确定古水流的标志包括: (1)层面构造: 如波痕的波脊走向(波脊走向垂直于古流向)(图1-A, 1-B)、细流痕(图1-D)、障碍痕(图1-C)、菱形波痕(图1-E)等; (2)层理构造: 一般应用交错层理的前积纹层(倾向指向古水流); (3)沉积组构: 叠瓦状组构(叠瓦状砾石倾向反方向指向古水流)(图1-F)。确定沉积物运动方向的标志主要包括沉积物表面的冲刷痕、工具痕(如沟痕)(图1-G)或底面充填的冲刷模、工具模(如槽模)等(图1-H)。

图1

Fig.1

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	图1 古流向沉积标志Fig.1 Sedimentary marks of direction of palaeocurrent

古流分析常常出现的问题是缺乏对层理成因的区别, 把水流交错层理的前积层和浪成交错层理的前积层混为一谈, 造成水流方向和波浪传递方向的混淆, 从而导致分析结论的错误。

不同成因的交错层理指示古流的意义不同(图2)。水流成因的交错层理包括单向水流(如河流)和双向水流(潮汐)形成的交错层理。以细沙为例, 当水流速度达到20~60 cm· s^-1时, 沙粒开始随水流运动, 并形成流水波痕, 流水波痕沿着水流方向向前迁移, 形成前积纹层(水流交错层理)。在低流态情况下, 水流交错层理的前积纹层指示古水流方向(图2-A)。在高流态情况下, 逆行沙丘形成的反向交错层理前积纹层的相反方向指示古水流反向。同样, 双向运动的潮汐流形成双向前积纹层, 指示双向水流。因此, 水流作用形成的交错层理可以很好地应用于古流分析。

图2

Fig.2

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	图2 交错层理与古流向的关系Fig.2 Relationships between cross-bed and direction of palaeocurrent

浪成交错层理是在浪基面以上的浅水地区, 波浪的传递导致沉积物表面沙粒往复运动, 从而在层面形成浪成波痕, 垂直方向形成浪成交错层理。对称波痕形成的浪成交错层理纹层也对称, 不对称波痕形成的交错层理纹层不对称(图2-B)。由于波浪传递方向和古风向相关, 多数情况下波浪垂直岸线向陆传递, 也不乏波浪传递方向斜交于海岸(图2-C)。浪成交错层理纹层只能指示波浪传递方向或古风向, 而不能指示定向水流的古流向(图2-B)。

冲洗交错层理形成于海滩的前滨带, 通常在前滨带会形成海滩脊, 冲洗的海水在向海和向陆两侧形成冲洗纹层, 组成冲洗交错层理(图2-D, 2-E)。地质记录中冲洗交错层理常常保存一组纹层, 另一组纹层不发育。冲洗交错层理的纹层可以指示海岸的走向, 也不能用于定向水流的古流向。

潮汐层理是潮汐在涨潮— 平潮— 退潮— 平潮过程中形成沙泥互层的交错层理(图2-F), 当沙为主时, 泥质薄层夹于沙的交错纹层中, 形成脉状层理。当泥为主时, 不连续的具交错纹层的沙层夹在泥质层中, 形成透镜状层理。当沙泥大致相当时, 形成波状层理。潮汐层理中的沙层一般都具有相反方向的2组交错纹层, 指示潮流涨潮、退潮方向(图2-F)。

古流分析通常用于古环境、古地理、沉积盆地和古构造分析。在古流分析中, 不乏在未确定交错层理成因的基础上进行古流测量和统计分析的实例。严格地讲, 除了风成交错层理反映古风向且很少进行古流分析外, 只有在具有水流作用下的沉积环境(如冲积扇、河流、三角洲、扇三角洲、潮沟或潮道、等深流)才适合进行古流分析。由于湖泊、海洋环境主要是波浪成因的交错层理发育, 海岸带的冲洗交错层理、潮汐层理也具有特别意义, 因此进行古流分析应特别慎重。即使作古流分析, 也应严格在沉积环境识别的基础上, 准确分析古流标志的成因, 给出古地理的合理解释。