利用沉积岩层原生构造确定岩层的顶面和底面
发布网友
发布时间：2022-05-29 14:55
共1个回答
热心网友
时间：2023-10-22 01:48
确定岩层的顶、底面和新、老层序是野外观察研究地质构造的一个重要内容。因为岩层形成并经受构造变动，虽然有的还保持其正常层序，即岩层的顶面在上，底面在下，沿着岩层倾向，按由老到新的层序排列；但也有些岩层在强烈的构造变动后，产状变为直立甚至发生倒转，出现岩层底面在上，顶面反而在下，岩层沿着倾斜方向，出现由新到老的层序倒置的现象。确定岩层的地质时代和层序，主要是依据化石。但是在某些情况下，尤其在缺乏化石的“哑地层”中，也可以根据岩层的原生构造或某些次生构造，判别岩层的顶、底面，进而确定相对新老层序。关于利用次生构造（如层间小褶皱、劈理等）确定岩层顶、底面问题，将在后面有关章节中论述。这里只介绍几种常见的、比较可靠的确定岩层顶、底面的原生构造。
1.斜层理
斜层理由一组或多组与层面或层系界面斜交的细层组成。斜层理可用来确定岩层顶、底面的方向。其判别特征是：每组细层与层系上界面或岩层顶面成截交关系，而与层系下界面或岩层底面呈收敛变缓而相切的关系，弧形层理凹向顶面。据此就可以确定岩层顶、底面（图2-5）。
图2-5 根据斜层理确定岩层顶、底面
（据M.P.Billings，1947）
2.粒序层理
粒序层理又叫递变层理。其特点是：在一个单层内，从底到顶粒度由粗逐渐变细，如底部是砾石或粗砂质，向上可递变为细砂、粉砂，以至泥质。递变层理厚度可由几厘米到几米。在相邻两粒序层之间，下层顶面常受过冲刷，因而两层在粒度上或成分上不是递变而是突变。根据粒序层理这种下粗上细粒度递变的特征，可以确定岩层的顶、底面（图2-6）。粒序层理除发育于砂岩等碎屑岩中外，在以凝灰质为主的火山碎屑岩中也可见到，也同样可作为鉴别岩层顶、底面的特征。这种具粒序层理特征的岩层变成浅变质岩石时，还可能保留粒序层理的特征。但是，当变质程度较深时，由于成分、粒度不同，对变质作用的反应也不同，如原来细致的泥质物质经重结晶，可能形成比由砂质变质的石英质粒度还要粗大的新矿物，因而会出现与原岩粒序层理相反的现象。此外，在某些粗碎屑岩中，也有反粒序层理的现象。因此，在利用粒序层理判断岩层顶、底面时要注意区别这些反常现象。
图2-6 根据粒级层理确定岩层顶、底面
（据M.P.Billings，1947）
3.波痕
波痕的成因和类型很多，能指示岩层顶、底面的主要是对称型的浪成波痕。浪成波痕由尖棱状波峰和圆弧形波谷组成（图2-7）。这种波痕无论是原型还是其印模，都是波峰尖端指向岩层的顶面，波谷的圆弧则是凹向底面（图2-8）。波痕常见于砂岩、粉砂岩、泥灰岩和石灰岩中。
图2-7 对称型的浪成波痕及其印模示意图
（据R.R.Shrock，1948）
图2-8 利用波痕确定岩层顶、底面
（据M.P.Billings，1947）
Ⅰ—正常岩层；Ⅱ—倒转岩层a—波痕原型，波峰指向左上方；b—波痕印模，波峰指向左上方；c—波痕印模，波峰指向右下方；d—波痕印模，波峰指向右下方
4.泥裂
