地层的划分和对比

2.1概念2.2地层划分的依据和方法(时间序列)2.3地层对比的依据和方法(空间关系),第二节地层的划分和对比,2.1地层划分和对比的概念,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。,地层划分的多重性与多重地层单位：岩石有多少种可以用于地层划分的特征（属性），就有多少种方法划分地层，即地层划分的多重性。划分的结果为多重地层单位。,多重地层划分和多重地层单位,地层对比：地层意义上的对比指地层特征或地层位置的相当。根据所强调的侧重点的不同，有不同种类的对比。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。,2.2地层划分依据和方法1.岩石学特征2.生物学特征3.地层的构筑特征4.地层的接触关系5.其他标志,岩石学特征包括组成地层岩石的颜色、成分、结构和沉积构造等。岩性相同或大致相同的连续岩层可以划分为一个岩石地层单位，岩性不同的地层体应该划分为不同的岩石地层单位。,马平组栖霞组分界-广西来宾,古生物学特征主要包括地层中所含的生物化石类别、组合、丰度、分异度、保存状态等。生物化石在地层中的意义：年代学的意义环境学的意义,地层的构筑特征地层序列通常是以特定的构筑方式组合在一起的。根据地层的构筑方式不同也可划分地层。,地层的构筑类型,均一型:成分、结构单一非均一型:旋回型:ababab,abcabcabc,趋向型:变厚,变薄,变深等复杂型:难以发现任何规律,地层的接触关系,整合接触：连续和小间断。不整合接触：角度不整合、平行不整合（假整合）;沉积接触和侵入接触.,其他标志地层的其它物质属性，如地层的磁性特征、电阻率和自然电位、矿物特征、地球化学特征、生态特征、同位素年龄等，它们也可以作为地层划分的依据，用于建立不同的地层单位。,2.3地层对比的依据和方法岩性对比生物地层对比构造运动面的对比同位素年龄测定与地层对比磁性地层对比事件地层对比层序地层对比,岩石学的方法岩性对比法：在侧向连续的条件下，不同地区岩石学特征相同和地层位置相当的地层可以对比。标志层方法：标志层是指那些厚度不大、岩性稳定、特征突出、易于识别、分布广泛的特殊岩层。标志层有穿时性的标志层和等时性的标志层两种类型。前者只能用于岩石地层单位的对比。后者才能用于年代地层单位的对比。,岩石地层对比,岩性对比,追索对比,岩性地层划分,岩性地层对比,地层对比,地层对比,地层对比,岩性与层序地层对比,须1段,须2+3段,须4+5段,须6段,生物地层对比,标准化石法化石组合法,生物地层对比标准化石法：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。化石组合法：化石组合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。,生物化石组合定年,生物化石组合定年,内蒙古阿拉善左旗地区河南禹县河北宝坻县，唐山，峰峰，邢台，元氏地区安徽广德独山镇东川岭安徽贵池-东至地区山东的新汶煤田,白土研究区建立的组合带地质时代基本可以定为晚石炭世晚期,生物化石组合定年,四排虫属：,节房虫属：,古串珠虫属：,生物地层对比法,生物演化法（种系发生法）：根据生物的演化特点划分对比地层的方法。如：蜓的副隔壁是由蜂巢层演化而来的，所以具有副隔壁的蜓所在的地层层位较新。如三带型四射珊瑚的比双带型四射珊瑚高级，故其时代要新些。统计法：,纵向分布稳定，时限短；横向分布广，全球可对比。,岩芯中首次发现早志留世几丁石带,顺1井5329m,地层划分,塔中地区志留系新老划分方案对比表,“红泥”的归属及柯坪塔格组“三分”,地层划分,同位素年龄测定与地层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、钾氩法等。同一地区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。,磁性地层对比地层中通常可以保存沉积物沉积或成岩期的磁性特征，即“剩余磁性”。地史中地磁极曾发生许多次倒转。根据地磁极的倒转并配合同位素年龄测定，可以建立一个地磁极向年表。由于地球的磁极是全球性的，利用地磁极向年表可以对地层定年和磁性地层的对比。,磁极倒转与磁性地层,地震地层对比,利用地震反射波形成的反射同相轴来进行地层对比的方法。