第十一章地层与地层单位

第十一章地层与地层单位 地层 各种层状岩石的统称 包括所有的沉积岩 部分火成岩和变质岩 第一节基本概念 岩浆岩地层 变质岩地层 地层学 研究地层先后顺序 地质年代 时空分布规律和形成环境条件及其物理 化学性质的地质学分支学科 她的核心目标就是建立地球科学的时间坐标 地层学的基本定律 地层叠覆律 principleofsuperposition 原始水平律 Principleoforiginalhorizontality 原始侧向连续律 principleoforiginallateralcontinuity 由丹麦学者N Steno 1638 1686 于1669年一次提出 Steno sstratigraphicaxioms 原始侧向连续律 旋回沉积作用和非旋回沉积作用 地层旋回性 地层在垂向上的规律组合和变化 由旋回沉积作用形成 旋回沉积作用 在一定沉积环境中由于环境单元的变迁 或在一定的沉积作用过程中由于作用方式的变化导致地层单元纵向上规律重复的沉积作用 非旋回沉积作用 无规律重复的沉积作用 沉积体的垂向堆积作用 垂向堆积作用 是指沉积物在地球重力场的作用下从沉积介质 水体 中自上而下降落 依次沉积在沉积盆地底部的沉积作用 形成 千层糕式 的地层 地层特征 岩性界面一般是水平或近于水平的 时间界面与岩性界面是平行或基本平行的 环境分布 较深水海洋盆地 湖盆 泛滥平原 水平层理 沉积体的横向堆积作用 横向堆积作用 是指沉积物在搬运介质中沿水平方向的位移和堆积作用 如曲流河河道侧向迁移形成的侧向加积作用 河流作用为主的三角洲与海滩 障壁沙坝的进积作用以及滨岸沉积的退积作用等 地层特征 地层时间界面和岩性界面不一致或斜交 穿时普遍性原理 在所有侧向堆积作用过程中形成的岩石地层必然是穿时的 河流沉积过程的横向堆积 海进 海侵 海进 由于地壳下降或海平面上升 使海岸线不断向大陆方向退却的现象 超覆 overlap 由于海侵使得沉积盆地范围不断扩大 后期形成的沉积层超越其下伏的较老的沉积层而盖在更老的地层之上的现象 超出的部分即超覆区海进序列 由持续海侵超覆形成的下粗上细的沉积序列 海进序列 海退 海退 由于大陆上升或海平面下降 使海水从大陆撤退的现象退覆 由海退造成的地层分布范围不断缩小的现象海退序列 由持续海退形成的沉积物纵向上的下细上粗的沉积序列 华北地区三山子组的穿时关系 河南 河北 河北 SSW NNE 生物筑积作用 由于原地生物首先形成生物格架 之后才充填填隙物 一般地层呈丘状隆起 可以时垂向堆积作用 也可以是侧向堆积作用 层型 在地层划分和建立地层单位的过程中 对于新建的地层单位必须采用优先权法则 并为命名的地层单位指定一个代表该单位的地层模式 地层单位 具有一定特征的一段地层间隔 分为单位层型和界线层型 Z preZ strata granite 三峡 Nonconformity 地层柱状剖面图 将某地区的地层按厚度比例从老到新竖成柱子 注上岩性花纹 通常表示该地区所发育地层的主要岩性 厚度 及其相互间的接触关系 倒转地层的识别方法 沉积学 泥裂 粒序层理 波痕 斜层理 倒转地层 A B C 倒转地层的识别方法 沉积学 地层划分 根据地层的特征和属性 如岩性 化石和不整合面等 将地层组织成相应的单位 找异 第二节地层划分和对比 常规依据 岩性生物化石不整合面 岩性 对比 是论证岩石特征和岩石地层位置的相当 两个含化石层的 对比 是证明化石内容和生物地层位置相当 年代 对比 是论证年龄和年代地层位置的相当 地层对比 表示地层特征或地层位置是否相当 根据所强调的侧重点的不同 有不同种类的对比 寻同 常规地层对比的依据 岩性 生物化石 地质事件 同位素年龄 岩石地层划分对比 岩性划分对比 追索对比 可划分出6个组 化石标准化石 指那些演化速度快 地理分布广 数量丰富 特征明显 易于识别的化石 利用标准化石不仅可以鉴定地层的时代 也可以用于地层的年代对比 化石群 指在一定的地层层位中所共生的所有化石的综合 化石组合法是根据地层的化石组合对比地层的方法 同位素年龄测定与地层划分对比同位素年龄测定是根据放射性同位素衰变原理进行的 放射性元素在衰变过程中 释放出能量并转化为终极元素 用于地层年龄测量的同位素方法主要有铀 铅法 钍 铅法 铷 锶法 钾 氩法 钐 钕法等 同一地区的地层的同位素年龄可以用于地层年龄的确定 不同地区的地层的同位素年龄可以用于地层对比 地层划分和对比的结果 形成相应的地层单位和地层系统存在多重地层单位岩石地层单位 年代地层单位 生物地层单位 磁性地层单位 化学地层单位 生态地层单位 地震地层单位 矿物地层单位 构造地层单位等 强调三套常用地层单位 岩石地层单位 生物地层单位和年代地层单位 和两套独立的地层单位系统 岩石地层单位系统和年代地层单位系统 第三节地层单位 岩石地层单位年代地层单位和地层系统生物地层单位 岩石地层单位定义 由岩性 岩相或变质程度均一的岩石构成的地层体 