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Ch2原生构造1-07级用

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第2章

原生构造

本章简介

原生构造包括沉积岩的原生构造,如各 种层理、波痕等,以及岩浆岩体的原生构造。 本章在介绍地质体的基本产状以及相关的整 合和假(不)整合的概念与含义的基础上, 将逐次介绍沉积岩和岩浆岩体的原生构造及 它们的观察与研究。
2013-7-31

本章主要内容
第1节 地质体的基本产状 第2节 沉积岩的原生构造

第3节 岩浆岩产状
第4节 喷出岩原生构造

第5节 侵入岩原生构造
第6节 岩浆岩构造研究
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第1节 地质体的基本产状
一、面状和线状构造的产状要素 1、面状构造的产状要素 *面的产状:以其在空间的延伸方位及其倾斜程度来 确定。任何面状构造或地质体界面的产状均以其走向、倾 向和倾角的数据表示。

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面状构造产状要素示意图

走向:岩层与水*面的交线称走向线(图中直线MON), 走向线在水*坐标系中所指的方位就是该岩层的走向, 有两个数值。 倾向:层面上与走向线 垂直的直线称(真)倾 斜线,倾斜线下倾方向 在水*面上的投影线所 指的方位就是该岩层的 倾向。 倾角:岩层的倾斜线与 它在水*面上投影线之 间的锐夹角就是该岩层 的(真)倾角。

N
O
水*面
D D'

M

倾斜岩层的产状要素
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2、线状构造的产状要素 直线的产状是直线在空间的方位和倾斜程度 。直线的产状要素包括倾伏向、倾伏角,或用其 所在*面上的侧伏向和侧伏角来表示。

线状构造产状要素示意图
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直线的产状要素与倾斜*面的产状要素类似,也有 (真)倾(伏)向和(真)倾(伏)角。
直线产状的表示方法与*面产状的表示方法类似,也 是“倾向?倾角”。如213°? 54 °
水*线 倾伏向 侧伏向

也可以把直线所在倾 斜*面作参照面,用 侧伏向和侧伏角表示

为倾伏角,为侧伏角

直线的产状。

直线的产状要素
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倾伏向和倾伏角(?)
倾伏向(指向): 某一线段在空间的沿倾斜方向 的延伸方向,即某一倾斜直线 在向下倾斜方位上的水*投影 线所指示的方向,用方位角或 象限角表示。 倾伏角: 指直线的倾斜角度,即直线与其水* 投影线间所夹之锐角。

侧伏向和侧伏角(?) 侧伏角—— 当线状构造包含在某一倾斜* 面内时,此线与该*面走向线 间所夹之锐角即为此线在那个 面上的侧伏角(用量角器现场 测量)。

侧伏向—— 就是构成上述侧伏角的走向线 的那一端的方位。

3、产状要素的测定与表示 岩层产状要素测定: (1)地质罗盘(常用) (2)几何作图法或赤*投影等方法 岩层的产状要素表示(文字、符号): (1)文字表示方法: 方位角表示法 只测记倾向与倾角。如 SW205°∠25°(或205°∠25°)。 象限角表示法 以北与南的方向作为0°, 一般测记走向、倾角和倾向象限。如N65°W/25°SW ,即走向为北偏西65°,倾角为25°,向南西倾斜。 (2)符号表示:常用符号见教材13页。
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北极 N0

NW W 270 SW

NE E 90 SE

S 180 南极

产状要素的表示方法 图示法——长线表示走向,短线表示倾向,数字
表示倾角

数字法
象限法

SE 150??60?

S30?E?60?

注意其*惯用法!!

4、岩层的厚度 厚度(真厚度)指岩层的两个*行界面之间的垂直距离( 图中h)。岩层除真厚度外,还有视厚度与铅直厚度。 在与岩层走向斜交的直立剖面或在与岩层面不垂直的任何 方向的非直立剖面上测得的岩层顶、底界线的垂直距离,都是 视厚度(图中h’)。 铅直厚度指岩层顶、底面之间沿铅直方向的距离(图中H )。
铅直厚度>视厚度>真厚度

岩层的真厚度、铅直厚度 与视厚度

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二、水*岩层

水*岩层是同一层面上各点的海拔标高相同或 基本相同的岩层。未经变动的,保持原始状态的沉 积岩层一般都是水*的。变形极其轻微的地台盖层, 其岩层往往成水*或*水*产出,如下图。

