经典地质图集，搞明白沉积构造！

沉积构造是沉积物和

沉积岩中最常见的宏观特征之一。

（图源@NOAA）

形态各异，种类繁多！

自然界中存在着各种各样，

极具特色的沉积构造。

（图源@Rygel, M.C.）

（图源@James St. John）

（图源@Ron Wolf）

物理、化学、生物，

不同作用机理下形成的

这些沉积构造究竟有何特征？

（图源@google.com）

01

物理成因的原生沉积构造是

由于沉积物在搬运和沉积时

以及沉积后不久在流体、重力等

因素作用下产生的。

包括波痕、层理、

侵蚀构造、变形构造等。

（图源@google.com）

波 痕

 

波痕是非粘性沉积物在水流、

波浪或风的作用下形成的一种

有规律的波状起伏的表面痕迹。

波痕（图源@ Daniel Mayer）

自然界中的波痕往往成组出现，

在平面上表现为一系列近似

平行或分叉的波峰和波谷，

在剖面中则由起伏相间的

峰和谷组成。

由于流动介质的不同及其

运动方式和强度的差异，

波痕按成因可主要分为

流水波痕、浪成波痕和

风成波痕三种类型。

（图源@google.com）

单向水流作用于非粘性沉积物表面

所形成的波痕为流水波痕。

其特点是波痕垂直于

水流流向延长，

横剖面中显示不对称，

向流面平缓，背流面较陡。

流水波痕（图源@google.com）

随着水深减小和流速增大，

流水波痕的波脊形态由

简单平直变得复杂弯曲，

由连续变为断续。

流水波痕形态变化（图源@google.com）

波浪作用于非粘性沉积物表面

所产生的波状痕迹为浪成波痕。

根据波脊的对称性，

浪成波痕可分为对称的和

不对称的浪成波痕。

对称与不对称波痕（图源@google.com）

控制浪成波痕的形成和

规模的因素主要有两个，

第一个为波浪的传播速度和波长，

第二个因素是沉积物的粒径。

浪成波痕（对称）（图源@Matt Affolter ）

风成波痕是指风作用于

沉积物表面而形成的一种层面构造。

一般具有直、长而平行的脊，

形态不对称，部分分叉。

风成波痕（图源@google.com）

层 理

层理是沉积物成层沉积

所产生的构造，系由

组成物质的成分、颜色、

粒度、形状、排列方向或填集方式等

在垂直F沉积表而的方向上

的变化显示出来。

（图源@google.com）

递变层理又称

粒级层理（粒序层理），

是指以组分颗粒的粒度递变

为特征的一个沉积单元，

层面基本上相互平行，

没有交切与交错。

除粒度变化之外，

一般没有任何内部纹层。

递变层理（图源@James St. John）

递变层理的递变型式主要有两种。

一种是颗粒向上逐渐变细，

但下部不含细颗粒，可能是由

流速和搬运能力逐渐减小的

水流沉积而成的。

递变层理两种类型（图源@google.com）

另一种是细颗粒从底到顶均有分布，

粗颗粒向上逐渐减少。

这大概是含有各种不同

大小颗粒的悬浮体沉积的结果，

多数递变层属于此种。

正向递变层理（左）和反向递变层理（右）（图源@google.com）

水平层理主要见于细粒的

泥岩、细粉砂岩和泥晶灰岩中，

由彼此间与层面平行的

平直细层所组成。

细层可连续或不连续，

可因物质成分，有机质含量

或颜色不同而显现出来。

水平层理（图源@google.com）

一般认为水平层理是在

比较稳定的水动力条件下，

细粒沉积物在静水环境中

由垂向加积作用所致，

物质从悬浮物或溶液中沉淀而成。

水平层理（南威尔士）（图源@文献[1]）

交错层理由一系列

斜交于层系界面的

纹层组成，也称为斜层理。

斜层系可以彼此重叠、

交错、切割的方式组合。

