第一章物理成因的沉积构造.doc

第一章 物理成因的沉积构造 物理成因的原生沉积构造，是由于沉积物在搬运和沉积时以及沉积之后不久，在流体 流动、重力等物理因素作用下而产生的。它们大致可分为三类流动构造、变形构造及暴 露构造。 一、流动构造 流动构造current structures系指沉积物在搬运和沉积时，在流体主要是水和空气的流动作用下形成的构造。其中有些是以沉积作用为主在沉积物表面或内部形成的构造，例如波痕、层理等。而且，多数内部构造与其表面特征有极为密切的成因关系，如某些交错层理就是由波痕的迁移和相互叠置所形成的。另一些则是在侵蚀作用下形成的表面构造，如冲刷痕和压刻痕。在古代沉积物中，可以发现它们在岩层底面上保存得更好些。 我们将流动作用形成的沉积构造归纳为六组，并在不同的标题下加以论述。 一 波 痕 波痕ripples or ripple marks是非粘结性物质主要是松散砂在水流、波浪或风的作用下形成的、具有波状起伏的表面痕迹，有人也称为波纹或沙纹。在现代和古代沉积物中，波痕是最常见的表面或层面特征之一。 一个波痕由一个脊和一个谷组成。因此，相邻的两个波脊共用一个波谷。在自然界中，单个波痕较少见，往往是成组出现。成组出现的、波脊近于彼此平行的波痕称为波痕列ripple train。 波痕通常是用平行于流动方向即垂直于波脊延长方向的纵剖面来描述其大小和形态的。下面简要地介绍描述波痕时所用的一些重要术语。 脊点波痕纵剖面上的最高点； 谷点波痕纵剖面上的最低点； 向流面波痕中面向流动方向的缓倾斜面； 背流面波痕中背向流动方向的陡倾斜面； 波长L在垂直于波脊的断面上，相邻的两个脊点或谷点之间的水平距离； 波高H波痕的脊点与谷点之间的垂直距离； 波痕指数RI波长与波高之比L／H； 对称指数RSI向流面水平投影长度与背流面水平投影长度之比l1／l2。 波痕也可以根据波脊形态和波痕对称性进一步描述。此外，有人还使用了另一些描 述术语，例如，表示波脊间平行程度的平行指数、说明波脊弯曲程度的直度指数、指示波脊 延伸长度的连续指数等Tanner，1967。 关于波痕的分类，首先可以按形成动力分为水流波痕、浪成波痕、孤立波痕、干涉波 痕、改造波痕及风成波痕，然后再根据其大小或形态进一步划分。 1．水流波痕 单向水流在非粘结性物质的表面上所形成的波痕为水流波痕current ripples。波痕 垂直于水流方向延长，向流面平缓，背流面较陡。可以利用这些特征来恢复水流的大致方 向。水流波痕的脊有不同的形状直线形、波曲形、链形、舌形、新月形、菱形等；可以是连续的，也可以是断续的。波脊形态的变化主要与水深和流速有关。一般来说，随着水深减 小和流速增大，波脊形态由简单变复杂，由连续变断续。 发育完善的水流波痕，由一个或几个向流面纹层、许多前积纹层以及一个或几个水平 的底积纹层组成图3。前积纹层是波痕的主要组成部分，其倾角和形态变化较大。前积纹层的倾角最大可达35，而形态可变化于直线形、切线形、凹形和s形之间；控制前积纹层倾角和形态变化的主要因素是1流速和底床切应力bed shear stress，2深度比，即水流深度与沉积盆地深度之比，3沉积物类型Joplin，1963，1965。简单地说，随着流速的增大，前积纹层的形态从直线形→切线形→凹形→S形。小的深度比较深的水有利于角度较陡的直线形前积纹层的沉积，而较大的深度比浅水则有利于发育缓倾斜的切线形前积纹层。当其它条件都相同时，沉积物变细或者粘土含量增多时，前积纹层的倾角减小。 在水流波痕中，粗颗粒往往集中在前积纹层的外侧和底部。也就是说，波谷中的沉积物比波脊上的粗参见图3。这是因为颗粒在顺波痕背流面塌落时垂直于滑动面进行分选，因此粗颗粒往往堆积在外侧。另一方面，在重力影响下，较大的颗粒由于下降速度较快，趋于富集在背流面底部。但是，这种分选效应由于明显地受背流面长度的控制，因此在大波痕中比小波痕中表现得更清楚些。 1小水流波痕 波长在460厘米、波高在0．36厘米范围内的水流波痕称为小水流波痕smallcurrent ripples。