野外正常地層與倒轉(zhuǎn)地層的確定方法及成因

楊慧琳

摘要：巖層的正常與倒轉(zhuǎn)可以依據(jù)化石確定地層新老加以判定，也可以根據(jù)沉積巖巖石的層面特征、層理特征、構(gòu)造特征以及巖性來(lái)判斷確定。層理構(gòu)造包括平行層理、斜層理、槽狀層理、水平層理、粒序?qū)永淼?；層面?gòu)造包括波痕、泥裂、底沖刷、重荷模、蟲(chóng)跡等。這些原生構(gòu)造都可以用來(lái)確定巖層的頂、底面。以研究區(qū)地層特征為例，峨眉山背斜北東翼上，形成次級(jí)的北西-南東向的褶皺與斷裂構(gòu)造，導(dǎo)致部分地層發(fā)生倒轉(zhuǎn)。其中牛背山背斜中，南段地層倒轉(zhuǎn)，峨眉山斷層下盤(pán)地層局部倒轉(zhuǎn)為典型。

關(guān)鍵詞：峨眉山山區(qū)；地層倒轉(zhuǎn)成因

1研究區(qū)概況

1.1概述

峨眉山龍門(mén)硐剖面位于四川省峨眉山市西南約5km的天景鄉(xiāng)挖斷山至龍門(mén)硐地段。該剖面屬挖斷山背斜北東翼。剖面中地層沿公路及東門(mén)河畔連續(xù)裸露，近于直立，部分地層有倒轉(zhuǎn)。剖面層序完整，沉積相標(biāo)志豐富，且周邊交通方便。

1.2地質(zhì)背景

1.2.1地層

自龍門(mén)硐河左側(cè)小路邊徑，沿龍門(mén)硐河下游方向至龍門(mén)硐地質(zhì)保護(hù)點(diǎn)石碑處，依次出現(xiàn)的地層為P3x（宣威組）、T1d（東川組）、T1f（飛仙美組）、T1j（嘉陵江組）、T2l（雷口坡組）、TBx（須家河組）。

1.2.2巖石

P 3x其中主要是紫紅色、灰綠色、黃綠色的砂巖、粉砂巖、泥巖及煤線(xiàn)的回轉(zhuǎn)層，屬河流相：Tld主要為紫紅色砂巖、粉砂巖及泥巖的回旋層，具大型板狀、槽狀、平行層理，屬河流相；T1f為灰白色灰?guī)r與紫紅色砂巖、粉砂巖、泥巖的旋回層，頂部為含玉髓礫石的砂巖、粉砂巖、泥巖的回旋層，具有潮汐、包卷層理、重荷模、泥裂、波痕及縫合線(xiàn)構(gòu)造等，屬河口灣相；T1j下部黃灰色白云巖夾云泥巖，中部為灰紫色灰?guī)r及泥灰?guī)r，上部以黃灰色白云巖為主，灰紫色紅色膏融角礫巖，屬海相；T21底部淺綠、灰白色水云母黏土巖、云泥巖、紋層狀及中層狀白云巖，中部以灰?guī)r為主，上部為白云巖、含石膏白云巖夾膏溶角礫巖，具斜層理，咸化湖相；T3x中上部可分五段，二、四段以泥巖為主，河流相，底部為深灰色、灰黑色薄一中層灰?guī)r，海相。

1.2.3區(qū)域構(gòu)造運(yùn)動(dòng)

牛背山背斜，位于桂花場(chǎng)向斜北東側(cè)，也屬峨眉山背斜的次級(jí)褶皺構(gòu)造。該背斜北段軸向?yàn)楸睎|一南西，中段兩河口一龍門(mén)硐軸向轉(zhuǎn)為北西一南東，南至慧燈寺，長(zhǎng)約27km。核部地層為中二疊統(tǒng)，兩翼分別依次為上二疊統(tǒng)、三疊系、侏羅系。南西翼產(chǎn)狀正常，傾角中等；北東翼北段地層正常，中、南段地層倒轉(zhuǎn)，傾角較陡，樞紐扭曲，分別向北東和南東傾伏，南段傾伏角較大，為斜歪傾伏背斜。

2確定正常層序和倒轉(zhuǎn)層序的方法

2.1層理構(gòu)造

2.1.1斜層理

斜層理是由紋層互相斜交組成的，常呈弧形，有多種類(lèi)型。利用前積紋層的形態(tài)及被層系面截切的關(guān)系可以判斷巖層的頂?shù)酌?。前積紋層的頂部多被截切，與層系面呈高角度相交，下部常逐漸收斂，變緩，與底面小角度相交或相切。如東川組砂巖中發(fā)育的斜層理，示巖層倒轉(zhuǎn)。

2.1.2槽狀層理

固結(jié)和半固結(jié)的沉積層的頂面，會(huì)因水流沖刷而成為凹凸不平的沖刷面。沖刷面之上，再沉積時(shí)，被沖刷下來(lái)的下?tīng)顜r層的碎塊和礫石，又往往堆積在沖刷出的溝、槽中。根據(jù)沖刷面和上覆巖石的碎屑，可以判斷巖層的相對(duì)層序。如龍門(mén)硐電站北面左岸處，東川組砂巖中發(fā)育的槽形層理。

