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粒序层理正序与逆序:粗粒压在哪一头,顶底就定在哪一头

河床边的一层砂,底部能摸到粗颗粒,往上越摸越细,很多人以为只是分选不好。这种上下有规律的粗细变化叫粒序,它记录同一股水流由强转弱的过程,也是野外定顶底最省事的一条线索,量之前先认准层面。

先量两端粒径,差值跨两个粒级才算粒序

判粒序先量两端:在层底与层顶各取五个最大颗粒,量中轴长度取中位数。底部 1–2 毫米、顶部 0.05–0.1 毫米,差值跨两个粒级,才算真正的粒序;差值不到一个粒级,多半只是分选波动。颗粒形状不规则时,量中轴比量宽度稳定。

粒序单元的厚度从 1 厘米到 2 米都有,浊积岩里常见 10–50 厘米。厚度与粒径不必同步:厚层可以全由细砂组成,薄层也可能底部带砾,厚度只说明沉积量,不说明水流强度,同一露头上厚度可差三倍以上。

正序的粗粒压在底部,是水流由强转弱的记录

正序是粗在下、细在上,底界粒径突变、向上渐变。它对应一次由强转弱的水流:粗颗粒先落,细颗粒后落,中间没有停顿。正序层的底面往往是冲刷面,顶面才是原沉积面,界面之下常残留下 1–2 厘米的泥质。

正序单元常成群出现,一层接一层,每层底部都有冲刷面。数一个剖面里正序层的层数,就能读出事件次数;层与层之间的泥质薄夹层,代表两次事件之间的平静期,厚度多在 1–10 厘米。层数越多,说明事件越频繁。

逆序的粗粒浮在顶部,成因是颗粒碰撞与液化

逆序是粗在上、细在下,看着像把正序层翻了过来。它不能用地层倒转解释,因为层内纹层仍与层面平行;真正的成因是颗粒碰撞产生的分散压力把大颗粒顶到上部,或液化后整体上涌。逆序层的底界往往渐变,顶界反而清楚。

逆序层多见于颗粒流、泥石流和部分风暴沉积,厚度一般 5–50 厘米,底部常与下伏层渐变接触,顶面反而清楚。看到逆序,先找层内有没有牵引构造,没有才按颗粒流处理。颗粒流的逆序可贯穿整层,不只出现在顶部。

风化面与双粒序会造出假粒序,需切新鲜面复核

最容易出错的是双粒序:底部粗、中部细、顶部又变粗,形似两层叠在一起。它可能是两次事件衔接,也可能是液化改造。本文判断,遇到双粒序应先把中部当界面,分别量上下两段的粒径曲线,两段的斜率往往不同。

风化也会造出假粒序。砂岩表面被溶蚀后,细粒部分先失去胶结,露头上看着像向上变粗,切开新鲜面却是均匀的。本文判断,凡是只在风化面上成立的粒序都不算数,必须切新鲜面复核,切面要垂直于层面。

关键数据

下列数值取自浊积岩与颗粒流的常见范围,不同粒级划分方案会有出入。本文判断:粒序的价值在方向,量出粗端在哪一头,比记住厚度有用。厚度、粒径、层数三项一起记,剖面之间才能对比。

  • 正序层底部粒径 1–2 毫米,顶部 0.05–0.1 毫米
  • 粒序单元厚 10–50 厘米,薄者 1 厘米,厚者 2 米
  • 正序层底界为冲刷面,顶界渐变
  • 逆序层厚 5–50 厘米,顶界常较清楚
  • 正序层间的泥质夹层厚 1–10 厘米
  • 每端量五个最大颗粒,取中位数
  • 界面处粒径突变,层内向上渐变

边界:粒序不指示水深,强应变会抹平粒径差

粒序只说明粒径随高度的变化,不直接说明水深。浅水风暴流、深水浊流都能形成正序,判断环境要配合层面构造与化石,不能只凭粒序一条。同一条粒序层,可以出现在完全不同的环境里。

另一处边界是强应变地区。岩层被压扁后颗粒长轴定向,沿伸长方向量出的粒径偏大,粒序会被抹平甚至读反。本文判断,劈理发育的剖面上,粒序只能作参考,不宜单独用来定顶底,恢复原始厚度后再量粒径误差小得多。

参考文献

  • 曾允孚, 夏文杰 主编.《沉积岩石学》. 地质出版社, 1986. —— 粒序层理与浊流沉积。
  • 冯增昭 主编.《沉积岩石学》(第二版). 石油工业出版社, 1993.
  • 里丁 H.G. 编, 周明鉴 等译.《沉积环境和相》. 科学出版社, 1985.
  • 刘宝珺 主编.《沉积岩石学》. 地质出版社, 1980.
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文章名称:粒序层理正序与逆序:粗粒压在哪一头,顶底就定在哪一头
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