泥裂又称干裂，是未固结的沉积物露出水面，失水干枯时，因收缩而形成与层面大致垂直的裂缝。泥裂常见于粘土岩和粉砂岩中，也见于碳酸盐岩中。泥裂使层面构成网状、放射状或不规则的分叉状的裂缝，在剖面上一般呈“V”字形，有时切穿层面也可呈“U”字形。这些裂缝为上覆沉积物填充时，其填充层的底面成为脊形印模（图2-9）。无论是楔形裂缝或脊形印模的尖端均指向岩层的底面，即指向较老岩层。
图2-9 泥裂示意图
（据R.R.Shrock，1948）
5.雨痕、冰雹痕及其印模
雨痕和冰雹痕是雨点或冰雹落在湿润而柔软的泥质或粉砂质沉积物上，冲打出圆形或椭圆形、边缘略高于沉积物表面的凹坑。冰雹痕较雨痕大而深，形状不太规则，也较粗糙，凹坑边缘也较高。两种凹坑形成后又被上覆沉积物填充掩埋，成岩之后，遂在岩层的顶面上留下凹坑，而在上覆岩层的底面形成圆形或椭圆形瘤状突起的印模。因此，凹坑总是分布在岩层的顶层（图2-10），印模则出现在岩层的底面，或者说，凹坑和瘤状印模的圆弧外形总是凹或凸向岩层的底面。
图2-10 四川广元三叠系飞仙关组紫红色砂质页岩中之雨痕
（据李尚宽绘）
雨痕凹坑所在表面为上层面
此外，还有许多不同成因、形态各异的印痕和印模，如由生物活动形成的虫迹、脚印；流水的流痕，或者流水携带某些“工具”（如石块、贝壳、树枝等）对沉积物表面的冲击或刻划所造成的各种印痕；它在上覆岩层底面都会形成各种对应的印模，如槽模、沟模等。这些印痕和印模是凹形印痕分布在岩层的顶面上，凸起的印模则出现在岩层底面上。据此可以判别岩层顶、底面，从而确定岩层的层序。
6.冲刷痕迹
固结或半固结的沉积层，在露出水面或在水下时，因流水的冲刷，在沉积层的层面上造成沟、槽和浅坑等凹凸不平的冲刷痕迹。此后，在其上覆沉积层的底面上也可形成相应的印膜，岩层面上的这些沟、槽和浅坑，及其上覆沉积岩层底面上的印膜，同样可以作为确定岩层顶、底面的标志（图2-11）。
图2-11 根据冲刷面特征确定岩层相对层序
（据M.R.Billings，1947）
a、b、c等处冲刷面形态及砾石碎块岩性等特征指示，岩层西边（W）老，东边（E）新，岩层又向西倾斜，所以这套岩层具倒转层序
7.古生物化石的生长和埋藏状态
保存在岩层中的古动物、植物化石，除了根据其种属确定地层的地质时代外，还可以根据某些化石在岩层内的埋藏保存状况和生长状态鉴定岩层的顶、底面。例如珊瑚（特别是群体珊瑚）等底栖生物，常可能就以当初生长状态被掩埋起来。因此，它们的基部总是指向岩层的底面。又如由某些藻类形成的叠层石，其类型不同，形态各异，有柱状、分支状、锥状和瘤状，但均具有向上穹起的叠积纹层构造。这些穹状纹层的凸出方向，往往指向岩层的顶面（图2-12）。
图2-12 叠层石形态素描图
（据R.R.Shrock，1948，选绘）
一些腕足类或斧足类介壳，在被沉积物掩埋时，大多数介壳保持着凸面向上最稳定的埋藏状态，所以，大多数介壳的较凸的一瓣的凸出方向，往往指向岩层的顶面（图2-13）。
图2-13 介壳埋藏状态示意剖面图
（据R.R.Shrock，1948）
古代羊齿类、苏铁类和其他种类植物的根系，当被掩埋时，保持其生长状态，因此，古植物根系的生长迹象，也可作为判断岩层顶、底面的标志（图2-14）。
图2-14 植物根系生长状态示意剖面图
（据R.R.Shrock，1948）
