沉積構(gòu)造是沉積物和

沉積巖中最常見的宏觀特征之一。

（圖源@NOAA）

形態(tài)各異，種類繁多！

自然界中存在著各種各樣，

極具特色的沉積構(gòu)造。

（圖源@Rygel, M.C.）

（圖源@James St. John）

（圖源@Ron Wolf）

物理、化學(xué)、生物，

不同作用機(jī)理下形成的

這些沉積構(gòu)造究竟有何特征？

物理成因的原生沉積構(gòu)造是

由于沉積物在搬運(yùn)和沉積時

以及沉積后不久在流體、重力等

因素作用下產(chǎn)生的。

包括波痕、層理、

侵蝕構(gòu)造、變形構(gòu)造等。

波痕

波痕是非粘性沉積物在水流、

波浪或風(fēng)的作用下形成的一種

有規(guī)律的波狀起伏的表面痕跡。

波痕（圖源@ Daniel Mayer）

自然界中的波痕往往成組出現(xiàn)，

在平面上表現(xiàn)為一系列近似

平行或分叉的波峰和波谷，

在剖面中則由起伏相間的

峰和谷組成。

由于流動介質(zhì)的不同及其

運(yùn)動方式和強(qiáng)度的差異，

波痕按成因可主要分為

流水波痕、浪成波痕和

風(fēng)成波痕三種類型。

單向水流作用于非粘性沉積物表面

所形成的波痕為流水波痕。

其特點是波痕垂直于

水流流向延長，

橫剖面中顯示不對稱，

向流面平緩，背流面較陡。

流水波痕

隨著水深減小和流速增大，

流水波痕的波脊形態(tài)由

簡單平直變得復(fù)雜彎曲，

由連續(xù)變?yōu)閿嗬m(xù)。

流水波痕形態(tài)變化

波浪作用于非粘性沉積物表面

所產(chǎn)生的波狀痕跡為浪成波痕。

根據(jù)波脊的對稱性，

浪成波痕可分為對稱的和

不對稱的浪成波痕。

對稱與不對稱波痕

控制浪成波痕的形成和

規(guī)模的因素主要有兩個，

第一個為波浪的傳播速度和波長，

第二個因素是沉積物的粒徑。

浪成波痕（對稱）（圖源@Matt Affolter ）

風(fēng)成波痕是指風(fēng)作用于

沉積物表面而形成的一種層面構(gòu)造。

一般具有直、長而平行的脊，

形態(tài)不對稱，部分分叉。

風(fēng)成波痕

層理

層理是沉積物成層沉積

所產(chǎn)生的構(gòu)造，系由

組成物質(zhì)的成分、顏色、

粒度、形狀、排列方向或填集方式等

在垂直F沉積表而的方向上

的變化顯示出來。

遞變層理又稱

粒級層理（粒序?qū)永恚?/span>

是指以組分顆粒的粒度遞變

為特征的一個沉積單元，

層面基本上相互平行，

沒有交切與交錯。

除粒度變化之外，

一般沒有任何內(nèi)部紋層。

遞變層理（圖源@James St. John）

遞變層理的遞變型式主要有兩種。

一種是顆粒向上逐漸變細(xì)，

但下部不含細(xì)顆粒，可能是由

流速和搬運(yùn)能力逐漸減小的

水流沉積而成的。

遞變層理兩種類型

另一種是細(xì)顆粒從底到頂均有分布，

粗顆粒向上逐漸減少。

這大概是含有各種不同

大小顆粒的懸浮體沉積的結(jié)果，

多數(shù)遞變層屬于此種。

正向遞變層理（左）和反向遞變層理（右）

水平層理主要見于細(xì)粒的

泥巖、細(xì)粉砂巖和泥晶灰?guī)r中，

由彼此間與層面平行的

平直細(xì)層所組成。

細(xì)層可連續(xù)或不連續(xù)，

可因物質(zhì)成分，有機(jī)質(zhì)含量

或顏色不同而顯現(xiàn)出來。

水平層理

一般認(rèn)為水平層理是在

比較穩(wěn)定的水動力條件下，

細(xì)粒沉積物在靜水環(huán)境中

由垂向加積作用所致，

物質(zhì)從懸浮物或溶液中沉淀而成。

水平層理（南威爾士）（圖源@文獻(xiàn)[1]）

交錯層理由一系列

斜交于層系界面的

紋層組成，也稱為斜層理。

斜層系可以彼此重疊、

交錯、切割的方式組合。

交錯層理（圖源@G. Thomas）

這種層理是由沉積介質(zhì)

