第14卷第3期9941年6月岩相古地理V6114No3Jun1994沉积地层的结构分析地质调查中岩石—地兼论1:50000区域层研究的基本内容陈林洲武汉)杜远生(中国地质大学〔内容提要〕近些年来随着沉积学的新理论和新概念越来越多地渗入到地层学领域岩石地。,、,,层学也有了很大的进展本文旨在从地层的沉积作用入手讨论了地层的结构类型分类及其地层的有序性。地层的沉积作用由垂向加积和侧向加积形成并细分为:,4种类型的旋回沉积作用)地层。现代岩石地层学的墓本内容包括(1)、(岩石地层单位的建立或厘定,2(的成因,3)地层的4地层格架(岩石地层格架年代地层格架和生物地层格架)等时代,(),岩石地层单位的确立是岩石地层学研究的基础是建立在对地层的五个基本属性深入研究1的基础上的(、:)岩石学特征,。(2)3生物学特征,()结构特征,(4)厚度和体态,(5)接触关系(地层单位顶底和内部接触关系)关健词地层组成70,:结构体态格架有序性,年代以来随着沉积学的飞速发展许多沉积学的新概念和新理论越来越多的渗入,。到地层学领域使古老的地层学产生了新的活力侧向堆积作用形成的地层原始斜列的现象导致地层学家对统治地层学界(Weimer,20,多年的千层糕式地层型式和叠覆原理的再思考。1978;张守信,19;Miall1990),旋回沉积作用的思想和旋回沉积序列的建立导,.致了地层结构(罗新民等1990;杜远生和陈林洲1991)1991)、基本岩石地层单元(肖劲东,.,1987、1”0)和基本层序(魏家庸等,概念的提出80年代末建立的层序地层学促使了,。岩石地层学研究中关于地层格架概念的诞生(魏家庸等、、1991)l:所有这些全新的概念和与之500。。区调的地层实践中。伴生的新的方证越来越多地应用于地层学理论研究和、、、、现代岩石地层学已从过去单纯的岩性描述界线确定厚度测量及年代确定走向地层的物质组成地层结构地层体态接触关系地层格架及地层成因的综合研究的方向,,。本文旨在从地。层的沉积作用入手讨论地层的结构类型并简述岩石地层学研究的主要内容1地层的沉积作用沉积地层是岩石地层主要组成部分它是在各种沉积环境中由不同的沉积作用形成的.,,因此它深深地打下了沉积作用的烙印这种烙印不仅记在地层的物质组成上也印证在地层.本文1993年6月30日收稿,.地矿部行业科学技术羞金资助项目、、。.罗新民肖劲东杜远生陈林洲199。岩石地层学讲义内部印刷品。1994年(3)沉积地层的结构分析。—兼论1`0500区域地质调查中岩石地层研究的荃本内容29的组构方式和体态等方面上“”因此认识地层的沉积作用对地层综合研究是至关重要的:,,,。沉积物堆积主要通过两种不同的方式进行的一是纵向堆积作用(垂向加积“”。)它是以沉积物雨降落的方式堆积沉积物的因此沉积层是垂直向上加积的这种沉积方式即形成所;谓千层糕式的地层型式叠覆原理就是在这种沉积理论基础上建立起来的另一种堆积方式为横向堆积作用(侧向加积)即沉积物沉积时沉积层是侧向迁移的它所形成的原始沉积层是斜列的即等时面是倾斜的常见的如曲流河道迁移过程中边滩(点坝)向凸岸方向加积(侧向加积,,,,,图IA)、三角洲向海推进中三角洲前缘向海方向的加积和砂坝向海推进过程中,向海方向的加积(前积图IB)以及滨岸沉积在海平面上升形成的向岸方向的加积(退积),。生物建隆在它的筑积速度和海平面上升幅度均衡时以垂向加积为主而当海平面上升幅度小于筑积速度时就会出现侧向加积(图,2)。横向堆积形成的沉积层是原始倾斜的即其等时,面是原始倾斜的因此这种斜列的沉积层及成岩分割的岩性层都不严格符合叠覆原理(图l,2)。