指向构造和组构与古水流

指向构造和组构主要是指那些因沉积介质流动而产生的具有指示水流方向意义的原生沉积构造和组分颗粒的定向性排列，其中包括交错层理、底痕、波痕、水流线理、冲刷-充填构造以及生物化石和碎屑颗粒的定向性排列等（图5-40）。但是，它们在分析古流向中的重要性和可靠程度有所不同，其中交错层理、底痕和砾石定向性排列是确定古水流的良好标志，这是因为作为一种指向构造若要有实用价值，它就必须是容易测量而又分布广泛的，而且必须与主要的水流方向有关。

1.交错层理和波痕

各种类型和规模的交错层理都可用来测量古水流方向，大型板状和楔状交错层理的意义更大。而小型交错层理不容易测量，且往往与次要的水流有关。板状和楔状交错层理应测量其前积纹层的倾向和倾角，槽状交错层理则应当测量槽轴的延伸和倾斜方位。它们的方位角代表了古水流方向。与交错层理相比，波痕方位对确定古水流方向的实用价值要小一些，因为影响其方位变化的因素较多。一般来说，对称波痕的脊线方向较稳定，其方向大致平行岸线方向；不对称波痕的脊线方向与水流运动方向垂直，其陡坡指向水流方向。因此，对称波痕应当测量其脊线方位；而不对称波痕则应测量其陡坡的倾斜方向。

2.底痕

底痕常发育在复理石或浊流沉积中。一般来说，它们的方向性在区域上是比较稳定的，其总体方向平行于水流分布，但有时其测量结果也较分散。底痕中应用较广泛的是槽铸型（槽模）和沟铸型（沟模、工具模），底痕能明确地指示水流的方向。例如，槽模的凸起较高的一端指向上游方向，其尖端指示水流的上游方向；而沟铸型、纵向脊和沟及弹跳铸型则不能反映水流的运动方向，因而无法确定其上下游方向。

3.组构

组构系指组分颗粒的空间排列和方位。如果它们是顺水流方向定向排列的，就可成为古水流的指示标志。通常使用的指向组构标志包括砾石、砂粒和生物化石等组分颗粒的定向排列。扁平砾石或长轴状砾石的排列与水流方向密切相关。它们常常平行或垂直于水流方向，而且在不同的沉积环境下其砾石的排列方向和方式各有所不同（图5-41）。

图5-41 砾石叠瓦状构造在不同环境中的发育情况

（据沉积构造与环境解释编写组，1984）

在河流环境中，经常可以见到扁平砾石最大扁平面的倾斜方向与水流方向相反，即呈迎流式叠瓦状排列。之所以形成这种排列形式，是由于水流施加在叠瓦状颗粒上的力是一种牵引力。这种力的作用方向与水力学上的上举力相反，它将颗粒压向水底。因此，迎流式叠瓦状排列对于水流和紧密排列的颗粒来说，乃是一个最稳定的位置。河流沉积中叠瓦状排列砾石的倾角一般较陡，为15°～30°。但就砾石长轴的排列来说，通常有两种形式：一种是平行于水流方向排列，这一般是山间湍流河沉积的特点；另一种是垂直于水流方向排列，这通常发育于坡度较缓的稳定河流中。

在海滨或湖滨的扁平砾石也往往呈叠瓦状排列。其砾石最大扁平面的倾向与波浪传播的方向相反，即向海方或湖方平缓倾斜，其倾角一般小于15°；砾石的长轴常常平行于岸线方向排列。在三角洲沉积、海滩砂坝上，由于双向水流的作用，砾石可显示出两组相反的倾斜方向。

砾石方位的测量在野外露头上进行。一般要求测量砾石扁平面的倾向、倾角和砾石长轴的方向。其测量数目一般为100～200个砾石。

除此之外，长形的生物化石，甚至遗迹化石亦可作为指示古水流的标志。许多长形生物化石常常平行或垂直于水流方向排列。其中有些长形体一头宽一头窄称为极性生物化石，如长形的介壳、圆锥形中心管、鱼类等等。赛拉赫（1959）发现，这种有极性的生物化石如果横向排列（垂直于水流方向），就表现出尖端的双极定向，而且两极的最大值同等发育，如在岸线附近就可见到这种产状。相反，如果极性生物化石呈纵向排列（平行于水流方向），就表现出尖端的优选方位，如在单向水流中常常是这种产出特点。

植物的茎干等，在单向水流作用下，大多平行于水流方向排列。但有时也可以平行于岸线分布。

有些遗迹化石也可用来判断古水流和洋流的运动方向和强度。例如，赛拉赫等人（1955）研究过三叶虫的遗迹Rusophycus和Cruziana与水流的关系。发现三叶虫是迎着水流方向休息的，因此，其停息迹Rusophycus一系列个体的长轴沿一定方向排列。又如克拉姆斯（Crames，1970）对浊流沉积中大量的古网迹（Paleodictyon）进行过测量，认为网格的长轴往往具有方向性，并同古洋流方向有关。