构造地质学第一章

细层与层面平行
细层与层面斜交
细层与层面斜交
• 层理的组成:
•
(2) 层系：是由成 分、结构和产状上 相同的许多细层组 成，是在同一环境 相同水动力条件下， 不同时间形成的细 层组成(b)。 • (3) 层系组：几个同 类型层系组成。
依据层理形态及其结构可以分为水平层理、 平行层理、波状层理、交错层理和递变层理 等。
雨痕－新疆民丰县安德尔河
泥裂和雨痕（现代）－新疆库车河
3.冲刷槽和冲刷印模：水流的冲刷或水流携带物(如介 壳碎片、岩屑、树枝等) 的刻划在松软细粒（泥质） 沉积物表面留的凹坑和沟槽称为冲刷槽。冲刷槽被砂 质沉积物充填，成岩后在泥质岩层之上的砂岩底面形 成的凸起印迹称作底面印模。（砂岩抗风化强，印模 保留在砂岩底面）。 底面印模为砂岩底面
利用波痕确定岩层顶、底面的主要标志是： 尖脊指向顶面，圆弧状波谷则指向底面。 仅适用于不对称型。
印模：沉积物表面留下各种凹坑和沟槽被砂 所充填，对称型波痕印模和波痕相似。
4.层面暴露标志：当未固结的沉积物暴露在水面之 上时，其表面会留下各种成因的暴露标志。常见的 暴露标志有泥裂、雨痕等。
1) 泥裂（干裂）：未固结沉积物露出水面后，经曝晒 干涸时收缩形成的与层面大致垂直的楔状裂缝。
第 一 章 沉积岩层的原生构造
第一章 沉积岩层的原生构造
沉积岩具有成层性，具有层面（岩层面）和层理 （剖面）构造。 构造指形态、面部特征，沉积岩构造分为原生构造和
变形构造。
沉积岩层的原生构造是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、叠层石以及软沉积物的各种变形构造等。
2.粒序（递变）层理： 沉积岩中常由沉积碎屑粒度变化形成粒序层理。 特点是在一个单层中，从底面到顶面粒度由粗到细， 如由底部的砾石或粗砂向上递变为细砂、粉砂以至 泥质，递变层理的顶面与其上一层的底面常为突变 界面。
（一）层面标志
1.波痕：波痕是沉积物表面由于水和空气流动而 形成的一种波状起伏不平的层面构造。主要发育 在粉砂岩、砂岩及碳酸盐岩的表面。 波痕类型很 多，浪成波痕一般为对称型，而流水作用形成的 一般为不对称型。
软沉积变形 ：
指沉积或成岩作用过程中形成的非构造应力作用而
形成的变形。沉积物此时尚未固结成岩，处于塑性或半
塑性状态，故称之为软沉积变形。
构造应力：仅指各种地壳构造运动作用力影响下，地 壳中所产生的应力，如拉伸、挤压、剪切等。
软沉积变形代表成岩前的变形，反映沉积物未固结时 的构造环境、动力特征，易与变形构造混淆，如软沉积
（滑塌褶皱、卷曲层理）
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）而形成的各种滑塌褶皱、滑塌断层及滑塌 角砾岩等一系列相互有成因联系的构造。易与后期形成的褶皱、 断层等相混淆。
卷曲层理：上、下沉积层未变形，而夹在其中的沉积层明显的变 形，如盘回褶曲或复杂揉皱。与滑塌构造不同的是旋卷纹层的纹 层虽然强烈褶皱但仍非常连续，无断层、滑动及角砾化现象，而 且仅限于一个层内，不涉及上下层。其成因主要是由于沉积物的 液化作用和液化层的侧向流动的结果。（上下层、无断层、连续、 成因）
层理的判别：