不同岩性界面之间由于密度差异而形成反射同相轴，利用同相轴的追踪对比就是地震地层的对比。,TZ34,TZ31,T56,塔中33井，T56分层之上为厚190m褐色泥岩，夹薄层（1m左右）的灰色灰质粉砂岩；T56分层之下为厚35m的灰色灰岩，灰岩中部夹有6m厚的深灰色生物灰岩,塔中34井，T56分层之上为厚55m褐色泥岩，夹薄层（1.5m左右）的灰色粉砂岩；T56分层之下为厚24m的灰色灰岩，之下为厚16.5m的褐色泥岩,地震地层对比,地震地层对比,层序,层序边界,地层,地震反射层,白垩系,下统,上统,侏罗系,三叠系,上统,延长组,富县组,延安组,安定直罗组,芬芳河组,志丹群,中统,下统,T7上,T7,T4,T6,T4上,T3下,T3上,SB1,SB1,SB1,SB1,SB1,SB1,5,4,8,7,岩性剖面,6,地震层序与构造层序的对应关系,T7,T6,T4,T1,测井地层对比,利用地层的自然电位曲线、视电阻率曲线等进行对比地层的方法。由于不同测井曲线对不同岩性反映的敏感程度不同，实际对比时要综合考虑（要看总体变化特征）。松辽盆地嫩二段底部的油页岩在视电阻率曲线上表现为一明显的尖峰.,测井地层对比法,利用地层的视电阻率曲线、自然电位曲线等进行对比地层的方法。由于不同测井曲线对不同岩性反映的敏感程度不同，实际对比时要综合考虑（要看总体变化特征）。,事件地层学对比法,利用地史时期突发的稀有地质事件进行对比地层的方法。地质事件：是指地史上稀有的、突发性的、在短暂时间内影响范围很广的自然现象，并在地层中留下了能被识别的显著标志。从时间角度来说，事件是瞬时性的变革，或者是极其短促的一段过程，或者是一个过程的开始或结束。特点易于辨认；其地层记录具有一定的保存程度；具有一定的分布范围；具有等时性或近等时性；持续时间较短。全球性事件一般以万年为单位，地方性事件一般以十万年至百万年为单位。,事件地层学对比法,级别：全球性事件、区域性事件、地方性事件全球性事件：是指在全球范围内可以观察到其影响或其地质记录的事件。如地外撞击、地磁极性反转和大规模生物绝灭事件等。该类事件在地层中造成等时性精确、持续时间短和分布极广等地质标志。“界线粘土层”就是一例。特点：全球性；瞬时性；极易辨认。因此，可成为地层对比最精细、准确的标志，并成为地层划分的自然界线。如，E/K之间发生的外星撞击事件界线粘土层。,事件地层学对比法,全球性事件：E/K之间发生的撞击事件界线粘土层。,事件地层学对比法,地质事件主要类型：缺氧事件、风暴事件、浊流事件、火山事件、生物灭绝事件、海平面变化事件、地磁反转事件、外星撞击事件、冰川事件、大陆拼合事件、气候事件等。,将年代地层学、事件地层学与层序地层学相结合，识别了2个古气候旋回，7个沉积旋回，2个区域湖侵面，1个构造转换面。,裂谷充填,LST,TST,HST,TST,HST,LST,TST,HST,体系域,湖泛面,沉积组合,生储组合,鱼卡,冷三,进积型河流三角洲沉积,湖泊相与退积型河流三角洲沉积,低位期洪泛平原相沉积,退积型河流湖泊相沉积,进积型河流沼泽相沉积,湖侵期湖泊水下扇沉积,低位期湖泊河流沼泽相沉积,裂谷期湖泊与同沉积火山沉积,换柱子,构造反转期西南隆升、东北沉降,进积型河流三角洲相沉积,层序地层学对比,层序地层学(sequencestratigraphy)是80年代后期发展起来的一个地层学分枝。层序(sequence)是由一系列的沉积体系域组成，并被认为是全球海平面变化曲线前一个下降拐点(F1)至后一个下降拐点(F2)之间的沉积产物。在一次海平面下降一上升一再下降过程中，所产生的沉积物岩性岩相具有规律性组合特征，常见的沉积体系域(systemstract)类型包括以下4个。,层序地层学对比,1、低水位体系域(lowstandsystemstract,简称LST)是在F和R点之间最大海平面下降及其后缓慢上升时期的沉积序列。由于海平面降至陆棚坡折外侧，暴露的陆棚上出现河流深切谷，大量陆源碎屑越过陆棚直接带至陆坡、盆地区，先后形成成分复杂的低水位扇和低水位楔。前者主要由斜坡扇及海底扇组成，后者以粒度细的楔形斜坡沉积为主。,层序地层学对比,层序地层学对比,2、海侵体系域(transgressivesystemstract,简称TST)形成于海平面迅速上升时期。它是从低水位体系域之上的最初海泛面(firstmarine-floodingsurface，简称ffs)开始，内部以出现系列海侵事件为特征，顶部以出现最大海侵面(简称mfs)结束。