沉积学课件第五讲-陆源碎屑岩沉积构造(一)

沉沉 积积 学学第五讲第五讲 陆源碎屑岩沉积构造陆源碎屑岩沉积构造(一一)原生沉积构造在沉积物沉积过程中及沉积物固结成岩之前形成的构造即原生构造，例如层理、包卷构造等；固结成岩之后形成的构造为次生构造，例如缝合线等。原生沉积构造是确定沉积环境的最有力的证据。沉积构造类型物理成因构造化学成因构造生物成因构造流动成因构造同生变形构造暴露成因构造层理构造层面结构其它重荷模构造包卷构造砂球和砂枕构造碟状构造柱状构造滑塌构造干裂雨痕冰雹痕泡沫痕流痕结核缝合线叠锥晶体印痕成岩层理生物遗迹构造层和层理层（bed，laminae）由成分上基本一致的沉积物组成的单元，可以包含不同的粒级，也可以包含不同的沉积构造。层理（bedding,lamination）是沉积物沉积时在层内形成的成层构造。层（layer），成层（stratification），地层（strata）无厚度含义关于层厚的定义巨厚层厚层中层薄层微层不同岩性的薄层有规律的组合，通常可以归为一个“互层单元”。层理的类型块状层理水平层理平行层理交错层理层理成因流动条件与床沙形体在河床中，流水沿着河床上非粘性沉积物（如砂、粉砂）的床面上流动时，在沉积表面铸造的几何形态，称为床沙形体（bedform）。侵蚀能力增加水流与床沙形体水质点环形水流流速极缓慢时，流水不能推动颗粒运动，此时床沙物质并不移动；水中携带的悬浮物质沉积在床沙表面后即形成无运动的平坦床沙流速达到20cm/s时，床沙颗粒开始移动；由于有流动阻力的存在，在床沙表面形成向上游缓倾斜、向下游陡陡倾斜的不对称的沙波，其波高为0.53cm，波长小于30cm，很少超过60cm，这种床沙形体称为沙纹流速达到50cm/s时，沙纹的波高及波长逐渐增大，波高由3cm左右至1020cm，波长可达数米；先后出现沙浪、沙丘两种床沙形体当流动强度进一步增大，低角度的沙丘渐消失，形成平坦的床沙，砂粒在平坦的床面上作连续的滚动和跳跃，跳跃的高度大约等于颗粒直径的2倍，这种床沙形体称平坦床沙。由于高的流速和大的福劳德数值（Fr），使水面波增高（驻波），直至不稳定，向上游方向发生破碎。此时水流向下游方向的流动使床沙形体的陡坡一侧遭受侵蚀，并在下一个床沙形体的缓坡一侧产生加积，则床沙形体向上游移动，形成逆行沙丘。逆行沙丘上部平坦床沙沙纹水下沙丘下部平坦床沙在平坦床沙上无运动床沙形体迁移过程在层内留下的痕迹就是层理床沙形体的迁移沙纹小型交错层理；沙浪、沙丘中型或大型的交错层理；平坦床沙平行层理。前积层后积层LeesideStossside床沙形体几何形态直线状、弯曲状、链状、舌状、新月状和菱形脊为直线状和微弯曲状，可形成板状交错层理脊为弯曲状、链状、舌状和新月状时，则形成槽状交错层理流速增大，水深减小交错层理在层系内由一组倾斜的细层（前积层）与层面相交，所以又称斜层理。流水（Flow）成因的交错层理，常见板状交错层理、槽状交错层理等；波浪（Wave）成因的交错层理，常见浪成沙纹层理，丘（洼）状交错层理潮汐（Tidal）成因交错层理，常见羽状、脉状、透镜状交错层理层系和层系组层系（set）限定了由成份和产状相似的倾斜细层组成的单元，其上下界面之间的垂直距离为层系厚度层系厚度不同，可分为小型（200cm）交错层理。层系组（co-set）是由两个或两个以上的相似层系组成的，是在同一环境的相似水动力条件下形成流水（Flow）成因的交错层理小型交错层理（ripple）由水动力强度较弱的沙纹迁移形成层系的厚度小于3cm呈板状、槽状、多数呈舟状，多层系爬升沙纹层理中型至大型的交错层理（dune）由水动力较强的沙丘或沙浪迁移形成层系厚度大于3cm，可达1m或更厚。呈板状、槽状反向沙纹层理板状交错层理（Tabular）和槽状交错层理（Trough）Cross-stratification确定交错层理类型三度空间或至少有两个断面的露头，在不同的断面上，层系或细层可以有不同的形态板状交错层理，在与流水平行的断面上，细层成单向倾斜，层系成板状；而在与流水垂直断面上，细层可以水平，也可以倾斜。槽状交错层理，在与流水垂直的断面上，层系成槽状；在与流水平行的断面上，层系可以呈单向倾斜的板状或舟状。交错层理的细层面有斜度（细层面与下层系界面的夹角）和方位（细层面的倾向）的不同板状交错层中细层面的倾向代表水流的流向，槽状交错层中槽的长轴倾斜方向平行于水流的流向。爬升沙纹层理由沙纹形成的小型交错层理，当悬浮物供给充分时，沙纹不仅可以向前迁移，而且同时向上能建造成爬叠沙纹系列，后一个层系爬叠在前一个层系之上，称为爬升沙纹层理。