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1、1,第四章 沉積巖的構(gòu)造和顏色,第一節(jié)、基本概念 第二節(jié)、沉積構(gòu)造的分類 第三節(jié)、流動(dòng)成因構(gòu)造 第四節(jié)、同生變形構(gòu)造 第五節(jié)、曝露成因構(gòu)造 第六節(jié)、化學(xué)成因構(gòu)造 第七節(jié)、生物成因構(gòu)造 第八節(jié)、沉積巖的顏色,2,1 沉積構(gòu)造:是指沉積巖不同特征組分的空間排列所顯示的巖石宏觀特征。按其形成的時(shí)間,又可分為原生沉積構(gòu)造和次生沉積構(gòu)造。 2 原生沉積構(gòu)造:是指陸源碎屑沉積物沉積時(shí)到沉積物固結(jié)成巖之前,由物理、化學(xué)、生物等作用在沉積物內(nèi)部或者沉積物與流體界面處所形成的構(gòu)造,既包含了沉積過(guò)程中產(chǎn)生的并受沉積條件所控制的沉積構(gòu)造(如波痕、層理等),也包含了沉積物沉積之后到固結(jié)之前由同生作用和準(zhǔn)同生變形作用所
2、形成的沉積構(gòu)造(如滑塌構(gòu)造、負(fù)載構(gòu)造等)。 3 次生沉積構(gòu)造:是指沉積物固結(jié)之后由壓實(shí)作用、成巖作用等所產(chǎn)生的沉積構(gòu)造(如成巖結(jié)核等,3,第二節(jié)、沉積構(gòu)造的分類,4,第三節(jié) 流動(dòng)成因構(gòu)造 一、層理構(gòu)造 層理是碎屑巖及其它沉積巖是重要的特征之一,是沉積時(shí)水動(dòng)力條件的直接反映,是沉積環(huán)境的重要標(biāo)志之一。 1、基本術(shù)語(yǔ) 層理是巖石性質(zhì)沿垂向變化的一種層狀構(gòu)造,它可以通過(guò)礦物成分、結(jié)構(gòu)、顏色的突變或漸變而顯現(xiàn)出來(lái)。 或:巖石的成分、結(jié)構(gòu)、顏色等在垂直層面的方向上有明顯變化而顯現(xiàn)的特征稱沉積巖的“層理構(gòu)造”,簡(jiǎn)稱“層理,5,6,一、層理構(gòu)造,1、層理的有關(guān)術(shù)語(yǔ),細(xì)層(laminae):又稱紋層,是組成層
3、理的最小單位,其厚度極小,以毫米計(jì)。是相同水動(dòng)力條件下同時(shí)形成的。 層系(set):又稱系叢,是由成分、結(jié)構(gòu)和產(chǎn)狀上相同的許多細(xì)層組成的,是在同一環(huán)境的相同水動(dòng)力條件下不同時(shí)間形成的細(xì)層組成的。 層系組:由兩個(gè)或兩個(gè)以上巖性(成分,結(jié)構(gòu))基本一致的相似層系組成,是在同一環(huán)境的相似水動(dòng)力條件下形成的。 層:由成分基本一致的巖石組成,是組成沉積地層的基本單位,層可以與上下鄰層分開,一個(gè)層可以是一個(gè)或若干個(gè)紋層、層系或?qū)酉到M組成,7,層沒(méi)有限定的厚度,其厚度變化范圍很大,可自數(shù)毫米至數(shù)十米,但通常是數(shù)厘米至數(shù)十厘米。按厚度可劃分為: 塊狀層( lm)、 厚層(1.00.5m)、 中層0.50.1m)
