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歷史地質學/沃爾瑟定律

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在這篇文章中,我們將探討沃爾瑟定律是什麼以及它為什麼有效。

沃爾瑟定律 可以表述如下:如果沉積物 A 在沉積物 B 之上,它們之間沒有不整合面,那麼在某個方向上沉積物 A 也將在沉積物 B 的水平方向上連續出現。

這個有些抽象的定律將透過一些例子來闡明。

沃爾瑟本人是透過觀察河流岩石而得出他的定律。當一條蜿蜒的河流改變其路徑時,河床(例如,由礫石組成)被河心灘的沙子覆蓋,然後是洪泛平原的泥土。但這也正是從河流中心向外移動到岸邊時所看到的相同序列:礫石,然後沙子,然後泥土。這種沉積物的橫向序列,加上河流的移動,導致變細向上序列中的垂直序列,因此它們自然會是相同的。

海平面變化也會導致類似的效果。考慮一下當我們從海岸向海移動時,在海底看到各種沉積環境及其相關的沉積物型別(巖相):一個典型的進展是沙子逐漸過渡到泥土,泥土逐漸過渡到鈣質軟泥

現在考慮一下如果海平面上升,海岸線向內陸移動(海洋海侵)會發生什麼。沙質巖相將向陸地移動;泥質岩相也是如此,鈣質軟泥也是如此。現在這意味著在某些地方,我們將看到沙子逐漸過渡到泥土的垂直序列;更遠的海域,我們將看到泥土逐漸過渡到石灰岩的序列。

在海洋海退中,當海平面下降時,巖相當然會向相反方向移動,逆轉垂直序列。

讀者應該注意,這就是為什麼找到一個物理上連續的岩石層(例如,砂岩)並不意味著它是同時沉積的。它的海端可能是在海洋海侵開始時沉積的,而它的陸端可能是在海侵結束時沉積的。只要海侵足夠緩慢,這將產生一個連續的砂岩層(可能從海端到陸端略微向上傾斜),但其中一端將與另一端沉積在不同的時間。這種海侵可以在地質記錄中被檢測到,因為雖然砂岩在整個長度上將保持砂岩,但陸端的化石將比海端的化石更年輕。

作為最後一個例子,考慮一下海洋沉積物在一個移動的大洋板塊上的沉積。板塊的某一部分移動(例如,我們假設向北移動)從一個遠洋粘土沉積的位置到一個鈣質軟泥沉積的位置。然後可以得出,當在該板塊部分沉積泥土時,鈣質軟泥正在其北部沉積,當鈣質軟泥在其上沉積時,遠洋粘土將在其南部沉積。從南到北的水平序列是遠洋粘土,然後是鈣質軟泥,這與從下到上的垂直序列完全相同。

沃爾瑟定律:我們如何知道?

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這個定律很簡單:它只是告訴我們如果我們觀察,我們會看到什麼;事實上,我們確實看到了定律告訴我們應該看到的東西。

更重要的是,這正是我們在理論上應該看到的東西,因為正如你在我們的例子中看到的那樣,是沉積物的水平序列導致了沉積物的垂直序列,因此這兩個序列自然會是相同的。

該定律可能存在例外,但它們必然很少見。如果沉積方式突然發生變化(例如,海嘯迅速沉積了一層被稱為海嘯沉積岩的沉積物),那麼由於其潛在機制,沉積物的序列將不遵循沃爾瑟定律。然而,這樣的事件往往會非常猛烈,以至於具有侵蝕性併產生一個不整合面;因此,它不會構成沃爾瑟定律的反例,沃爾瑟定律的定義僅適用於沉積層之間沒有不整合面的情況。

通常情況下,在特定地點沉積方式的變化將對應於不同型別的沉積物沉積地點的逐漸地理變化(或者,如我們在上面的最後一個例子中,沉積不同區域的地理本身的變化)。因此,沃爾瑟定律通常適用,甚至可以說是普遍適用。

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