在描述中，为了简单起见，将“水流”两字省略，简称为小波痕。它的波痕指数总是大于5，多数在8--15之间。小波痕不可能在粒径大于0．6毫米的砂中生成。因此，它们总是产于粒径小于0．6毫米的砂质表面上。能在细砂中产生小波痕的最低水流速度是20厘米／秒左右，粉砂中的则为815厘米／秒Rees，1966。 这种波痕在河流、海岸、潮坪等浅水环境中十分普遍，在湖泊、三角洲、陆架、甚至浊流环境中也是常见的。 小波痕按照波脊形态可以分为下列几种 1）直线形小波痕图版1I、2 它们的波脊基本上成直线形延伸，且大致相互平行。它们与不对称浪成波痕的区别在于波痕形态较扁平，波痕指数有时特别大，波脊很少有分叉现象。这种波痕通常是在水流速度较低的情况下形成的。 2波曲形小波痕图版13、4 其波脊呈波曲形或弯曲形，延伸较长。相邻的波曲脊一般是不同相位的，即波脊的向前突出部分不在同一直线上。 3链形小波痕图版21 波脊的弯曲程度比波曲形的大，形似链子。但波脊基本上是连续的，实际上可看作为波曲形与舌形之间的过渡类型。 4舌形小波痕图版22 波脊不连续，呈舌形，向前下游方向伸出。舌形体的排列一般是不同相位的。 5菱形小波痕图版24 波脊不连续，单个波痕体大致为菱形，其下游侧有两个陡的背流面，它们相交成一个指向下游的锐角。它的另一个特征是波脊特别低，因此它们可能只以菱形或鱼鳞形图案出现在近于平滑的沉积物表面上。这种波痕一般是在高流速和极浅水12厘米深的条件下形成的，有时甚至在几毫米厚的水膜下也可发育。它们往往由海滩上的回流所产生，故有人例如McKee，1953称之为回流痕backwash marks。还有一种波痕，其成因也与海滩上的回流有关，我们暂称之为低脊小波痕。它的特点是波脊呈连续的弯曲形，但特别低；向流面缓而长，背流面陡而短图版41、3。形成这种波痕的水流速度可能要比产生菱形小波痕的小些- 显然，小波痕的波脊由直线形向菱形的变化，反映了水流能量的逐渐增大。因此，从直线形小波痕到菱形小波痕是一个连续变化的系列，其间存在着各种过渡类型。在自然界中，上述的这几种波痕可以单独出现，但实际上更多的则是以它们之间的过渡形态产出图版23，图版31、2。 2大水流波痕 波长在0．630米、波高在0．061．5米范围内的水流波痕可称为大水流波痕mega current ripples，简称为大波痕。这种波痕与水动力工作者所称的沙丘或沙垅dunes基本相当。它的波痕指数一般在15以上。 通过大量的研究，发现大波痕和小波痕与水流的一般关系是相似的。但是，大、小波痕之间却没有确定的中间形态。而且，在大波痕的向流面上可以同时产生活动的小波痕。所以，一般认为这两种波痕的成因模式是完全不同的。 大波痕主要产于粒径大于0．6毫米的砂中，多数发育于河流和潮道环境中，在海滩和 潮坪上也常见到。但是，在古代沉积物中，保存完整的大波痕并不象小波痕那样常见。这大概是由于其个体较大，在露头上或岩心中一般难以鉴别；另一方面，也因其大而更易受到改造和侵蚀，通常只留下它的内部构造，即大波痕层理。 大波痕也可以按波脊形态分为1直线形大波痕图版44；2波曲形大波痕图版42；3新月形大波痕，波脊不连续，呈向后上游方向弯曲的新月形，即波脊两端相对于中部向前延伸参见图2；4舌形大波痕和5菱形大波痕。最后两种比较少见。这些波痕的形态和内部构造与相对应的小波痕基本相似，所不同的只是规模和大小而已。 3巨水流波痕 波长在30米以上的水流波痕便称为巨水流波痕giant-current ripples，简称巨波痕。它们的波长一般为301000米，波高1．515米，波痕指数通常大于30，有时可达100。巨波痕的波脊一般呈直线形或波曲形图版51，向流面上常常上叠有大波痕。内部构造比较复杂，主要由大波痕层理组成，表现出内部构造与外部形态不协调。巨波痕与大波痕之间存在着过渡形态。因此，不少人并不区分这两种波痕，而将巨波痕与大波痕归为一类。 巨波痕至少要在几米深的水中才能形成。所以，一般认为它们大多分布在水深较大的环境中，如浅海和大河中。