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包卷层理与滑塌构造:一个困在层内,一个切穿层组

砂层的纹层忽然卷成一团团,像被搅过的面糊,多数人第一反应是后期褶皱。看两件事就能分开:卷曲是否被限制在单层之内,上下界面是否还保持平直,这两条比卷曲形态本身更管用,两个界面就能定案。

包卷层理的纹层卷曲,上下界面依旧平直

包卷层理是层内纹层的卷曲,波长 2–50 厘米,振幅 1–20 厘米,形态有宽缓的背斜向斜,也有直立的圆柱状。向上凸与向下凹的弧交替出现,整层看不出统一的倒向。卷曲轴的方向在同一层内大体一致,跨层就变。

关键在界面:包卷层的顶面与底面都平直,未被卷曲破坏,纹层在界面处被截断。卷曲只发生在层内,不跨层传递,这一条把包卷层理与褶皱、滑塌分开,露头上先找界面再谈形态,界面处的纹层被整齐截断,没有拖曳。

滑塌构造有底滑面,褶皱倒向指下坡

滑塌构造影响的不止一层。它是一套层组一起变形,底部有起伏的滑移面,面上可见擦痕、泥砾和拖曳褶皱;上部常过渡为未变形的原状层,界线不规则,中间还夹着砂岩碎块,滑移面上下的变形程度差别明显。

滑塌褶皱有统一倒向:轴面倾向坡下,倒转翼指向滑动方向。量十条褶皱的轴面产状取优势方位,能估出古斜坡的倾向,误差一般在 20 度以内,单个褶皱不足以定方向,倒转翼越紧闭,滑动距离越远。

卷曲的波长与振幅可以估出液化层的厚度

包卷层理的成因是液化。快速沉积的细砂饱水后,超孔隙水压力使颗粒悬浮,层内发生流动,纹层被揉皱;水向上逸出时留下的通道,常是卷曲最剧烈的位置,也是判断水逸出方向的线索,卷曲紧闭处常见水逸出的通道。

液化要求沉积快、粒度细、含水高。细砂与粉砂互层的剖面最容易出现,单层厚度多在 5–50 厘米;粗砂透水快,超压难积累,反而少见包卷。沉积速率超过每天 1 厘米时,超压才留得住,含泥量高的砂层卷曲更紧闭。

差异压实与构造褶皱会冒充包卷层理

规模是第二个分野。包卷层理的卷曲尺度多在几十厘米以内,整层厚度不超过 1 米;滑塌构造的褶皱高可达数米,滑移面延伸几十米,还能见到成块的砂岩透镜体夹在泥岩里,两者相差一个数量级以上。

容易混进来的是差异压实与构造褶皱。差异压实的上覆层向下弯,下伏层却不变形;构造褶皱的波长更大,轴面有劈理,两翼产状对称。本文判断,见到轴面劈理的,一律按构造处理,差异压实的弯曲只出现在界面附近。

关键数据

下列数值取自常见露头的量测,砂泥比与沉积速率会改变规模。本文判断:先看界面是否被切穿,再量波长,顺序反过来容易把滑塌当成包卷。波长量三个卷曲弧取平均,振幅量峰谷高差。

  • 包卷层理波长 2–50 厘米,振幅 1–20 厘米
  • 包卷层单层厚 5–50 厘米,一般不超过 1 米
  • 滑塌褶皱高可达数米,滑移面延伸几十米
  • 滑塌倒向量十条轴面取优势方位,误差约 20 度
  • 包卷层顶底界面平直,纹层被界面截断
  • 差异压实只弯上覆层,下伏层不变形
  • 轴面劈理一出现,即按构造褶皱处理

边界:切面方向与后期压实都会掩盖卷曲

包卷层理在岩芯与小露头上常常认不出。切面若正好平行卷曲轴,看到的是平行纹层,卷曲完全隐藏;必须换两个互相垂直的切面观察,或在垂直层面的断面上比对,才能确认,岩芯里尤其要切两个方向。

另一处边界是后期压实。深埋之后卷曲被压扁,振幅从 10 厘米压到 2–3 厘米,波长反而拉长,形态被拉平,看着像普通的平行纹层。本文判断,压实强烈的剖面上,包卷层理只能定性描述,振幅与波长的比值比单个数值更能说明压实程度。

参考文献

  • 曾允孚, 夏文杰 主编.《沉积岩石学》. 地质出版社, 1986. —— 包卷层理与滑塌构造。
  • 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:包卷层理与滑塌构造:一个困在层内,一个切穿层组
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