沉積岩與沉積構造

Storyteller/玩石碎碎念

「沉積岩」基本上為各種岩石被風化侵蝕、搬運、堆積,再經過成岩作用而形成的岩石。大多數的沉積岩呈現層層堆疊的樣貌。而我們稱ㄧ組擁有大致相同礦物顆粒大小、結構的岩石為一個岩層(Bed)。而不同岩層之間以層面(Bedding plane)相交,這通常是因為沉積間斷、來源不同,或搬運介質不同產生差異造成的。

在進入沉積岩種類介紹前,我們必須要先了解這些沉積物是如何堆疊的!

 

Steno’s Law

17世紀的地質學家 Nicholas Steno是一位非常傑出的學者,在地層、礦物,化石、解剖學皆有涉獵。根據多年的觀察,1669年他提出了地層學(Stratigraphy)的三大基本原則:

  • 原始水平沉積(Principle of original horizontality):在來源供應充足的前提下,沉積物受到重力作用,會以水平的方式堆積,最後形成水平的沉積面。

  • 側向無限延伸(Principle of lateral continuity):在來源供應充足的前提下,沉積物往四面八方延伸堆積,直至供應減少而尖滅或接上沈積盆地的邊緣為止。
  • 疊置定律(Law of superposition):在上述兩個條件皆成立的狀況下,地層為水平且無線延伸的。在未受變動過的水平沉積地層中,下面的地層較老,上面較年輕,層層疊覆上去,最後就會形成由下到上為「老到年輕」的層序。
時間地層與岩性地層的截切示意圖。

Steno’s Law在之後有被作了ㄧ些修正,像是在堆積時仍會受到地形的影響,並非完全水平堆積;或是在三角洲中時間地層和岩性地層會交一個角度,意即根據岩性所分的地層,裡面可能橫跨非常多不同的時間,是非常複雜的。雖然經過了調整,但是Steno’s Law仍是判斷地層層序非常重要的準則!

 

沉積岩的種類

沉積岩的種類五花八門,通常我們可以依照其形成方式分為「碎屑型沉積岩」、「生物型沉積岩」 和「化學型沉積岩」。

  • 碎屑型沉積岩(siliciclastic sedimentary rocks):在沉積岩內所佔的比例最高,是最常見的沉積岩。為火成岩,沉積岩、變質岩經風化侵蝕後,產生的碎屑堆積形成的岩石。此類沉積岩的內部組成,會因為母岩以及搬運的距離而有所不同,像是搬運距離較短,母岩為花崗岩的「長石砂岩」(arkose),裡面所含的的酸性長石比例就相當高,而且顆粒多稜角;「石英砂岩」(Quartz arenites)則是經過較好的淘選,顆粒圓潤並以石英為主,所以成熟度相當高。
  • 生物型沉積岩(biogenic sedimentary rocks):由生物作用而形成的沉積岩。珊瑚、海綿、放射蟲、貝類…許多生物會吸收水中的離子,之後分泌形成硬質部分,像是殼體或是骨骼,當這些生物死去後,殼屑堆積膠結就形成了生物型沉積岩,像是「石灰岩」(limestones)或是「矽質軟泥」(siliceous ooze)
  • 化學型沉積岩(chemical sedimentary rock):水中離子達過飽和後,析出形成的岩石稱之。乾燥氣候區內的靜止水體(ex.內陸湖),由於蒸發旺盛,鹽度升高,最後析出的「蒸發岩」(evaporites)就是其中一種。而在喀斯特地形中,水溶著HCO3和Ca2+流動,當環境發生變化(ex.水體流出洞穴,接觸空氣),就會析出形成CaCO3,我們常聽到的石筍和鐘乳石就屬於此種。

有了沉積岩的ㄧ些基本概念後,我們就來看看沉積岩又可以再細分成哪些種類?而當一個地區發生了地殼變動後,地質學家又能夠藉由哪些沉積構造,來找出地層層序呢?就讓我們跟著影片看下去吧!