灰岩剖面上常见一条条锯齿状的泥线,多数人把它当成层理面,顺着它量产状、分层。把它与真正的层理面摆在一起比,差别很明显:一条平直干净,一条齿状咬合,缝里还夹着黑乎乎的不溶残余。
先看缝面:齿状咬合,缝内夹泥质残余
缝合线的缝面由许多小齿咬合而成,齿高 1–10 毫米,齿尖互相插入。缝内充填黏土、有机质、黄铁矿与石英粉等不溶残余,颜色比围岩深,敲开后缝面粗糙发暗,摸上去有颗粒感,残余物厚度常见 0.5–3 毫米。
层理面是沉积界面,通常平直,沿粒度、颜色或成分变化,两侧岩石成分一致。层理面上可以有云母片定向排列,但不会出现连续的泥质残余条带,也不会两壁咬合。沿走向追十米,层理仍在同一高度。
齿的形状是缝合线独有的。镜下看,齿柱垂直缝面,柱内是方解石纤维,柱间夹不溶物;层理面上没有这种柱状结构。看到垂直缝面的柱状齿,基本可以定案。齿的高低一层层错开,缝面因此不闭合。
层间缝合线平行层理,靠延伸长度分开
缝合线多数平行层理,叫层间缝合线,最容易与层理混。区别在厚度与连续性:层间缝合线厚 1–20 毫米,延伸几米到几十米后就消失,层理却能追出整个露头,穿过岩性变化仍不断,厚度也不均匀,两头薄中间厚。
与层理斜交或垂直的叫构造缝合线,走向常与褶皱轴平行或垂直,倾角多在 60–90 度。这类缝合线切穿层理,正好用来证明它是后期成因,与沉积界面无关。构造缝的齿更粗,齿高可到 2 厘米。
齿高与间距能估出压溶的强度
缝合线是压溶的产物。上覆压力使碳酸盐在缝面优先溶解,溶解物沿缝迁移沉淀,不溶物残留原地,缝面逐渐形成齿状咬合。压溶需要埋深,通常几百米以上才开始明显,温度每升高十摄氏度,压溶明显加快。
压溶会让岩层变薄。灰岩中缝合线间距 5 厘米到 2 米,密集处累计的压溶量可达原厚度的十分之一到三成。这一条可以解释同一层灰岩在两处量出的厚度为什么差得很多,层厚差三成时先找缝合线。
缝合线切穿颗粒与化石,层理绕行
缝合线还切穿颗粒与化石。鲕粒直径 0.5–2 毫米,被缝面截断后两侧仍可拼合;层理面则绕颗粒而过,颗粒保持完整。切穿还是绕过,是镜下最快的一条判据,比量齿高省事。两侧拼合时,鲕粒的同心环能对上。
关键数据
下列数值取自碳酸盐岩的常见观察,泥质含量越高,缝合线越发育。本文判断:先看缝内有没有不溶残余,再看齿柱方向,两条合起来基本不会判错。同一露头上量五条缝,取中位数。
- 齿高 1–10 毫米,齿尖互相插入
- 层间缝合线厚 1–20 毫米,延伸几米即消失
- 缝合线间距 5 厘米至 2 米
- 压溶量可达原厚度的十分之一到三成
- 压溶明显发育的埋深常在数百米以上
- 齿柱垂直缝面,柱内为方解石纤维
- 层理面平直,两侧成分一致,无残余条带
边界:纯灰岩与风化面会让齿形消失
缝合线在纯灰岩里反而不明显。泥质与有机质含量低,缝内没有可识别的残余物,齿形也浅,容易被当成普通的缝合状裂隙。含泥质较多的灰岩,缝合线最好认;含泥量低的层段,缝间距常大于 2 米。
另一处边界是风化面。风化把齿磨圆,残余物被雨水冲走,缝面看着平直,与层理难以区分。本文判断,风化面上疑似的缝合线必须敲取新鲜面,或切薄片确认,不能凭表面就分层,薄片下看齿柱最可靠。
参考文献
- 冯增昭 主编.《沉积岩石学》(第二版). 石油工业出版社, 1993. —— 压溶作用与缝合线。
- 曾允孚, 夏文杰 主编.《沉积岩石学》. 地质出版社, 1986.
- 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.