第二章 地层学基本原理和方法

第二章地层学基本原理和方法第1页，课件共83页，创作于2023年2月第一节地层学的有关概念第二节地层层序及地质年代的确定方法第三节地层单位与年代地层表第四节地层划分和对比的方法

第2页，课件共83页，创作于2023年2月第一节地层学的有关概念地层——具有某种共同特征或属性的岩石体，它以明显界面或经研究后推论的某种解释性界面与相邻的岩层和岩石体相区分。岩层——泛指地壳中的层状岩石。非正规术语。一、地层及地层学的概念第3页，课件共83页，创作于2023年2月地层学——是地质学中研究地壳层状岩石的形成顺序和年代关系的一门基础科学。

它涉及层状岩石的各种特征和属性，包括岩层的形状、分布、岩性、化石、地球物理和地球化学特征，进而说明其形成环境、形成方式、形成时间和变化的历史。第一节地层学的有关概念第4页，课件共83页，创作于2023年2月地层特征——指客观存在的岩石物质，包括岩性、生物、矿物、磁极性、电性、地震感应等方面的性质和变化。它们是实际存在的具体客观事物。地层属性——指对于某种或某几种特征的综合、分析所得出的推论解释和认识，如时间、沉积环境等。这些认识属于概念范畴，它们是可变的。第一节地层学的有关概念第5页，课件共83页，创作于2023年2月第一节地层学的有关概念二、地层之间的关系及其意义1、地层的接触关系（1）整合接触：连续和小间断。从沉积作用来看地层的连续:沉积作用没有发生中断；地层的间断:沉积作用的中断，但是没有明显的大陆剥蚀作用，常为岩性的截然变化。第6页，课件共83页，创作于2023年2月第一节地层学的有关概念（2）不整合接触：不仅沉积作用发生过间断，而且间断时间较长，并发生过明显的大陆剥蚀作用

不整合面是分隔地层单位（如群、组）的重要界面。在地层单位内部（如组、段）一般不允许存在不整合。A角度不整合B平行不整合（假整合）C非整合第7页，课件共83页，创作于2023年2月

角度不整合第8页，课件共83页，创作于2023年2月角度不整合第9页，课件共83页，创作于2023年2月平行不整合第10页，课件共83页，创作于2023年2月地层的接触关系角度不整合非整合平行不整合整合第11页，课件共83页，创作于2023年2月第一节地层学的有关概念2、水进、水退地层接触关系与沉积盆地的水体进、退密切相关。

沉积盆地水面相对上升，水体分布范围扩大，称为水进；由持续水进形成的沉积物纵向上是下粗上细的沉积序列。沉积盆地水面相对下降，水体分布范围缩小，称为水退。由持续水退形成的沉积物纵向上是下细上粗的沉积序列。第12页，课件共83页，创作于2023年2月第一节地层学的有关概念3、地层结构

地层是由有限的岩层类型构成的，这些岩层通常以规律的组合方式组构在一起称为地层结构。（1）层状地层：

A均质型结构(均一式)B非均质型结构(互层式、夹层式、有序多层式、无序多层式)

（2）非层状地层：斜列式、叠积式、嵌入式等

第13页，课件共83页，创作于2023年2月第一节地层学的有关概念4、沉积旋回（沉积韵律）成因上有联系的、地层的岩性或岩石组合按一定的生成顺序在剖面上规律叠覆的现象称为沉积旋回.水进造成水进旋回，水退造成水退旋回；水进旋回紧接一个水退旋回，称为一个完整的沉积旋回。第14页，课件共83页，创作于2023年2月第一节地层学的有关概念第二节地层层序及地质年代的确定方法第三节地层单位与年代地层表第四节地层划分和对比的方法

第15页，课件共83页，创作于2023年2月第二节地层层序及地质年代的确定方法一、地层层序及相对地质年代的确定方法地层层序即地层形成的先后顺序。相对地质年代即反映岩石、地质事件先后顺序及地层层序的时间单位。确定岩层的相对地质年代及地层层序的关键，是判断各岩层的顶、底面。第16页，课件共83页，创作于2023年2月第二节地层层序及地质年代的确定方法

