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历史地质学/向上构造

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正如在上一篇文章中所述,岩石完全有可能被构造过程翻转。因此,在我们应用叠加原理来发现地层的相对年龄之前,我们必须首先确定岩石在形成时是朝哪个方向向上。

幸运的是,我们有很多迹象可以用来找出这一点,称为向上构造。在这篇文章中,我将列出其中一些。

请注意,我并不声称此列表是完整的;这些只是最常被引用的向上构造中的一部分。

泥裂(也称为干裂)是在泥浆干燥时形成的,在地质记录中可以找到保存的例子。它们形成独特的结构,具有多边形形状和裂缝的近似 V 形横截面;不仅没有其他类似的东西,而且除了泥裂向上而泥裂向下以外,没有其他东西看起来完全像泥裂。因此,泥裂可以用作向上构造。

波痕和交叉层理

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波痕具有弯曲的槽和尖锐的波峰,以及从上面看时的凸形;与泥裂一样,我们可能注意到,没有其他东西看起来完全像波痕,只是倒置。因此,它们构成了向上构造。

交叉层理风沙中也是凸向上的,因为沙丘在顶部更陡,在底部有一个较浅的曲线(例如,参见上一篇文章中的图片)。

火焰构造

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火焰构造。

火焰构造是在密度更大的沉积物(通常是沙子)沉积在密度较小的沉积物(通常是泥浆)上时形成的。密度差迫使泥浆向上流动,形成所谓的底辟,在沉积物中产生独特的火焰状结构,其中“火焰”始终位于顶部。右边的照片显示了一个未固结的例子。

(我们顺便提一下,底辟在技术上是叠加原理的反例:一些较早的沉积物设法上升到一些较晚的沉积物之上。然而,由于底辟很容易识别,因此在实践中几乎不会造成混淆。)

递变层

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一些沉积形式会产生递变层:例如,浊流会产生递变的层,从粗粒物质向上变为细粒物质。虽然偶尔会在浊积岩中看到反向递变,但通常会发现浊积岩堆积在一起,因此在辨别一般趋势并识别偶尔出现的反向递变作为“奇数人”时没有困难。

同样,在曲流河中,我们发现变细向上序列出现在河心滩上;河流不会产生变细向下序列。

南非布莱德河峡谷的壶穴

水流通常会在其流经的沉积物中切出结构:槽状构造冲刷构造底面构造等,在底部的层中产生独特的印记,然后用其他沉积物填充(我们已经在关于浊积岩的文章中讨论过这一点,但这种结构是在其他环境中产生的,例如河流)。

一般来说,很容易观察到两个沉积物相遇的表面,并确定哪种沉积岩被侵蚀,哪种沉积岩沉积在侵蚀表面之上。例如,如果河流或冰川形成的壶穴后来被泥浆填充,那么很容易得出结论,泥浆符合壶穴,而不是壶穴符合泥浆,因此壶穴指示了较低的表面。

附着在表面的化石

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一些化石附着在地面上,并且在上下方面表现出明显差异:因此,例如,分枝的珊瑚会向上分枝,而不是向下分枝;发现仍然完好地保留着根部并嵌入底层土中的树桩表明根部向下,树桩向上;叠层石的底部是平的,顶部是凸起的。

未附着在表面的化石

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即使化石是可移动的,并且可以翻转,我们有时也可以从它们那里了解到一些信息。例如,三叶虫是扁平、宽阔的生物,不容易翻转,通常是腹面朝下,就像它们在生命中一样。虽然一个或两个可能会被翻转,但如果我们有相当多的三叶虫,我们可以区分统计趋势,并说哪个方向最有可能向上。

双壳类的单个这样的碗状贝壳,在水流(例如潮汐在海滩上产生的水流)中,往往会凸面朝上,正如读者可以通过在海滩上散步轻松观察到的一样。同样,这并不适用于每一个贝壳,但只要我们有相当多的贝壳,我们就可以衡量一般趋势,并用它来找出哪个方向是向上。

遗迹化石

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固化的恐龙足迹。

无脊椎动物挖掘时抛出的铸件自然地出现在表面。

一些挖掘的无脊椎动物会形成用作向上构造的洞穴。例如,有些会形成独特的 U 形洞穴:自然地,洞口在表面,因此 U 的尖端向上,碗向下。

足迹留下的凹陷必然是凸形的,任何填充它们的沉积物都会是凹形的,形成一个向上构造。

右边的照片显示了一些大型兽脚类恐龙的足迹。还要注意泥裂。显然,这块岩石是朝上方的。

地质构造

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地质构造是指当空心物体(如贝壳)部分被沉积物(如泥土)填充时形成的结构。这为我们提供了一个天然的水平仪,使我们能够在沉积物沉积时辨别上下,以及水平面的方向。

岩浆岩中的气泡

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当岩浆岩形成时,困在其中的火山气体泡会由于密度较低而上升穿过仍然熔化的岩浆;因此,如果我们在凝固的熔岩流中发现气泡,它们往往位于顶部而不是底部。

熔岩流中的结构

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绳状熔岩。

虽然熔岩流的底部会根据其流过的地面进行调整,但熔岩流的顶部通常不会是平坦的,而是会呈现多种独特的形态:如果是在水下形成的,则可能是枕状熔岩;如果是在陆地上形成的,则可能是aa熔岩或绳状熔岩(这些不寻常的术语起源于夏威夷语)。

右侧的照片展示了绳状熔岩表面特有的“绳状”结构:显然,这块岩石是正着的。

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