但我们曾在北戴河鸽子窝的前滨下部见到过巨波痕图版51。 4逆行沙丘 逆行沙丘antidunes是指在弗劳德数F大于1的急流条件下，在松散砂质表面上形成的一种与水面波同相位的沙丘状构造，有人也称为反丘或者逆行沙波regfessive sand wave。它们通常具有较长的脊，形态大致对称，波长一般为一厘米到六米，起伏较小，向流面和背流面均较平缓，波高一毫米到45厘米不等。 逆行沙丘可以向下游方向迁移，也可以保持原地不动，通常是向上游方向移动。相应地，逆行沙丘具有三种不同的内部构造。在第一种情况下，不明显的低角度纹层沉积在背流面上图5A；第二种情况则是纹层覆盖在整个逆行沙丘上图5B；在第三种情况下，水流从沙丘背流面上侵蚀出来的砂粒顺流运动，沉积在下一个逆行沙丘的向流面上。因此沙丘显示出向上游方向移动图5C，故称为逆行沙丘。 由于逆行沙丘是在水浅流急的条件下产生的，所以它们一般发育于海滩环境中。但在潮坪、河流及浊流等环境中也可见到。在古代沉积物中，保存完好的逆行沙丘很少见到。而且，由于逆行沙丘中的沉积作用是连续的，因而内部构造不甚明显，所以通常较难识别。它们一般以与平行层理伴生的逆行沙丘交错层理的形式保存在地质记录中。 从以上对水流波痕的描述可以看出，它们的形成和变化，与水流速度、水流深度、沉积物粒度等参数有密切的关系。我们引用赖内克和辛格Reineck，Singh，1973根据水槽实 验资料所作的一张图图6来说明这种关系。简单地说，在弗劳德数F小于1的低流态条件下，随着水流功率Vro＝流速X流体和沉积物的比重X水流深度X能量梯度的斜率的增大，在粒度小于0．6毫米的砂中，由没有沉积物运动的平底变为具有小波痕的底形，而且波脊形态由直线形一波曲形一舌形。当水流功率再增大时，小波痕变为大波痕。而在粒度大于0．6毫米的砂中，则是由低流态平底直接变为大波痕。其波脊形态也随着水流功率的增大由直线形一波曲形一新月形。水流功率再增大，也就是在F大于1的高流态条件下，首先出现有沉积物运动的高流态平底，接着产生逆行沙丘。在F近于1的过渡流态条件下，大波痕不稳定，出现大波痕到高流态平底之间的过渡底形。 2．浪成波痕 浪成波痕wave ripples，也称为摆动波痕oscillation ripples，是波浪作用于非粘结性沉积物表面所产生的波浪形痕迹。它们的波脊一般较直，垂直于波浪传播方向延伸，而且往往表现出分而复合的现象。 控制浪成波痕形成和大小的因素主要有两个。第一，波浪的传播速度与波长。当波速为990厘米／秒时，波浪就会在砂质表面上造成波痕；当波速超过90厘米／秒时，波痕消失，变成有沉积物运动的平底Inman，1957b波痕的规模趋向于随波长的增长而变大。第二个因素是沉积物的粒度。一般来说，粗砂中的浪成波痕要比细砂中的大，而波痕指数则比细砂中的小得多。 浪成波痕主要发育于浅水环境中，如湖滨、潮坪、海滩等环境。一般认为，水深超过200米便不能生成浪成波痕。 浪成波痕可以根据波脊的对称性分为对称的和不对称的浪成波痕。 1对称浪成波痕 对称浪成波痕symmetrical wave ripples的突出特征是波脊尖而对称图版52，一般呈直线形，可以出现分叉图版54。波谷圆滑，沿轴部有时可出现平行的次级小脊。这种波痕的波长一般为0．9200厘米，波高0．323厘米，波痕指数413，大多数为6一7。 典型的对称浪成波痕的内部构造非常特征。波脊中的纹层表现出中心部分交叉叠覆的人字形构造，而波谷中的纹层则具有倒人字形构造。根据这种特征和波脊的对称形态，不难与直线形小水流波痕和不对称浪成波痕相区别。 2不对称浪成波痕 不对称浪成波痕asymmetrical wave ripples的特征是波脊具有不对称的形态，一般呈直线形，而且往往表现出分而复合的现象图版53。其波长一般为1．5105厘米，波高0．320厘米，波痕指数516，大多数是68，对称指数为1．13．8。 这种波痕与直线形水流波痕很相似，也具有陡的背流面和缓的向流面图版62、3。其内部也由一个底积纹层和主体部分的许多单斜前积纹层所组成。