Ch2沉积岩层的产状及其原生构造.ppt

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1、第二章 沉积岩层的产状及其原生构造,内 容,1. 沉积岩的原生构造 2.软沉积变形（补充） 3. 岩层的产状、厚度及出露特征 4. 地层接触关系,要点： 1. 利用原生构造判别岩层顶底关系 2. 软沉积变形构造的识别 3. “V”字形法则 4. 角度不整合时代的确定,第2章 沉积岩层的原生构造及其产状,1. 沉积岩的原生构造 2 面状结构和线状结构的产状 3.软沉积变形（补充） 4. 岩层的产状、厚度及出露特征 5. 地层接触关系,1 沉积岩层的原生构造,1.原生构造:在岩石形成过程中形成的，沉积岩、火成岩均具原生成层构造。 2.沉积岩层的原生构造：沉积岩在沉积过程中或成岩作用过程中产生的非构

2、造变动的构造，如层理、层面构造（泥裂、雨痕、印模等）、结核、叠锥以及生物遗迹等等。 注意：沉积岩原始层面产状呈水平状，仅于沉积盆地边缘、岛屿或隆起四周会有原始倾斜;受到力的作用发生变形后，它们的产状才有可能发生改变。研究地质界面产状在变形后发生变化与否的参考“坐标”。,基本概念,1 沉积岩层的原生构造,宁夏贺兰山汝其沟三叠系砂岩中向斜,3. 岩层： 由两个近于平行的界面所限定的，岩性基本一致的层状岩体（沉积岩层）。 4. 岩层面岩层的上、下界面。 顶面：上层面。 底面：下层面。,基本概念,5. 岩层厚度顶底界面之间的垂直距离。 6. 岩层厚度横向变化： 板状 楔状 透镜状,1 沉积岩层的原生构

3、造,基本概念,1.1层理及其识别,（1）层理：是由岩石成分、结构和颜色在剖面上突变或渐变所显现出来的一种成层构造。三种基本类型：平行层理、波状层理、斜层理。 （2）细层：又称纹层, 是组成层理的最小单位, 多具有较均一的成分和结构。 （3）层系：是由成分、结构和产状上相同的许多细层组成。,A、B、C和D为层理，箭头所指为层系内细层。,1、层理,（1）岩石成份变化：由成分差异而显示出来的层理；在成分单一的巨厚岩层中,寻找成分特殊的夹层（灰岩中的泥页岩夹层）,夹层的层理就代表了巨厚岩层的层理。 （2）岩石结构构造变化：不同粒度或不同形状的颗粒总是分层堆积的, 从而显示出层理, 观察这些颗粒的变化有

4、助于识别岩层的层理。,2、层理识别,1.1层理及其识别,（3）岩石颜色变化:由于颜色的不同显示出层理来 （4）岩层的原生层面构造：包括波痕、泥裂、雨痕、生物遗迹及其印模等，是确定岩层层理的标志,2、层理识别,1.1层理及其识别,确定岩层新老关系是野外观察研究地质构造的一个重要问题。 未经构造变动的岩层，其正常层序总是上顶下底，即上新下老，但经构造变动后岩层则可直立，甚至倒转，新老层序倒置的现象。 化石是确定新老关系和地质年代的依据，但有些无化石的“哑地层”，则只能根据原生构造和某些次生构造来确定新老层序。况且确定地层的新老关系，原生构造的方法比化石来得更容易些。,1.2利用沉积岩原生构造确定岩

5、层顶底面,（1）斜层理：向底面收敛（与底面交角变小）。 其判断特征是: 在一个层系中, 每组细层的层理与层系底部岩层面呈相切的关系；与层系顶部的岩层面呈较大角度截交关系. 换句话说, 细层层理向岩层顶面撒开, 向岩层底面收敛。,2.2利用沉积岩原生构造确定岩层顶底面,1.2利用沉积岩原生构造确定岩层顶底面,（2）粒序（韵律）层理：下粗上细，顶底面之间粒级突变。 又叫递变层理, 其特点是在一个单层内, 从岩层的底部到岩层的顶部, 矿物或碎屑的粒度是由粗逐渐变细，粒级渐变。,1.2利用沉积岩原生构造确定岩层顶底面,（3）波痕： 沉积岩层面上的波痕成因很多, 但可用于指示和判断岩层顶面和底面的主要是

