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地質學
第一章 概論
第十二章 河流與河流的地質作用
第十三章 地下水
第十四章 風的地質作用
第十五章 冰川與冰川的地質作用
第十六章 湖泊和沼澤的地質作用
第十七章 海洋
第十八章 海水的地質作用 - 海水的剝蝕和搬運作用
第十九章 板塊構造學說
第十一章 地質圖與地質圖的判讀
第十章 地層與地質時間
第二章 我們居住的地球
第三章 礦物
第四章 岩石概論
第五章 火山與火山作用
第六章 風化和土壤
第七章 地質作用、地殼變動與構造運動
第八章 化石與古生物學
第九章 地殼與生物進化的歷程概述
第二十章 環境地質學
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4-17 沉積岩的主要沉積構造現象
沉積岩的主要特點為具有各種沉積構造現象,可以根據這種現象決定沉積時的環境、上下層面、和古水流方向等,所有構造現象可以由其成因分為兩大類別和無數個別現象。
 
1.無機構造現象(Inorganic Structures): 
 
機械的構造現象:層理(Stratification)、泥裂(Mudcracks)、波痕(Ripple Marks)、表面痕(Surface marks)、拖痕(Tool marks)、挖痕(Scour marks)、同時變形構造(Penecontemporaneous Deformation Structures)。
 
化學的構造現象:溶蝕構造(縫合線 Stylolite等)、積聚構造(結核 Concretion、團塊 Nodule)、複式構造(晶洞 Geode、疊錐 Cone-in-cone、龜甲石 Septaria)。
 
2.有機構造現象(Organic Structures): 
 
     化石(Fossils)
     生物擾動構造(Bioturbation Structures or Ichnofossils)
     生物痕(Biogenic Marks)
 
現在把若干主要沉積構造現象分述如下:
 
1.層理(Bedding or Stratification):
 
大多數沉積岩多表現為一層一層可以沿之分離或劈開的岩層(Bed)。這種成層的構造名為沈積層或岩層。分開相鄰不同岩層的面叫做層面(Bedding Plane),見圖4-15。層面都是由於沉積時的短暫間斷,沉積物供應來源地的變化,礦物顆粒大小、結構、或成分的變異,或水流速度或搬運介質能量的變異等因素所造成。沉積物在平靜的環境下受重力影響,其層次多呈水平。這一現象史坦諾早在17世紀就注意到,他在那時就提出了地層原始水平定律與地層疊置定律(見第一章)。

有些岩層是呈傾斜狀的。這都是因為地層在沈積時受地殼變動或在強風與急流以及火山錐等情況下堆積所形成。一般岩層的厚度可以小至數公厘,大至數十公尺。有些沈積層組織是均勻的,沒有內部構造,但大多數的地層卻表現了某些特
定的紋理,稱層理。有些是水平的有些是交錯的。
 
                                                        
 
層理的種類極多,主要有下列幾種: 
 
(1)水平紋理(Laminite)
水平紋理是細粒沈積物的最大特徵,是由極細的水平紋所組成 (圖4-26)。
 

                                                                

(2)交錯層理(Cross-bedding)
交錯層理是碎屑沈積物和沈積岩中最常見的層理類型之一(見圖4-17),它的特點是岩層的沉積面不和主要沉積面平行,而與之成為一個傾斜角,它的底面可能是平面,也可能是槽狀。交錯層理造成的力學原理是水平力與重力的合成,所以是傾斜的。這現象是沙粒沿著海邊的波浪或沙丘前進,沿沙波的向風坡向上到達波峰後,在較陡而背向風的一側或下坡方向向下崩落堆積所造成,它的成因目前還研究得不夠,同一種形狀的交錯層理可能有幾種成因。交錯層理多發生在沙丘的背風側、波痕的背風移動面、沖積扇和小的三角洲上,也發生在沙灘和沙洲的傾斜面上,也可以由河道的下切和填積所造成。交鍺層理是一個可以用來指示地層上下面的重要沉積構造。
 
                                                                                    

粒級層通常多認為是在大陸坡的底部由濁流(Turbidity Current)作用所形成,以後在海洋章中還要討論。
 
2.層面標示與層面構造:
 
(1)泥裂又稱乾裂或龜裂紋(Mud Crack)
泥裂是軟質的濕泥土經過日晒收縮後所呈的龜裂現象,在平面上呈五邊形或多邊形(一般具有3-6個邊);在剖面圖上泥裂後的裂囗上大下小,約呈V字形,多邊形的頂面兩邊微微向上捲曲。(見圖4-29)。由此可決定地層層面的上下關係。

      
   
