層理面概述

在垂直方向上，沉積地層所包含的每一個連續(xù)的巖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(jù)巖層的巖性和巖石學(xué)特征的不同程度的遞變確定的，看不到沉積作用中斷的現(xiàn)象。另一些則與此相反，它們是跟這些特征的急驟的變化相對應(yīng)的，并且呈現(xiàn)明顯的沉積作用中斷的現(xiàn)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(xù)性相聯(lián)系的，有的是與沉積的不連續(xù)性相聯(lián)系的。

根據(jù)巖性和巖石學(xué)特征的變化情況可以確定出一個反映沉積作用性質(zhì)改變的面?？赡転槟嗷?guī)r向石灰?guī)r的過渡，砂巖向頁巖或向更粗的碎屑物質(zhì)的過渡。有時候，會有幾厘米或幾毫米厚的泥灰?guī)r或頁巖存在于兩層塊狀石灰?guī)r或厚層砂巖之間，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(yīng)的變化越快，這樣形成的兩個連續(xù)巖層的區(qū)別就越清楚，或者，說得更確切些，表示這種變化的沉積巖層厚度與那兩個沉積巖層厚度相比越小就越清楚。同樣明顯的是，這里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，在沉積巖層中經(jīng)常是表示兩個連續(xù)巖層間的關(guān)系。

造成沉積不連續(xù)性的沉積作用的間斷，其所經(jīng)歷的時期可能較長一些，也可能較短一些。沉積中斷后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(xù)的沉積作用之間發(fā)生的事件，其重要性和規(guī)模都可能是大小不同的，它們所留下的跡象可能較強(qiáng)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(xù)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(xù)時間甚至可以是幾百萬年或幾千萬年。在這些間斷中，有一些是從屬于一個沉積盆地歷史中某一時刻的現(xiàn)象，另一些則是在時間上、空間上更廣泛的現(xiàn)象，特別是海進(jìn)和造山運(yùn)動。因此，沉積不連續(xù)可分為兩類：一類是較小的；一類是較大的。

層理面較小的不連續(xù)

這些較小的不連續(xù)可以根據(jù)以下幾點(diǎn)被識別出來，即：它們常常在同一個垂直剖面上多次重復(fù)，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，并且表示著沉積環(huán)境的某些基本特征是比較穩(wěn)定的。在很多情況下，在露頭范圍內(nèi)，這種層理面都是一個有規(guī)則的和沒有顯著特點(diǎn)的平面。當(dāng)其分開的沉積物是一致的，并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(xù)層理面所分開的沉積物會表現(xiàn)出不同的細(xì)節(jié)，在它們的分開面上可能帶有特征變化痕跡，根據(jù)這些痕跡，?？梢粤私庠诔练e中斷期間發(fā)生的突然事件的棕記。這些痕跡叫層面構(gòu)造。

在這些層面構(gòu)造中，可以區(qū)分為在巖層頂面上觀察到的和在巖層底面上觀察到的兩種情況。前一種層面構(gòu)造經(jīng)常是下凹的，后一種層面構(gòu)造則是上凸的，另外，底面上突起構(gòu)造也常表現(xiàn)為壓模，在相應(yīng)的沉積作用中斷后由再一次堆積起來的沉積物所形成的壓模，這是一種由于下面巖層頂面的不平而形成的下凹形構(gòu)造。簡言之，巖層頂面的、一般呈下凹形的構(gòu)造是原生構(gòu)造，而巖層底面的、一般呈上凸形的構(gòu)造則是壓模的反印痕，是由下面巖層帶給的構(gòu)造。因此，根據(jù)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(xué)溶蝕空洞或其反印痕，原生雨痕或反印痕，原生干裂痕或反印痕等等，以及原生的生物成因的痕跡及壓模。雖然這些層面構(gòu)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(xiàn)今的自然界里可以生成的，是我們能夠親眼看到的。最后，不應(yīng)該把那些由于沉積作用中斷而產(chǎn)生的各種類型的層面構(gòu)造和層面負(fù)載構(gòu)造相混，后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(chǎn)生的層面構(gòu)造不同，它們是另外一種性質(zhì)的現(xiàn)象。