一般可以根据下列特征区别这两种波痕1浪成波痕的波脊往往出现分而复合的分叉形式，而水流波痕的波脊则多中断并被别的脊所替代；2波长小于4．5厘米的不对称波痕一般属于不对称浪成波痕，波痕指数大于1 5或对称指数大于3．8的不对称波痕则只能是水流波痕；3浪成波痕的前积纹层往往表现出成束的分枝状，并且通过波谷延伸到相邻波痕的翼部上。 3．孤立波痕 当水流或波浪作用于砂供应不足的非砂质表面上时所形成的不连续波痕就是孤立波痕isolated ripples，在有的文献中也称为不完整波痕incomplete or starved ripples。它们往往呈孤立的、底平上凸的砂质透镜体出现在泥质表面上图版64。当孤立波痕嵌在泥质沉积物中时就组成了透镜状层理。这种波痕与正常波痕很相似，只是发育不完整而已。因此，其波高往往较低，波痕指数较大。 水流波痕和浪成波痕在条件合适时均可发育为孤立波痕。因此，孤立波痕可以按形成动力分为孤立水流波痕和孤立浪成波痕，然后分别按大小和对称性进一步划分。 孤立波痕的环境分布与水流波痕或浪成波痕相似，所不同的是它们大多出现在砂供应不足的环境中，如砂泥质海滩或潮坪上。 4．干涉波痕 在浅水地区，由不同方向的波浪或者不同方向的水流与波浪同时或基本同时地联合作用于砂质沉积物表面所形成的波痕称之为干涉波痕interfering ripples。它们一般由不同方向的两组或两组以上的波痕组合而成；既可以是浪成波痕对称或不对称的与水流波痕绝大多数是小波痕的相互叠加，也可以是两组浪成波痕的相交。因此，干涉波痕往往具有复杂的表面形态。 由于起作用的波浪和水流的方向、强度及影响顺序的不同，使得所形成的干涉波痕的 形态变化多端，其内部构造也比较复杂。 这类波痕主要发育于水流和波浪同时存在或者有不同方向波浪的浅水地区，例如在潮坪和海滩上就很常见到干涉波痕。 干涉波痕可以根据形成动力分为波浪波浪干涉波痕和波浪水流干涉波痕。根据现有的报道和我们的实地观察，还没有发现水流水流干涉波痕。这也许是由于在浅水区的同一地点上，不可能有不同方向的两股水流同时起作用的缘故。 1波浪波浪干涉波痕 它们是由不同方向的波浪所形成的干涉波痕，通常由两、三组方向不同的浪成波痕组合而成。在这种干涉波痕中，不同组的浪成波痕可以都是对称的或不对称的，也可以是一 组对称的，另一组不对称的；波长和波高可以是各不相同的，也可以是接近相等的；方向可以是相互垂直的，也可以是斜交的；可以是同时生成的，也可以略有先后。因此，它们表现出不同的形态，并且可以用其表面形态来形容。例如，叠瓦状干涉波痕图版了1、3，鱼鳞状干涉波痕图版72，网格状干涉波痕图版4、81、91、101，麦穗状干涉波痕 图版82，肋骨状干涉波痕图版92。 2波浪水流干涉波痕 它们是由方向不同的小水流波痕与对称或不对称浪成波痕叠加而成的干涉波痕。在这种干涉波痕中，水流波痕与浪成波痕或是同时形成的，或是浪成波痕叠加在先生成的水流波痕上。很少见到水流波痕叠加在浪成波痕上的现象。它们也有各种各样的表面形态，如梯格状干涉波痕图版102、4，串珠状干涉波痕图版111，斑块状干涉波痕图版112，网纹状干涉波痕图版113。 此外，当波浪和水流联合作用时，如果波浪传播方向与水流方向垂直并且以波浪作用为主，就有可能形成波脊平行于水流方向的纵向波痕。在这种波痕的形成过程中，由于平行于波脊流动的弱水流有可能侵蚀波谷内的沉积物并顺流搬运，使波脊呈直线形，一般无分叉，形态往往是对称的或略为不对称的图版114。如果波浪传播方向与水流方向平行并且两者都起重要作用，所形成的波痕就是波脊垂直于水流方向的横向波痕。当波浪传播方向与水流方向相同时，所形成的横向波痕是不对称的。它们除了波脊较圆滑外，很难与纯水流产生的波痕相区别，实际上可看作为水流波痕。当波浪传播方向与弱水流的方向相反时，由于弱水流有助于保持波痕的对称性，因此所产生的横向波痕是对称的，可以将它们视为对称浪成波痕。 5．改造波痕 改造波痕modified ripples亦称变形波痕，它们是由于水位下降时波浪或水流改造先成波痕而使其形态发生变化的结果。