層理面

沉積岩層的原始產狀多是趨於水平的,後來的構造運動可以使其傾斜、直立、彎曲甚至發生破裂,形成褶皺、節理、斷層、劈理等構造形態。

基本介紹

• 中文名：層理面
• 外文名：bedding plane
• 學科：地層學
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概述

在垂直方向上，沉積地層所包含的每一個連續的岩層是由兩個面或者是由叫做“層理面”的比較明顯的沉積層所限定的：’其中一個是底面，即把這一層與其底板分開的層面，另一個是頂面，即把這一層與其頂板分開的層面。在這些層理“面”中，有一些是根據岩層的岩性和岩石學特徵的不同程度的遞變確定的，看不到沉積作用中斷的現象。另一些則與此相反，它們是跟這些特徵的急驟的變化相對應的，並且呈現明顯的沉積作用中斷的現象。因此，依照不同的情況，層理面的概念，有的是與沉積的連續性相聯繫的，有的是與沉積的不連續性相聯繫的。

具有沉積連續性的層理面

根據岩性和岩石學特徵的變化情況可以確定出一個反映沉積作用性質改變的面。可能為泥灰岩向石灰岩的過渡，砂岩向頁岩或向更粗的碎屑物質的過渡。有時候，會有幾厘米或幾毫米厚的泥灰岩或頁岩存在於兩層塊狀石灰岩或厚層砂岩之間，這樣的問層被稱為層理縫或夾層，人們常把這個層理縫或夾層也看作是層理面。
顯然，沉積作用的相應的變化越快，這樣形成的兩個連續岩層的區別就越清楚，或者，說得更確切些，表示這種變化的沉積岩層厚度與那兩個沉積岩層厚度相比越小就越清楚。同樣明顯的是，這裡所說的層理面只是一個在不同程度上使人滿意的大致的分隔面。相反，在沉積岩層中經常是表示兩個連續岩層間的關係。

具有沉積不連續性的層理面

造成沉積不連續性的沉積作用的間斷，其所經歷的時期可能較長一些，也可能較短一些。沉積中斷後堆積的沉積物可能和沉積中斷前的沉積物相差很多，也可能相差較小。因而，在這兩個互相連續的沉積作用之間發生的事件，其重要性和規模都可能是大小不同的，它們所留下的跡象可能較強一些，也可能較弱一些。一個沉積作用可能僅僅間斷一剎那，也可能連續間斷一天、一個季度、一年，幾十年、幾千年甚至長得足以使海水浸沒大陸或者使一座山脈形成、增長以至消失，也就是說，它們的持續時間甚至可以是幾百萬年或幾千萬年。在這些間斷中，有一些是從屬於一個沉積盆地歷史中某一時刻的現象，另一些則是在時間上、空間上更廣泛的現象，特別是海進和造山運動。因此，沉積不連續可分為兩類：一類是較小的；一類是較大的。

較小的不連續

這些較小的不連續可以根據以下幾點被識別出來，即：它們常常在同一個垂直剖面上多次重複，它們的延伸度比較有限；它們所分開的沉積物常常大體上是相似的，並且表示著沉積環境的某些基本特徵是比較穩定的。在很多情況下，在露頭範圍內，這種層理面都是一個有規則的和沒有顯著特點的平面。當其分開的沉積物是一致的，並且其延伸度特別小的時候，稱為小間斷，在另外一些情況下，被這樣的沉積不連續層理面所分開的沉積物會表現出不同的細節，在它們的分開面上可能帶有特徵變化痕跡，根據這些痕跡，常可以了解在沉積中斷期間發生的突然事件的棕記。這些痕跡叫層面構造。
在這些層面構造中，可以區分為在岩層頂面上觀察到的和在岩層底面上觀察到的兩種情況。前一種層面構造經常是下凹的，後一種層面構造則是上凸的，另外，底面上突起構造也常表現為壓模，在相應的沉積作用中斷後由再一次堆積起來的沉積物所形成的壓模，這是一種由於下面岩層頂面的不平而形成的下凹形構造。簡言之，岩層頂面的、一般呈下凹形的構造是原生構造，而岩層底面的、一般呈上凸形的構造則是壓模的反印痕，是由下面岩層帶給的構造。因此，根據這個道理就可以識別原生波痕或其反印痕：由流水或其攜帶物挖掘的原生長溝或其反印痕，原生沖蝕溝或其反印痕，物理—化學溶蝕空洞或其反印痕，原生雨痕或反印痕，原生乾裂痕或反印痕等等，以及原生的生物成因的痕跡及壓模。雖然這些層面構造有時容易解釋，有時比較棘手，但它們還是比較容易解釋的，因為我們可以看到，它們有一大部分都是現今的自然界裡可以生成的，是我們能夠親眼看到的。最後，不應該把那些由於沉積作用中斷而產生的各種類型的層面構造和層面負載構造相混，後者在同樣條件下也可以在底面上遇到，但它們和那些在沉積作用中斷時所產生的層面構造不同，它們是另外一種性質的現象。

