《岩石地层学》PPT课件.ppt

第二章 岩石地层学,第一节 岩石地层划分的目的 第二节 岩石地层学的基本定义 第三节 岩石地层单位的种类 第四节 建立岩石地层单位的程序 第五节 延伸岩石地层单位的程序 岩石地层对比 第六节 传统的岩石地层学面临的挑战,第一节 岩石地层划分的目的,目的：系统地把地球的岩层组织成为代表这些岩石的岩性特征主要变化的命名单位。所有的地层单位都是由岩石组成的，因而具有“岩石特征”，但是，只有岩石地层单位才是根据岩石(岩性特征)的类别：石灰岩、砂岩、凝灰岩、粘土岩、玄武岩、大理岩等划分的。识别这样的单位，对于推论地球地层的物理性质，确定局部和区域构造，研究矿物资源的分布规律，决定岩层的成因和清理岩石顺序等，均具有重要的意义而且是解决这些问题的必不可少的工作。 岩石地层划分常常是新地区地层工作的第一步，仍然是区域地层学的一项主要内容。此外，对于地质历史的研究经常是一把重要的钥匙。很多地质事件，在确定了岩石地层单位以后，即使没有化石或同位素年龄值，对其成生顺序也可加以肯定的判断和推论。,第二节 岩石地层学的基本定义,一、岩石地层学及岩石地层划分 二、岩石地层单位 三、岩石地层带 四、岩石地层面,一、岩石地层学及岩石地层划分,岩石地层学是论述地层的岩性及根据岩石特征组织成地层单位的地层学组成部分。岩石地层划分是根据其岩性特征把岩层组织成地层单位的划分。 化石被看成岩石的物质组成部分。在建立岩石地层单位时，不考虑生物地层界线及年代地层界线，但岩石地层单位一旦建立后，就要继续进行详尽的生物地层及年代地层研究，从而弄清岩石地层单位的时空分布特征。,二、岩石地层单位,岩石地层单位是指“一个含某种岩石类型为主，或几种岩石类型的联合，或者具有其他明显的或一致的岩性特征而统一在一起的岩石体”(赫德伯格，1976)。 一个岩石地层单位可以由沉积岩，或岩浆岩、或变质岩，或者是这些岩石的两种以上的共生所组成。岩层可以是固结的，也可以是未固结的。单位的关键性要求是整体岩性一致的实质程度(本身变化多端的细节可以构成一个整体岩性统一的形式)。岩石地层单位根据能观察到的物理特征来识别和下定义，而不是根据推论的地质历史或形成方式。化石或者作为少量的但却明显的物理组分，或者由于像在贝壳岩、硅藻土、煤层中它们的成岩特征对于识别一个岩石地层单位很重要。岩石地层单位的地理分布完全受其特殊的岩性特征的连续性和延展所控制。只有野外易于识别的宏观岩性特征才用作岩石地层单位的基础。 国际地层指南(赫德伯格，1976)对岩石地层单位所下的定义，其本质是“岩性的整体一致性”与“野外易于识别的宏观岩性特征作为基础”，这对于野外地质人员的具体工作来说有其实用和简便的一面。但是地层记录中具有岩性整体一致的情况太少，只要那些厚度不大、空间分布广泛、岩性岩相单一的具有“相的持续性”特征的地层，才可以根据这种定义来识别和组建地层单位。实际上，地层记录中由于岩石形成环境的频繁的时空迁移和演变，不管在纵向上还是横向上，岩性总是变化的，而这种变化也存在其本身的成因联系和规律性，岩性整体一致的情况很少，这往往给建立岩石地层单位带来了困难。另外工作人员对岩石的了解程度不一样，所划分的岩石地层单位也不一样。目前，离开岩石的成因规律来建立、识别和定义地层单位，总存在许多混乱。,三、岩石地层带,岩石带是一个非正式的岩百地层单位，是根据一般岩石特征统一起来的一个地层体，但对于这种岩石特征缺乏充分的必要的资料足以证明其代表一个正式单位时，就便用岩石带来代表它。,四、岩石地层面,是一个岩石地层变化的面或明显岩石地层特征的面；对于对比(不一定是时间对比)非常有价值；一般地说，它是一个岩石地层单位的界线，它是岩石地层单位内一个岩性上明显的面或极薄的标志层。,第三节 岩石地层单位的种类,一、正式岩石地层单位的等级 群、组、段、层、体（岩流层） 二、组：岩石地层划分的基本单位，是完全根据岩性划分各地地层柱的唯一正式的岩石地层单位。 三、段：组内命名的岩石实体，级别仅低于组的正式岩石地层单位 四、层：段内或组内的命名的特征岩层，或在火山岩序列中最小的独特层状岩石，最小的岩石地层单位 五、群：两个或两个以上相邻组的组合或行将划分为若干组的序列。级别高于组的正式岩石地层单位,六、亚群或超群：可以用于几个群的组合，或具有明显共同特征的组和群的组合。 七、杂岩：一种或几种不同类型的岩石组成的，并以其构造高度复杂、组分岩石的原始层序模糊不清为特征的一个岩石地层单位。 