区域地质调查之地层野外工作方法

野外地层调查方法,徐德斌2011-03-08,2020/5/28,97,2,提纲,一、区（矿）调工作步骤二、野外地层调查内容三、地层研究思路四、岩石分类命名与调查内容五、沉积相识别标志与主要沉积环境六、层序地层分析与应用七、盆山类型与盆山耦合关系研究八、多重地层单位划分与区（矿）调要求,2020/5/28,97,3,一、区（矿）调工作步骤,沉积岩(地层)填图工作方法岩浆岩填图工作方法变质岩填图工作方法构造填图工作方法矿产调查工作方法化探工作方法物探工作方法遥感工作方法数字填图技术与方法,立项报告、地质（矿产）草图、工作部署图,设计报告、地质（矿产）草图、工作部署图、物化遥解译图、工作程度图,野外验收简报告、野外地质图（矿产图），物探测量成果图、化探测量成果图，实际材料图，各类剖面图及记录本、各类标本、样品、测试分析报告等原始资料,区（矿）调联测报告、专题报告、地质图（矿产图），说明书，物探测量成果图、化探测量成果图，实际材料图，各类剖面图及记录本、各类标本、样品、测试分析报告等原始资料、数据库,2020/5/28,97,4,野外地层调查内容：岩性与组合特征；沉积特征（沉积相标志）沉积微相与沉积相基本层序相序特征（厚度变化、接触关系等）；古生物化石特征（含产出状况）地层时代（结合同位素年龄）；划分沉积相类型恢复沉积环境；沉积岩区构造特征与演化（产状、标志层）；盆地类型与盆山耦合关系；沉积作用与成矿作用的关系（含矿层及其变化）；第四系：+成因类型、古文化层等。,二、野外地层调查内容及存在的矛盾,2020/5/28,97,5,Waterhouse(1976)：亚群落、群落、生物区、相关生物群Kauffman等人（1974,1976）：域、大区、区、亚区或分区、土著中心、生态系、组合、群落、组伴、种群Boucot(1975-1984)：群落、群落群、底栖组合、生态进化单元、态（古生态）单位（小生境或生态位、生境、生态系统或生态体系、生态区）,核心问题：地层单位的划分与厘定,2020/5/28,97,6,岩石地层与层序地层划分对比,用层序地层研究成果优化、厘定岩石地层单位界线,2020/5/28,97,7,野外调查总体原则：以现代地层学、沉积学理论为依据，以沉积地层多重划分对比为基础，采用岩石地层单位填图，通过研究岩石地层单位的基本层序，准确地描述沉积地层组成、结构、变化和单位的识别特征岩相分析。通过正式和非正式岩石地层填图，查明并表示其时空存在状态、纵横向变化与年代单位的相互关系；建立和完善区域地层格架和模型；探讨和预测岩石地层单位的形成环境、沉积作用过程、区域地质发展史与控制资源分布的规律。调查方法：地质填图与地层剖面研究相结合,2020/5/28,97,8,沉积岩区：岩石地层单位填图法火山岩区：岩石地层火山岩相双重填图法侵入岩区：侵入体（“岩性+时代”或“岩性+时代+典型命名地”）变质岩区：构造地（岩）层（如岩组、岩群）事件或构造岩石-事件法填图第四纪地质：岩石地层单位或成因单位构造：构造解析法,填图方法,2020/5/28,97,9,三、沉积地层研究思路,成层性与旋回性,岩性,岩相,相序,盆地,资源评价,沉积岩石学,沉积学,层序地层学,盆地分析,煤田地质学,石油地质学,古生物学,沉积地质学,2020/5/28,97,10,一）陆源沉积岩：碎屑颗粒、杂基、胶结物、孔隙1分类与名命,自然粒级划分,=log2d（d为最大视直径的毫米值）,四、岩石分类命名与调查内容,2020/5/28,97,11,粒度、结构分类与命名,2020/5/28,97,12,砾级碎屑含量达到或超过30%的沉积岩称粗碎屑岩。按成因常见的粗碎屑岩有滑坡角砾岩、洪积砾岩、河成砾岩、湖成砾岩、滨海砾岩、浊积（海底扇）砾岩、冰碛砾岩以及溶洞角砾岩等。粗碎屑岩是砂金、砂锡、地下水等矿产的主要赋存岩石。