波紋

現代波紋是在沙質底上形成的，它們有的是在空氣中由於風的作用形成的，有的是在水裡由波浪或水流形成的。只有在水裡形成的波紋才能在沉積岩中保存下來。其中浪波紋也叫振盪波紋，是由於波浪通過時臨近水底的水作交替運動造成的。

波紋的大小隨波浪大小和永深而變化，隨著水的深度的增加，波浪的作用會迅速地減弱。波紋呈現出尖的波峰和圓滑的波谷，表現為對稱的剖面，這種剖面形態反映了介質的穩定性。波紋的方向垂直於波浪傳播的方向。波紋平均高度為5—15毫米，長度為3—12厘米。水流波紋是不對稱的，且波峰圓滑，波紋橫過水流方向。迎著水流的一側波紋的坡度較緩，另一坡則朝向沙粒運移的方向。波紋是在水流速度超過臨界值時形戍並沿水流方向移動的。一些波紋是直線型的、在不同程度上連續的或者多少有些分叉，另一些則彎曲成弧形或月牙形，還有一些是舌形的，此外還有許多這些基本類型互相干擾的形態。大多數的波紋都是在古代沉積岩中根據其原始形態(常常是通過其壓模形態)而辨認出來的。

長形空洞

這些空洞或者是水流侵蝕作用的結果，或者是水流攜帶物體作用的結果，形成於現代尚未固結的沙質或粘土質沉積物表面。水流侵蝕作用形成的空洞，在平面上呈現出一個程度不等的開闊的錐形，其開口方向與水流方向一致，尖端隨水流來自的岸邊方向移動。這些空洞經常連結成網狀。人們把這種水流侵蝕作用造成的長形空洞叫。流痕”(flute—mark)。由水流攜帶物體的作用所形成的空洞呈直線形和彼此互相平行的狀態，其方向是主要水流的方向。人們稱這種長形空洞為“刻痕。(tool-mark)。這些刻痕又進一步被區分為由於移動的活躍物體挖掘而成的“拖痕”(drag-mark)和由滾動物體挖掘而成的“滾動痕”(rood—marks)等等。最後，與這種類型的空洞有關的還有表面沖溝造成的“沖痕”(rill-marks)和由於紊流攜帶的物體跳躍而形成的“彈跳痕”(bounce-marks)等等。大部分的層面構造都是通過古代沉積岩中的壓模——即流痕壓模(flute-casts)和刻痕的壓模(~ool-casts)——而辨認出來的。

沖蝕溝構造

這是一些長形槽溝，即：當水流搬運足夠量的粗粒物質，因而具有較強的侵蝕能力時所挖掘的槽溝。因此，在老的岩層里，這些槽溝經常被粗粒物質所充填。被侵蝕的物質與充填物的接觸面常常是不規則的。在一般的情況下，與侵蝕物的顆粒，充填物的厚度、沖蝕槽溝的深度都直接相關。這種侵蝕槽溝的深度有的只有幾毫米，幾厘米，因而只能勉強地被看出來，有的則深達幾米。

溶蝕構造

這些溶蝕現象常常出現在已固結的鈣質沉積物的上層面上或者在那些嵌在沉積物中的鈣質貝殼表面上。溶蝕構造有現代的和古代的兩種。上面沉積物堆積以前的溶蝕構造不應該同沉積物固結以後由於水在層理縫或構造裂隙中循環所造成的溶解現象相混淆。