1.成分变化：沉积物成分的变化是显示层理的 重要标志，如灰岩与泥灰岩互层。在成分较均一的 巨厚岩层中，有时可能存在成分特殊的薄夹层，如 白云岩中的燧石条带（Fe,Ca变化），藉助于这类 夹层可以识别巨厚岩层的层理。
Hale Waihona Puke Baidu
2.结构变化：碎屑沉积岩层一般由不同粒度、不 同形状的颗粒分层堆积而成，形成粒序层理，根 据碎屑粒度和形状的变化可以识别层理。
褶皱。
软沉积变形的类型
• 一、负荷作用形成的软沉积变形 （负荷构造、火焰构造、砂球和砂枕） • 二、滑塌和滑移作用 • 三、与孔隙液压效应有关的软沉积变形
一、负荷作用形成的软沉积变形 （负荷构造、火焰构造、砂球和砂枕）
• 负荷作用
– 负荷构造 砂层沉积处在塑性状态的泥质层 之上时由于超载或差异负载作 用使沉积物发生垂向流动而成。 – 压模：发育在泥质层之上砂层 底面上的圆丘或不规则瘤状凸 起（与印模区别） – 火焰状构造：下伏泥质层向上 尖灭形成一排尖舌 – 二者成因一致 – 压模面为砂岩底面（不易风化）
板 状 楔 状
槽 状
波 状
水平层理：由平直且与层面平行的一系列细层组成的层理。 稳定水动力条件。 波状层理：层理波状起伏，总的方向平行层面，由波浪、 风等引起。 单斜层理：由一系列与层面斜交的细层组成的层理。 交错层理：由多组不同方向的斜层理相互交错重叠而成， 表水动力频繁变化。 递变层理：在外貌上与水平层理相似，由沙粒产生由粗细 分离而显示的水平细层。
砂岩墙、砂岩床
砂岩墙是斜切岩层的板状砂岩体，形态不规则者可称为砂岩脉
（如图1-21）。
砂岩床是与围岩产状一致的砂岩体。（如岩床和岩墙） 二者的成因相当复杂，但主要是未固结碎屑物质液化后贯入到裂 隙中形成的。
碟状构造
碟状构造（泄水构造）是指砂岩或粉砂岩 中凹面向上、形似盘碟的纹理。 由于孔隙水的泄出过程中，沉积物中水 分向上流动有关，破坏了原始沉积物的颗 粒支撑关系，而引起颗粒移位和重新排列， 形成向上凹的似碟状模糊纹层构造。
三、与孔隙液压效应有关的软沉积变形
• 当饱和水的砂层被不透水层封闭并受到重 压等作用时，砂层中的孔隙水就会产生异 常高压，即异常孔隙压力。孔隙压力可以 诱发近地表砂质层的滑坡，导致柔软沉积 物出现各种滑塌构造，甚至促发大规模的 冲断作用。一些沉积岩中的砂岩墙，就是 饱水砂层被压入裂隙中形成的。
4.冲刷面 固结或半固结沉积物顶 面因流水冲刷而成。 为下伏层理顶面。
5.生物标志 植物根系、贝壳类化石、叠层石等（生物活动） 叠层石凸向顶面；根系向上收敛，贝壳凸向顶面，虫 穴开口向上，爬行觅食迹为顶等。
顶面
顶面
纹层凸出方 向即指示岩 层的面向。
第二节 软沉积物变形
一、负荷作用 二、滑塌和滑移作用 三、孔隙液压效应
A 、B 、C 和D 为 层系，箭头所 指为细层。
• 层理的组成:
•
(1) 细层: 细层又称纹层, 是组成层 理的最小单位, 细层厚度很小, 常以毫 米计, 同一细层多具有较均一的成分和 结构, 它们是在相同的水动力条件下同 时形成的(a)。 • ☆细层可与层面平行或斜交 • ☆细层可以是平直的也可是波状弯曲的 • ☆细层与细层之间可平行或不平行
网状、放射状或不规则分叉状，呈“V”形。