,2020/5/28,97,13,2020/5/28,97,14,含50%以上砂级陆源碎屑的沉积岩,主要沉积在河流、沙漠、湖泊等大陆环境，河海过渡环境（三角洲、河口湾），浅海至深海环境，并与粗碎屑岩、粉砂岩、泥质岩、碳酸盐岩等共同构成各种各样的垂向序列,Arenite,Wacke,硬砂岩（Graywacke）：Dott（1964）认为一种杂基含量超过10-15%、杂基成分主要为云母、绿泥石和粘土的坚硬的杂砂岩，是经过了较强深埋成岩作用（强烈压实和重结晶）的产物。,2020/5/28,97,15,泥级质点（主要指粘土矿物）含量超过50%的沉积岩称泥质岩（Argillaceousrocks或Mudrocks），,室内分析：显微镜（电镜扫描）、X线全岩衍射、X线粘土矿物衍射、碳酸盐含量、粒度、化学分析,2020/5/28,97,16,混积岩(diamictites)（混杂岩）的命名,基本组分50%基本名称次要组分25-50%XX质次要组分5-25%含XX次要组分75%(好)、50-75%(中等)、4.0(差)标准偏差（1）：4(极差),2020/5/28,97,25,接触类型与胶结类型,2020/5/28,97,26,支撑类型,2020/5/28,97,27,显微镜下的颗粒支撑,显微镜下的基质支撑,2020/5/28,97,28,砾石组构特征,2020/5/28,97,29,结构成熟度,2020/5/28,97,30,矿物成熟度,成分成熟度指数（CMI）：沉积物中稳定性较高与稳定性较低的碎屑成分的含量之比,2020/5/28,97,31,层/岩层组成沉积地层的基本单位，内部成分、结构、构造和颜色基本均一，上、下有明显的层面，可以包括一个或若干细层、层系或层系组。块状层(100cm)厚层(100-50cm)中厚层(50-10cm)薄层(10-1cm)微薄层(200m：远洋底栖海百合、硅质海绵、少数薄壳腕足类及细枝状的苔藓动物,2020/5/28,97,57,Eh颜色与矿物类型,pH指示矿物,2020/5/28,97,58,古气候,地球化学矿物岩石标志沉积学标志,2020/5/28,97,59,矿物岩石标志鲕状赤铁矿：多数在温暖、炎热条件下形成。煤：炎热潮湿或温暖潮湿气候条件下形成的。碳酸盐类：沉积物中CaCO3浓度高的地区位于低纬度内。大规模碳酸盐沉积作用主要发生在南北纬20o（温暖的热带和亚热带）左右。磷块岩：温暖或炎热气候的标志；土状堆积:黄土是寒冷（冰期）气候条件下的风成沉积，指示干、冷气候。红土反映温暖潮湿的气候。蒸发岩：如岩盐、石膏、硬石膏、钾盐、萤石、天青石等是在炎热和干燥的气候中沉积的。红层:温暖、炎热干旱或半干旱的气候。风成沙漠沉积：现代南北纬30o地带两条沙漠带。冰碛岩：极地冰川（大陆冰盖）和山岳冰川。,2020/5/28,97,60,古水深,自生矿物标志海绿石：远离大河口的陆棚区，弱咸性（Ph=78）、弱氧化-弱还原（Eh=0）、水温10-15左右，深度大于125m；寒冷地区，水深为30m就可形成。鲕绿泥石：较温暖的浅海，水温大于20，深度小于60m。盐类矿物：干旱暴露的环境地球化学标志由滨岸向深海，Fe、Mn、P、Co、Ni、Ca、Zn、Y、Pb、Ba增加，其中Mn、Ni、Co、Cu元素含量升高趋势特别显著随PH值增大，Eh值降低，Mn+2矿物逐渐沉淀沉积速率低，沉积物中Mn含量增高,2020/5/28,97,61,古温度,T=16.5-4.3(C-W)+0.14(C-W)2（Craig，1965）C-CaCO3与H3PO4在25下反映生成CO2的18O;W-在25海水中CO2的18O;,2020/5/28,97,62,三）生物参数：种类、数量、古生态、埋藏方式,不同的埋藏方式,2020/5/28,97,63,生物对盐度的指示,2020/5/28,97,64,生物对水体深度的指示,2020/5/28,97,65,2020/5/28,97,66,生物对底层性质的指示,2020/5/28,97,67,指示海水清浊度如海绵、珊瑚、苔藓虫常生存在清水环境中食沉积物生物如蛇尾类、蛤、腹足等，适应从沉积物中摄食有机物，能忍受浊度较大的海水。