水*岩层
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水*岩层的特征
(1)在地形 地质图上,岩层的 地质界线与地形等 高线*行或重合。 在山顶或孤立山丘 上的地质界线呈封 闭的曲线,在沟谷 中呈尖齿状条带, 其尖端指向上游。 水*岩层立体图
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地形地质图

水*岩层的特征

(2)一套水*岩层,老岩层在下,新岩层在上。若 地形切割轻微,地面只出露最新地层。如果地形切割强烈、 沟谷发育,则在低洼处出露较老的地层,自低谷至山顶地 层时代依次变新。 (3)岩层顶、底面之间的垂直距离是岩层的厚度。 水*岩层的厚度即其顶、底面的标高差。 (4)岩层出露宽度是其顶、底面出露线之间的水* 距。水*距的大小取决于岩层厚度和地面坡度。厚度一致 的岩层出露宽度决定于坡度,坡度大出露宽度小,坡度小 则出露宽度大。坡度一致时,出露宽度决定于厚度,厚度 大出露宽度大,厚度小则出露宽度小。
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三、倾斜岩层
原始水*岩层因构造作用而改变其水*产状, 形成倾斜岩层。倾斜岩层是指倾向和倾角基本一致 的一套岩层,是变形岩层和构造中最基本的一种。 倾斜岩层可以展布很广,呈区域性构造;但更常常 是某种构造的一个组成部分。

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岩层的露头界线形态

1)水*岩层露头界线在地质*面图上表现为与地形 等高线*行或重合; 2)直立岩层露头界线在地质图上沿走向呈直线延伸; 3)倾斜岩层露头界线分布形态较复杂,表现为与地 形等高线成交切关系。

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三、倾斜岩层
倾斜岩层的露头界线在地形地质图上与地形等 高线之间呈交截关系。 倾斜岩层在地表的出露界线或地质界线常以一 定规律展布。穿越沟谷和山脊的地质界线的*面投 影均呈“V”字形态,这种规律叫“V”字形法则。

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“V”字形法则
倾斜岩层的露头界线在地形地

质图上与地形等高线之间有一定的
关系,这种关系就是“V”字形法则。 1. “相反相同”-向反线同

800m

如果岩层倾向与地面坡向相反, 在地形地质图上岩层界线与地 形等高线的弯曲方向一致,且 弯曲幅度小于地形等高线。
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等高线 地形 界线 岩层

地形地质图的特征

当岩层倾向与地面 坡向相反时,岩层界线 与地形等高线的弯曲方 向一致,即在沟谷处, 岩层界线的“V”字形尖 端指向沟谷的上游,而 过山脊时,“V”字形尖 端则指向山脊的下坡, 岩层界线的弯曲度总是 比等高线弯曲度小。
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2. “相同>相反”-向同线 反 如果岩层倾向与地面 坡向相同,且岩层倾角大 于地面坡角,则在地形地 质图上岩层界线与地形等 高线的弯曲方向相反。

线 高 0m 等 80 形 地

界线 岩层

地形地质图的特征

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当岩层倾向与地面坡向相同,且岩层倾 角大于地面坡度角时,岩层界线与地形等高 线成相反的方向弯曲,即在沟谷处,岩层界 线的“V”字形尖端指向沟谷的下游,在山脊 上,“V”字形尖端则指向山脊的上坡。

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3. “相同<相同”-向同 线同
如果岩层倾向与地面 坡向相同,且岩层倾角小 于地面坡角,则在地形地 质图上岩层界线的弯曲方 向与地形等高线相同且弯 曲幅大于地形等高线。
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80 0m

地形地质图的特征

地形 等高 线

线 层界 岩

当岩层倾向与地面坡 向相同,岩层倾角小于 地面坡度角时,岩层界 线与地形等高线的弯曲 方向相同,即在沟谷处, 岩层界线的“V”字形尖 端指向沟谷的上游,在 山脊上,“V”字形尖端 则指向山脊的下坡,但 岩层界线的弯曲度大于 地形等高线的弯曲度。
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垂直岩层

岩层基本产状类型及其基本特征简表
类型 水*岩层 直立岩层
构造复杂区

倾斜岩层
中等复杂区

构造简单区 分布 区 倾角? 0?,或小于5?