泥裂

泥裂是在泥質水坑乾燥時形成的。這樣裂開的薄泥片上常惜著雨痕——當沉積物尚未固結時，降落到它們上面的雨滴的斑痕。岩里通過它們的壓模而辨認出來。

生物成因的層面構造

在現今的自然界裡，這些泥裂和雨痕常可以在古代沉積這是一些痕跡、腳印、印痕或生物洞穴。出現在古代岩層的這些層面構造有的是和現代的類型相同(圖9)並且是容易解釋的，如恐龍的足跡和鳥的腳印；有的是和現代的類型不同，因而不易解釋的，如蠕蟲或Cancellophycus。

層面負載構造

這是一些標誌著某些岩層底面的、大型的沒有特別方向的隆起。這樣的層面構造也被稱為負載構造壓模。這種層面構造與那些在沉積中斷期間出現的層面構造不同，後述層面構造是在和它們所指出的沉積不連續相對應的時期內形成的，而這種層面構造是由於物質在荷載的作用下發生不均勻沉陷而生成的——當程度不等的不可壓物質(如沙質物質)位於可壓性物質(如：一個仍然充滿了水的泥沼)之上時，就會產生這樣的層面構造。
在許多小的不連續中，還可以列入一種叫做“硬底”(fond durci)的堅硬的底(英語：hard-ground)。不過，從與這種構造相對應的沉積作用中斷所經歷的時間看來，應將其列為介於大、小不連續之間的不連續。

較大的不連續

這些較大的不連續可根據以下幾點認出：即一般說來，它們都延伸得比較長，具有大區域的規模；在同一個垂直剖面上它們的數量較少》它們一般都表示著一種較強的侵蝕作用——在一個歷時較長的上升為陸的時期中的較強的侵蝕作用；其中大部分的現象都和造山運動直接相關。最後，如果上述侵蝕作用是比較徹底的話，則它們的表面(也就是地形面)也是比較有規律的。如果是一個規則的完全平整的面，就稱其為準平原(水n印hine)或剝蝕平原(加diplaine)，這要看人們所了解的形成這個不連續面的機械作用而定。假若這是一個不規則的面，這種不規則面就是古地形面，在後者的坡腳下不整合的沉積物里有時可以找到被改造的古礫石。因此，在這樣的構造中古地形會被保存下來，根據它們可以發現過去的水系等。
有幾種類型的不連續面，這些不同的類型是根據不連續的性質和它所反映的現象的規模大小來區分的。主要是角度不整合、沉積不整合和沖刷不整合。

角度不整合

當一個成層的沉積岩沉積在另一個或多或少的直豎著的、且其頂部被斜著切割了的岩層時，這種情況就是角度不整合。這樣的不連續面叫不整合面，這個不連續面的角度就是不整合角度。這種狀態清楚地說明，在上面岩層堆積之前，下面的岩層曾遭受變形並且由於侵蝕作用而被切割。因此，這種構造表明，該地在過去曾經不斷地受到造山作用的干擾，在大陸即將形成時或歷時較長的大陸時期內，該地曾進行過侵蝕作用，如果上面岩層是海相沉積的話，則其後還發生過海侵。最後，如果下面的岩層也是海相沉積的話，那么不整合所反映的上升為陸的時期可能是構造運動之前的，也可能是和構造運動同時的或構造運動之後的。當然，在作出結論之前，必須確認這種角度不是沉積作用的構造，例如交錯層理的交角或片岩的片理與片理程度差的岩石間造成的角度，還有同剪下構造相關的，由於岩層頂部的切割而形成的構造。

沉積不整合

這是一些這樣的不連續，即迭置在深成岩或變質岩之上的沉積岩層並不因這種接觸而發生變質，即沒有接觸變質作用或區域變質作用的痕跡。

沖刷不整合

這樣的不連續是由於一些受到侵蝕的基底上再一次發生沉積作用而造成的結果，上述的基底雖然未曾由於構造作用而變形，但它們曾經受到程度不等的強烈的侵蝕作用。因此，除了不規則的接觸面以外，不整合岩層與下面的岩層是平行的。這些沖刷不整契約樣表明了大陸侵蝕期的存在，但它們還表明了：在不整合岩層堆積之前並沒有發生過造山運動，這一點是它們和角度不整合以及沉積不整合顯然不同的地方。