海侵体系域代表了持续海侵阶段的特有沉积相组合，通常在垂向上呈现向上变深的退积序列,层序地层学对比,3、高水位体系域(highstandsystemstract，简称HST)是在全球海平面的高水位期沉积下来的体系域。一般指从R拐点之后的某一时刻开始，至F拐点之前某一时刻结束的时间间隔。该体系域的底是最大海侵面，顶界则是另一个不整合面。代表海侵达到最大范围后相对静止再转化为开始海退的特殊阶段，垂向沉积相组合呈现向上变浅的进积序列。,在碎屑岩中可以分选较差的三角洲沉积为典型代表，底部下超面十分明显;碳酸盐岩中经常呈现巨厚层至块状外貌，顶部出现白云岩和多种暴露标志。,层序地层学对比,4、陆架边缘体系域(shelfmarginsystemstract，简称SMST)与低水位体系域同属最大海退阶段的沉积序列，但因海退规模小，陆棚并未全部暴露，也未出现深切河谷和相应的低水位扇和楔。本体系域下界的特点是海岸平原或滨海一三角洲沉积覆于河流沉积之上，上界为一海侵面，与上覆的退积型海侵体系域分开。,层序地层学对比,凝缩段(condensedsection,简称CS)时间上处于海侵体系域和高水位体系域之间的特定层位，空间上分布在陆棚中至外部、大陆坡和盆地部位。凝缩段是海侵达到最大范围时期(相当于mfs)的特殊地质记录。在陆源物质供应最少、沉积速率最低和海水相对最深的条件下，呈现沉积物厚度很薄的饥饿盆地状态(也称为饥饿段)。在陆坡至盆地区：以硅质、泥质远洋至半远洋沉积为主；在陆棚区：则以瘤状灰岩、泥灰岩、磷块岩、锰矿层和富含海绿石等相对较深水沉积为特征。,层序地层学对比,根据层序内部沉积体系域组合特征，可以区分出两种常见类型。各自的沉积体系域配置和关键界面的关系表示如下：,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）,3.1岩石地层单位3.2年代地层单位3.3生物地层单位3.4层型3.5地层单位间的关系,第三节地层单位和地层系统,3.1岩石地层单位（LithostratigraphicUnit）定义：由岩性、岩相或变质程度均一的岩石构成的三度空间岩层体，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,3.2年代地层单位和地质年代单位定义：指以地层的形成时限（或地质时代）为依据而划分的地层单位。它代表了地质历史时期某一时间片断内形成的所有岩石（或地层）。,年代地层单位分级,年代地层单位:宇、界、系、统、阶、时带地质年代单位:宙、代、纪、世、期、时,3.3生物地层单位生物地层单位是以含有相同的化石内容和分布为特征，并与相邻单位化石有别的三度空间地层体。生物地层单位为生物带。常用的有：延限带顶峰带组合带间隔带,延限带（range-zone）指任一生物分类单位在整个延续范围之内所代表的地层体，代表该类生物从“发生”到“消亡”所占用的地层。但在一个地层剖面上，延限带的界线仅仅是该生物类别最早出现到最后消失的界线。因此延限带的确切界线应在所有剖面都调查清除以后才能确定。延限带可以根据选定成分的特点分为：单位延限带、共存延限带、奥佩尔带、谱系带。,延限带,顶峰带（Acme-zone）指某些化石属、种最繁盛时期的一段地层(并非该属种全部时间分布范围)。地层中化石属、种的繁盛有三种方式：一是化石在特定时期在一定的地理范围内富集，化石密度大。二是化石在一定的地理分布范围中富集，单位面积中化石个数基本是常数，仅地理分布范围大。三是化石仅在特定的环境中，在极窄的地理范围内富集，而在其它地区个体数却不多。这三种繁盛期所代表的地层为顶峰带。不同地区的繁盛期未必具有等时性。,组合带（Assemblage-zone）指含有一定特征的化石组合的一段地层。该地层中所含的化石或其中某一类化石，从整体上说构成一个自然的组合，并且该组合与相邻地层中的生物化石组合有明显区别。组合带是根据多种化石类别的共存所占有的地层确定的。,组合带,间隔带（interval-zone）指两个明显生物地层界面之间的一段地层。这个带本身并不是任何生物分类单元的“延限带”，也不是许多分类单元的共存，但它可以含不特别明显的生物地层组合或生物地层特征。“没有特征的特征”,哑带（barrenzone）,生物地层剖面中不含化石的部分称为“哑带”。