層理面波紋

現(xiàn)代波紋是在沙質(zhì)底上形成的，它們有的是在空氣中由于風(fēng)的作用形成的，有的是在水里由波浪或水流形成的。只有在水里形成的波紋才能在沉積巖中保存下來。其中浪波紋也叫振蕩波紋，是由于波浪通過時臨近水底的水作交替運(yùn)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(xiàn)出尖的波峰和圓滑的波谷，表現(xiàn)為對稱的剖面，這種剖面形態(tài)反映了介質(zhì)的穩(wěn)定性。波紋的方向垂直于波浪傳播的方向。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(cè)波紋的坡度較緩，另一坡則朝向沙粒運(yùn)移的方向。波紋是在水流速度超過臨界值時形戍并沿水流方向移動的。一些波紋是直線型的、在不同程度上連續(xù)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(tài)。大多數(shù)的波紋都是在古代沉積巖中根據(jù)其原始形態(tài)(常常是通過其壓模形態(tài))而辨認(rèn)出來的。

層理面長形空洞

這些空洞或者是水流侵蝕作用的結(jié)果，或者是水流攜帶物體作用的結(jié)果，形成于現(xiàn)代尚未固結(jié)的沙質(zhì)或粘土質(zhì)沉積物表面。水流侵蝕作用形成的空洞，在平面上呈現(xiàn)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(jīng)常連結(jié)成網(wǎng)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(tài)，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(jìn)一步被區(qū)分為由于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。最后，與這種類型的空洞有關(guān)的還有表面沖溝造成的“沖痕”(rill-marks)和由于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(gòu)造都是通過古代沉積巖中的壓?！戳骱蹓耗?flute-casts)和刻痕的壓模(~ool-casts)——而辨認(rèn)出來的。

層理面沖蝕溝構(gòu)造

這是一些長形槽溝，即：當(dāng)水流搬運(yùn)足夠量的粗粒物質(zhì)，因而具有較強(qiáng)的侵蝕能力時所挖掘的槽溝。因此，在老的巖層里，這些槽溝經(jīng)常被粗粒物質(zhì)所充填。被侵蝕的物質(zhì)與充填物的接觸面常常是不規(guī)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(guān)。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(qiáng)地被看出來，有的則深達(dá)幾米。

層理面溶蝕構(gòu)造

這些溶蝕現(xiàn)象常常出現(xiàn)在已固結(jié)的鈣質(zhì)沉積物的上層面上或者在那些嵌在沉積物中的鈣質(zhì)貝殼表面上。溶蝕構(gòu)造有現(xiàn)代的和古代的兩種。上面沉積物堆積以前的溶蝕構(gòu)造不應(yīng)該同沉積物固結(jié)以后由于水在層理縫或構(gòu)造裂隙中循環(huán)所造成的溶解現(xiàn)象相混淆。

層理面泥裂

泥裂是在泥質(zhì)水坑干燥時形成的。這樣裂開的薄泥片上常惜著雨痕——當(dāng)沉積物尚未固結(jié)時，降落到它們上面的雨滴的斑痕。巖里通過它們的壓模而辨認(rèn)出來。

層理面生物成因的層面構(gòu)造

在現(xiàn)今的自然界里，這些泥裂和雨痕?？梢栽诠糯练e這是一些痕跡、腳印、印痕或生物洞穴。出現(xiàn)在古代巖層的這些層面構(gòu)造有的是和現(xiàn)代的類型相同(圖9)并且是容易解釋的，如恐龍的足跡和鳥的腳?。挥械氖呛同F(xiàn)代的類型不同，因而不易解釋的，如蠕蟲或Cancellophycus。

層理面層面負(fù)載構(gòu)造

這是一些標(biāo)志著某些巖層底面的、大型的沒有特別方向的隆起。這樣的層面構(gòu)造也被稱為負(fù)載構(gòu)造壓模。這種層面構(gòu)造與那些在沉積中斷期間出現(xiàn)的層面構(gòu)造不同，后述層面構(gòu)造是在和它們所指出的沉積不連續(xù)相對應(yīng)的時期內(nèi)形成的，而這種層面構(gòu)造是由于物質(zhì)在荷載的作用下發(fā)生不均勻沉陷而生成的——當(dāng)程度不等的不可壓物質(zhì)(如沙質(zhì)物質(zhì))位于可壓性物質(zhì)(如：一個仍然充滿了水的泥沼)之上時，就會產(chǎn)生這樣的層面構(gòu)造。

在許多小的不連續(xù)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(gòu)造相對應(yīng)的沉積作用中斷所經(jīng)歷的時間看來，應(yīng)將其列為介于大、小不連續(xù)之間的不連續(xù)。