90? 露头宽度L

0?~90? h=H×cos? V字形法则

厚度h 铅直厚度H 地质 图

*行于等高线 直线

四、地层的接触关系
地层与地层之间的接触关系记录了地壳运动的
演化历史, 通过地层接触关系的研究, 可以追索地壳 运动的性质、特点和演化历史, 确定地质构造的形成 时期和岩浆活动时期, 同时对研究古地理演化, 寻找 某些矿床以及解决其它有关地质问题等都有很重要

的意义。
? 地层之间的接触关系包括整合接触和不整合接

触两种基本类型。

概念: 1. 整合接触: 上、下地层在沉积层序上没有间断, 岩性和所含 化石都是递变的, 上、下岩层的产状*行一致, 它们是 连续沉积形成的, 这种上、下岩层的接触关系叫整合 接触。 2. 不整合接触: 上、下地层之间的层序有沉积间断, 即先后沉积 的地层之间缺失了部分地层, 这种上、下地层之间的 接触关系叫不整合。 3. 不整合面: 上、下地层之间的沉积间断接触面叫不整合面 4. 不整合线: 不整合面在地表的出露线叫不整合线

1、整合接触

沉积作用基本连续,沉积物连续堆积, 没有间断。新老地层之间为*行或*于* 行的关系
整合接触的地质意义 反映该地区在此沉积时期内地壳升 降与沉积处于相对稳定状态,没有发生 显著的构造运动
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2、不整合接触 沉积接触的上下两套地层之间有沉积间断,代表 地质历史中一定的时间间隔。在此期间,或者是由于 区域上升而没有接受沉积,或者是已沉积的地层又被 侵蚀。不整合的类型有两种,即*行不整合和角度不 整合。 *行不整合 又称假整合,主要表现是不整合面 上下两套地层的产状彼此*行。 角度不整合 主要表现为不整合面上下两套地层 产状不同,褶皱型式和变形强弱程度不同、断裂构造 发育程度和性质不同、上下两套地层的构造方向不同 。两套地层的变质程度和岩浆活动也常有明显差异。
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*行不整合-假整合

不整合面上下两套地层的产状彼此*行, 接触界线与整合接触界线相似 *行不整合与整合的区别 *行不整合上下两套地层之间缺失地 层 *行不整合反映地壳上升,沉积地层 露出水面,接受剥蚀,是升降运动的表现
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角度不整合 上下两套地层产状不同,构造(褶皱、 断裂等)形式、强度和变形方向,变质程 度,岩浆活动不同 反映两套地层经历了不同的地质发展 历史。 角度不整合的特点
(1)上、下两套地层之间有沉积间断, 缺失部分地层 (2)上、下两套地层的岩层产状不一致 (3)在不整合面上常有底砾岩、古风化壳、古土壤层等 (4)上覆较新地层的底面与不整合面基本*行, 而下伏较老 地层的岩层面与不整合面相截交。
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不整合举例
J T C
塔里木盆地东阿塘北 部由地震剖面揭示的 角度不整合

塔里木盆地塔北隆 起东段由地震剖面 揭示的中生界超覆 现象

Mz

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不整合举例

嵌入不整合
新沉积物充填于侵 蚀凹地中,导致新 地层底面与不整合 面呈交切状态。新 老地层在横向上直 接接触的现象称作 毗连。

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请注意:不要将一些交错层理误认为是角度不整合

美国犹他州Zion国家公园 Navaho砂岩中的风成交错层理
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角度不整合

剖面图和地质图上的角度不整合

? 新地层的底面界线截切老地层出露界线
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不整合的形成
? *行不整合的形成过程 –下降、沉积→上升、沉积间断、遭受剥 蚀→下降、再沉积。 ? 角度不整合的形成过程 –下降、沉积→褶皱等变形、变质、岩浆 侵入、隆起、沉积间断、遭受剥蚀→下 降、再沉积。
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不整合的研究
? 不整合的研究主要涉及: –不整合的确定 –形成时代 –类型及其空间变化
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确定不整合的依据

? 地层古生物标志 –生物演化是连续的。如有中断,反 映地层缺失 ? 沉积标志-侵蚀 –古侵蚀面、古土壤及有关的残积矿 床、底砾岩等——反映隆起、侵蚀、 风化
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确定不整合的依据