A侧向加积天然堤河床滞流沉积粒度时间线平均最大八咨杏12m`占~-~~----一--一-一水平比例尺图(AFigal曲流河侧向迁移形成的侧向加积(A)和障壁砂坝向海推进形成的前积B()据teratRiehard和lacdeere玩yuvi:,一955,B据价searnard等to,1962te,得克萨斯加尔维斯顿岛现代实例)lmigora1nLationsardepositseeresultingfromwlhelararatingrrofrthemrseaderingstrearnms(A)dforese卯sitrprdoadbyrtheeardprgrdatio,nftheebaiebaa(B)(afteesRieharddT,andDavis,1983ofA,nd价nard,a,1962ofB,exempl)ifdby,heGlv`onIslaexas)沉积单元的旋回性是沉积地层的重要特征旋回和序列也是地层学中两个最古老的概念。Bebrower(19)提出的旋回沉积作用思想成为人们认识沉积序列的理论基础。旋回沉积作用是在一定的环境中由于环境单元的迁移(如曲流河侧向迁移)或在一定的沉积作用过程中(如浊流作用)导致沉积单元成规律组合的沉积作用,、。不同的旋回沉积作用形成不同的.旋回沉积序列如曲流河形成的二元结构序列浊流形成的鲍马序列等、控制旋回沉积作用的因素有沉积系统内的环境因素(如沉积空间的变化并导致沉积介质的能量物理化学性质及生物条件的变化)也有沉积系统外的背景因素(如古气候沉积物性质和输入量的变化沉积盆地基底的升降和海平面变化),。,、Berbower(19)将受环境岩相古地理控制的旋回机制称为自旋回机制(autoeydicmeehanism),将受背e海退或区域上升阶段海面面景因素控制的旋回机制称为他旋回机制或异旋回机制(allomee母初始海平面面yeliehanism)。杜远生和陈林洲:(1991)根据环境因素对旋回沉积I,分镶巍森嘿黔C习侧向加积<井控制的不同细分为四种类型,《>型旋回沉积作用指由沉积体自海平面稳定阶段段礁身组分为主导的旋回沉积典型的为生物建隆的筑积作用当生物建隆筑积速度和海平面上升幅度均衡时建隆持续上长一旦这种均衡被打破则出现建隆露出海平面或沉没在深水区而死;亡从而完成一个筑积旋回,,“”,,,,_礁后和湖沉积今海平面面蕊撼舞蘸念添B今侧向加积今l型旋回沉积作用指受突发性沉积事件将沉积物从异地运移到沉积场所而形成的旋回沉积作用,、、。礁生长速度与海平面上升保持均衡礁’海面合碑最终海平面初始海平亘___它艇/,1受突发的沉积作用控制典型的如浊流作用风暴流作用震积作用及海啸作用等;A一即生物建隆(礁)的垂向加积(A)和侧向加积(BC)示意图(据LFig(B皿型旋回沉积、作用是指沉积系统内环境单元的迁移形成的旋回沉积作用如曲流河的侧向迁移三角洲的向海、、、,angman,1981)t2Schemattiediagionoramsganshowingverieal(A)randlaan,teral)andC)IVaeereforiebuildups(afteLangm1981推进潮道的迁移砂坝的向海推进等,、、,;型旋回沉积作用是受背景因素为主控制的旋回沉积作用由于基底升降海平面变化气候变迁及沉积物输入的影响通常导致旋回序列的规律性组合不完整使地层的有序性降低,。由旋回沉积作用形成的旋回沉积序列,即现代岩石地层学中的基本层序或基本岩石地,层单元是组构由横向堆积作用和事件沉积为主导的沉积地层最基本组构单元也是我们认识地层结构的重要基础2。地层结构岩层是组成地层的基本要素而岩层在时空上的组构方式即为地层结构,,。研究表明几,乎所有的地层单位都是以有限的岩层类型组合而成的并且这些有限的岩层类型不同程度地以一定的组合规律组构在一起因此地层具有相对的有序性,,,,,。当不同的岩层类型分别占。有固定的位置并组构成有规律的结构单元时就称之为有序地层,,这种固定占有的频率越。,高地层的有序性就越强因此可以根据其频率的高低衡量地层的有序度,、对地层单位的考察发现地层多数呈层状分布横向变化不大但有的地层单位岩性和厚度在横向上变化很大岩层呈非层状延伸(如丘状楔状等)或斜列状排布。因此层状和非1994年(3)沉积地层的结构分析—兼论1:5。。0区域地质调查中岩石地层研究的荃本内容31层状延伸的地层具有不同的结构类型(见表1地层结构类型简表tyPeS表l)。