歷史地質學/向上構造
正如在上一篇文章中所述,岩石完全有可能被構造過程翻轉。因此,在我們應用疊加原理來發現地層的相對年齡之前,我們必須首先確定岩石在形成時是朝哪個方向向上。
幸運的是,我們有很多跡象可以用來找出這一點,稱為向上構造。在這篇文章中,我將列出其中一些。
請注意,我並不聲稱此列表是完整的;這些只是最常被引用的向上構造中的一部分。
泥裂(也稱為乾裂)是在泥漿乾燥時形成的,在地質記錄中可以找到儲存的例子。它們形成獨特的結構,具有多邊形形狀和裂縫的近似 V 形橫截面;不僅沒有其他類似的東西,而且除了泥裂向上而泥裂向下以外,沒有其他東西看起來完全像泥裂。因此,泥裂可以用作向上構造。
波痕具有彎曲的槽和尖銳的波峰,以及從上面看時的凸形;與泥裂一樣,我們可能注意到,沒有其他東西看起來完全像波痕,只是倒置。因此,它們構成了向上構造。
交叉層理在風沙中也是凸向上的,因為沙丘在頂部更陡,在底部有一個較淺的曲線(例如,參見上一篇文章中的圖片)。

火焰構造是在密度更大的沉積物(通常是沙子)沉積在密度較小的沉積物(通常是泥漿)上時形成的。密度差迫使泥漿向上流動,形成所謂的底闢,在沉積物中產生獨特的火焰狀結構,其中“火焰”始終位於頂部。右邊的照片顯示了一個未固結的例子。
(我們順便提一下,底闢在技術上是疊加原理的反例:一些較早的沉積物設法上升到一些較晚的沉積物之上。然而,由於底闢很容易識別,因此在實踐中幾乎不會造成混淆。)
一些沉積形式會產生遞變層:例如,濁流會產生遞變的層,從粗粒物質向上變為細粒物質。雖然偶爾會在濁積岩中看到反向遞變,但通常會發現濁積岩堆積在一起,因此在辨別一般趨勢並識別偶爾出現的反向遞變作為“奇數人”時沒有困難。
同樣,在曲流河中,我們發現變細向上序列出現在河心灘上;河流不會產生變細向下序列。

水流通常會在其流經的沉積物中切出結構:槽狀構造、沖刷構造、底面構造等,在底部的層中產生獨特的印記,然後用其他沉積物填充(我們已經在關於濁積岩的文章中討論過這一點,但這種結構是在其他環境中產生的,例如河流)。
一般來說,很容易觀察到兩個沉積物相遇的表面,並確定哪種沉積岩被侵蝕,哪種沉積岩沉積在侵蝕表面之上。例如,如果河流或冰川形成的壺穴後來被泥漿填充,那麼很容易得出結論,泥漿符合壺穴,而不是壺穴符合泥漿,因此壺穴指示了較低的表面。
一些化石附著在地面上,並且在上下方面表現出明顯差異:因此,例如,分枝的珊瑚會向上分枝,而不是向下分枝;發現仍然完好地保留著根部並嵌入底層土中的樹樁表明根部向下,樹樁向上;疊層石的底部是平的,頂部是凸起的。
即使化石是可移動的,並且可以翻轉,我們有時也可以從它們那裡瞭解到一些資訊。例如,三葉蟲是扁平、寬闊的生物,不容易翻轉,通常是腹面朝下,就像它們在生命中一樣。雖然一個或兩個可能會被翻轉,但如果我們有相當多的三葉蟲,我們可以區分統計趨勢,並說哪個方向最有可能向上。
像雙殼類的單個瓣這樣的碗狀貝殼,在水流(例如潮汐在海灘上產生的水流)中,往往會凸面朝上,正如讀者可以透過在海灘上散步輕鬆觀察到的一樣。同樣,這並不適用於每一個貝殼,但只要我們有相當多的貝殼,我們就可以衡量一般趨勢,並用它來找出哪個方向是向上。
無脊椎動物挖掘時丟擲的鑄件自然地出現在表面。
一些挖掘的無脊椎動物會形成用作向上構造的洞穴。例如,有些會形成獨特的 U 形洞穴:自然地,洞口在表面,因此 U 的尖端向上,碗向下。
足跡留下的凹陷必然是凸形的,任何填充它們的沉積物都會是凹形的,形成一個向上構造。
右邊的照片顯示了一些大型獸腳類恐龍的足跡。還要注意泥裂。顯然,這塊岩石是朝上方的。
地質構造是指當空心物體(如貝殼)部分被沉積物(如泥土)填充時形成的結構。這為我們提供了一個天然的水平儀,使我們能夠在沉積物沉積時辨別上下,以及水平面的方向。
當岩漿岩形成時,困在其中的火山氣體泡會由於密度較低而上升穿過仍然熔化的岩漿;因此,如果我們在凝固的熔岩流中發現氣泡,它們往往位於頂部而不是底部。

雖然熔岩流的底部會根據其流過的地面進行調整,但熔岩流的頂部通常不會是平坦的,而是會呈現多種獨特的形態:如果是在水下形成的,則可能是枕狀熔岩;如果是在陸地上形成的,則可能是aa熔岩或繩狀熔岩(這些不尋常的術語起源於夏威夷語)。
右側的照片展示了繩狀熔岩表面特有的“繩狀”結構:顯然,這塊岩石是正著的。