4、、 薄層(0.10.01m)、 微細(xì)層或頁(yè)狀層(0.01m)。 說(shuō)明:(1)層可以根據(jù)它在成分和結(jié)構(gòu)上的不連續(xù)性與上下鄰層區(qū)分開。 (2)層可包括一個(gè)或若干個(gè)紋層、層系或?qū)酉到M,8,9,10,11,2、流動(dòng)體制、床砂形態(tài)及與層理形成的關(guān)系,底形或床沙形體(bedform):實(shí)驗(yàn)和觀察均表明,隨流水的流動(dòng)底床上的推移荷載必定鑄造成各種幾何形體,這些幾何形態(tài)體則稱為床砂形體。 流動(dòng)體制即水流的急與緩的狀態(tài),可分: (1)下部流動(dòng)體制(低流態(tài)), Fr 1; (2)過(guò)渡流動(dòng)體制(過(guò)渡流態(tài)),F(xiàn)rl; (3)上部流動(dòng)體制(高流態(tài)),F(xiàn)r l。 西蒙斯的水槽實(shí)驗(yàn)表明,床砂形體與水流強(qiáng)度密切相關(guān),一、層理
5、構(gòu)造,12,1)靜水狀態(tài)或當(dāng)流速極緩時(shí),平坦床砂,保存在層內(nèi)即為水平層理; 水流速度20cm/s,F(xiàn)r 1時(shí),床沙形成沙紋。 (2)水流速度變大50cm/s,F(xiàn)r1時(shí),沙紋加高加長(zhǎng)形成沙壟. (3)當(dāng)水流速度再大,沙壟進(jìn)一步加高加長(zhǎng)形成形成大型沙壟、沙浪。 Frl的低流態(tài),產(chǎn)生前積紋層,稱異相位, (4)水流速度再加大,Fr1時(shí),沙壟因受侵蝕而降低幅度,產(chǎn)生受沖刷侵蝕的(沖洗)沙丘,13,5)水流速度更大, Fr l時(shí),床砂全部滑、滾連續(xù)遷移,形成平坦底床。 (6)水流速度2ms, Fr 1時(shí),床沙形態(tài)的下游一側(cè)受侵蝕,碎屑堆積在迎流面而形成逆行沙波。 (7)水流速度更大,逆行沙波加高加長(zhǎng)。
6、(8)水流速度更強(qiáng)時(shí),F(xiàn)rl,床沙幾乎全部被搬運(yùn)并在床沙表面出現(xiàn)沖槽和沖坑。 Frl的高流態(tài),沙波與水面波起伏相同,稱同相位,遭侵蝕或產(chǎn)生后積紋層,14,15,底形隨流水是動(dòng)力態(tài)的移動(dòng)的,在下部流態(tài),迎流坡被侵蝕,背流坡沉積,形成前積紋層,16,床沙的脊線在平面上的有多種形態(tài)。且這些形態(tài)也是隨水流強(qiáng)度的變化面變化的,17,按波脊(波峰的脊線)的形態(tài):直線形、波曲形、鏈形、舌形、新月形、菱形等,波脊形態(tài)的變化主要與水深和流速有關(guān)。一般來(lái)說(shuō),隨著水深減小和流速增大,波脊形態(tài)由簡(jiǎn)單變復(fù)雜,由連續(xù)變斷續(xù),18,這些不同形態(tài)不同種類的床沙形體,如被埋藏并保存于沉積物中,則形成相應(yīng)的斜層理,19,20,2
7、1,22,一、層理構(gòu)造,3、主要層理構(gòu)造類型,23,1)、均質(zhì)層理或塊狀層理 呈現(xiàn)大致均質(zhì)外貌,不具任何紋層構(gòu)造的層理。在細(xì)粒與粗粒沉積中都有塊狀層理出現(xiàn)。非常快速地沉積而成或生物的強(qiáng)烈攪動(dòng)作用形成,24,2)、韻律層理: 這種層理是在成分、結(jié)構(gòu)與顏色方面不同的薄層作有規(guī)律地重復(fù)出現(xiàn)而顯現(xiàn)的層理構(gòu)造。 這種韻律性重復(fù)的原因是物質(zhì)搬運(yùn)或產(chǎn)生方式有規(guī)律地發(fā)生交替變化造成的。如:潮汐韻律;或者是長(zhǎng)期的,季節(jié)韻律,25,韻律層理,由成分、結(jié)構(gòu)或顏色等略有不同的紋層重復(fù)交替組成的層理,紫紅色為泥巖,灰綠色為泥質(zhì)粉砂巖。潮坪、湖泊、蒸發(fā)盆地中都可形成,26,Tidal Flats(潮坪,27,Tidal