八、非正式岩石地层单位：（1）工业单位。如：含水层、油层。（2）舌状体和扁豆体。舌状体和扁豆体(透镜体、透镜状体)曾常常用作级别独立的岩石地层术语，它们不过是段的(或组的)特殊形状。（3）礁。礁足通常用于珊瑚、钙藻或其他固着生物就地造成的一个有机碳酸盐岩团块的术语。（4）其他的非正式单位。如：泥流、底辟、岩墙、旋回层等。,第四节 建立岩石地层单位的程序,一、作为定义标准的层型 在一个岩石地层单位的定义中，指定一个典型的剖面是最重要的。 二、参考剖面（次层型） 三、岩石地层单位的界限 放在岩性变化的位置处，应划在最有益表现岩石地层发育的地方。 四、不整合面和间断,一、作为定义标准的层型,不论哪一级的岩石地层单位，对它进行命名都需要清楚而精确的标准定义，以便尽可能最充分，解其侧向和纵向变化。在一个岩石地层单位的定义中，指定一个典型剖面(单位层型)是最重要的。 岩石地层单位的层型是特指的岩层序列。据此对单位岩石特征作出标准定义。层型指定在一个特定的地点，单位的名称最好就取自这个地点。 组或更低级别的岩石地层单位的层型一般是简单的单位层型。比组大的岩石地层单位(如群)的层型经常是复合层型，即群内组的层型的复合。 地层接近水平或露头不多的地方，一个单位的完整剖面在一个合理的有限面积内没有出露的地方，往往无法指定任一特别完整而连续的剖面作为单位层型。这时只能指定一个典型地区或典型地点，而不是一个典型剖面。在这种情况下，主要是明确地规定特定诸剖面的上、下界线层型，从这些层型能看到和上覆、下伏单位间的变化。单位层型的等同物就是典型地区内上、下界线层型间出现的、显然是一个特殊剖面或地区内的一特殊地层间隔，但在别处认出来的这个单位，其厚度和时间间隔可以比层型大，或者小。在他处要规定为同一单位的唯一关键性要求，就是必须具有和层型同样的岩性和相对地层位置。,二、参考剖面（次层型）,用一个指定的单位层型剖面(正层型)作基础的岩石地层单位，其定义常由一个在其他地理区内指定的一个或几个辅助的参考剖面(次层型)进行有效的补充，这些参考剖面有时甚至比原来的单位层型出露得还要，或者更容易接近。但这种参考剖面必须看作是附属于正层型的。,三、岩石地层单位的界限,岩石地层单位的界线放在岩性变化的位置处，它可以是岩性突变的接触面，也可以人为地置于岩性渐变带内。他们应划在最有益于表现岩石地层发育的地方，岩石地层单位的界线往往穿切时间面，穿切化石延续时限的界线及穿过其他任一种地层单位的界线。 当一个岩石地层单位以两种或两种以上的岩石相互渐变或复杂的相互交错方式沿纵、横向过渡到另一个单位时，这个界线必然是人为的，并应选择最能提供实用的单位。例如一个石灰岩单位向上经页岩和石灰岩的互层而到一个页岩单位的渐变中，界线可以人为地放地序列内最高处易于追索的石灰岩层的顶。 如果两个单位间的渐变或交错带延展甚广，则界于二单位间岩性混合部分可以建立和命名第三个独立单位，或者以二单位名称间以连结号如“组”，来指定它为代表两组间侧向过渡的一个非正式临时单位，总之采取对情况最有意义的办法。一般地说，单位应保持实际效用最大、数量最少。,由于岩层的许多岩性变化给描绘岩石地层单位的界线提供了广阔的选择余地。只要要求保持岩性一致的程度不变，这些界线的选择自然就要受到诸如侧向的可追索性、自然地理表现、化石内容、成岩作用以及录井特征等因素的影响。 赫德伯格(1976)对岩石地层单位的界线的处理上，总是带有人为性及随意性。今天，当我们重新思考岩石地层单位的界线时，大量的事实表明它无非是两种：相变面和间断面，因为这两种类型的界面常常是岩石序列发生重大变化的面，实际上许多岩石地层单位的界线已无意识地与相变面和间断面重叠，但赫德伯格(1976)所推出的“地层规范”又尽量想避开这样的界线，他的理由是这样的界线带有成因和推断的涵义，这就表明了“地层规范总想把复杂的地层记录简单化，这似乎给应用和实践带来方便，但同时又产生了无数的混乱。,四、不整合面和间断,岩性非常相似但却包含着一个局部的小间断、平行不整合或不整合的岩石序列不应当只因为这些沉积内存在间断而分成两个岩石地层单位。除非具有一个合适确定界线的岩石特征但把区域性不整合或大间断隔开的相邻地层联合成单一岩石地层单位的做法，即使不存在大的岩性差别证明可分时，也应最好避免。 对于以上“地层规范”中的论述，表明赫德伯格(1976)在当时忽视了不整合和间断的重要意义，同时也忽视了地层记录的复杂性和不完整性。