沉積構造

沉積構造是指沉積岩的各組分在空間上的分布和排列方式所表現出的總體特徵，或者說，是指組成岩石的顆粒彼此間的相互排列的關係總和。

它是沉積物沉積時或沉積之後，由於物理作用、化學作用及生物作用形成的。在沉積物形成過程中及沉積固結成岩之前形成的構造，叫原生構造，例如層理及層面構造；固結成岩之後形成的構造為次生構造，例如縫合線等。

基本介紹

• 中文名：沉積構造
• 外文名：sedimentary structure
• 定義：沉積岩的空間分布和排列方式
• 目的：有助於分析沉積環境
• 學科：沉積學
• 原因：物理作用、化學作用及生物作用

研究目的

研究沉積岩的原生構造，可以確定沉積介質的營力及流動狀態，從而有助於分析沉積環境，有的還可確定地層的頂底層序等。

作用

對沉積構造的研究，可以確定其沉積環境，地層的頂底和層序，分析恢復水流系統以及指出水流狀態等。沉積構造的研究通常有助於:

①確定地層頂、底，進而確定地層層序;

②確定沉積物的搬運與沉積方式、沉積介質性質以及流體的水動力狀況;

③恢復沉積盆地中的古水流和古沉積環境;

④推測沉積後的物理與化學變化。

分類

碎屑岩的沉積構造，有許多不同的分類方案。按照發育部位與形態分類，分為層內構造(如層理構造)和層面構造等;按照沉積岩形成階段分類，分成沉積的、成岩的、後生的等;按照成因分類，分為物理成因、生物成因、化學成因。採用最多的是成因結構分類。

物理成因構造

物理成因的原生沉積構造是由於沉積物在搬運和沉積時以及沉積後不久在流體、重力等因素作用下產生。可以分為三類：流動成因構造、同生變形構造、暴露成因構造。

1、流動成因構造所指示的各種沉積環境意義

流動成因構造系指沉積物在搬運和沉積時在流體（主要是水和空氣）的流動作用下形成的構造。包括層面構造、層理構造、疊瓦狀構造。

（1）層面構造

層面構造是岩石（沉積岩）的一類構造。在沉積岩層面上保留有自然作用產生的一些痕跡，統稱層面構造。它常常標誌著岩層的特性，並反映岩石的形成環境。層面構造又分為波痕、沖刷痕、壓刻痕。

①波痕（ripple mark）波痕是非粘性的砂質沉積物層面上特有的波狀起伏的層面構造。其中，浪成波痕（wave ripple）波峰尖銳、波谷圓滑、形狀對稱，由產生波浪的動盪水流形成，其指示的環境為海、湖淺水地帶；流水波痕（current ripple）波峰波谷均較圓滑，呈不對稱狀，其中陡坡可以指示水流方向，其指示的環境為河流和存在有底流的海、湖近岸地帶；風成波痕（aeolian ripple)呈不對稱狀，不對稱度比流水波痕更大，其指示的環境為沙漠、海、湖濱岸的沙丘沉積環境。除上述主要的波痕外，有時由於水位、水流、波痕方向、波基面的變化導致早先形成的波痕被修飾改造而形成修飾波痕或在早先形成的大波痕的基礎上重疊小波痕，形成疊置波痕。

綜上所述，波痕研究意義可歸納為：根據波痕類型可以了解岩石形成的條件；其中的不對稱波痕可以指示介質的流動方向；浪成波痕可以指示地層的頂底；海、湖波痕在平面上的分布有平行濱線的趨勢等。總之，波痕的形態和分布，是識別沉積環境的重要依據。

②沖刷痕（scour marks）沖刷痕通常形成於泥質沉積物的表面，以上覆砂質層底面上的鑄型形式保存下來。其中最常見的形式是槽痕與槽模。槽痕凹坑的深淺緩陡可以指示其形成環境是上游位置還是下游位置（一般陡而深的為上游位置）；槽模的突起順著水流的方向排列，始終朝上游的水流方向，與波痕的判斷方向相反。