这些先形成的、然后被改造的波痕可以是水流波痕，也可以是浪成波痕。 改造波痕一般发育于水位经常变化的浅水环境中。在潮坪和海滩沉积物中常常可以见到这种波痕。 在较深水中形成的较大的波痕，如果水位下降，波浪产生的表面波就变小，当它的有效作用深度刚好达到先形成的、较大的波痕的脊部时，就在其上产生较小的浪成波痕。一般是形成两个较小的浪成波痕。由这种过程改造而成的、具有两个波脊的波痕就称为双脊波痕ripples with double crests图版121、2、3。 如果水位继续下降，先形成的脊尖谷圆的浪成波痕，就可能由于在波浪或水流的作用 下，使波脊上的沉积物搬运到波谷中，从而变成脊圆谷尖的波痕，即圆顶波痕crest-rounded ripples图版142。 当水位进一步下降到使波脊接近或部分露出水面时，强风在水面上产生的表面张力波可以将波脊的顶部或露出水面的部分削蚀掉，形成削顶或平顶波痕capped-off ripples or truncated ripples图版13I、2。波脊削去多少、取决于它露出水面的高度。我们也曾在潮坪上见到涨潮流所形成的水流波痕而后又被流速较快的落潮流所削顶的削顶波痕图版124。 在水深较大、水流能量相对较高的情况下形成大波痕之后，如果水位降低、流速减慢，就可能在大波痕的向流面上产生小波痕并在其上进行迁移。这就是上叠有小波痕的大波痕图版141。 这种波痕显然是改造成因的。 它与水流能量相对较低时产生的迁移大波痕上同时叠有活动小波痕的情况是不同的。其区别在于前者的大波痕往往伴有削顶现象图版141。 在海滩上，由水流或波浪形成的波痕经常受到流速较快的回流的改造或冲刷，使波痕发生变形或受削蚀，形成形态复杂的回流改造波痕图版133、4。 6．风成波痕与风成沙丘 风在非粘结性沉积物的表面活动所产生的波痕即为风成波痕wind ripples。它们通常具有比较直的、长而平行的脊，形态不对称，有时波脊有分叉现象图版151。波长一般为2．525厘米，波高0．51厘米，波痕指数1050以上。而且，波痕指数的变化与粒度成反比，与风速成正比；对称指数则与粒度成正比，与风速成反比Sharp，1963。 由于砂粒在风的作用下主要是以跳跃和表面蠕动的形式进行运动，因此波脊上的细颗粒通过这两种运动方式搬走，粗颗粒则难以运动而留下来。所以，最粗的颗粒往往聚集在波脊上，而细颗粒则堆积在波谷中图版152。颗粒在风成波痕中的这种分布情况恰好与水成波痕相反，可作为一个鉴别标志。 风成沙丘wind sand dunes是指由风沉积而成的砂质丘陵图版153。它们可以单个产出，但更常是成群出现。其大小和形态主要取决于风力条件、砂粒大小和供应情况。 风成沙丘具有一个缓倾斜的向风坡和一个陡的背风坡或滑动面图版154。其内部主要由15厘米厚的、陡倾斜2534o的前积层所组成。这些前积层是在砂粒沿陡的滑动面塌落时产生的。因此，风成沙丘的前积层中经常发育有准同生变形构造，如扭曲层理、小断层等。 风成沙丘一般是按形态和与风向的关系进行分类的。例如，垂直于盛行风向的新月形沙丘、横向沙丘、抛物线形沙丘，平行于盛行风向的纵向沙丘，由两个或多个风向相互干扰所形成的、具有复杂形状的格状沙丘、星形沙丘等。 风成波痕和风成沙丘大多发育于沙漠、海岸、干旱一半干旱气候下的河流等环境中。在古代沉积物中，风成沙丘大多以交错层理的形式保存下来，很少见到其表面形态。 综上所述，我们将波痕的成因分类及其主要特征归纳于表2中。虽然同一种波痕有时可以出现在几种沉积环境中，但其分布的相对丰度却是不同的，这就有助于解释沉积环境。 二 冲 刷 痕 水流在泥质沉积物表面上流动时冲蚀出来的痕迹称为冲刷痕Scour marks。一般认为，水流对沉积物表面的差异冲蚀是由于水流分离时伴生有强大涡流的缘故例如， Dzulynski，Walton，1965；Allen，1968。在这种过程中，侵蚀与搬运并不是以单个颗粒的形式，而往往是以沉积物碎片的形式进行的。 形成于泥质沉积物表面上的冲刷痕，通常以上覆砂质层底面上的铸型cast形式保存下来。