（水流及風(fēng)）的流動造成的。

當(dāng)介質(zhì)具有一定流速時，

底床上可產(chǎn)生一系列砂波。

交錯層理（俄亥俄州）（圖源@Wilson44691）

砂波順流移動的結(jié)果是，

在陡坡加積作用一側(cè)形成了

由一系列紋層組成的斜層系。

紋層傾向可表示介質(zhì)流動方向。

槽狀交錯層理（加拿大）（圖源@Michael C. Rygel）

平行層理是指

在較強(qiáng)的水動力條件下，

高流態(tài)中由平坦的床沙遷移、

在床面上連續(xù)滾動的沙粒

產(chǎn)生粗細(xì)分離而顯出的水平細(xì)層，

沿層理面易剝開，在剝開面上

可見到剝離線理構(gòu)造。

平行層理模型

平行層理一般出現(xiàn)在

急流及能量高的環(huán)境，

如河流、海灘等環(huán)境中，常與

大型交錯層理、底沖刷相伴生。

平行層理

侵蝕構(gòu)造

大多數(shù)沉積巖層系并不反映

穩(wěn)定、連續(xù)的沉積作用，

而是沉積作用與侵獨作用

復(fù)雜的相互影響的最終產(chǎn)物。

因此由侵蝕作用形成

的構(gòu)造是普遍存在的。

沖刷痕是水流在

泥質(zhì)沉積物層面上流動時，

由于水流分離伴生有強(qiáng)大的渦流，

導(dǎo)致對沉積物表面產(chǎn)生

差異沖蝕的結(jié)果。

典型的沖刷痕包括

槽痕、縱向脊與溝等。

槽模（槽痕被充填）（圖源@Lynn Recker ）

壓刻痕是水流攜帶物體在

松軟的細(xì)粒沉積物層面上運(yùn)動時

所刻劃出的痕跡。

包括溝痕、V形痕和戳痕等。

壓刻痕

這類層面痕跡在古代沉積物中

多以鑄型保存在

上覆粗粒層的底面上。

是濁流沉積的良好標(biāo)志之一，

其指向特征可用于恢復(fù)古流向。

濁積層基底（含溝模（溝痕的鑄型）和遺跡化石）（圖源@文獻(xiàn)[2]）

細(xì)流痕是指當(dāng)沉積物層面

在水退卻后露出水面時，

從沉積物中不斷滲出的薄水層

沿自然傾斜表面向下流動，

從而在其上侵蝕出

各種形狀的微細(xì)溝槽。

細(xì)流痕（圖源@文獻(xiàn)[3]）

變形構(gòu)造

變形構(gòu)造是沉積物在

沉積之后到固結(jié)成巖之前，

受局部性物理因素的作用

而發(fā)生不同程度形變所形成的構(gòu)造，

通常限于上、下未變形層

之間的一個層內(nèi)。

火焰狀構(gòu)造（圖源@Mikesclark）

導(dǎo)致沉積物變形的作用因素

是多種多樣的，主要有重力、

沉積物液化、超禮隙壓力、

收縮、破裂、撞擊等。

包卷層理（圖源@ EdwardEMeyer）

常見的變形構(gòu)造主要包括

火焰狀構(gòu)造、包卷層理、

干裂和雨痕等。

雨痕（圖源@ EdwardEMeyer）

化學(xué)成因構(gòu)造是指

沉積時期和沉積期后由

結(jié)晶、溶解、沉淀等化學(xué)作用

在沉積面上或沉積物中

所形成的沉積構(gòu)造。

如晶體印痕、鳥眼構(gòu)造、

結(jié)核和縫合線等。

在適宜的條件下，

冰、鹽類等物質(zhì)在松軟的

沉積物層面上結(jié)晶生長，

它們后來由于溶融、溶解而消失，

從而在層面上留下其晶體的印痕。

晶體印痕（圖源@Baidu百科）

如果這類晶體后來

被其它物質(zhì)交代，或者晶體印痕

為其它物質(zhì)充填，就形成

晶體假象即假晶。

石膏假晶（圖源@Baidu百科）

鳥眼構(gòu)造主要發(fā)育于泥晶

或粉晶石灰?guī)r及白云巖中，

由單個或成群的毫米級

鳥眼狀孔隙被亮晶方解石或

石膏等膠結(jié)物充填而成。

鳥眼構(gòu)造（圖源@Baidu百科）

它們常呈淺色斑點出現(xiàn)在暗色的基底中,如果成群定向排列,則形成篩狀、窗格狀或網(wǎng)格狀構(gòu)造。

鳥眼構(gòu)造（圖源@Baidu百科）

關(guān)于鳥眼構(gòu)造的成因

有以下多種說法：

結(jié)核是指在成分、結(jié)構(gòu)、顏色等

方面與圍巖有顯著區(qū)別，

且與圍巖間有明顯

界面的礦物集合體。

結(jié)核群（加利福尼亞州）（圖源@Brocken Inaglory ）

結(jié)核的成分有碳酸鹽質(zhì)、

錳質(zhì)、鐵質(zhì)、硅質(zhì)、

磷酸鹽質(zhì)和硫化鐵等。

形狀有球形、橢球形、透鏡形或

不規(guī)則團(tuán)塊狀等；大小懸殊，

其內(nèi)部構(gòu)造也很不一致。

大型碳酸鹽結(jié)核（圖源@James St. John）

結(jié)核常在碎屑巖、粘土巖、

碳酸鹽巖中成單個或