③壓刻痕（press marks）通常為水流所攜帶的物體在鬆軟的沉積物表現上運動時所刻蝕出來的痕跡。該構造可以指明其形成環境為流水相的沉積環境；並且，諸如錐模、刷模的新月形等均可以作為指示水流方向的依據。

④剝離線理（parting lineation)這種構造常出現在具有平行層理的薄層砂岩中，沿層面剝開，出現大致平行的非常微弱的線狀溝和脊，常代表水流方向。

綜上所述，沖刷痕、壓刻痕還有其他表面痕跡形式的構造往往能反映其沉積環境為流水相，並有些能指示當時的流水方向。

（2）層理構造

層理構造是沉積物沉積時在層內形成的成層構造。分為水平層理、平行層理、波狀層理、交錯層理、遞變層理、韻律層理、塊狀層理等。

①水平層理（horizontal bedding)反映地是一種弱水動力條件，一種低能的環境。代表的環境類型是深湖、瀉湖、深海等環境。

②平行層理（parallel bedding)反映地是一種較強水動力的地質條

③波狀層理（wavy bedding）紋層呈對稱或不對稱的波狀，但總的方向平行於層面。其環境意義為反映地是一種水介質稍淺的地區，比如海、湖的淺水地帶及河漫灘等地區。

④交錯層理(cross bedding)根據層繫上下界面的形狀及性質等可以分為板狀、楔狀與槽狀。其中板狀交錯層理一般反應地是一種河流沉積相環境；楔狀交錯層理反映地是一種海、湖淺水帶與三角洲地區等環境；槽狀交錯層理多反映地是一種河流相沉積環境。

⑤遞變層理（graded bedding)反映地是一種粒度在垂向上變化的特殊的層理，其環境意義為代表了一種濁流、風暴流環境。

⑥韻律層理（rhythmic bedding)環境意義為代表了一種季節性潮汐環境或濁流沉積相環境，反映了一種隨季節性變化而變化的沉積構造。

⑦塊狀層理（massive bedding）代表了一種強烈生物擾動、重結晶或交代作用。很可能反映地是一種河流洪水泛期。

⑧其他類型的交錯層理：爬升波紋交錯層理主要反映了一種三角洲、河流天然堤等環境，代表了一種濁流沉積環境；羽狀交錯層理的環境意義為其可以代表潮汐環境；沖洗交錯層理的傾向一般可以指示向海方向，其在前濱環境中較多出現（未列舉完全）

綜上所述：層理構造研究有著重要的地質意義。包括：有助於正確劃分和對比地層、恢復地層產狀；是最有價值的指向構造，能夠確定古水流系統；根據層理構造的類型，在一定程度上可以推斷其之前沉積環境等。 （3）疊瓦狀構造

疊瓦狀構造主要是指扁平礫石在流水的作用下均向同一方向排列的現象。礫石最大扁平面的傾斜方向的可以指示水流環境的方向（其反方向指向水流方向）。

化學成因構造

化學成因構造指沉積時期和沉積期後由結晶、溶解、沉澱等化學作用在沉積面上或沉積物中所形成的沉積構造。包括結晶構造、壓溶構造和增生與交代構造。

1、結晶構造所指示的各種沉積環境意義

結晶構造包括晶體印痕與假晶、鳥眼狀構造、示頂底構造。

（1）晶體印痕與假晶

印晶體痕與假晶（crystal imprints)一般在泥質沉積物中容易保存。其中石鹽晶體所反映的環境一般為鹽湖、內陸鹽沼澤等，反映地是一種溫暖的古地理氣候。

（2）鳥眼構造

鳥眼構造（bird-eye)在碳酸鹽沉積物中較為常見。反映地沉積環境多為潮上帶，是一種良好的指相標誌。

（3）示頂底構造

示頂底構造（geopetal structures)能反映碳酸鹽原生孔洞中岩層的頂和底。

2、壓溶構造所指示的各種沉積環境意義

壓溶構造包括縫合線構造和疊錐構造。

（1）縫合線構造

縫合線構造（stylolites)主要產生於較純淨的碳酸鹽岩中。有時也可出現在石英砂岩、鹽岩、矽岩等中。

（2）疊錐構造

疊錐構造（come-in-cone structures)常反映地是一種泥灰岩、鈣質泥灰岩，有時也可以反映石灰岩和方解石脈。

3、增生與交代構造所指示的各種沉積環境意義

增生與交代構造主要探究結核構造的沉積環境意義。

（1）結核構造

結核構造（concretion)是岩石中自生礦物的集合體。首先，該構造可以作為對比標誌，用於劃分對比地層；其次，其可以作為地球化學相的標誌；該構造還可以作為找礦的標誌。