Ta,Ue1Strueutarlfot触stratlgra户leunlst对于层状延伸的地层来说可分为简单型的均质型结构和非均质型结构与复合型结构`均质型结构是由一种单一的岩层。淤简型层状地层层非层状地层类型组成的,所谓单一是指岩层的成分、,均质型月卜卜均质型均一式式互层式式夹层式式斜列式式嵌入式式叠等积式式单(矿物成分和结构组分)相同颜色和岩层复合型有序多层式无序多层式上述各简单型结构之复合合;厚度近等如皖南石台一带的紫台组(0、),它是紫红色中薄层泥质铁质瘤状.:,、灰岩组成的鄂东黄石一带的保山组(P组(O)是由灰褐色泥质页岩组成的,,)是由暗色硅质泥质页岩组成的豫北辉汲地区贾旺。这些都可以作为均一式结构的实例。均一式地层多数.为垂向加积作用形成的部分为后期改造(如交代作用)形成的非均质型结构是由两种或两种以上的岩层类型组成的.由两种岩层类型组成的地层有互层式结构和夹层式结构,互层式为两种岩层类型规则交互形成的典型的实例如鄂东黄石一带当冲组(P之是由暗色薄层硅质岩和页片状页岩规则交互而成的夹层式结构以一种类型的岩层为主间夹另一种岩层类型如皖南石台丁香一带的高家边组下段和上段均以暗色和灰绿色页岩为主内夹中薄层粉砂岩层互层型和夹层型结构部分为垂向加积作用形成的部分是由侧积加积而成的由三种或三种以上岩层类型组成的地层结构称多层式结构包括有序多层式和无序多层式两类。,。,。,,,,,。有序多层型是由多种岩层类型以一定的规律组合而成的如湖南衡东石峡的棋子桥组、,(D:)主要是由均质白云岩藻纹层白云岩均质粒泥岩和灰泥岩呈规律组合而成的、、、。、.鄂东南黄石一带大冶群第四段下部是由鸟眼白云岩藻纹层白云岩均质白云质灰岩和藻屑粒泥岩四种岩层有规律组合而成的(图3ab)无序多层式结构是多种岩层以无规律随机方式组段的蒸发岩地层陕南山阳一带刘岭群牛耳川组。合而成的如鄂东南地区大冶群第、,5、79、,、池沟组青石埂组及桐峪寺组碎屑岩地层等,有序多层式地层结构是旋回沉积作用的产物。,这些多个岩层在垂向上的规律组合实质上就是旋回沉积序列作用比较复杂多形成于旋回沉积作用不明显或前述构是由上述各简单结构复合而成的如鄂东大冶群第、,无序多层式地层结构的形成。N型旋回沉积作用的情况下复合型组2段是由无序非均质的薄层泥质条带、泥状灰岩夹有序多层式的风暴岩序列(竹叶状灰岩具丘状层理的砂屑灰岩和生物扰动的泥3晶灰岩规律组合)和风暴重力流序列(鲍马序列)形成的(图c“”“,d)。豫北寒武系各组大部分”。,地层是由有序多层式的背景沉积地层夹有序多层式的风暴事件沉积地层组合而成的即基本岩石单元或基本层序叠覆而成的(1991),,。需要强调说明的是具有序多层式结构的地层是由一系列由旋回序列组成的结构单元肖劲东(1987。、1990)、魏家庸等(1991)和笔者,曾论述了这种结构单元的意义及识别和研究方法了解了旋回沉积序列的形成过程、。可以认定这种结构单元是客观存在的而且具有确定性不可变更性和可识别性I、对于IvI、,型旋回沉积作用形成的旋回序列(结构单先)只需通过野外观测就可获取而。,型旋回序列(结构单元)则需要通过经验归纳或用统计方法获取,,,对于非层状延伸的地层来说由于侧向变化大仅从一个剖面进行结构分析不足以代表该地层单位的结构特征因此应从三度空间追索调查获得如垂向加积式的生物建隆(图ZA),由一系列丘状的筑积岩层叠置而成叠积式结构无论是单个筑积层还是叠置层均侧向,岩相占地理lllt一,l”t一勺”勺勺l}}l}l:}}日”1鬓圣奎}二二卫`二二二卫二”{.一阵于三,,一l}1l}}1一一三三`二=卜一l又l}}11}}}}.l日,丁,二勺几二~勺几—}勺1一一11}.一.口刀l夕l二=`三少勺二二二二二{.一I1:l}盛`洲l一11一}J一111111!}日}}’111日蓦{}l三三,,三子1二,一}一}}}}}}~}}}l三~日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