它们在浊积岩和复理石中十分发育，但在其它环境中也可以形成，例如在海滩和潮坪上就经常可以见到障碍冲刷痕。 1．槽痕 槽痕flute marks是水流在泥质沉积物表面上冲蚀而成的不连续的长形小凹坑。凹坑最深可达几厘米，长一般从几厘米到几十厘米不等。其上游端陡而深，向下游变宽变浅，逐渐与沉积物表面齐平。 泥质沉积物表面上的凹凸不平，将导致水流的分离和涡流的产生。涡流将在松软的泥质沉积物表面上冲刷出凹槽。其后，凹槽被砂充填，成为砂岩层底面上的槽铸型。 出现在砂岩层底面上的槽铸型有不同的形态和大小，主要有圆锥形或三角形图版161、舌形、球根形以及长对称形图版162。不管哪种形态，它们的比较尖的、凸起比较高的一端均指向上游方向。槽铸型可以单个产出，但通常是成群出现，可疏可密。它们一般是顺水流方向排列，其排列型式有雁行式、平行成行的、之字形的等等。 2．横向冲刷痕 横向冲刷痕transverse scour marks是垂直于水流方向排列的、一系列相互平行的、浅而不对称的冲沟。它们可与正常的槽痕逐渐过渡。这种冲刷痕可能与水流在泥质沉积物表面上流动时所产生的剪切现象相结合的侵蚀作用有关。在水槽实验中，它们是在比形成正常槽痕稍慢些的水流的流动带中生成的Dzulynski，Walton，1965。 这种冲刷痕的铸型乍看起来有点象小波痕列，不过它们出现在砂岩层的底面上。不对称的脊呈断续延伸，向上游的一面较陡，下游面较平缓。它们往往与各种压刻痕的铸型共生。 3．纵向脊与沟 纵向脊与沟longitudinal ridges and furrows是由一系列平行于水流方向延伸的脊与沟紧密间互排列所组成的构造图版171。脊可以长距离连续平行延伸，相隔3毫米 到5厘米不等，一般为510毫米。偶尔，相邻的脊可以在下游方向上合并在一起。一般来说，脊窄而尖，沟宽而圆。因此，在砂岩层底面上，它们的铸型表现出相反的特征，即脊宽而圆，沟窄而深图版l2、18。 纵向脊除了呈上述的直而平行的形式之外，还有其它形式，例如树枝形、L形、百合花 形、鱼鳞形等Dzulynski，Walton，1965。树枝形脊的一个特点是短的分枝脊总是在下游方向上与长的主脊相汇合图版163。 泽林斯基和沃尔顿Dzulynski，Walton，1965根据他们在水槽中的实验结果，认为纵向的平行脊和树枝形脊的形成与液体或悬浮体在纵向管状体中的流动有关。在每个管状体中，流体以方向相反的两种螺旋形式进行运动。沿管状体发生冲刷作用，侵蚀出来的物质以纵向脊的形式堆积在沟的两侧。他们还认为纵向脊的形成在某种程度上与流速无关，但脊的分叉程度和角度与流速有密切的关系。快速水流趋向于产生直而平行的脊，慢速水流则可以形成树枝形脊。 4．下游变尖的三角形痕迹 这种痕迹大致呈下游变尖的三角形或尖舌形的浅坑，其铸型在形态上有点象很平的三角形槽铸型，但方向相反，即变尖的末端指向下游图版164。 下游变尖的三角形痕迹triangular marks tapering down-current的形成，可能与运动的水流前缘具有锯齿状或波曲状的习性有关。在水流前缘到达之处，往往在松软的泥质沉积物表面上侵蚀出一些尖端指向下游的三角形或尖舌形的浅坑。这些浅坑有时呈间隔排列，使其前缘看起来象锯齿状或波曲状。向上游方向，有时可与范围较大的一片浅坑相连图版164。 5．障碍冲刷痕 障碍冲刷痕obstacle-scour marks是指水流在位于沉积物表面上的障碍物周围发生侵蚀和沉积所形成的构造，也常称为水流新月形构造current crescents。 当水流遇到沉积物表面上的障碍物如砾石或介壳时，流线往往发生偏转，从而在障碍 物周围或者发生侵蚀，或者引起沉积，或者两者兼而有之图7。这种构造的特点是障碍物的上游侧大多有一个冲蚀成因的新月形凹坑，下游侧一般发育几条沉积成因的、向下游变宽变平的小脊，并与向下游尖灭的浅沟相间排列图版191、3。它们的铸型以向上游方向凸出的新月形脊为特征图版192。障碍物可以保存下来，也可以不保存。 