这方面的问题放在本章第六节专门介绍。这当然也是本书介绍和讨论的主题，后文的几章将详尽地介绍。,第五节 延伸岩石地层单位的程序岩石地层对比,一、对于鉴定岩石地层单位及其界线间接证据的使用 当岩性或许一致，但因出露贫乏或无露头难以证明绝对可靠时，单位的鉴定和对比只 可以根据间接指定的岩石成分作标准。地貌表现、成岩证据、电录井特征、地震反射、明 显的植被在这类方法中曾一般被采用。特征化石的存在对于确认一个岩石地层单位的可能存在也是有用的。但是，根据这一方法追索或鉴定一个岩石地层单位只是应用推论的岩石证据，不是直接的真正的岩石地层特征。 二、当界线用的标志层 当一个容易发现的岩性垂直变化处或附近有标志层时，标志层的顶或底可以当作一个正式岩石地层单位的界线使用。即使这个标志能追出典型地区，这个潜在的界线标志并不单独证明一个岩石地层单位的延伸。当两个界线标志层之间的岩石变得基本上不同于典型地点的岩石时，即使标志层仍然连续，也应该承认一个新的单位。,第六节 传统的岩石地层学面临的挑战,1.传统的“统一地层学”方法： 把哲学的“统一变化论”强加于天然事实之上，生物的变化与岩石的变化是有机相连的，并且它们的变化是同步的。 2.赫德伯格“国际地层指南”一些局限性 总是强调岩石的本质上的总体物质统一来划分和对比岩石地层。,一、沉积地层的物质组分的产生变化及时空分布特征,如图，在碎屑岩沉积体系中，相对海平面变化将造成沉积物容纳空间增长速率的变化，在相对海平面上升期间使潮下高能砂滩向陆地方向迁移，在相对海平面停滞期及下降期将造成砂滩的进积作用向海盆方向迁移，这种升降旋回过程就产生了旋回性记录，即旋回层序I、，这些旋回层序的内部组成相序在不同的剖面点将发育各自不同的相序及其有序叠加形式，岩石体(A、B、C)将随海平面变化而发生横向迁移。旋回层序I、与岩石地层单位A、B、C之问的叠置关系不是一下就可以识别出来的，而是由若十个露头点(图之至)的详细的岩性岩相研究而总结出来的。,图21 碎屑岩沉积体系中，相对海平面变化产生的旋回层序,图22 碳酸盐沉积体系中，相对海平面变化产生的旋回层序,在碳酸盐沉积体系中，也存在类似的情况。与相对海平面变化响应的是颗粒滩的进积和退积作用，其结果将形成旋回层序、，它们与物质特征整体一致的岩石地层单位A、B、C之间存在一个复杂的叠置关系，这种复杂的叠置关系是通过不同的剖面点的详细观察才能推断出。,综上所述，我们可以得出以下结论： (1)岩石地层的沉积记录中存在两种穿时面，即相界面穿时和间断面穿时。图2-l及图2-2中，岩石组分较均一的岩石地层体(A、B、c)之间的界面就是相界面，必然是穿时面；而旋回层序、之间的界面是间断面(或者为加深间断或者为暴露间断)，这种间断面由于古地理位置不同，其间断时间也不相同，也是一个穿时面。地层记录的复杂性又说明，两种穿时只在一个点上难以识别。 (2)地层纪录相当复杂，复杂变化的岩石体的空间分布在露头点上的表现特征变化多端(图2-1之至，图22之至)，要确定岩石体的时空分布特征，必须经过若干点的详细工作才能得出符合规律的事实。 (3)在各个不同的剖面点，其岩层的叠加形式变化多端。如图2-1中，纯粹由岩石体c构成的地层只在处所见到，B在处，A在处；剖面和是它们的过渡类型，但剖面以向上变细、向上变浅为特征，剖面以向上变浅、向上变粗的相序为特征，在图22中也存在类似的变化特点。也就是说，在地层记录中，不管在横向上还是垂向上，那种总体岩性均一的情况是很少的，不同的古地理背景下其岩石序列由于动态环境的变化而变化多样，要人为的避免这种变化是行不通的，因为它与自然事实不相符合。 (4)从图21与图22中可看出，虽然岩石序列变化多样，但它也有规律可循。在不同的剖面，尽管岩石序列和岩相序列的内部组构存在差异，但它们均存在一个“有序的垂直叠加形式”，忻且这种有序叠加形式所反应的时间变化过程是同步的。这就是旋回性地层记录的两大特性：空间上相序的有序性和时间上环境变化的同步性(梅冥相，1995)。 (5)地层记录的复杂性表现为：穿时的普遍性(相间面穿时及间断面穿时)、间断的频繁性(加深间断面及暴露间断面)，以及由此造成的岩石序列的复杂性。因此，如果岩石地层是机械的宏观岩性划分，而不考虑岩相，不与沉积学相结合，这样的岩石地层学只能是描述性的机械地层学，缺乏理性，其最终结果是人为性及随意性的岩石地层学。,二