确定岩层顶、底面，恢复地层层序的主要标志有古生物、岩性、地质构造等。principleofsuperposition——指未经扰动的层状岩体中，下面的岩层是较早时期形成的，上覆岩层是较晚时期形成的，即“下老上新”。（1）地层层序律第17页，课件共83页，创作于2023年2月第二节地层层序及地质年代的确定方法Principleoffossilsuccession——指不同岩层中所含的化石内容各不相同，可根据相同的化石来进行地层对比并证明属于同一时代WilliamSmith(1769-1839)----地层学之父于1817年提出。（2）化石层序律第18页，课件共83页，创作于2023年2月（3）根据岩石的结构、构造等岩性特征确定相对地质年代。第二节地层层序及地质年代的确定方法斜层理第19页，课件共83页，创作于2023年2月第20页，课件共83页，创作于2023年2月第二节地层层序及地质年代的确定方法

包含原理——当一种岩石中包含另一种岩石时，包含在大岩体中的小岩石碎块的年龄必然老于大岩体。（4）切割律和包含原理

切割律——不同地质体呈切割穿插接触时，被切割的地质体时代较老，这个规律称切割律。第21页，课件共83页，创作于2023年2月第二节地层层序及地质年代的确定方法（5）根据接触关系推断相对年龄石灰岩底砾岩第22页，课件共83页，创作于2023年2月二、同位素地质年龄的确定方法第二节地层层序及地质年代的确定方法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U-Pb法、Th-Pb法、Rb-Sr法、K-Ar法、Sm-Nd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。第23页，课件共83页，创作于2023年2月第一节地层学的有关概念第二节地层层序及地质年代的确定方法第三节地层单位与年代地层表第四节地层划分和对比的方法

第24页，课件共83页，创作于2023年2月第三节地层单位与年代地层表一、地层划分、对比的概念与多重地层单位地层单位----根据岩石的任一特征或属性划分的、能够被识别的、一个独立的特定岩石体或岩石体的自然组合。第25页，课件共83页，创作于2023年2月地层划分：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，就有多少种地层划分，即地层划分的多重性。划分的结果为多重地层单位。第三节地层单位与年代地层表第26页，课件共83页，创作于2023年2月角度不整合第27页，课件共83页，创作于2023年2月第28页，课件共83页，创作于2023年2月地层对比----根据不同地区或不同剖面地层的各种属性的比较，确定地层单位的地质时代或地层层位的对应关系。根据所强调的现象的不同，有不同种类的对比。第三节地层单位与年代地层表第29页，课件共83页，创作于2023年2月二、岩石地层单位的概念及其划分依据岩石地层单位

---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、层第三节地层单位与年代地层表第30页，课件共83页，创作于2023年2月定义：是具有相对一致的岩性和具有一定结构类型的地层体。组是最基本的岩石地层单位。

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)一定的厚度和分布范围（一般要求能在区域地质图（1/5万-1/20万）上表达）。

组第三节地层单位与年代地层表第31页，课件共83页，创作于2023年2月群组的联合。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。第三节地层单位与年代地层表第32页，课件共83页，创作于2023年2月段

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。第三节地层单位与年代地层表第33页，课件共83页，创作于2023年2月层是最小的一级岩石地层单位，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。层第三节地层单位与年代地层表第34页，课件共83页，创作于2023年2月角度不整合第35页，课件共83页，创作于2023年2月第三节地层单位与年代地层表三、生物地层单位的分类----依据地层中的生物化石内容和特征划分的地层单位称为生物地层单位。其基本单位是生物地层带即生物带，常用的生物带有组合带、延限带和富集带。生物地层单位第36页，课件共83页，创作于2023年2月组合带是三个以上分类单位整体上构成一个独特的自然组合，以此区别于相邻地层的生物组合，多分布于局部地区，对于指示沉积环境有重要意义。第三节地层单位与年代地层表延限带包括分类延限带和共存延限带两种。分类延限带是生物分类单位中某个单位在整个分布范围内所形成的地层。共存延限带是两个或多个特定分类单位延限带的共存部分所代表的地层体。第37页，课件共83页，创作于2023年2月第38页，课件共83页，创作于2023年2月富集带是指某些化石属种最繁盛的一段地层。因生物富集不仅与生物演化有关，还与生态环境有关，所以富集带通常仅限于局部地区。第三节地层单位与年代地层表不同类型生物带的地层意义不同地层层序中未见化石的部分称为哑带。第39页，课件共83页，创作于2023年2月第三节地层单位与年代地层表四、年代（时间）地层单位的划分年代地层单位是指特定的地质时间间隔内形成的层状或非层状的岩石体。地质年代单位是指形成年代地层单位的时间间隔。第40页，课件共83页，创作于2023年2月第三节地层单位与年代地层表年代地层划分即按形成时间把地层剖面划分为不同的地层单位。年代地层单位有宇、界、系、统、阶；地质年代单位为宙、代、纪、世、期。第41页，课件共83页，创作于2023年2月第三节地层单位与年代地层表宇指在一个“宙”的时间内形成的地层界指在一个“代”的时间内形成的地层界是全球性统一的地层单位第42页，课件共83页，创作于2023年2月第三节地层单位与年代地层表系指在一个“纪”的时间内形成的地层。系是年代地层单位最重要的单位，具有全球可对比性，因此，系也是全球统一的。指在一个“世”的时间内形成的地层由于世所代表的地质时间仍较长，全球生物界面貌在较长时间范围内仍能保持一致，所以统仍是全球性统一的。统第43页，课件共83页，创作于2023年2月第三节地层单位与年代地层表阶指在一个“期”的时间内形成的地层

