历史地质学/沃尔瑟定律
在这篇文章中,我们将探讨沃尔瑟定律是什么以及它为什么有效。
沃尔瑟定律 可以表述如下:如果沉积物 A 在沉积物 B 之上,它们之间没有不整合面,那么在某个方向上沉积物 A 也将在沉积物 B 的水平方向上连续出现。
这个有些抽象的定律将通过一些例子来阐明。
沃尔瑟本人是通过观察河流岩石而得出他的定律。当一条蜿蜒的河流改变其路径时,河床(例如,由砾石组成)被河心滩的沙子覆盖,然后是洪泛平原的泥土。但这也正是从河流中心向外移动到岸边时所看到的相同序列:砾石,然后沙子,然后泥土。这种沉积物的横向序列,加上河流的移动,导致了变细向上序列中的垂直序列,因此它们自然会是相同的。
海平面变化也会导致类似的效果。考虑一下当我们从海岸向海移动时,在海底看到各种沉积环境及其相关的沉积物类型(岩相):一个典型的进展是沙子逐渐过渡到泥土,泥土逐渐过渡到钙质软泥。
现在考虑一下如果海平面上升,海岸线向内陆移动(海洋海侵)会发生什么。沙质岩相将向陆地移动;泥质岩相也是如此,钙质软泥也是如此。现在这意味着在某些地方,我们将看到沙子逐渐过渡到泥土的垂直序列;更远的海域,我们将看到泥土逐渐过渡到石灰岩的序列。
在海洋海退中,当海平面下降时,岩相当然会向相反方向移动,逆转垂直序列。
读者应该注意,这就是为什么找到一个物理上连续的岩石层(例如,砂岩)并不意味着它是同时沉积的。它的海端可能是在海洋海侵开始时沉积的,而它的陆端可能是在海侵结束时沉积的。只要海侵足够缓慢,这将产生一个连续的砂岩层(可能从海端到陆端略微向上倾斜),但其中一端将与另一端沉积在不同的时间。这种海侵可以在地质记录中被检测到,因为虽然砂岩在整个长度上将保持砂岩,但陆端的化石将比海端的化石更年轻。
作为最后一个例子,考虑一下海洋沉积物在一个移动的大洋板块上的沉积。板块的某一部分移动(例如,我们假设向北移动)从一个远洋粘土沉积的位置到一个钙质软泥沉积的位置。然后可以得出,当在该板块部分沉积泥土时,钙质软泥正在其北部沉积,当钙质软泥在其上沉积时,远洋粘土将在其南部沉积。从南到北的水平序列是远洋粘土,然后是钙质软泥,这与从下到上的垂直序列完全相同。
这个定律很简单:它只是告诉我们如果我们观察,我们会看到什么;事实上,我们确实看到了定律告诉我们应该看到的东西。
更重要的是,这正是我们在理论上应该看到的东西,因为正如你在我们的例子中看到的那样,是沉积物的水平序列导致了沉积物的垂直序列,因此这两个序列自然会是相同的。
该定律可能存在例外,但它们必然很少见。如果沉积方式突然发生变化(例如,海啸迅速沉积了一层被称为海啸沉积岩的沉积物),那么由于其潜在机制,沉积物的序列将不遵循沃尔瑟定律。然而,这样的事件往往会非常猛烈,以至于具有侵蚀性并产生一个不整合面;因此,它不会构成沃尔瑟定律的反例,沃尔瑟定律的定义仅适用于沉积层之间没有不整合面的情况。
通常情况下,在特定地点沉积方式的变化将对应于不同类型的沉积物沉积地点的逐渐地理变化(或者,如我们在上面的最后一个例子中,沉积不同区域的地理本身的变化)。因此,沃尔瑟定律通常适用,甚至可以说是普遍适用。