交错层理（图源@G. Thomas）

这种层理是由沉积介质

（水流及风）的流动造成的。

当介质具有一定流速时，

底床上可产生一系列砂波。

交错层理（俄亥俄州）（图源@Wilson44691）

砂波顺流移动的结果是，

在陡坡加积作用一侧形成了

由一系列纹层组成的斜层系。

纹层倾向可表示介质流动方向。

槽状交错层理（加拿大）（图源@Michael C. Rygel）

平行层理是指

在较强的水动力条件下，

高流态中由平坦的床沙迁移、

在床面上连续滚动的沙粒

产生粗细分离而显出的水平细层，

沿层理面易剥开，在剥开面上

可见到剥离线理构造。

平行层理模型（图源@google.com）

平行层理一般出现在

急流及能量高的环境，

如河流、海滩等环境中，常与

大型交错层理、底冲刷相伴生。

平行层理（图源@google.com）

侵蚀构造

大多数沉积岩层系并不反映

稳定、连续的沉积作用，

而是沉积作用与侵独作用

复杂的相互影响的最终产物。

因此由侵蚀作用形成

的构造是普遍存在的。

（图源@google.com）

冲刷痕是水流在

泥质沉积物层面上流动时，

由于水流分离伴生有强大的涡流，

导致对沉积物表面产生

差异冲蚀的结果。

典型的冲刷痕包括

槽痕、纵向脊与沟等。

槽模（槽痕被充填）（图源@Lynn Recker ）

压刻痕是水流携带物体在

松软的细粒沉积物层面上运动时

所刻划出的痕迹。

包括沟痕、V形痕和戳痕等。

压刻痕（图源@google.com）

这类层面痕迹在古代沉积物中

多以铸型保存在

上覆粗粒层的底面上。

是浊流沉积的良好标志之一，

其指向特征可用于恢复古流向。

浊积层基底（含沟模（沟痕的铸型）和遗迹化石）（图源@文献[2]）

细流痕是指当沉积物层面

在水退却后露出水面时，

从沉积物中不断渗出的薄水层

沿自然倾斜表面向下流动，

从而在其上侵蚀出

各种形状的微细沟槽。

细流痕（图源@文献[3]）

变形构造

变形构造是沉积物在

沉积之后到固结成岩之前，

受局部性物理因素的作用

而发生不同程度形变所形成的构造，

通常限于上、下未变形层

之间的一个层内。

火焰状构造（图源@Mikesclark）

导致沉积物变形的作用因素

是多种多样的，主要有重力、

沉积物液化、超孔隙压力、

收缩、破裂、撞击等。

包卷层理（图源@ EdwardEMeyer）

常见的变形构造主要包括

火焰状构造、包卷层理、

干裂和雨痕等。

雨痕（图源@ EdwardEMeyer）

02

化学成因构造是指

沉积时期和沉积期后由

结晶、溶解、沉淀等化学作用

在沉积面上或沉积物中

所形成的沉积构造。

如晶体印痕、鸟眼构造、

结核和缝合线等。

（图源@google.com）

在适宜的条件下，

冰、盐类等物质在松软的

沉积物层面上结晶生长，

它们后来由于溶融、溶解而消失，

从而在层面上留下其晶体的印痕。

晶体印痕（图源@Baidu百科）

如果这类晶体后来

被其它物质交代，或者晶体印痕

为其它物质充填，就形成

晶体假象即假晶。

石膏假晶（图源@Baidu百科）

鸟眼构造主要发育于泥晶

或粉晶石灰岩及白云岩中，

由单个或成群的毫米级

鸟眼状孔隙被亮晶方解石或

石膏等胶结物充填而成。

鸟眼构造（图源@Baidu百科）

它们常呈浅色斑点出现在

暗色的基底中,

如果成群定向排列,

则形成筛状、窗格状或

网格状构造。

鸟眼构造（图源@Baidu百科）

关于鸟眼构造的成因

有以下多种说法：

（图源@Baidu百科）

结核是指在成分、结构、颜色等

方面与围岩有显著区别，

且与围岩间有明显

界面的矿物集合体。

结核群（加利福尼亚州）（图源@Brocken Inaglory ）