少数生物如腕足类的舌形贝、掘穴蛤、介形虫、有孔虫及星鱼等捕食型的移动生物能在迅速沉积的环境中生存,2020/5/28,97,68,指示古气候古生代植物群是耐阴植物群；中生代的植物群需要较强阳光；新生代植物群需要强阳光。潮湿的热气候会使植物繁茂地生长，形成巨大木本植物群；过度潮湿地区的植物，一般具有巨大的树干，宽阔的叶片，弱而浅的根部系统，通气组织高度发育以及有强烈蒸发性能干旱植物的生长则相反,2020/5/28,97,69,四）矿物参数：指相矿物、颜色、痕量元素,矿物的标型特征分析母岩类型,火山岩型石英,脉石英,沉积岩型石英,片麻岩型石英,花岗岩型石英,片岩岩型石英,2020/5/28,97,70,阴极发光分析,2020/5/28,97,71,碎屑矿物组合分析母岩类型,2020/5/28,97,72,海绿石：形成于远离大河口的陆棚区，其介质条件为弱咸性（Ph=78）和弱氧化弱还原（Eh=0）的正常海水，水温1015左右，形成深度大于125m，在寒冷地区，水深30m就可形成；鲕绿泥石：形成于较温暖的浅海，水温大于20，其分布深度小于60m；粘土矿物：絮凝作用形成的粘土矿物可以反映介质的Ph值。高岭石形成于酸性介质中，一般为大陆环境；水云母、蒙脱石形成于中性或碱性介质中，多为海洋环境；,2020/5/28,97,73,碳酸盐岩：如藻叠层石碳酸盐岩一般形成于潮坪环境，鲕灰岩形成于滨海或碳酸盐台地的高能带，具水平纹层的泥晶灰岩形成于静水环境；红层：含Fe矿物在潮湿干燥的温暖气候条件下风化后成赤铁矿而呈红色；蒸发盐：气候干燥和闭塞环境、内陆盐湖或半封闭的滨海泻湖环境、开阔海盆磷块岩：大量出现可指示海洋环境，特别是50200m海区更有利于其形成；礁灰岩：造礁生物主要有珊瑚、层孔虫、苔藓虫、海绵等，礁灰岩是温暖浅海环境的良好标志,主要沉积环境,2020/5/28,97,75,冲积扇：湿地扇、旱地扇2.河流：辫状河、曲流河、网结河3.湖泊：湖三角洲、滨浅湖、湖底扇4.陆源碎屑型滨海岸:(湖)海滩、障壁岛-泻湖、河口湾、潮坪5.陆源碎屑陆架(棚)浅海：潮控型、浪（风暴）控型6.半深海和深海:重力流、深海（湖）扇、远洋半远洋7.三角洲：河控型、浪控型、潮汐控型8.扇三角洲9.干旱滨线和蒸发岩10.浅水碳酸盐：台地型、陡坡型、斜坡型、镶边陆棚型11.风成砂：12.冰川：,2020/5/28,97,76,型层序（Type-Sequence）：下部以型层序界面为界，顶部以、层序界面为界。低水位体系域（LST）：低位楔（进积准层序组）、（盆地扇、斜坡扇）海进体系域（TST）：退积准层序组高水位体系域（HST）：加积进积准层序组,层序类型及特征,六、层序地层分析与应用,2020/5/28,97,77,2020/5/28,97,78,2020/5/28,97,79,型层序（Type-Sequence）：下界以型层序界面为界，顶部以、型层序界面为界陆架边缘体系域（SMST）：微弱进积加积准层序组海进体系域（TST）：退积准层序组高位体系域（HST）：加积进积准层序组,2020/5/28,97,80,2020/5/28,97,81,两种类型层序比较,2020/5/28,97,82,型层序（Type-Sequence）：下界以型层序界面为界，顶界以、型界面为界。海进体系域（TST）：高位体系域（HST）：型层序（Type-Sequence）：由刘宝珺等提出，下界以型层序界面为界，顶界以、型界面为界。