如果障碍物比较小或者长形障碍物顺水流方向搁置，流线就集中在障碍物背后，并立 即在下游方向合并起来，使扰动增强，从而侵蚀出一条平行于水流方向的、向下游变浅的长形冲沟。这种构造就称为纵向障碍冲刷痕10ngitudinal obstacle-scour marksDzulynski，Walton，1965。 在有风活动的沉积物表面上，例如在海滩或沙漠上，风在障碍物背后也可以产生类似于上述构造的“沙尾sand tails”。所不同的是风将砂沉积在障碍物背后成为顺风向延伸的沙尾，沙尾之间的砂则被风侵蚀掉图版201。 障碍冲刷痕的分布并不局限于浊流环境，在海滩、潮坪、甚至风成沉积物的表面上也可以见到。它们有时以单个产出，更常见的是成群出现在沉积物的表面上图版194。 三 压 刻 痕 水流所携带的物体在松软的沉积物表面上运动时所刻蚀或刻划出来的痕迹称为压刻痕或工具痕tool marks。在古代沉积物中，尤其是在露头上，这类表面痕迹也象冲刷痕一样，绝大多数以铸型形式良好地保存在上覆砂岩层的底面上。 由于运动物体有不同的形状、大小及运动方式，因此，由它们所形成的压刻痕就具有各不相同的大小、形状和样式。通常是按物体的运动方式划分压刻痕的类型的。 1．沟痕 沟痕groove marks是水流携带的物体沿松软沉积物表面连续运动时所刻划出来的、直而长的小沟图8。这种小沟深几毫米到一厘米，宽度一般从不到一毫米至几十厘米不等，可延伸几厘米甚至几米长。它们的铸型则呈直而长的小脊图版21。可能由于运动物体的形状不规则或者对沟底和沟边沉积物的拖曳，使所形成的沟痕带有装饰纹图版202。在某些情况下，在同一层面上可出现两组以上的、不同方向的沟痕图版21。根据它们的切割关系，有可能确定其形成的先后顺序。 2．V形痕 v形痕chevron marks是一条由尖端指向下游的一系列V形凹坑连续排列而成的直沟。如果水流携带的物体恰好在沉积物表面之上运动又不接触表面时，物体背后产生的涡流将对粘结性的泥质沉积物表面施加向前的吸力，使表面皱褶出V形花纹，从而产生v形痕图9。如果运动物体接触沉积物表面，则形成沟痕。因此，V形痕与沟痕可以相互过渡图版221。 v形痕的铸型看起来象是装饰有一系列套叠v形小脊的一条直脊图版203，其V形的尖端指向下游方向。 3．戳痕 当运动物体以相当大的角度戳向沉积物表面，随后离去而留下的不对称的、锥形到三 角形凹坑称为戳痕prod marks图10。这种凹坑的上游端浅而尖，下游端深而宽，从 而可以指示水流方向。戳铸型一般呈尖端指向上游的钉子形或锥形凸起出现在砂岩层的底面上图版222、231。 4．弹跳痕 弹眺痕bounce marks是一个两端变尖变平的、大致对称的浅凹坑，其长轴平行于 水流方向。当水流携带物体以相当低的角度接触沉积物表面并立即弹回到水流中时，就可以产生这种痕迹图11。它的铸型一般呈梭形图版204、231。 5．刷痕 当运动物休以很低的角度擦过沉积物表面时，可产生一个长而浅的凹坑，而且其下游 瑞发育有圆滑的弯曲形泥脊图12，这就是刷痕brush，marks。刷铸型则呈长而宽的低凸起，最显著的特征是其下游端通常有两条圆滑的弯曲形小脊，并且向下游方向突出图版232。 6．跳跃痕 水流所携带的物体在沉积物表面上作跳跃运动时，每隔一定距离撞击一下表面，就产 生排成一行的几个小凹坑图13。它们被称为跳跃痕skip mark。凹坑的形态取决于运动物体的形状，但几个凹坑排成一行则是跳跃痕的突出特征。它们的铸型通常呈串珠状排列在砂岩层的底面上图版251。 7．滚动痕 水流携带物体在沉积物表面上作滚动运动时所刻划出来的痕迹就是滚动痕roll marks图14。如果运动物体的形状不规则，所产生的滚动痕就呈一条深浅不一、形态不规则的断续沟，其铸型则是一条起伏不平的不规则的脊图版204。旋卷贝壳例如菊石在沉积物表面上滚动时，有可能产生轮形或环形的滚动痕。 8.大型滑动痕 大型滑动痕large-scale slide marks是指较大的物体如泥块在水流推动下沿沉积物表面滑动时所产生的长形凹槽。它的宽度和深度均比沟痕大得多。