含腕足的灰岩好判,红色砂岩就难了。很多人见红写陆相,见灰岩写海相,两条经验各有一半会翻车。海陆之分有一套次序:先看生物,再看自生矿物,最后才轮到颜色与岩性。
海相化石是最硬的一条,出现即可定案
棘皮动物、腕足类、珊瑚、头足类、放射虫、有孔虫,这些门类只生活在海里,地层里出现任一类,海相即可定。它们没有淡水代表,也没有陆生近亲,指相意义最干净,不需要旁证。
陆相也有自己的指示者。陆生植物根迹、淡水双壳、肺鱼类与四足动物骨骼、煤层与铝土矿,都指向陆地或沼泽。根迹尤其可靠,根系就地生长会穿透层理,搬运来的植物碎屑做不到这一点。
自生矿物比颜色可靠,海绿石只在海里生成
海绿石是含铁钾的层状硅酸盐,呈暗绿色颗粒,粒径多在 0.1–1 毫米,只在海洋环境里自生形成。鲕绿泥石同样限于海相。两者出现在砂岩里,即使化石被溶掉,也能把海相判回来。
陆相的自生矿物另有一套。钙质结核、铁质结核、石膏与岩盐见于干旱陆相或盐湖,铝土矿见于热带风化壳。判读要看矿物是自生还是继承:继承矿物来自物源区,不能指相;自生矿物在同生期形成,才有资格。浅海台地相碳酸盐岩累计厚常在 100–300 米 以上。
颜色只作参考,红层与灰岩都能两栖
红色来自赤铁矿,说明沉积时或成岩早期处于氧化状态,与水介质无关。陆相冲积平原可以红,海相滨岸也能红,只要海底暴露氧化。把红层一律判为陆相,是野外最常见的过度推断。
灰岩同样两栖。灰岩只说明碳酸钙供给充足、陆源碎屑少,不说明一定在海里。湖泊可以沉积泥灰岩与介壳灰岩,泉水出口能形成钙华。判海相灰岩,仍要回到生物与海绿石。
过渡相带里海陆标志会同时出现
三角洲前缘、潟湖、河口湾,海相生物与陆源碎屑混生,单一标志必然打架。潟湖水体浅,水深多在 1–10 米,盐度波动大,生物种类掉到几种广盐性双壳,化石稀少反而成了标志。河口湾常见海相介形虫与淡水螺同层。
判这类地层要用组合与趋势,不用单点。自下而上由海相组合变为陆相组合,是变浅;反之为加深。组合的完整度也要记:种属单调、壳体微小、只有幼体,往往说明盐度胁迫,这段趋势比一个标签有用。
关键数据
下列数值用于海陆判读时的尺度对照,化石大小依壳体最大长度计,水深为常见分布区间。
- 海绿石粒径 0.1–1 毫米
- 鲕粒直径 0.2–2 毫米
- 滨浅海一般 0–200 米 水深
- 腕足壳体 5–50 毫米
- 煤层厚度 0.5–10 米
- 钙质结核直径 1–10 厘米
- 潟湖水深多在 1–10 米
咸化湖泊会让生物标志整个失灵
海相化石会被搬运。风暴与浊流能把浅海壳体带进深水,河流能从老地层剥出化石再沉积。判搬运看三点:壳体磨损圆钝、大小分选与围岩不符、跨门类混堆,三条同时出现就不能当原位。
咸化湖泊是另一道陷阱。盐湖里可出现介形虫、轮藻与薄壳双壳,盐度接近海水时生物面貌会趋同。生物指相在盐度异常的水体里会失灵,此为本文判断。此时必须结合自生矿物与区域构造背景,单靠化石会误判。
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.
- 中国科学院《中国自然地理》编辑委员会.《中国自然地理·古地理》. 科学出版社, 1984.