前情提要 沉積構造系列01——流體與沉積物的交互關係 沉積構造系列02——層理 沉積構造系列03——波痕 沉積構造系列04——交錯層理 什麼是底痕？ 今天的主題是底痕，注意是底痕（Sole marks）不是底形（Bedforms）。底痕的形成，是來自水流的侵蝕。還記得第一篇裡面的那個不知道怎麼念的Hjulström diagram吧？底形的形成環境主要是在水流可以搬運沉積物的條件下，但是當水流變得更強，能量很高的情況下，就會開始侵蝕沉積層表面，產生底痕。也就是說，底形是沉積型的構造，底痕則是侵蝕型的構造。 底痕是如何形成的？簡單來說就是水流侵蝕了泥層的表面，或是水流中攜帶的物體刮蝕泥層表面，產生了許多凹下的坑洞。由於泥的顆粒間凝聚力相當好，因此坑洞形成後，可以大致保留其形狀而不被破壞。接著，砂層覆蓋在泥層上，填滿了坑洞。當沉積物岩化，泥層受到差異侵蝕而消失，就可以在砂層的底部看到一個個凸起的、可以代表坑洞形狀的「鑄模」，這就是底痕。所以說，底痕都是出現在岩層的下部層面，這可以用來判斷地層是否倒轉。 底痕分成兩大類：挖蝕痕（Scour marks）與工具痕（Tool marks），兩者都可以再細分成許多種類。挖蝕痕是紊亂的水流侵蝕泥層表面所產生的，而工具痕則是水流中攜帶的「工具」——可能是小石頭、樹枝或其它雜物——撞擊刮蝕泥層表面而形成的。兩者經常一起出現。由此可知，底痕通常是形成於非常快速且混亂的水流，以濁流最為普遍，這在之後會討論。 挖蝕痕通常呈現流線形或直線的外觀，且經常成群出現，以相同方向排列（平行水流方向），很容易辨識。工具痕則呈現比較混亂的形狀，沒有流線形，通常呈現一個一個獨立的圓形或長條形凸起。工具痕個體的方向比較混亂，不過整體而言還是會平行水流方向。另外要注意的是，底痕雖然大多平行水流，但是不一定能看得出來水是往哪個方向流，只有部份的構造才能指示，例如接下來要介紹的流槽鑄型。 圖一、底痕的形成過程。由水流侵蝕產生的稱為挖蝕痕（如圖中的流槽鑄型），由物體挖蝕產生的稱為工具痕。若底痕出現在砂岩的上部層面，就代表地層倒轉。 流槽鑄型（Flute casts） 流槽鑄型是挖蝕痕的一種。之所以會獨立出來介紹，是因為這是最常見的底痕。流槽鑄型的個體大小通常為數十公分長，呈現長條狀的不對稱外觀，長軸平行水流方向。我個人覺得其外型有點類似冰川地形中的「鼓丘」，即一端陡而另一短緩的形狀（見圖一）。其中，較陡的那一側是朝向水流的「來向」（這也和鼓丘一樣耶！但鼓丘指示的是冰川的移動方向喔）。因此，流槽鑄型不僅能用來判斷地層年輕方向，也能告訴我們古水流方向。 由於流槽鑄型是挖蝕痕，因此其形成是來自水流的侵蝕。泥層的表面總不會是完美的平面，勢必會有一些起伏或凹洞，當水流流過凹洞或其它相對脆弱的地方時，就會產生紊流，加速侵蝕，使得凹洞越來越大。不過水流是如何逐漸侵蝕出流槽鑄型的形狀，就牽扯到比較複雜的流體力學，這裡不多談。 流槽鑄型通常成群出現，當一整片的岩層上佈滿流槽鑄型時，還真的會密集恐懼症發作。它們的形狀與排列方式也有很多種，例如彗星形、拋物線形、紡錘形等等。順帶一提，我曾經在某個粉絲專頁看到錯誤的介紹，他們似乎是把流槽鑄型與底痕混為一談，但事實上流槽鑄型只是底痕的一種而已，這點務必要釐清。 圖二、流槽鑄型。可以明顯地看出每一個個體都平行排列。筆尖指向水流方向。（樂水層的轉石，佳樂水） 圖三、流槽鑄型。流槽鑄型個體的形狀是不對稱的突起，比較陡的那一側（在這張圖中是朝向拍攝者）面向水流來向。筆尖指向水流方向。（樂水層的轉石，佳樂水） 圖四、與圖三是同一塊石頭。筆尖指向水流方向。（樂水層的轉石，佳樂水） 圖五、臺東小野柳（或者應該稱為富岡地質公園？）出露的砂岩層。小野柳的砂岩層頂部經常看到底痕，例如圖中成群的流槽鑄型，這代表地層有倒轉。其它的沉積構造，如波痕與火焰構造等等，也都支持這個觀察。因此，小野柳可說是觀察底痕的好地方，因為我們可以直接在岩層的頂部看到它們，而不用在落石或岩層底部去翻找。前面幾張在佳樂水拍的照片，都是在落石上發現的底痕，雖然很漂亮，但某種程度來說就失去了一些意義。（富岡砂岩，小野柳） 圖六、這張照片是在一個似背斜的翼部拍攝的，圖中的底痕（應該是變形的流槽鑄型）出露在變質砂岩層的上部。這代表地層有倒轉，因此這個似背斜就應該被稱為「背斜形向斜」（Antiformal syncline）。（潮州層，太麻里） 圖七、圖中可以看到平行原子筆的直線形構造。這也是底痕的一種，但無法判別水流是往左上還是右下。順帶一提，右上角可以看到後方的落石上有流槽鑄型。（樂水砂岩的轉石，佳樂水） 圖八、底痕。類似圖七中的構造，也無法判斷水流的方向。（富岡砂岩，小野柳） 繼續閱讀 沉積構造系列06——變形構造 沉積構造系列07——生痕化石