其铸型大多呈直的、长而宽的凸起图版252，而且往往成组地出现在砂岩层的底面上，有同方向平行的，也有不同方向相互切割的。有时，在大型滑动铸型上叠加有槽铸型图版253。这种槽痕可能是由物体滑动时在其背后产生的涡流侵蚀而成的，或者是在大型滑动痕形成之后水流在凹槽底上冲刷而成的。 上述的各种压刻痕在浊流环境中非常发育，因此在浊积岩和复理石中经常可以见到发育良好的各种压刻痕的铸型，而且它们往往共生于一个砂岩层的底面上图版24。但值得注意的是，某些压刻痕在浅水地区也可以发育。例如。在潮间坪或洪泛平原上，当水位下降到漂浮物体刚好接触沉积物表面时，而且水流携带物体运动，就有可能产生沟痕。 四其它表面痕迹 前面我们介绍了流体在沉积物表面上流动时产生的三类重要痕迹。流体的流动作用还可以在沉积物表面上形成其它的表面痕迹，我们将它们归为一组，并在下面描述其中比较常见的几种痕迹。 1．细流痕 细流痕rill marks是细小水流在沉积物表面上流动时侵蚀出来的痕迹。它们是一些具有不同形状的微细沟槽，在横断面上往往呈u形。 细流痕的形成一般与沉积物表面由水下出露水面的变化有关。当沉积物表面因水退却后 而露出水面时，水往往从沉积物中渗出。这些水一般呈几毫米到二厘米厚的水层沿着自然表面斜坡流动，从而在沉积物表面上侵蚀出不同形状的细小沟槽。随后，这种渗出水就流入这些细沟中，并在其中向下流动。 细流痕是沉积物表面间歇性出露水面的一个可靠标志。在潮间带、海滩、湖岸、河岸 及洪泛平原上经常可以见到各种形吠的细流痕。 由于当地的地表微地貌、沉积物的粒度及其表面坡度等因素的变化，细流痕可以表现 出各种各样的形状。 1齿状细流痕图版254 它们呈一排间隔紧密的短小细沟发育于沉积物表面 上有小陡坎的地方。单个细沟一般有几毫米深、几毫米长，之间是略为高而突出的小齿状 体。 2梳状细流痕图版261 它们通常是大致等间隔平行排列的、长而直的细沟。 细沟之间是平行排列的梳齿。因此它们看起来象一把梳子。单个细沟有几厘米长，有时 可达几十厘米，偶尔有简单分叉。宽度从不足一厘米到夕；厘米。深度一般不超过二厘米。 这种细流痕往往发育于沉积物表面上有小陡坡的地方。 3穗状细流痕图版263 这种细流痕由发育于陡坡上的密集的细沟所组成。 这些细沟相当窄，一般为13毫米宽，大多有分叉。 4圆锥状细流痕图版27 这种细流痕早圆锥形的洼坑，坑壁还受到更小的细沟的刻蚀。它们一般也发育于沉积物表面上有陡坡的地方。 5树枝状细流痕图版281、2 它们由上游方向的许多分叉细沟及其汇合的主 沟所组成，因此整个细沟系具有树枝状型式。这种细流痕主要发育于倾斜平缓的表面上。 6蛇曲状细流痕图版283 水流侵蚀出的细沟呈蛇曲状延伸。 7网状细流痕图版272 它们由交织状的或分而复合的细沟系组成，没有明显的主沟。这种细流痕和蛇曲状细流痕大多产于倾斜平缓的、较开阔的表面上。 8分叉状细流痕图版264、 这种细流痕的特征是细沟在下游方向上不断分叉，而且其下游端仍然是敞开的。细沟的分叉方向与树枝状细流痕刚好相反。它们的形成往往与表面较平缓和沉积物的渗透性较好有关。 9具有堆积扇的细流痕图版262 它们的特点是细沟形成过程中由水流侵蚀出来的沉积物搬运到细沟的下游端堆积下来，成为小扇形体。这种细流痕大都出现在表面坡度由陡变缓的地方。 上述不同形状的各种细流痕，不仅规模变化较大，长短不一，宽窄各异，深浅不同，而且有些具有过渡形态。有时，细流痕在其延伸方向上可由这种形状变为另一种形状图版2，1、2，或者不同的形状可能同时出现在同一表面上。 2．冲淤构造 冲淤构造scourandfill structures可以简单地定义为水流在未固结的沉积物表面上流动时冲蚀出来的浅而不对称的凹坑，随后被沉积物充填所构成的沉积构造图版291。这种冲蚀而成的凹坑，大小从几厘米到几米不等，其长轴平行于水流方向。形态通常是不对称的，上游坡陡，下游坡缓，偶尔有相反的情况。在同一表面上，几个冲蚀坑往往平行于水流方向排成一行。 这种冲蚀坑一般有两种充填型式。如果冲刷水流在形成冲蚀坑之后流速逐渐