6、对称型的浪成波痕。波峰指向岩层的顶面的；波谷指向低面。,1.2利用沉积岩原生构造确定岩层顶底面,（4）泥裂 在剖面上呈上宽下窄的“”字型或楔形, 裂缝被上覆沉积物充填形成脊形印模; 无论是楔形裂缝还是脊形印模的尖端都是指向岩层的底面的。,白垩系朱巷组（K1）中的泥裂合肥盆地,1.2利用沉积岩原生构造确定岩层顶底面,（5）雨痕、冰雹痕及其印模： 雨点和冰雹落在泥质或粉砂质沉积物上打击出圆形或椭圆形凹坑， 凹坑被上覆沉积物填充掩埋, 成岩后便在岩层的顶面上留下凹坑, 上覆岩层的底面形成圆形或椭圆形的瘤状突起。 凹下方向是指向岩层的底面,新疆民丰县安德尔河,泥裂和雨痕（现代）新疆库车河,（6）冲刷充

7、填构造 流水的冲刷而在沉积岩层的层面上造成沟、槽和浅坑等凹凸不平的冲刷痕迹, 之后, 在其上覆沉积岩层的底面上可形成相应的印模，冲刷面附近常保留下伏地层的砾石, 沟槽凹下方向是指向岩层的底面。,1.2利用沉积岩原生构造确定岩层顶底面,上白垩统张桥组中的冲刷充填构造 合肥盆地肥东县王铁乡,分流河道对下伏岩层的冲刷切割、充填,1.2利用沉积岩原生构造确定岩层顶底面,（7）古生物化石的生长和埋藏状态： 岩层中的古动物化石、古植物化石的保存状态可用以确定岩层的顶面和底面。 例如, 珊瑚化石的基部总是指向岩层的底面。又如, 某些藻类形成的叠层石化石, 具有向上弧形凸起的叠积纹层构造, 弧形凸状纹层的凸出

8、方向, 指向岩层的顶面。,第2章 沉积岩层的原生构造及其产状,1. 沉积岩的原生构造 2 面状结构和线状结构的产状 3.软沉积变形（补充） 4. 岩层的产状、厚度及出露特征 5. 地层接触关系,2 面状结构和线状结构的产状,构造从几何学上看，可归纳为面状和线状两种结构。面状和现状结构的空间方位和状态，就是产状。 走向：倾斜平面与水平面的交线称作走向线（AOB）。走向线两端延伸的方向即为该平面的走向。一走向线两端的方位相差180。 倾向：倾斜平面上与走向线相垂直的线叫倾斜线（OD），倾斜线在水平面上投影所指的沿平面向下倾斜的方位即倾向（OD）。 倾角：指平面上的倾斜线与其在水平面上的投影线之间的

9、夹角（角），即在垂直该平面走向的直立剖面上该平面与水平面间的夹角。,（1）面状构造的产状要素 平面的产状以其在空间的延伸方位及其倾斜程度来确定的。任何面状构造或地质体界面的产状均以其走向、倾向和倾角的数据表示。 表示方法：倾向倾角， 如：66 50（常用）；走向/倾向倾角，如：156/66 50 ：规定N为0（或360），E为90，S为180，W为270,面状构造产状要素示意图,2.1 面状结构产状,（2）线状构造的产状要素 直线的产状是直线在空间的方位和倾斜程度。产状要素包括倾伏向、倾伏角，或用其所在平面上的侧伏向和侧伏角来表示。 倾伏向（指向）某一直线在空间的延伸方向，即某一倾斜直线在水平