8、Channels(潮道,28,具有粒度遞變的一種特殊的層理。由底向上至頂部顆粒逐漸由粗變細(xì)或由細(xì)變粗,內(nèi)部沒(méi)有紋層。自下而上由粗變細(xì)的叫正遞交層理,之叫反遞交層理,3)遞變層理(又稱粒序?qū)永?遞變層理有二種類型: 一是完全遞變,是水流強(qiáng)度漸減弱的產(chǎn)物,多見于河流;另一類遞變不完全,多是流速度突然減低的結(jié)果,多見于重力流,粗尾遞變,均勻遞變,29,粗尾遞變層理,均勻遞變層理,30,31,4)、水平層理和平行層理,32,水平層理,細(xì)粒沉積物的(粉砂巖、泥巖、頁(yè)巖)中最主要的層理類型。 弱水動(dòng)力,低能或靜水環(huán)境,紋層呈直線狀互相平行,并且平行于層面,33,平行層理,粗粒沉積物形成。 強(qiáng)水動(dòng)力條件,3
9、4,夾關(guān)組,天全縣禁門關(guān)水電站旁,35,36,平行層理,包卷層理,波狀層理,37,5)、 波狀層理 波狀層理:紋層成連續(xù)的波狀,或薄的泥紋層和砂紋層成波狀的互層。紋層呈對(duì)稱或不對(duì)稱波狀,但其總的方向平行于層面。 可由波浪振蕩運(yùn)動(dòng)造成的,形成對(duì)稱形態(tài)的波狀層理; 在懸浮物豐富的條件下,也可由單向水流的流動(dòng)造成的,形成不對(duì)稱波狀層理,同時(shí)疊覆層的相位錯(cuò)開。 波狀層理形成于水介質(zhì)稍淺地區(qū),如在海、湖的淺水地帶和河漫灘等地區(qū)較常見,在海灣、瀉湖等地區(qū)也可見,38,39,6)交錯(cuò)層理,概念 通常也稱斜層理,它是由一系列斜交于層系界面的紋層組成。 斜層系可以彼此重疊、交錯(cuò)、切割的方式組合 。 是類型最多,
10、成因多樣,意義最重要的層理類型,40,41,交錯(cuò)層理的分類 交錯(cuò)層理根據(jù)層系與上下界面的形狀和性質(zhì)通常可以分為三類 : 板狀交錯(cuò)層理 楔狀交錯(cuò)層理 槽狀交錯(cuò)層理,42,板狀交錯(cuò)層理形成示意圖,板狀交錯(cuò)層理: 層系之間界面為平面而且彼此平行。大型板狀交錯(cuò)層理在河流沉積中最為典型,常具如下特征:層系底界有沖刷面,紋層內(nèi)常呈下粗上細(xì)的粒度變化,有的紋層向下收斂,43,板狀交錯(cuò)層理,44,45,46,板狀交錯(cuò)層理,47,2)楔狀交錯(cuò)層理: 層系之間的界面為平面,但不互相平行,層系厚度變化明顯呈楔形。層理系間常彼此切割。紋層的傾向及傾角變化不定,常見于海、湖淺水地帶和三角洲地區(qū),48,49,3)槽狀交錯(cuò)
11、層理: 層系底界為槽形沖刷面,紋層在頂部被切割。大型槽狀交錯(cuò)層理層系底界沖刷面明顯,底部常有泥礫。多見于河流環(huán)境中,槽狀交錯(cuò)層理形成示意圖,50,51,52,觀察槽狀交錯(cuò)層理從兩個(gè)面觀察:平行水流方向?yàn)閱蜗蛐睂永怼⒋怪彼鞣较驗(yàn)椴蹱?53,其它典型交錯(cuò)層理介紹 、爬升波紋交錯(cuò)層理 、羽狀交錯(cuò)層理 、浪成波紋交錯(cuò)層理 、沖洗交錯(cuò)層理(雙向交錯(cuò)層理) 、丘狀交錯(cuò)層理或風(fēng)暴交錯(cuò)層理 、風(fēng)成交錯(cuò)層理,54,爬升波紋交錯(cuò)層理(或上攀層理):特點(diǎn)是后一個(gè)層系爬疊在前一個(gè)層系上。形成條件:懸移物質(zhì)供應(yīng)充分,懸浮物的沉積數(shù)量,大于流水搬運(yùn)沉積物的數(shù)量,常出現(xiàn)在河流的邊灘上部及堤岸、洪泛平原、三角洲及濁流沉積環(huán)