即以岩性岩相为主要依据而划分的地层单位分级 群 组 段 层 Group Formation Member Bed 岩石地层单位 组定义 组是基本的岩石地层单位 具有相对一致的岩性 岩相和变质程度 且具有一定结构类型的地层体 建组条件 1 岩性相对一致 均一 夹层 互层或特别复杂 2 内部结构一致 内部不分段的组为一种结构类型 内部分段的组可有多种结构类型 3 顶底界线明显 不整合或明显的整合 4 一定和厚度和分布范围 一般要求能在区域地质图 1 5 1 20万 上表达 岩石地层单位 lithostratigraphicunits群 Group 通常是组的联合 联合原则 岩性的相近 成因的相关 结构类型的相似等 群的顶底界线一般为不整合面或明显的沉积间断面 常用于前寒武系和中生代陆相地层段 Member 组的再分 分段的原则 组内岩性的差别 组内结构的差别 地层成因的不同等 段的顶底界线一般是标志明显的整合界线 层 Bed 层有两种类型 一是岩性或结构相同或相近的岩层组合 可以用于剖面研究时的分层 二是岩性特殊 标志明显的岩层或矿层 Group Formation Member Bed 命名 Nomenclatureoflithostratigraphicunits群和组 大都以建群 建组剖面所在的地名命名 如 长城群 Pt 融县组 D3 段和层 大都以岩性命名 如 砂岩段 灰岩层 岩石地层单位的级别 群Group 两个或多个组组Formation 岩石地层学的基本单位段Member 组内命名的岩石实体层Bed 段内或组内命名的独特岩层 高级别单位内可进一步划分为若干个低级别的单位 但不能反之 一个地区的地层划分并不要求必须划分各个不同级别的地层单位 组是最重要的基本岩石地层单位 只要条件许可 均应划分到组 宇Eonothem界Erathem系System统Series阶Stage时带Chronozone 年代地层单位和地层系统 宙Eon代Era纪Period世Epoch期Age时Chron 年代地层单位 地质年代单位 年代地层单位是在特定地质时间内形成的所有岩石的综合体 只包括在该时间跨度内形成的岩层 年代地层单位以等时面为界 单位级别与岩层所包含的时间长短相对应 而与岩层的厚度无关 年代地层单位与地质年代严格对应 ICS 1994 仍倾向于将时带作为无等级正式年代地层单位 地质年代单位 地质年代单位系统的形成 综合考虑生物演化 地层的形成的顺序 构造运动等多方面的因素 把地质历史分为四个大的阶段 宙 各个阶段之下又可以进行细分为 代 代 之下再分 纪 纪 之下分 期 宇指在 宙 的时间内形成的地层 根据生物演化最大的阶段性 即生命的存在与否及存在方式划分 由于地球早期的生命记录为原核细胞生物 之后的生命记录为真核细胞生物 最后才发展为高级的具硬壳的后生生物 所以可将整个地史时期分为太古宙 元古宙和显生宙 所对应的年代地层单位则为太古宇 元古宇和显生宇 宇是全球性统一的 年代地层单位中最大的地层单位 Ph Pt Ar 界 生物界发展大阶段的总体趋势 PZ1 海生无脊椎动物繁盛 PZ2 鱼类 两栖类 蕨类植物和海生无脊椎并存 MZ 爬行类 裸子植物 菊石类繁荣 KZ 则以哺乳类 被子植物 软体动物大发展为特征 系 生物界演化的总貌 三叶虫类 O 直角石类 笔石类 S 裸蕨类 D 鱼类 统 往往是某类生物进化显示出阶段性 1 多节多刺 头大尾小的原始类型 阶 Stage 是年代地层学的基本工作单位 它也是可在全球范围内识别的标准年代地层等级系列中最小的地层单位 阶是统内部据生物演化阶段或特征 属 种 亚种 的进一步划分 代表相对较短的时间间隔 由于生态因素和生物分区的限制 据底栖生物建立的阶往往只有大区性的等时意义 而据浮游生物建立的阶才可能具有全球等时的意义 阶的界线层型应该在一个基本连续的沉积序列内 最好是海相沉积 顶 底界线应是易于识别 可在大范围内追索 具有时间意义的明显标志面 阶的上 下界线代表了地质时期两个特定的瞬间 两者之间的时间间隔就是该阶的时间跨度 多在2 10Ma内 亚阶 Substage 是阶的再分 几个相邻的阶可归并为超阶 但对这些单位的创建要慎重 最好是将原来的阶分成多个新阶 或是将原来的阶提升为包含这些新阶的统 时 间 带 Chronozone 时带是没有特定等级的正式年代地层单位 而不是年代地层单位等级系列 宇 界 系 统 阶 中的一部分 时带的时间跨度也就是原指定的地层单位 如岩石地层单位 生物地层单位或是磁性地层单位的时间跨度 例如 据生物带的时限建立的时带 包括了在年代上相当于这个生物带的最大总时间跨度内的所有地层 不管有无该带的特有化石 时带的时间跨度可差别很大 如说 菊石时带 指菊石生存的漫长时期内形成的所有岩石 而不管地层中是否含有菊石 也可说 峨嵋山玄武岩时带 指在该玄武岩形成时隔内任何地方形成的任何岩层 而不论是否有玄武岩 理论上时带的地理范围是世界性的 但它的可应用性只限于那些其时间跨度能够在地层中识别的