后积层被侵蚀后积层被保存反向沙纹层理在中型或大型交错层理的前积层，由水流漩涡形成的沙纹层理，其倾斜方向与交错层理的方向相反。波浪（Wave）成因的交错层理流水：单向流动波浪：双向摆动。浪成沙纹浪成沙纹的特点是由倾向相反、相互超覆的前积层组成。连续的直线型或弯曲型的几何形态，且沙脊对称性好。浪成沙纹层理不规则的波状起伏的层系界面，前积纹层成组排列成束状层系，前积层可通过波谷到达相邻沙纹的翼上，前积层表现出“人字形”构造，即相邻层系前积层倾向相反。丘（洼）状交错层理Hummocky(swaley)cross-stratification由风暴浪形成丘状交错层理是由一些大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，丘高为2050cm，宽为15m；底部与下伏泥质层呈侵蚀接触，顶面有时可见到小型的浪成对称波痕；它们的倾向呈幅射状，倾角一般小于15洼状交错层理是丘状交错层理的伴生部分，即向上凸起的丘之间的向下凹的部分主要出现于粉砂岩和细砂岩中，常有大量云母和碳屑潮汐（Tidal）成因的交错层理潮汐流是一种往复流动的水流，还一些特殊的层理规模上大于浪成沙纹层理羽状（或人字形）交错层理脉状层理、透镜状层理及波状复合层理再作用面构造羽状（或人字形）交错层理Herringbone cross stratification羽状交错层理是涨潮流形成的前积层与退潮流形成的前积层交互而成，在层面上层系互相叠置，相邻层系的细层倾向正好相反，呈羽毛状或人字形脉状（Flaser）层理脉状层理是在波谷及部分波脊上含有泥质条纹的沙纹层理。在涨潮流和退潮流的活动期，形成砂质沙纹，而泥质保持悬浮状态；在憩水期悬浮泥质沉降覆盖在沙纹上，当下一个潮汐流的活动期开始时，波脊上的泥被削去而波谷中的泥被新沙纹覆盖而保存，最终形成脉状层理。常出现在粉砂岩或粉砂质泥岩中透镜状（lenticular）层理在泥质层中夹有砂质透镜体，其形成的条件与脉状层理相反，它是在潮汐水流或波浪作用较弱，并且砂的供应不足，泥质比砂质的沉积和保存均有利的条件下形成的。波状复合层理是上述两种之间的过渡类型，成砂泥互层的波状层理。再作用面构造（Reactivation surfaces）同一层系内的一个侵蚀面，两侧的前积纹层的倾向是基本一致的，其形成与水流的方向或水位的变化有关由于潮汐流的方向改变可以使先形成前积层遭受侵蚀改造，当潮汐流的方向恢复原来方向时，在此侵蚀面上又重建另一组的前积层。风成（aeolian）交错层理风成沙纹主要是由跳跃和表面蠕动的颗粒向前移动形成的，沙纹脊之间的距离等于跳跃颗粒的轨道长度。风成沙丘的大小，不受流动深度的限制，主要和风速及所夹砂量有关；横向沙丘和纵向沙丘高0.1100m，更复杂的大型锥状沙丘高可达20450m多数为槽状交错层理，规模大块状（Massive）层理层内物质均匀、组分和结构上无差异、不显细层构造的层理，称为块状层理，又称为无层理。一般认为块状层理是由悬浮物（碎屑）的快速堆积、来不及分异因而不显细层，如河流洪泛期快速堆积形成的泥岩层。常见于泥岩及厚层的粗碎屑岩中，砾岩绝大多数都是块状层理韵律层理（rhythmicbedding/Interbeded）由层与层间平行或近于平行的从数毫米至数十厘米的等厚或不等厚的两种或两种以上的岩性层的互层重复出现所组成，常见砂质层和泥质的韵律互层，称为砂泥互层层理。由潮汐环境中潮汐流的周期变化形成潮汐韵律层理；由气候的季节性变化形成浅色层与深色层的成对互层，即季节性韵律层理；由浊流沉积形成复理石韵律层理等。粒序层理（gradedbedding）粒序层理又称递变层理，从层的底部至顶部，粒度由粗逐渐变细者称正粒序，若由细逐渐变粗则称为逆粒序。粒序层理底部常有一冲刷面，内部除了粒度渐变外，不具任何纹层浊流沉积（BoumaSequence）区分粒序和层序水平层理（Horizontallamination）水平层理主要产于细碎屑岩（泥质岩、粉砂岩）和泥晶灰岩中，细层平直并与层面平行，细层可连续或断续，细层约0.1。水平层理是在比较弱的水动力条件下，悬浮物沉积而成，因此，它出现在低能的环境中，如湖泊深水区、泻湖及深海环境。平行层理（parallelbedding）平行层理主要产于砂岩中，在外貌上与水平层理极相似，在较强的水动力条件下，高流态中由平坦的床沙迁移，床面上连续滚动的砂粒产生粗细分离而显出的水平细层。因此，细层的侧向延伸较差，沿层理面易剥开，在剥开面上可见到剥离线理构造。