串珠狀群體出現(xiàn)。

結(jié)核（密歇根州）（圖源@James St. John）

縫合線構(gòu)造在碳酸鹽巖

地層中廣泛發(fā)育，

在石英砂巖、硅質(zhì)巖、

鹽巖等巖層內(nèi)也有產(chǎn)出。

縫合線（圖源@Michael C. Rygel）

它在剖面上表現(xiàn)為

連接巖層的兩個

相鄰部分的鋸齒狀接縫，

其中常富集粘土等不溶殘余物，

在平面上呈參差起伏的表面。

縫合線（瑞士）（圖源@Woudloper）

縫合線的起伏幅度變化較大，

小者小于1mm，

大者可達(dá)十幾厘米或更大。

它的幾何形狀常見的有

簡單波曲形、復(fù)雜彎曲形、

尖齒形、方齒形和震波曲線形。

縫合線類別（圖源@GEOCACHING）

生物成因構(gòu)造指

生物由于活動或生長在

沉積物表面或內(nèi)部遺留下來的

各種痕跡。包括

疊層石構(gòu)造和遺跡化石等。

疊層石是是由藻類

在生命活動過程中，將海水中的

鈣、鎂碳酸鹽及其碎屑顆粒粘結(jié)、

沉淀而形成的一種化石。

疊層石（澳大利亞）（圖源@Paul Harrison ）

隨著季節(jié)的變化、

生長沉淀的快慢，

形成了疊層石深淺相間的

復(fù)雜色層構(gòu)造。這種構(gòu)造主要有

紋層狀、球狀、半球狀、

柱狀、錐狀及枝狀等。

疊層石（紐約）（圖源@Rygel, M.C. ）

在地質(zhì)年代中，疊層石

從古至今均可見及。

它幾乎出露于世界各地。

如在我國，以前寒武紀(jì)，

主要是中、晚元古宙最為繁盛。

疊層石剖面（加拿大）（圖源@Wilson44691 ）

遺跡化石是指地質(zhì)歷史時期的

生物遺留在沉積物表面或

沉積物內(nèi)部的各種生命活動的

形跡構(gòu)造形成的化石。

Chirotherium腳印化石（三疊紀(jì)）（圖源@Ballista ）

從沉積學(xué)角度來看也可認(rèn)為

遺跡化石是各種

生物成因的沉積構(gòu)造，

如各種生物擾動、足跡、移跡、

潛穴、糞化石等；

以及生物侵蝕構(gòu)造，如鉆孔等。

爬行痕跡化石（寒武紀(jì)）（圖源@Kennethcgass ）

絕大多數(shù)遺跡化石都是原地保存。

無論是產(chǎn)生于沉積物表面的

足跡、移跡或產(chǎn)生在

沉積物內(nèi)部的潛穴、鉆孔，

都會隨著沉積物的

成巖固結(jié)作用而保存在原地。

針管跡化石（圖源@Wilson44691）

遺跡化石既可以同

古生物實體化石共同產(chǎn)生，

也可以在缺乏實體化石

的地層中產(chǎn)生，

具有硬殼的生物可以造成遺跡，

缺乏硬體只有軟軀體的生物

（例如蠕形動物）也可以造成遺跡。

蠕動痕跡化石（圖源@Wilson44691）

遺跡化石的研究可以為

古生物學(xué)、地層學(xué)、古生態(tài)和

沉積環(huán)境提供許多有用的資料。

鉆孔遺跡（圖源@Wilson44691）

參考資料：

[1] Gutiérrez De La Cruz, Liseth Vanessa. (2004). Geological Structures and Maps - A PRACTICAL GUIDE Richard J. Lisle 2004.

[2] ?imo, Vladimír & Starek, Du?an & Toma?ovych, Adam & Fekete, Kamil & Ol?avsky, Mário & ?urka, Juraj. (2014). 5th Workshop on Ichnotaxonomy - Abstracts and Guide Excursion. 10.13140/2.1.4360.0329.

[3] Das, Gautam. (2016). Bedforms and their Hydrodynamic Interpretations from the Thakuran Drainage Basin of the Sunderbans, Eastern India. Earth Science India. 9. 10.31870/ESI.09.2.2016.7.

[4] 馮增昭. 中國沉積學(xué)[M]. 石油工業(yè)出版社, 1994.

[5] Daniel Mikes. Reservoir characterisation and upscaling[M]. VDM Verlag Dr. Müller, 2011.

NOAA、GEOCACHING、、YouTube、維基百科、搜狐、百度百科等

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