海进体系域（TST）：高位体系域（HST）：,2020/5/28,97,83,四种类型层序小结,2020/5/28,97,84,剖面对比分析,层序地层的应用厘定、优化岩石地层单位界线；同时异相的沉积体之间对比地层对比控制因素与沉积演化分析矿产资源预测,2020/5/28,97,85,沉积盆地类型立体图,七、盆地类型、沉积特征与盆山耦合关系研究,2020/5/28,97,86,中国盆山耦合研究中国大陆处于三大构造域：古亚洲域、特提斯域及西太平洋域。三向或多向相互作用于华北克拉通、扬子克拉通及塔里木克拉通并形成四大山岭系：西太平洋岩浆弧山岭系；秦祁昆多旋回复合造山带；特提斯一喜马拉雅碰撞造山带；阿尔泰一蒙古增生造山带。相应地发育东部裂陷盆地群和中西部前陆盆地群。由于多期构造运动形成叠合盆地格局和多种类型的盆山耦合。,2020/5/28,97,87,2020/5/28,97,88,基本单位：岩石地层单位、生物地层单位和年代地层单位。另有：层序地层、旋回地层、磁性地层、地震地层、化学地层、矿物地层、不整合界限地层单位、事件地层等。填图以岩石地层单位为基础以宏观岩石学特征变化为基础的岩石地层体；一种或数种岩石类型，具有统一的岩性组合特征。野外易于识别，强调宏观岩石学特征，具其延展范围分别划分正式和非正式单位，并相应划分等级。,八、多重地层单位划分与区（矿）调要求,一）多重地层划分,2020/5/28,97,89,岩石地层单位划分根据岩性或岩石物理性质群、组、段、层；“组”是岩石地层最基本的正式单位，任何地区的地层以组为单位作无遗漏的划分，厚度几十米-nkm，总体具有划分适度、等级居中的特点；界线和延伸必须清楚，延展的范围至少要与地层分区或地层小区一致，组内不允许存在长期间断。“段”是低于组的正式岩石地层单位段，段具有与组内相邻岩石不同的岩石特征。,2020/5/28,97,90,层是等级最低的岩石地层单位，明显区别于上、下相邻层的单层或复层，并可穿过不同的段或组，如凝灰岩层、灰岩等。标志层、特征岩性层、透镜体、岩舌、岩楔、滑塌沉积、外来岩块、礁滩沉积、含矿层、某些化石富集层等可作为非正式单位化出。群是具有某种共同岩性特征的两个或两个以上相邻组归并而成的高级岩石地层单位,2020/5/28,97,91,生物地层单位,依据生物层序律（W.Smith,1796）及上、下地层中所含化石的不同只有含生物化石的岩石地层才能进行生物地层划分；生物地层是四维时空岩层体，生物地层单位不分等级，但用属命名的带和以该属某个种命名的带之间有等级的差别。生物地层单位通常划分为生物带，即组合带、延限带和顶峰带。任何生物带都有一个时间值，但它们并不是到处等时的时间带。,2020/5/28,97,92,年代地层单位,由地层内存在的特定时间间隔的等时面划分，而不管它的物质基础。目的是了解地层序列的年代关系，为大区或全球对比提供年代地层格架。年代地层单位划分：宇、界、系、统、阶、亚阶六级。1:5万主要研究的是“阶”时间带地质年代单位：宙、代、纪、世、期、时绝对年龄、同位素年龄、生物相对年龄,2020/5/28,97,93,二）填图要求,填图单位是地质填图的基本单位，根据有关规范的精度要求（不同比例尺）和测区实际情况，在野外踏勘和实测剖面及典型区段解剖的基础上确定填图单位。填图单位确定的是否合理，将影响地质填图质量。要求所有测量人员都要明确并掌握填图单位，以便分组工作时按统一标准进行，同时与相邻地质填图路线（或相邻填图组）进行衔接。一般情况下填图单位不能大于地质调查精度所要求的最大地层单位范围；一个填图单位的特征与其它填图单位要有主观上的区别；同一填图单位内部不能有明显的沉积间断面（如平行不整合或角度不整合）；每个填图单位在图上的表示的宽度不应小于1mm；被不整合限制的填图单位（包括侵入体）出露宽度在图中不足1mm时，应适当夸大表示，不能与相邻填图单位合并。,2020/5/28,97,94,基岩区小于1km2和沟谷宽度小于100m一般在地质图不表示。特殊的则适当夸大表示）；大片第四系区，基岩露头无能多大，在地质路线上均要描述并夸大标示；1/5万地质图上