12、境,55,爬升波紋交錯(cuò)層理(或上攀層理,56,57,紋層平直或微向上彎曲,相鄰斜層系的紋層傾斜方向相反,延伸至層系界面時(shí)彼此呈銳角相交,呈羽毛狀 。 這種層理是在有反向往復(fù)水流存在的環(huán)境中形成的。常見于河流入湖、海的三角洲地帶。也是潮汐環(huán)境典型的有代表性的層理類型,羽狀交錯(cuò)層理: (青魚骨刺式交錯(cuò)層理,58,羽狀交錯(cuò)層理: (青魚骨刺式交錯(cuò)層理,59,羽狀交錯(cuò)層理(青魚骨刺交錯(cuò)層理) 塔里木盆地石炭系東河砂巖,60,浪成交錯(cuò)層理 是典型波浪成因的一種中、小型交錯(cuò)層理,其特點(diǎn)是:層系界面不規(guī)則,成波狀起伏,前積層上疊成束狀,層系成膨脹的凸鏡狀,層系內(nèi)部細(xì)層可保留前積層和后積層,成不對(duì)稱的波狀,6
13、1,62,63,沖洗交錯(cuò)層理(砂紋交錯(cuò)層理) 是典型波浪成因的交錯(cuò)層理。多發(fā)育在近岸的前濱沖洗帶,其特點(diǎn)是: 細(xì)層和層系的傾角均很小,細(xì)層與層系夾角210度; 相鄰細(xì)層傾向、傾角不一致,但細(xì)層一般傾向海方; 組成細(xì)層的砂粒結(jié)構(gòu)成熟度和成分成熟度高,重礦物多,可有逆粒序; 細(xì)層傾角小,延伸遠(yuǎn)(可達(dá)30m),層系厚度穩(wěn)定(厚135cm,64,雙向交錯(cuò)層理 (沖洗交錯(cuò)層理) 塔里木盆地石炭系東河砂巖,65,丘狀交錯(cuò)層理(風(fēng)暴交錯(cuò)層理) 由風(fēng)暴浪形成的,常是大型交錯(cuò)層理,是風(fēng)暴巖的標(biāo)志之一。其特點(diǎn)是: 由一系列緩波狀起伏的向上凸起的丘和向下凹的洼組成細(xì)層和層系,丘和洼的高2050cm。 細(xì)層傾角常 1
14、5度,且各部位傾角有變化,層系上部被侵蝕,紋層與層系底近乎平行,而中部呈發(fā)散-收斂狀。 水體較深,沉積物 細(xì),多為細(xì)砂巖和粉砂 巖,無(wú)粒序,但頂部可 有植物和云母碎片,66,67,68,風(fēng)成交錯(cuò)層理 風(fēng)成交錯(cuò)層理的特征: 層系通常厚度巨大,甚至可達(dá)30m。 前積紋層具有高角度傾角,一般在2534之間,甚至大于空氣中的休止角,可達(dá)40以上。 交錯(cuò)層形態(tài)多呈槽狀,也有板狀或楔狀,常見紋層與層系底界成切線接觸。 風(fēng)成砂巖成分成熟度高,不含泥質(zhì),磨圓和分選較好,有助于該類層理成因的確定。 這類層理主要出現(xiàn)在沙漠或海灘的風(fēng)成沙丘帶中,如我國(guó)渤海海岸沙丘中普見大型風(fēng)成交錯(cuò)層理,中一新生代湖相砂巖中也常見風(fēng)成交錯(cuò)層理,69,70,5)壓扁層理、透鏡狀層理和波狀復(fù)合層理 壓扁層理(脈狀層理):是在波谷及部分波脊上含有泥質(zhì)條紋的沙紋層理。在漲潮及退潮流的活動(dòng)期,形成砂質(zhì)紋層,而泥質(zhì)保持懸浮狀態(tài);在靜水期,懸浮泥質(zhì)沉降覆蓋在沙紋上,當(dāng)下一個(gè)潮汐流和活動(dòng)期開始時(shí),波脊上的泥被削去,而波谷中
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