? 构造变形 –产状,构造线,褶皱型式和强度,断 层类型、产状和强度,构造截切关系 ? 岩浆活动和变质作用 –不整合分隔的岩层之间,其岩浆作用、 变质作用以及成矿作用往往存在重要 的差别
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不整合的确定——综合研究
? 各方面标志相互印证 ? 从地质发展和地质作用的过程进行综 合分析 ? 注意排除后期构造的叠加干扰,如断 层叠加在不整合面上。

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不整合的形成时代
? 不整合的形成时限 – 下构造层的最新地层时代之后-下限 – 上构造层的最老地层时代之前-上限 ? 注意下伏地层的“缺”和/或“失” – 剥蚀搬运后形成的新的沉积地层 ? 借助构造变形、岩浆活动、变质作用的同位素 年代学资料 ? 综合考虑大区域的地质背景
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不整合的类型和空间变化

? 不整合的类型从右向左逐渐由角度不整合过渡 为*行不整合 ? 上覆岩层的沉积范围由老到新逐渐扩大,表现 为“超覆”
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第2节

沉积岩原生构造

沉积岩是地壳表层分布最为广泛的 岩石, 其覆盖面积占地球大陆面积的75%。 大陆地壳表层的沉积岩层中发育有大量的 地质构造。了解沉积岩层的原生构造是研 究地质构造的必须和重要的基础工作之一

? 有关的基本概念 ? 1、岩石的原生构造 ? 地球岩石圈岩石在岩石成岩和形成过程中产 生的非构造变动特征 ? 2、沉积岩层的原生构造 ? 沉积岩在沉积过程中和成岩过程中产生的非 构造变动的构造特征

? 3、沉积岩层及其要素 ? 岩层: 由两个*行或*于*行的界面所限定的岩 性基本一致的层状岩体 ? 沉积岩层: 由沉积作用形成的岩层 ? 层面: 分隔一个单一岩层的上下界面, 位于上面 的称为上层面或岩层顶面; 位于下面的称为下层面或 岩层底面。相邻两个岩层的接触界面, 既是上覆岩层 的底面, 又是下伏岩层的顶面。 ? 岩层厚度: 两相邻岩层面之间的垂直距离

? 4、岩层层序 沉积岩的原始沉积总是一层一层叠置 起来的,它们存在着下伏沉积一定早于上 覆沉积的相对新老关系。




5、岩层厚度及形态 一般来说, 岩层在 较大的范围内形成厚度 稳定的板状, 但由于沉 积环境和条件的变化, 有的岩层在延伸方向上 厚度不稳定, 有的向一 侧变薄甚至尖灭, 形成 楔形, 有的则向两侧变 薄尖灭, 形成透镜状。

一、层理及其识别
层理是沉积岩中最普遍的原生构造,包括层面以 及由岩层内部的成分、粒度、结构、胶结物和颜色等 特征在剖面上的突变或渐变所显现出来的一种成层性 。 依据层理形态及其结构,将其分为水*层理和交 错层理。其中交错层理可以用来确定岩层的面向,而 水*层理因其顶、底面方向性不明显,难以用来判别 岩层的面向。 沉积岩层理可根据岩石的成分、结构、色调变化 来识别。
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? 2 层理的组成:

?

(1) 细层: 细层又称纹层, 是组 成层理的最小单位, 细层厚度很 小, 常以毫米计, 同一细层多具 有较均一的成分和结构, 它们是 在相同的水动力条件下同时形 成的。 ? ☆细层可与层面*行或斜交 ? ☆细层可以是*直的也可是波 状弯曲的 ? ☆细层与细层之间可*行或不 *行

细层可与层面*行

细层可与层面斜交

细层可与层面斜交

细层可与层面斜交

细层可以是*直的也可是波状弯曲的

? 2 层理的组成

?