2.1.3粒序?qū)永?/p>

粒序?qū)永硎撬樾嘉镔|(zhì)在沉積過(guò)程中由于流體（通常是濁流）流速減緩，碎屑物質(zhì)逐漸沉淀下來(lái)而形成的一種沉積結(jié)構(gòu)。粒序?qū)永碓趩螌又?，從底面到頂面粒度由粗到?xì)。例如，由底部的礫石或粗砂由下至上遞變?yōu)榧?xì)砂、粉砂以至泥質(zhì)。粒序?qū)永淼捻斆媾c其上一層的底面是突變的，有明顯的界面。典型的有龍門(mén)硐電站北面左岸，東川組砂巖中發(fā)育有粒序?qū)永恚編r層倒轉(zhuǎn)。

2.2層面構(gòu)造

2.2.1波痕

波痕是由風(fēng)、水流或波浪等介質(zhì)的運(yùn)動(dòng)在沉積物表面所形成的一種波狀起伏的層面構(gòu)造。巖層顯示波痕特征為，波峰一般比波谷更窄而尖，正常位置是波峰向上。特殊的，如龍門(mén)硐河左岸處，飛仙關(guān)組灰?guī)r中對(duì)稱(chēng)波痕印模。

2.2.2重荷模

其屬于軟沉積變形，未固結(jié)的砂巖體由于重力的作用向下沉入泥巖中，形成向底面凸出的砂模（重荷模），而下伏飽含水分的泥巖向上覆砂模之間貫入砂巖體中而形成火焰狀構(gòu)造，火焰狀尖端指向巖層的頂面。如地處龍門(mén)硐河左岸飛仙關(guān)組砂巖中的重荷模，示巖層倒轉(zhuǎn)。

2.2.3泥裂

也稱(chēng)干裂，是未固結(jié)的沉積物露出水面后，經(jīng)暴曬干固收縮形成的與層面大致垂直的楔形裂縫。泥裂常使層面構(gòu)造成網(wǎng)狀、放射狀或不規(guī)則分叉狀的裂縫，剖面上則呈v型或u型裂口。泥裂的裂口正常位置是上寬下窄。而龍門(mén)硐電站北左岸處，東川組粉砂巖中發(fā)育的泥裂印模。

2.2.4蟲(chóng)跡

古生物（如三葉蟲(chóng)）在松軟沉積中活動(dòng)的爬痕，主要保存在砂巖、泥巖等巖層的層面上。如龍門(mén)硐河左岸處，飛仙關(guān)組粉砂巖中具有蟲(chóng)跡印模。

3地層倒轉(zhuǎn)成因

地層倒轉(zhuǎn)的成因主要與構(gòu)造運(yùn)動(dòng)有關(guān)。巖層形成以后，經(jīng)受構(gòu)造運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生變形、變位，改變了原始沉積時(shí)的近水平狀態(tài)，但大多仍保持頂面在上，底面在下，層序是下老上新，即正常層序。一部分巖層則受到強(qiáng)烈變位，巖層發(fā)生倒轉(zhuǎn)，層序是下新上老，即倒轉(zhuǎn)層序。導(dǎo)致地層倒轉(zhuǎn)的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)主要有傾斜構(gòu)造、褶皺構(gòu)造、斷裂構(gòu)造。

3.1傾斜構(gòu)造

巖層層面與水平面之間有一定夾角時(shí)稱(chēng)為傾斜構(gòu)造。傾斜構(gòu)造常常是褶曲的一翼或斷層的一盤(pán)，也可以是大區(qū)域內(nèi)的不均勻抬升或下降所形成。具有傾斜構(gòu)造的巖層，不同地點(diǎn)在同一高程上出現(xiàn)不同時(shí)代的巖層。

3.2褶皺構(gòu)造

褶皺是巖層受力變形產(chǎn)生一系列連續(xù)的彎曲。按照軸面的產(chǎn)狀劃分為：直立褶皺、斜歪褶皺、倒轉(zhuǎn)褶皺和平臥褶皺。能產(chǎn)生倒轉(zhuǎn)層序的為：倒轉(zhuǎn)褶皺和平臥褶皺。共同特征為：一翼巖層正常，另一翼巖層倒轉(zhuǎn)。典型地，牛背山背斜，屬于倒轉(zhuǎn)褶皺，其中南段地層倒轉(zhuǎn)。

3.3斷裂構(gòu)造

巖體、巖層受力后發(fā)生變形，當(dāng)所受的力超過(guò)巖石本身強(qiáng)度時(shí)，巖石的連續(xù)完整性就會(huì)被破壞，形成斷裂構(gòu)造。斷裂構(gòu)造可分為節(jié)理和斷層。斷層中兩個(gè)斷盤(pán)相對(duì)運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生巨大的摩擦和擠壓，使得某些巖層由原來(lái)的正常層序變?yōu)榈罐D(zhuǎn)層序。如東門(mén)硐左岸的挖斷山斷層，斷層面傾向南西，斷層上盤(pán)為P2m灰?guī)r，下盤(pán)為P3e玄武巖。