綜上所述：雖然研究化學成因構造對於研究沉積環境意義不是很大，但是對於了解沉積後經歷的化學變化是很有幫助的。

生物成因構造

生物成因構造指生物由於活動或生長在沉積物表面或內部遺留下來的各種痕跡。包括生物痕跡構造、生物擾動構造、疊層石構造、植物根痕跡等。

（1）生物痕跡構造

生物痕跡構造又稱痕跡化石或遺蹟化石，是判斷沉積環境的良好的標誌。可以直接反映某些環境條件（如水深、鹽度、含氧量等）

（2）生物擾動構造

生物擾動構造破壞原生物理構造，特別是成岩構造。所以生物成因構造對於研究一些低棲生物的活動有一定的價值。

（3）疊層石構造

疊層石構造反映地是一種水相環境，通過其形態的差異可以推斷其所處的古地理環境的水動力條件等。

（4）植物根痕跡

植物根痕跡常呈炭化殘餘或枝杈狀礦化痕跡出現，在煤系地層中很常見。因此其環境意義為是陸相的可靠的標誌；同時植物根印痕對於淡水和微鹹水環境有很大價值；其次，根系層的存在可說明植物就地生長。

綜上所述：生物成因構造是研究一些古地理環境的最直接資料。

基本單元名稱

1.紋層(Laminar)

指為組成層理的最基本、最小單位，紋層內沒有任何肉眼可以分辨的層。確切而言，它是床砂底形在遷移過程中留下的“足跡”，其厚度小，一般為數毫米至數厘米，厚者僅見於礫岩中。

2.層系(Set)

由許多在成分、結構、厚度和產狀上相近的同類型的紋層組合而成。它們形成於相同的沉積條件下，是一段時間內水動力條件相對穩定的產物。它是一個完整床砂底形遷移的結果，因此層系厚度(兩個層系界面之間的厚度)通常代表床砂底形的高度。

另外，紋層又可以依據其與層系界面的交角方式(如收斂式相交或直線相交)可分成兩種一下切紋層與下截紋層(右圖)。前者與層系界面呈收斂式切角形相交，後者與層系界面呈直線形或截斷式相交。從水動力條件上來講，前者為緩流型，後者為急流型;或者說前者是由於砂體的遷移所致，而後者則卞要是由於砂體的加積所致。前者紋層略向上彎曲，向下收斂，傾角變化較大，主要取決形成的環境與背景，它可用於判斷岩層的頂底，即產狀;後者通常具有紋層平直、傾角大、水流強的特點。

由此說明，紋層的識別對確定沉積微相有很大的輔助作用，因而，對紋層的形態、傾角大小與方式的觀察可判別其水流的性質(如單向還是雙向)、水流的方向。通常紋層與層系交角大於15°時，為高角度，反之為低角度。

3.層系組(Coset)

由兩個或兩個以上岩性相似或成因有聯繫的層系組成層系組，因此，可以將層系劃分為單組和多組。成因上講，層系組是在同一環境、不同時間、相似水動力條件下形成的內部沒有明顯的沉積間斷的沉積單元。

4.層理(Bedding)

層理是由紋層與層系組合在垂向卜的綜合表現，它是碎屑岩最典型、最重要的沉積特徵之一，是沉積物沉積時水動力條件的直接反映，也是沉積環境的重要標誌之一。因此，層理是岩石性質沿垂向上變化的一種層狀構造，它可以通過礦物的成分、結構、顏色的突變或漸變而顯現出來。