记录本上常写着一句「灰岩,含腕足碎片,属浅海相」。这一句里混了三样东西:岩石、化石、以及由它们推出的环境。相标志正是这三类的合称,分开记,判读才不会互相顶牛。
岩性标志最容易拿到,也最容易骗人
岩性标志包括颜色、成分、粒度、分选、磨圆与基质含量,手标本加放大镜就能记。红色砂岩多形成于氧化环境,黑色泥岩多形成于还原环境,这套颜色与氧化还原的对应在多数剖面成立。它只说明底质与水化学,不直接说明海还是陆。
粒度与分选补上一层信息。粒径 0.06–2 毫米 的砂要持续水流才能搬动,分选好说明搬运距离长或动力稳定;2–50 毫米 的砾石混杂堆积,多半是近源洪流或冰碛。岩性给的是动力线索,不给地理坐标。
古生物标志权重最高,指相化石能一锤定音
古生物标志分两类:化石的门类,和化石的保存状态。珊瑚、腕足、棘皮、头足是典型海生门类,出现即指向海洋;陆生植物根、淡水双壳、脊椎动物骨骼指向陆地。这一条最硬,因为它们不能跨环境生存。
保存状态同样说话。原地埋藏的壳体完整、双壳闭合、保留生长姿态,说明没被搬远;壳体破碎、大小混杂、跨门类堆在一起,多半是异地搬运。珊瑚礁多在 0–50 米 水深,超过这一深度就难以造礁。
沉积构造标志判水动力,不判海陆
沉积构造是第三类标志,只管水动力强弱与流向,管不了海陆。同一组交错层理,河流能形成,潮汐也能形成,单看形态分不开。因此它在三位里排第三,用作补证,不用作定案。
权重顺序应按生物、原生构造、岩性的次序排。生物指相最直接,构造指示动力,岩性最易得也最易误读。三者一致时结论可靠,三者冲突时先查搬运与改造,这条次序比任何单一标志都稳。
过渡环境里三类标志会互相打架
三角洲、潟湖、河口湾这类过渡环境,海相生物与陆源碎屑混在一起,三类标志常给出相反答案。潟湖盐度忽高忽低,生物种类骤减,只剩一两种广盐性双壳,看起来像没有化石,这种贫乏组合本身就是标志。
处理办法是扩大采样范围。单点矛盾时看上下层位的变化趋势:由海相组合向上过渡为陆相组合,说明在变浅;反过来说明在加深。趋势比单点可靠,这也是层序判读的起点。
关键数据
下列数值用于把三类标志落到可核对的尺度上,样品粒度与化石大小须注明测量方法。
- 砂的粒径 0.06–2 毫米
- 砾石粒径 2–50 毫米
- 造礁珊瑚多在 0–50 米 水深
- 有孔虫壳体 0.1–1 毫米
- 介形虫壳体 0.5–2 毫米
- 腕足壳体 5–50 毫米
- 滨浅海一般 0–200 米 水深
化石会被搬家和改造,三类标志同时失灵
异地埋藏是第一道漏洞。海相化石能被风暴、浊流搬进陆相地层,也能被河流从老地层里剥出来再沉积。判断时看磨损与分选:搬过的化石边缘圆钝、表面有磨痕、与围岩粒度不匹配。
成岩与变质会抹掉另外两类。强生物扰动把层理搅成均质,重结晶毁掉壳体微细结构。标志失效时不能硬判,只能标环境不明,此为本文判断。记录里写清「未见指相证据」,比勉强填一个「浅海」更有用。
参考文献
- 赵澄林, 朱筱敏 主编.《沉积岩石学》(第三版). 石油工业出版社, 2001.
- 姜在兴 主编.《沉积学》(第二版). 石油工业出版社, 2010.
- 郝诒纯 等.《微体古生物学教程》. 中国地质大学出版社, 1993.