野外正常地层与倒转地层的确定方法及成因

杨慧琳

摘要：岩层的正常与倒转可以依据化石确定地层新老加以判定，也可以根据沉积岩岩石的层面特征、层理特征、构造特征以及岩性来判断确定。层理构造包括平行层理、斜层理、槽状层理、水平层理、粒序层理等；层面构造包括波痕、泥裂、底冲刷、重荷模、虫迹等。这些原生构造都可以用来确定岩层的顶、底面。以研究区地层特征为例，峨眉山背斜北東翼上，形成次级的北西-南东向的褶皱与断裂构造，导致部分地层发生倒转。其中牛背山背斜中，南段地层倒转，峨眉山断层下盘地层局部倒转为典型。

关键词：峨眉山山区；地层倒转成因

1研究区概况

1.1概述

峨眉山龙门硐剖面位于四川省峨眉山市西南约5km的天景乡挖断山至龙门硐地段。该剖面属挖断山背斜北东翼。剖面中地层沿公路及东门河畔连续裸露，近于直立，部分地层有倒转。剖面层序完整，沉积相标志丰富，且周边交通方便。

1.2地质背景

1.2.1地层

自龙门硐河左侧小路边径，沿龙门硐河下游方向至龙门硐地质保护点石碑处，依次出现的地层为P3x（宣威组）、T1d（东川组）、T1f（飞仙美组）、T1j（嘉陵江组）、T2l（雷口坡组）、TBx（须家河组）。

1.2.2岩石

P 3x其中主要是紫红色、灰绿色、黄绿色的砂岩、粉砂岩、泥岩及煤线的回转层，属河流相：Tld主要为紫红色砂岩、粉砂岩及泥岩的回旋层，具大型板状、槽状、平行层理，属河流相；T1f为灰白色灰岩与紫红色砂岩、粉砂岩、泥岩的旋回层，顶部为含玉髓砾石的砂岩、粉砂岩、泥岩的回旋层，具有潮汐、包卷层理、重荷模、泥裂、波痕及缝合线构造等，属河口湾相；T1j下部黄灰色白云岩夹云泥岩，中部为灰紫色灰岩及泥灰岩，上部以黄灰色白云岩为主，灰紫色红色膏融角砾岩，属海相；T21底部浅绿、灰白色水云母黏土岩、云泥岩、纹层状及中层状白云岩，中部以灰岩为主，上部为白云岩、含石膏白云岩夹膏溶角砾岩，具斜层理，咸化湖相；T3x中上部可分五段，二、四段以泥岩为主，河流相，底部为深灰色、灰黑色薄一中层灰岩，海相。

1.2.3区域构造运动

牛背山背斜，位于桂花场向斜北东侧，也属峨眉山背斜的次级褶皱构造。该背斜北段轴向为北东一南西，中段两河口一龙门硐轴向转为北西一南东，南至慧灯寺，长约27km。核部地层为中二叠统，两翼分别依次为上二叠统、三叠系、侏罗系。南西翼产状正常，倾角中等；北东翼北段地层正常，中、南段地层倒转，倾角较陡，枢纽扭曲，分别向北东和南东倾伏，南段倾伏角较大，为斜歪倾伏背斜。

2确定正常层序和倒转层序的方法

2.1层理构造

2.1.1斜层理

斜层理是由纹层互相斜交组成的，常呈弧形，有多种类型。利用前积纹层的形态及被层系面截切的关系可以判断岩层的顶底面。前积纹层的顶部多被截切，与层系面呈高角度相交，下部常逐渐收敛，变缓，与底面小角度相交或相切。如东川组砂岩中发育的斜层理，示岩层倒转。

2.1.2槽状层理

固结和半固结的沉积层的顶面，会因水流冲刷而成为凹凸不平的冲刷面。冲刷面之上，再沉积时，被冲刷下来的下状岩层的碎块和砾石，又往往堆积在冲刷出的沟、槽中。根据冲刷面和上覆岩石的碎屑，可以判断岩层的相对层序。如龙门硐电站北面左岸处，东川组砂岩中发育的槽形层理。

2.1.3粒序层理

粒序层理是碎屑物质在沉积过程中由于流体（通常是浊流）流速减缓，碎屑物质逐渐沉淀下来而形成的一种沉积结构。粒序层理在单层中，从底面到顶面粒度由粗到细。例如，由底部的砾石或粗砂由下至上递变为细砂、粉砂以至泥质。粒序层理的顶面与其上一层的底面是突变的，有明显的界面。典型的有龙门硐电站北面左岸，东川组砂岩中发育有粒序层理，示岩层倒转。

2.2层面构造

2.2.1波痕

波痕是由风、水流或波浪等介质的运动在沉积物表面所形成的一种波状起伏的层面构造。岩层显示波痕特征为，波峰一般比波谷更窄而尖，正常位置是波峰向上。特殊的，如龙门硐河左岸处，飞仙关组灰岩中对称波痕印模。

2.2.2重荷模

其属于软沉积变形，未固结的砂岩体由于重力的作用向下沉入泥岩中，形成向底面凸出的砂模（重荷模），而下伏饱含水分的泥岩向上覆砂模之间贯入砂岩体中而形成火焰状构造，火焰状尖端指向岩层的顶面。如地处龙门硐河左岸飞仙关组砂岩中的重荷模，示岩层倒转。

2.2.3泥裂

也称干裂，是未固结的沉积物露出水面后，经暴晒干固收缩形成的与层面大致垂直的楔形裂缝。泥裂常使层面构造成网状、放射状或不规则分叉状的裂缝，剖面上则呈v型或u型裂口。泥裂的裂口正常位置是上宽下窄。而龙门硐电站北左岸处，东川组粉砂岩中发育的泥裂印模。

2.2.4虫迹

古生物（如三叶虫）在松软沉积中活动的爬痕，主要保存在砂岩、泥岩等岩层的层面上。如龙门硐河左岸处，飞仙关组粉砂岩中具有虫迹印模。

3地层倒转成因

地层倒转的成因主要与构造运动有关。岩层形成以后，经受构造运动产生变形、变位，改变了原始沉积时的近水平状态，但大多仍保持顶面在上，底面在下，层序是下老上新，即正常层序。一部分岩层则受到强烈变位，岩层发生倒转，层序是下新上老，即倒转层序。导致地层倒转的构造运动主要有倾斜构造、褶皱构造、断裂构造。

3.1倾斜构造

岩层层面与水平面之间有一定夹角时称为倾斜构造。倾斜构造常常是褶曲的一翼或断层的一盘，也可以是大区域内的不均匀抬升或下降所形成。具有倾斜构造的岩层，不同地点在同一高程上出现不同时代的岩层。

3.2褶皱构造

褶皱是岩层受力变形产生一系列连续的弯曲。按照轴面的产状划分为：直立褶皱、斜歪褶皱、倒转褶皱和平卧褶皱。能产生倒转层序的为：倒转褶皱和平卧褶皱。共同特征为：一翼岩层正常，另一翼岩层倒转。典型地，牛背山背斜，属于倒转褶皱，其中南段地层倒转。

3.3断裂构造

岩体、岩层受力后发生变形，当所受的力超过岩石本身强度时，岩石的连续完整性就会被破坏，形成断裂构造。断裂构造可分为节理和断层。断层中两个断盘相对运动，产生巨大的摩擦和挤压，使得某些岩层由原来的正常层序变为倒转层序。如东门硐左岸的挖断山断层，断层面倾向南西，断层上盘为P2m灰岩，下盘为P3e玄武岩。