影重合成一條線,造成在平面圖上巖層“尖滅”的假象。2.巖層的傾向與地面坡向相同時

巖層面與地面之間的交角由大變小,巖層露頭的寬度由窄變寬

3.巖層面與傾斜地面直交

巖層面與傾斜地面直交,露頭寬度小于巖層厚度

4.當巖層傾角達到90度時（直立巖層）

當巖層傾角達到90度時（直立巖層）,巖層露頭寬度等于巖層厚度,且不受地形影響。四）直立巖層的露頭形態(tài)及厚度1、直立巖層的露頭形態(tài)

2、直立巖層的厚度

直立巖層的露頭形態(tài)：在平面地質(zhì)圖上,直立巖層的露頭界線是沿走向直線延伸的,不隨地形等高線的彎曲而彎曲。直立巖層的厚度：露頭寬度等于巖層厚度。厚度越大，露頭寬度越大。頂?shù)字g的垂直距離。（一）

地層的接觸關(guān)系類型

1.整合接觸

2.平行不整合接觸3.角度不整合面

三、地層的接觸關(guān)系

上、下地層在沉積層序上沒有間斷,產(chǎn)狀平行一致,連續(xù)沉積形成的。上、下兩套地層的巖層產(chǎn)狀平行一致,但上、下兩套地層之間發(fā)生過沉積間斷,缺失了部分時代的地層。上、下兩套地層之間有沉積間斷,缺失部分地層，且

上、下兩套地層的巖層產(chǎn)狀不一致。上、下地層之間的沉積間斷接觸面叫不整合面。（二）

不整合的識別1.平行不整合

(1)概念:

上、下兩套地層的巖層產(chǎn)狀平行一致,但上、下兩套地層之間發(fā)生過沉積間斷,缺失了部分時代的地層。

(2)特征:

不整合面代表沉積間斷和侵蝕時期,是一個古剝蝕面,面上常有含下伏地層巖石碎塊的底礫巖

或古風化殼和古土壤,平行不整合面有起伏,也有平整的,它反映了上覆新地層沉積之前的古地貌形態(tài)。

(3)意義:

下降沉積→上升、接受剝蝕,沉積間斷→再下降,再沉積

2.角度不整合

角度不整合的特征:

(1)上、下兩套地層之間有沉積間斷,缺失部分地層。

(2)上、下兩套地層的巖層產(chǎn)狀不一致。

(3)在不整合面上常有底礫巖、古風化殼、古土壤層等。‘(4)上覆較新地層的底面與不整合面基本平行,而下伏較老地層的巖層面與不整合面相截交。

上、下兩套地層的巖層產(chǎn)狀不一致

角度不整合的形成過程下降,接受沉積地層褶皺上升（斷裂、巖漿活動、巖石變質(zhì)）接受剝蝕沉積間斷再次下降,接受沉積風化殼角度不整合在平面圖和剖面圖上的表現(xiàn):

1.不整合面上、下兩套地層的產(chǎn)狀有較明顯的差異,

2.不整合面上、下兩套地層之間缺失一部分地層,

3.上覆較新地層的底面界線(即不整合線)與下伏較老地層的不同層位相交截。（三）不整合的觀察和研究

1.研究意義

1）確定地殼運動的特征和時期、劃分地層單位和時代。

2）不整合面常?？尚纬梢恍埛e礦床或被成礦熱液充填