10、面上的投影线所指示的该直线向下倾斜的方位，用方位角或象限角表示（图 A）。 倾伏角 指直线的倾斜角，即直线与其水平投影线间所夹之锐角，如图 A中角。 侧伏角 当线状构造包含在某一倾斜平面内时，此线与该平面走向线间所夹之锐角即为此线在那个面上的侧伏角，如图 B中之角。 侧伏向 或侧伏方向就是构成上述锐角的走向线的那一端的方位。,2.2 线状结构的产状,构造线的侧伏在构造面上测量,第2章 沉积岩层的原生构造及其产状,1. 沉积岩的原生构造 2 面状结构和线状结构的产状 3.软沉积变形（补充） 4. 岩层的产状、厚度及出露特征 5. 地层接触关系,沉积或成岩作用过程中形成的非构造应力作用形成的变形。

11、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。 从局部沉积区来说，软沉积变形的形成作用包括：负荷作用、重力滑塌和滑移作用、孔隙压力效应和水体拢动作用等。,3 软沉积变形,.软沉积变形类型,（一）负荷作用： 当砂层沉积在塑性的泥质之上因差异压实会使沉积物发生垂向流动而形成的软沉积变形构造。 1.火焰构造：当砂质层堆积在含水且具高塑性泥质层之上时，差异压实会引起砂质层与泥质层之间发生相互垂向运移。泥质层成尖舌状贯入上覆砂质层中，形成一排尖舌，称之为火焰状构造。火焰状构造的舌尖指向岩层顶面。,2.砂球和砂枕：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

12、泥质层中，形成砂球或砂枕。砂岩球和砂岩枕的凹面指向岩层顶面。,（一）负荷作用,.软沉积变形类型,.软沉积变形类型,（二）滑塌和滑移作用： 滑塌作用和滑移作用一般是在陆上，尤其是在水下隆起的斜坡上，由于重力、水流和震动等原因引起松软沉积物顺坡下滑或顺层流动的作用。滑塌作用:下滑速度快而突然;滑移作用:下滑速度较小，甚至为蠕动式。 两种类型：滑塌褶皱和卷曲层理。 缺乏脆性断层和角砾岩是鉴别它的标志。,.软沉积变形类型,（三）孔隙液压效应：饱水砂层被压入裂隙中形成的。 砂岩墙：砂岩墙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：孔隙水向上运动，冲断砂质纹层，截切砂质层碟状，形成的一种透水

13、构造。,.软沉积变形的特点及成因机制,（一）特点： 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。常局限于一定的地段，如沉积盆地边缘、大隆起边缘等，有一定坡度差的部位。 （二）成因机制 内因：沉积物力学性质高度塑性，抗剪切强度极差。 外因：一定角度的斜坡地形和地震、风暴、海啸等 外部诱发因素。,.研究软沉积物变形的意义,（1）揭示出构造现象并不全是成岩后的构造作用引起的，有利于更好地理解构造形成和发展的复杂历程； （2）帮助理解和正确区分成岩前与成岩后的变形及其叠加关系，避免构造分析的简

14、单化； （3）帮助分析古沉积和古地理环境。,研究意义,4 接触关系,4.1 沉积岩层产状和V字型法则 4.2 地层的接触关系,倾斜岩层 水平岩层,4.1 沉积岩层产状和V字型法则,4.1.1水平岩层及其出露特征,水平岩层剖面（A）和地质图（B）,4.1.2 起伏地形中直立岩层出露界线,直立岩层的露头形态,4.1.3 起伏地形中倾斜岩层出露界线的“V”字型法则,岩层倾向与地面坡向相反,4.1.3 起伏地形中倾斜岩层出露界线的“V”字型法则,岩层倾向与地面坡向相同，岩层倾角大于地面坡角,4.1.3 起伏地形中倾斜岩层出露界线的“V”字型法则,岩层倾向与地面坡向相同，岩层倾角小于地面坡角,4.2 地

15、层的接触关系,整合（Conformity） 不整合（Unconformity） 不整合在地质图和剖面图上的表现 不整合的形成及其地质意义 不整合的研究,4.2.1 地层接触关系：整合接触,整合接触 沉积作用基本连续，沉积物连续堆积，没有间断。新老地层之间为平行或近于平行的关系 整合接触的地质意义 反映该地区在此沉积时期内地壳升降与沉积处于相对稳定状态，没有发生显著的构造运动,4.2.2 地层接触关系：不整合接触,不整合接触 上下两套地层之间有明显的沉积间断，造成地层的缺失 不整合的类型 平行不整合 角度不整合,4.2.2.1 平行不整合-假整合,不整合面上下两套地层的产状彼此平行，接触界线与整