這些較大的不連續(xù)可根據(jù)以下幾點(diǎn)認(rèn)出：即一般說來，它們都延伸得比較長，具有大區(qū)域的規(guī)模；在同一個垂直剖面上它們的數(shù)量較少》它們一般都表示著一種較強(qiáng)的侵蝕作用——在一個歷時較長的上升為陸的時期中的較強(qiáng)的侵蝕作用；其中大部分的現(xiàn)象都和造山運(yùn)動直接相關(guān)。最后，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(guī)律的。如果是一個規(guī)則的完全平整的面，就稱其為準(zhǔn)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(xù)面的機(jī)械作用而定。假若這是一個不規(guī)則的面，這種不規(guī)則面就是古地形面，在后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(gòu)造中古地形會被保存下來，根據(jù)它們可以發(fā)現(xiàn)過去的水系等。

有幾種類型的不連續(xù)面，這些不同的類型是根據(jù)不連續(xù)的性質(zhì)和它所反映的現(xiàn)象的規(guī)模大小來區(qū)分的。主要是角度不整合、沉積不整合和沖刷不整合。

層理面角度不整合

當(dāng)一個成層的沉積巖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巖層時，這種情況就是角度不整合。這樣的不連續(xù)面叫不整合面，這個不連續(xù)面的角度就是不整合角度。這種狀態(tài)清楚地說明，在上面巖層堆積之前，下面的巖層曾遭受變形并且由于侵蝕作用而被切割。因此，這種構(gòu)造表明，該地在過去曾經(jīng)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(nèi)，該地曾進(jìn)行過侵蝕作用，如果上面巖層是海相沉積的話，則其后還發(fā)生過海侵。最后，如果下面的巖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(gòu)造運(yùn)動之前的，也可能是和構(gòu)造運(yùn)動同時的或構(gòu)造運(yùn)動之后的。當(dāng)然，在作出結(jié)論之前，必須確認(rèn)這種角度不是沉積作用的構(gòu)造，例如交錯層理的交角或片巖的片理與片理程度差的巖石間造成的角度，還有同剪切構(gòu)造相關(guān)的，由于巖層頂部的切割而形成的構(gòu)造。

層理面沉積不整合

這是一些這樣的不連續(xù)，即迭置在深成巖或變質(zhì)巖之上的沉積巖層并不因這種接觸而發(fā)生變質(zhì)，即沒有接觸變質(zhì)作用或區(qū)域變質(zhì)作用的痕跡。

層理面沖刷不整合

這樣的不連續(xù)是由于一些受到侵蝕的基底上再一次發(fā)生沉積作用而造成的結(jié)果，上述的基底雖然未曾由于構(gòu)造作用而變形，但它們曾經(jīng)受到程度不等的強(qiáng)烈的侵蝕作用。因此，除了不規(guī)則的接觸面以外，不整合巖層與下面的巖層是平行的。這些沖刷不整合同樣表明了大陸侵蝕期的存在，但它們還表明了：在不整合巖層堆積之前并沒有發(fā)生過造山運(yùn)動，這一點(diǎn)是它們和角度不整合以及沉積不整合顯然不同的地方。 2100433B

若相鄰層系互相平行，各層系中的細(xì)層均向一個方向傾斜，稱為單向斜層理。它是當(dāng)沙浪向一方向運(yùn)動時形成的，其細(xì)層的傾斜方向指示水流的下游方向，常見于河流沉積及其他流動水的沉積物中。若相鄰層系相互交錯，各層系中細(xì)層的傾斜方向也多變，稱為交錯層理。斜層理在歐美文獻(xiàn)中很少采用，在前蘇聯(lián)則作為層理的三大基本類型之一。根據(jù)斜層理與巖層層面的交角，能確定巖層的頂?shù)酌?，斜層理與層面接近平行，這個面就是底面，與層面大角度相交，這個層面為頂面。

層理常見于大多數(shù)沉積巖和一些火山巖中，是研究地質(zhì)構(gòu)造變形及其歷史的重要參考面。巖石層之間的分界面稱為層理面。

沉積巖中的層理的形成可能是沉積物結(jié)構(gòu)和成分的變化或者沉積間歇、沉積季節(jié)的變化所致。火山碎屑物在其爆發(fā)和降落過程中，由于重力、顆粒大小和風(fēng)的影響，成巖時也會形成具有分選性的層理。如果火山碎屑物落在湖泊或海洋中，則可形成類似于沉積巖的層理。

沉積巖層的原始產(chǎn)狀多是趨于水平的，后來的構(gòu)造運(yùn)動可以使其傾斜、直立、彎曲甚至發(fā)生破裂，形成褶皺、節(jié)理、斷層、劈理等構(gòu)造形態(tài)。

波狀層理（wavy bedding）指具波狀界面能層理。層理單位呈對稱或不對稱、規(guī)則或不規(guī)則的波狀，但總的方向都平行于層面。它常見于淺?；蚝吹牡撞?，是在振蕩的水動力條件下形成的。