结核的成分有碳酸盐质、

锰质、铁质、硅质、

磷酸盐质和硫化铁等。

形状有球形、椭球形、透镜形或

不规则团块状等；大小悬殊，

其内部构造也很不一致。

大型碳酸盐结核（图源@James St. John）

结核常在碎屑岩、粘土岩、

碳酸盐岩中成单个或

串珠状群体出现。

结核（密歇根州）（图源@James St. John）

缝合线构造在碳酸盐岩

地层中广泛发育，

在石英砂岩、硅质岩、

盐岩等岩层内也有产出。

缝合线（图源@Michael C. Rygel）

它在剖面上表现为

连接岩层的两个

相邻部分的锯齿状接缝，

其中常富集粘土等不溶残余物，

在平面上呈参差起伏的表面。

缝合线（瑞士）（图源@Woudloper）

缝合线的起伏幅度变化较大，

小者小于1mm，

大者可达十几厘米或更大。

它的几何形状常见的有

简单波曲形、复杂弯曲形、

尖齿形、方齿形和震波曲线形。

缝合线类别（图源@GEOCACHING）

03

生物成因构造指

生物由于活动或生长在

沉积物表面或内部遗留下来的

各种痕迹。包括

叠层石构造和遗迹化石等。

（图源@google.com）

叠层石是是由藻类

在生命活动过程中，将海水中的

钙、镁碳酸盐及其碎屑颗粒粘结、

沉淀而形成的一种化石。

叠层石（澳大利亚）（图源@Paul Harrison ）

随着季节的变化、

生长沉淀的快慢，

形成了叠层石深浅相间的

复杂色层构造。这种构造主要有

纹层状、球状、半球状、

柱状、锥状及枝状等。

叠层石（纽约）（图源@Rygel, M.C. ）

在地质年代中，叠层石

从古至今均可见及。

它几乎出露于世界各地。

如在我国，以前寒武纪，

主要是中、晚元古宙最为繁盛。

叠层石剖面（加拿大）（图源@Wilson44691 ）

遗迹化石是指地质历史时期的

生物遗留在沉积物表面或

沉积物内部的各种生命活动的

形迹构造形成的化石。

Chirotherium脚印化石（三叠纪）（图源@Ballista ）

从沉积学角度来看也可认为

遗迹化石是各种

生物成因的沉积构造，

如各种生物扰动、足迹、移迹、

潜穴、粪化石等；

以及生物侵蚀构造，如钻孔等。

爬行痕迹化石（寒武纪）（图源@Kennethcgass ）

绝大多数遗迹化石都是原地保存。

无论是产生于沉积物表面的

足迹、移迹或产生在

沉积物内部的潜穴、钻孔，

都会随着沉积物的

成岩固结作用而保存在原地。

针管迹化石（图源@Wilson44691）

遗迹化石既可以同

古生物实体化石共同产生，

也可以在缺乏实体化石

的地层中产生，

具有硬壳的生物可以造成遗迹，

缺乏硬体只有软躯体的生物

（例如蠕形动物）也可以造成遗迹。

蠕动痕迹化石（图源@Wilson44691）

遗迹化石的研究可以为

古生物学、地层学、古生态和

沉积环境提供许多有用的资料。

钻孔遗迹（图源@Wilson44691）

参考资料：

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

[2] Šimo, Vladimír & Starek, Dušan & Tomašových, Adam & Fekete, Kamil & Olšavský, Mário & Šurka, 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] 冯增昭. 中国沉积学[M]. 石油工业出版社, 1994.

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

NOAA、GEOCACHING、、YouTube、维基百科、搜狐等