16、合接触界线相似 平行不整合与整合的区别 平行不整合上下两套地层之间缺失地层 平行不整合反映地壳上升，沉积地层露出水面，接受剥蚀，是升降运动的表现,4.2.2.2 角度不整合,角度不整合 上下两套地层产状不同，构造（褶皱、断裂等）形式、强度和变形方向，变质程度，岩浆活动不同 反映两套地层经历了不同的地质发展历史。 角度不整合的特点 上覆地层变形相对简单 下伏地层变形相对复杂，其中可以包括上覆地层的变形构造，表现为叠加变形。,4.2.2.2 角度不整合（嵌入不整合）,新沉积物充填于侵蚀凹地中，导致新地层底面与 不整合面呈交切状态。新老地层在横向上直接接触的现象称作毗连。,4.2.2.2 角度不整合

17、（超覆不整合）,沉积范围或沉积盆地的变化使得沉积地层的分布范围发生变化(扩大)。上覆较新的地层直接覆于沉积基底之上，从而导致一套地层中部分层位（以底部地层更为常见）的边缘表现为尖灭现象。,4.2.3 剖面图和地质图上的角度不整合,新地层的底面界线截切老地层出露界线,4.2.4 不整合的形成,平行不整合的形成过程 下降、沉积上升、沉积间断、遭受剥蚀下降、再沉积。 角度不整合的形成过程 下降、沉积褶皱等变形、变质、岩浆侵入、隆起、沉积间断、遭受剥蚀下降、再沉积。,4.2.5 不整合的地质意义,反映上、下地层空间的相互关系和时间上的发展顺序 岩石地层单元划分的重要参考 古地理，古构造演变的研究 不整

18、合面与矿产关系密切铁、锰、磷、铝土矿，岩浆热液型矿床，石油、天然气,4.2.6 不整合的研究,不整合的研究主要涉及： 不整合的确定 形成时代 类型及其空间变化,4.2.6.1 确定不整合的依据,地层古生物 生物演化是连续的。如有中断，反映地层缺失 沉积-侵蚀 古侵蚀面、古土壤及有关的残积矿床、底砾岩等反映隆起、侵蚀、风化,4.2.6.2 确定不整合的依据,构造变形 产状，构造线，褶皱型式和强度，断层类型、产状和强度，构造截切关系 岩浆活动和变质作用 不整合分隔的岩层之间，其岩浆作用、变质作用以及成矿作用往往存在重要的差别,4.2.6.3 不整合的确定综合研究,各方面标志相互印证 从地质发展和地

19、质作用的过程进行综合分析 注意排除后期构造的叠加干扰，如断层叠加在不整合面上。,4.2.6.4 不整合的形成时代,不整合的形成时限 下构造层的最新地层时代之后 上构造层的最老地层时代之前 注意下伏地层的“缺”和/或“失” 剥蚀搬运后形成的新的沉积地层 借助构造变形、岩浆活动、变质作用的同位素年代学资料 综合考虑大区域的地质背景,4.2.6.5 不整合的类型和空间变化,不整合的类型从右向左逐渐由角度不整合过渡为平行不整合 上覆岩层的沉积范围有老到新逐渐扩大，表现为“超覆”,思考、讨论问题,在“V”字型法则中，假设岩层以位于层面上的水平轴旋转，那么，当岩层由水平旋转至倾斜，再旋转至直立，岩层的出露界线将会发生怎样的变化？ 能否用计算机可视化技术实现“V”字形法则的数字模拟？如果可以，实现的途径是什么？ 确定二套岩层是否为不整合关系，研究区是否需要一定的面积？为什么？不整合类型的变化反映下伏岩层可能经历了怎样的地质过程？*,