(2) 层系: 是由成 分、结构和产状上 相同的许多细层组 成,是在同一环境相 同水动力条件下,不 同时间形成的细层 组成。

? 3 层理的基本类型
? 层理按其形态的不同可 分为三种基本类型: 斜 *行层理 层 波状层理 理 斜层理

* 行 层 理

波状层理

层理的识别标志:成分、结构、颜色、层 面原生构造
成分 沉积物成分的变化是显示层理的重要标志,即使是成分 比较均一的岩层,认真地观察也会发现细微的成分变化。在成分较 均一的巨厚岩层中,有时可能存在成分特殊的薄夹层,借助于这类 夹层可以识别巨厚岩层的层理。 结构 绝大多数碎屑沉积岩层都是由不同粒度、不同形状的颗 粒分层堆积的,根据碎屑粒度和形状的变化可以识别出层理。 颜色 在层理隐蔽、成分均一、颗粒较细的岩层中,如有颜色 不同的夹层或条带,可以指示层理。但要注意区分次生变化引起的 色调变化。 层面原生构造 波痕、底面印膜、暴露标志可以作为确定和识 别层理的标志。
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岩石成分的变化

岩石结构的变化

岩石颜色的变化

泥裂

二、原生沉积构造及其岩层顶底面的识别
面向(facing)是指成层岩层顶面法线所指的方向, 是成层岩系中岩层由老变新的方向。 沉积岩层的很多原生沉积构造,可以用来确定岩层的 面向。 1、交错层理
交错层理(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, 2013-7-31 与底面小角度相交或相切。

交错层理

岩层的面向 ——岩层由老变新的方向-箭头所指

新地层

老地层

5 4 3 2 1

2、递变层理
递变层理又叫粒级层理,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。递变层理在单层中,从底面到顶 面粒度由粗到细。递变层理的顶面与其上一层的底面是突 变的,有明显的界面。 少数情况下会出现反向递变层理,即在一个单层内, 由底到顶粒度逐渐变粗,这是 由于水流逐渐加强或粗碎屑物 质相互碰撞、悬浮,细碎屑先 沉积(动力筛作用)等原因所 造成的。与正向递变层理的区 别在于它的顶界是渐变过渡的。
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3、波痕

波痕是沉积物表面由于水和空气流动而形成的波状 起伏不*的堆积形态。主要发育在粉砂岩、砂岩及碳酸盐 岩的表面,在细砾岩中也可见到。对于波痕的原型及其印 模,均波峰尖端指向岩层顶面,波谷指向底面。
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4、层面暴露标志 当未固结的沉积物暴露在水 面之上时,其表面会留下各种成 因的暴露标志,可用来确定岩层 的顶、底面。
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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状裂缝。泥裂常 使层面构成网状、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。这些裂缝被上覆沉积物填 充,使填充层的底面形成底面脊状印模。楔状裂缝和脊状 印模的尖端均指向岩层底面。泥裂常见于粘土岩、粉砂岩 及细砂岩层面上,偶而也见于碳酸盐岩层面上。

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雨痕 当雨点落在湿润柔软的泥质或 粉砂质沉积物表面时,冲打出的圆形凹 坑及其凸起的边缘,称作雨痕。雨痕被 上覆沉积物填充掩埋并成岩,岩层顶面 上会留下凹坑,在上覆岩层底面形成突 起印模。 其它层面暴露标志如冰雹痕、石盐 假晶以及冰晶痕等,也可用来确定岩层 的面向。
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5、生物标志 某些化石在岩层内的埋藏保存状态可用 来鉴定岩层的顶、底面。
植物根系 贝壳埋藏状态

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6、底面印模

当水流或涡流在松软沉积物上流动时,由于涡流对 沉积物的侵蚀或水流携带物(如介壳碎片、岩屑、树枝等) 对沉积物表面的刻划,会在沉积物的表面留下各种形状的 凹坑和沟槽,这些痕迹常被砂质所充填。成岩后多在泥质 岩层之上的砂岩底面保留下来,称作底面印模(也称作铸 型)。由于页岩易风化、 而砂岩抗风化能力强,因 此印模常保存在砂岩的底 面上(图A)。以与原始 凹槽相反的形态表现出来 。常见有鳞茎状、舌状凸 起或细长的脊状等(图B)。
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7、冲刷面

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*的冲刷面。冲刷面之上, 再沉积时,被冲刷下 来的下伏岩层的碎块和砾 石,又往往堆积在冲刷出 的沟、槽中。根据冲刷面 和上覆岩层的碎屑,可以 判别岩层的相对层序。
冲刷面
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