上覆沉积物填充，底面形成脊状印模。楔状裂缝和脊状印 模的尖端均指向岩层底面。泥裂常见于粘土岩、粉砂岩及 细砂岩层面上。
分析书图1-7
白垩系朱巷组（K1） 中的泥裂－合肥盆地
2) 雨痕和冰雹痕：当雨 点或冰雹落在湿润而又柔 软的泥质或粉砂质沉积物 表面时，冲打出的圆形凹 坑及其凸起的边缘。雨痕 被上覆沉积物填充掩埋并 成岩后，岩层面上会留下 凹坑，在上覆岩层底面形 成凸起印模。 雨痕凹向底面。
沉积学方面包括：泥裂、波痕、雨痕、冰雹痕、冲刷面、印 模等层面构造和层理构造。
（一）层理标志
1.斜层理（交错层理） ：风及流水等动力介质沉积 环境形成的，由一组或多组与主层面斜交的细层组 成的原生构造。
斜层理确定岩层顶、底面的判别特征： 每组细层理与层系顶部主层面成截交关系，而与 层系底部主层面呈收敛变缓而相切的关系，弧形层 理凹向顶面。
软沉积物变形——砂岩球和砂岩枕
在差异负荷状态下覆 于塑性泥质层之上的 砂质层，会因震动等 触发而断开并下陷至 泥质层中，形成砂球 或砂枕。这类砂球或 砂枕相连或孤立产出。 其周围的泥质层常绕 砂球或砂枕弯曲。砂 岩球和砂岩枕的凹面 指向岩层顶面。 砂岩球和砂岩枕发育全过程
二、滑塌和滑移作用
卷 曲 滑 塌
3.颜色变化：在层理隐蔽、成分均一、颗粒较细的 岩层中，如有颜色不同的夹层或条带，可以指示层 理。 4.层面原生构造: 波痕、底面印模、暴露标志等层 面原生构造也可以作为确定和识别层理的标志。
二、利用原生构造确定岩层的面向
沉积岩层在其形成过程中，顶面在上，底面在下，但现今保存 的岩层形态是经历了多次构造变动的产物。有些已不是正常产 状，而变为直立或倒转。通常可利用古生物学和沉积学方法确 定岩层的顶底面。 古生物学方面可利用标准化石、生物的生态、生物的埋藏状 态、钻孔生物的洞穴、爬痕、足印等，进行顶底面的确定。
代表岩层形成时原始产出的构造环境和构造形态
第一节 层理及沉积岩层面向的确定
一、层理及其识别
二、利用原生沉积构造确定岩层的面向
一、层
理（bedding)
板 状 楔 状 槽 状
波 状
层面：沉积过程中形成的小的间断面 ，经常发育层面构造。（顶底面） 层理：沉积岩最常见的一种原生构 造，通过岩石成分、粒度、结构和 颜色等特征在剖面上的变化所显现 出来一种成层构造。 地层：同一地质历史时期形成的各 种岩层的总和。具有时代概念。 岩层：上、下层面限制的岩性大致 相同的岩体。不具有时代的概念。
纹层的凹面指向岩层顶面。
软沉积物变形的鉴别
1、软沉积物变形常局限于一定层位或单层中，与 整套岩系的变形相比较显得很不协调。 2、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。 3、软沉积物变形主要是重力作用的结果，一般不 显示构造应力造成的构造定向性。
本章重点
• 层理的识别 • 岩层面向的原生构造标志 • 软沉积的类型、特点及意义
并不是浪成波痕都为对称波痕，据对称程度分 为：对称波浪波痕和不对称波浪波痕。
对称波浪波痕：是由水体振荡运动形成
不对称波浪波痕：是由水体运动时往复速度
不同而造成的。在滨岸地区，由于水体运动受
海底摩擦作用的影响，波浪向陆的速度大于向
海运动的速度，故波痕形成方式和单向水流的
波痕相似，内部只有一个方向的前积层。