 
2)沖刷痕或槽模(Flute Casts)
因水流沖刷而產生之槽溝痕稱之(圖4-30)。
 
(3)雨痕
由雨點所形成的圓形小凹點(圖4-29)。


         



(4)波痕( Ripple Mark)
波痕是水的波浪流過細沙表面所遣留下來的痕跡,常發育在沙丘、海灘、或河流湖泊的底部。波痕的形狀和大小變化很多,一般較重要的有,水流波痕、浪成波痕與風成波痕。見圖4-32。
 
2.與沉積作用同時生成之構造:
(1)崩移或滑崩構造(Slumping)
在一沉積斜坡上,因重力而造成柔性沉積層的滑動構造 (圖4-33)。

                                                         

(2)荷重鑄型及火焰構造 (圖4-34)
是由不均衡負載或不同密度的層理,受荷重的影響而造成; 荷重鑄型也是一種底痕構造。

                                                         
(3)示底構造 (Geopetal filling)
在沉積時,空洞(Cavities)為泥質或微晶質沉積物所充填 (圖4-35),其表面可表示沉積時的水平面。

                                                           

(4)潮汐坪(tidal flat)角礫構造
半膠結的泥層為潮汐打碎形成的平行角礫狀構造 (圖4-36)。

                                                             
 
3.生物遺骸、遺跡和活動構造
 
(1)化石(Fossil)
化石代表古代生物在沉積岩中的遺骸或遺跡,是動植物死亡後遺留在沉積物中的遺骸或遺跡(見圖4-22)。化石的研究可指出古代生物演化的過程,也是研究歷史地質學最好的依據資料。化石可以決定岩石的相對地質年齡和其沉積時的古地理環境。
 
                                                                                                

(2)生物活動構造(Bioturbation Structures)
這種由生物活動形成的構造和表示生物遺痕的化石不同,它們是表示以前的生物在沉積物或沉積物表面活動時所留下來的痕跡,層理常因為這種活動而受到擾亂。這包括動物的足跡和爬痕(Trails and Tracks)、小蟲的鑽孔(Burrows)等,地
質上名之為生痕化石(Trace Fossils) (圖4-38)。

                                                                       

 
4.其他構造
(1)結核(Concretion)
是指成分、結構、硬度、顏色等與圍岩有明顯不同的團塊狀礦物質富集體在風化後特性常和四週的圍岩石不同。結核有各種大小或形狀,直徑由一公分以下到二公尺以上。
 
結核通常多呈球狀或橢圓體,有時為同心圓狀,中間有一個核心,也有略呈較不規則形體者。如果結核是比較不規則的瘤狀,就叫做團塊(Nodule),一般多缺少同心圓或其他的構造。造成結核和團塊的最主要物質是燧石、方解石、菱鐵礦等,有時混雜有土、粉沙、及有機物質,都是化學沉積物,來源是海水、湖水、或地下水。它們的造成原因很多,有沈積結核、成岩結核、構造結核、後生結核等多種。
 
(2)晶洞(Geode)
晶洞為中間空的洞狀構造,大致呈圓形或橢圓形,大小不一,通常直徑多在三十公分以上。洞的外緣都是一層玉髓的沉積物,沿著這層沉積圍滿了礦物晶體,都伸向中間的空隙部分生長。所以晶洞是一個中間有空穴而洞的四週都長滿了礦物晶體的構造,晶體以石英為主,少數含有方解石、白雲石、或其他礦物。

晶洞以石灰岩中最多,但是頁岩和砂岩中也有出現。晶洞的造成是原來沉積物中的含水包囊,當沉積物固結為沉積岩後,這一水包就為一層矽質包圍而和圍岩隔離。這一水包內含的鹽水向界擴張而使包體擴大,最後內外含鹽量相等時就停止生長。其時矽質的外膜乾化而結晶成玉髓,再收縮乾裂,原來的水包就形成一個小洞穴,以後含礦地下水溶液進入,就沿洞壁四緣沉澱晶體,都從外緣向中間空隙中心生長,這和結核體的從內向外生長情況不同。
 
(3)壓溶構造(Pressure-Solution Structure)
a.縫合線(Stylolite)
常出現在石灰岩,石英砂岩,鹽岩,矽質岩中之鋸齒狀紋線(圖4-39)。是受壓力溶解而形成,壓力方向與縫合線垂直。
 
 
b.疊錐(Cone-in-Cone)
形如一連串的漏斗的重疊,主要成因是由壓溶所造成。

                                                                         
 

(4)龜甲石(Septaria)
 
為扁圓形的鈣質結核,具有放射狀的龜裂方解石充填,是鈣質結核因脫水收縮而形成(圖4-40)。

                                                                      

 
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