是年代地层单位中最基本的单位。期的划分主要是根据科、属级的生物演化特征划分的。

以游泳型、浮游型生物建的阶一般可全球对比。而以底栖型生物建的阶一般是区域性的，只能用于一定区域。第44页，课件共83页，创作于2023年2月第三节地层单位与年代地层表五、层型和标准剖面（1）层型层型是指一个已经命名的地层单位（或地层界限）的原始或后来被指定作为对比标准的地层剖面(或界线)。

由于地层单位的种类是多重的，所以地层单位层型也是多重的。不同类型的地层单位有不同的层型。第45页，课件共83页，创作于2023年2月

单位层型：指定义和识别一个地层单位当标准用的地层典型剖面。第三节地层单位与年代地层表

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（金钉子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。第46页，课件共83页，创作于2023年2月单位层型和界线层型确定界限的层型点单位层型第47页，课件共83页，创作于2023年2月层型建立的要求：第三节地层单位与年代地层表层型剖面一般要求是连续出露的地层剖面，地理位置应该不存在政治限制、交通方便、逾越条件好；地层划分或建立地层单位的标志清楚，易于识别。

第48页，课件共83页，创作于2023年2月全球界线层型研究实例全球二叠系—三叠系界线层型及点

—浙江长兴煤山剖面第49页，课件共83页，创作于2023年2月PTB白粘土层黑粘土层殷坑组长兴组粘土层二叠三叠系界线粘土层(煤山剖面)标志层方法第50页，课件共83页，创作于2023年2月

全球层型剖面和点位（GSSP）

全球层型剖面和点位（GlobalStratotypeSectionandPoint,GSSP）俗称金钉子（GoldenSpike），是全球确定唯一的点位，作为国际对比标准。确立的条件是研究程度、地层完整性、全球可对比性和可进入性（开放性）。在诸多候选剖面中，要经过国际界线工作组、界线所在系分会、国际地层委员会、国际地质科学联合会四轮投票通过，才能算正式确定。它的确立标志着所在国的地层研究水平，是一项科学荣誉。第51页，课件共83页，创作于2023年2月全球二叠三叠系界线层型剖面及点(GSSP)第52页，课件共83页，创作于2023年2月第53页，课件共83页，创作于2023年2月第三节地层单位与年代地层表（2）标准剖面五、层型和标准剖面标准剖面是层型剖面的延伸，是根据层型在其它地区选定的、可作为某一地区地层对比标准的典型剖面。标准剖面应选在层序正常且齐全、化石丰富、研究详细、构造简单的地区，且位置适当，有一定的代表性，以便对研究区有一定的控制作用。第54页，课件共83页，创作于2023年2月

穿时或时侵:

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。六、地层单位之间的相互关系第三节地层单位与年代地层表第55页，课件共83页，创作于2023年2月第三节地层单位与年代地层表同一时期沉积物与另一时期沉积物的界面是等时沉积界面；在界面上下其岩性不同是岩性界面。那么，当岩性界面与等时沉积界面相交时，那么岩性界面就穿过了两个时期的沉积产物，则岩性界面穿时了。第56页，课件共83页，创作于2023年2月华北地区三山子组的穿时关系岩性界面等时沉积界面第57页，课件共83页，创作于2023年2月生物地层单位和年代地层单位也可能是不一致的，或者说生物地层单位也具穿时性。第58页，课件共83页，创作于2023年2月七、地质年代表欧美习用（Ma）现在主要地质事件撒夫运动Savian比利牛斯运动Pyrencan拉拉米运动LaramidianLate新西未利运动CimmreianEarly老西未得运动Cimmerian阿帕拉钦运动Appalachian布列东运动Btetonic伊里运动Erian太康运动Taconic阿森提运动Asynlian哥德－格林威尔运动Gortic-GrenvillianKarelicHudonianSamic-Kenoran萨姆－肯诺尔运动卡瑞里－赫德孙运动新中古新古460038503100250018001000800570（540）5104394093622902502081356556.535.223.35.21.640.01新阿尔斯阶段老阿尔斯阶段海西Herc-（华力ynian西）阶段（Viri-scan）OldAlpedic加里东阶段Caiedo-Nian阜平运动五台运动吕梁（中条）运动晋宁运动（早）晋宁运动（晚）兴凯运动古浪运动祁连（广西）运动天山运动伊宁运动印支运动（早）印支运动（晚）燕山运动（早）燕山运动（中）燕山运动（晚）喜马拉雅运动（早）喜马拉雅运动（晚）（以高等类型出现为标志）YoungAlpedic新近纪古近纪第59页，课件共83页，创作于2023年2月全球地质年代表第60页，课件共83页，创作于2023年2月第一节地层学的有关概念第二节地层层序及地质年代的确定方法第三节地层单位与年代地层表第四节地层划分和对比的方法

第61页，课件共83页，创作于2023年2月第四节地层划分和对比的方法一、岩石地层学方法岩石地层对比就是将一定范围内不同地点的岩石地层单位进行比较，确定它们的岩性特征和地层位置是否相当。

岩石学方法对比地层要考虑岩石的成分、颜色、结构、构造及岩石组合、沉积旋回等特征及地层剖面中上下层位的关系及横向上岩性、岩相的变化。第62页，课件共83页，创作于2023年2月1、根据岩性划分对比：在侧向连续的条件下，同一盆地内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。岩性对比法第四节地层划分和对比的方法ABCD第63页，课件共83页，创作于2023年2月2、根据标志层划分对比地层：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。第四节地层划分和对比的方法第64页，课件共83页，创作于2023年2月3、根据地层结构划分对比：

地层的非均质型结构中的有序多层式结构可构成各种沉积旋回序列。第四节地层划分和对比的方法

不同规模的地壳升降运动和水体进退使地层在剖面上的沉积旋回表现出不同的级次，即大规模的旋回内包含若干次一级的旋回。利用沉积旋回划分对比地层时应从大到小逐级进行。第65页，课件共83页，创作于2023年2月高分辨率层序地层和沉积相综合柱状图

鄂尔多斯盆地靖—安地区长6油层组第66页，课件共83页，创作于2023年2月第四节地层划分和对比的方法二、地球物理学和地球化学方法1、利用地震资料划分对比地层根据地震剖面显示的上下反射层同相轴的接触关系和反射界面特征，选择一些连续性好的地震反射波同相轴作为划分对比地层的地震标志层，结合岩相变化规律，进行岩性、电性与地震反射波同相轴的对应关系分析。第67页，课件共83页，创作于2023年2月地震地层对比第68页，课件共83页，创作于2023年2月第四节地层划分和对比的方法第69页，课件共83页，创作于2023年2月第四节地层划分和对比的方法2、利用测井资料划分对比地层利用测井曲线划分对比地层，首先弄清各层位测井曲线的形态特征，并确定标志层，用标志层控制层位，再根据岩性相似、曲线形态相近的原则进行地层对比。第70页，课件共83页，创作于2023年2月第四节地层划分和对比的方法第71页，课件共83页，创作于2023年2月第四节地层划分和对比的方法3、地球化学方法地球化学方法主要是对岩层中的主要元素、微量元素及它们的同位素等化学元素，作半定量或定量分析。然后根据化学元素的含量变化及不同层位的比例关系划分对比地层。同位素----氧、硫、碳、锶……第72页，课件共83页，创作于2023年2月三、生物地层学方法第四节地层划分和对比的方法生物地层学是根据化石进行地层研究。常用的生物学方法有标准化石法、化石组合法、种系发生法、统计法等第73页，课件共83页，创作于2