若间隔带缺乏化石时，称为“哑间带”，一个生物带内缺乏化石的间隔称为“哑内带”,很明显，生物地层各单位之间不存在大小级别关系；并非所有地层都能用生物地层学方法进行划分对比；因此，生物地层单位本身并不构成独立的地层系统但是生物地层仍是目前进行远距离、高精度（古生代以来）地层对比所普遍采用的、较为可靠的方法,3.4层型（stratotype）指某一命名地层单位或地层界线的典型剖面。由于地层划分依据、地层单位的种类是多重的，所以地层单位的层型也是多重的。不同类型的地层单位有不同的层型。,单位层型和界线层型单位层型给定义和识别一个地层单位当标准用的地层典型剖面。界线层型：给两个命名的地层单位之间的地层界线下定义和为识别这个界线作标准的特殊岩层序列中的一个特定的点（goldpoint）。若干层型联合而成的称复合层型，复合层型内的各个层型称为组分层型。,1、D/S界线层型（定在捷克）以笔石：Monograptusuniformis（等宽笔石）牙形石：Icrioduswoschmidti（伍氏贝刺）三叶虫：Warburgellarugulosa（多褶纹小韦堡虫）同时出现作为D的开始2、T/P界线层型（定中国浙江）以牙形石：Hindeodusparvus（微小欣德刺）出现作为T开始,单位层型和界线层型,浙江煤山P/T界线层型D剖面,浙江煤山D剖面界线层型,采自煤山D剖面27d层中的牙形石,100,在煤山剖面发现它与祖先、后裔种的连续演化系列。煤山界线剖面的牙形石系列是世界上最完整的,煤山剖面二叠系三叠系之交生物地层、年代地层、岩石地层及层序地层界线之间的关系,煤山剖面二叠系三叠系界线层型的确定过程,1、1996年，由国际地层委员会二叠系三叠系界线工作组的中、美、俄、德九名委员联名推荐煤山剖面为二叠系三叠系界线全球层型剖面。2、1999年10月至2000年1月期间，国际二叠系三叠系界线工作组就二叠系三叠系界线全球层型剖面和点（GSSP）进行通讯投票，通过层型剖面和点确定在中国浙江省长兴县煤山D剖面的27c层之底，牙形石Hindeodusparvus（微小欣德刺）初现点上。投票支持率为87%。3、2000年4月至6月期间，国际地层委员会三叠系分会对其进行通讯投票，通过该剖面和点为二叠系三叠系界线的GSSP，投票支持率为81%。这是三叠系中第一个通过的GSSP。,煤山剖面二叠系三叠系界线层型的确定过程,4、2000年9月至11月期间，国际地层委员会进行通讯投票，通过该剖面和点为二叠系三叠系界线的GSSP，投票支持率为100%。5、2001年3月，国际地质科学联合会对全球二叠系三叠系界线层型和点（GSSP）在上述三轮投票的基础上进行了确认，确认结果为:正式通过全球二叠系三叠系界线层型剖面和点确定在中国浙江省长兴县煤山D剖面的27c层之底，牙形石Hindeodusparvus（微小欣德刺）初现点上。,煤山剖面二叠系三叠系界线剖面的优势,1、二叠系三叠系界线的历史定义以耳菊石为界，；二叠系三叠系界线的新定义以标志性化石Hindeodusparvus出现为界,在煤山剖面发现它与祖先、后裔种的连续演化系列。煤山界线剖面的牙形石系列是世界上最完整的。2、前人对长兴灰岩的研究工作使长兴阶成为国际公认的二叠系最高阶。岩石地层和生物地层研究证明煤山剖面地层连续之后，采用了所有可应用的地层学方法对煤山剖面进行研究。这些研究互为补充，使煤山剖面成为世界上二叠系三叠系界线地质纪录最完整的剖面，一些国外地质学家甚至称它是世界上GSSP纪录最完整的剖面之一。3、迄今二叠系三叠系界线年龄值获得国际公认的只有煤山剖面，它成为国际地质年表上该断代界线年龄的标准值。在界线层中用化学地层、事件地层、旋回地层等所作的高分辨率地层工作是精度很高的。,3.5经典地层单位之间的相互关系1）岩石地层与年代地层单位之间关系-穿时或时侵:岩石地层单位是根据地层的岩石学及地层结构等特征确定的，而这些特征是随沉积环境的变迁或沉积作用方式的演变而变化的。因此，多数岩石地层单位和年代地层单位的界线不一致，或岩石地层单位的界线与年代地层单位的界线斜交。这种现象称为岩石地层单位的穿时或时侵。,侧向加积,海进侧向加积,海进垂向加积,华北地区三山子组的穿时关系,3.5地层单位之间的相互关系2）生物地层与年代地层单位之间关系：生物地层单位是物质性的，而年代地层单位是时间性的。生物地层单位是指含有某化石的地层，而年代地层单位是指某种生物生存的时间内形成的全部地层，并非仅指含有化石的地层。生物地层单位不连续，不能独成系统，是为年代地层系统服务的。以浮游生物建