1、第五章 地層單位和地層系統(tǒng),第一節(jié) 地層的劃分和對比,第一節(jié) 地層的劃分和對比,地層：具有某種共同特征或?qū)傩缘膸r石體，能以明顯界面或經(jīng)研究后推論的某種解釋界面與相鄰巖層和巖體相區(qū)分。,地層的概念和地層疊覆律,地層（stratum） 把野外見到的層狀巖石（包括沉積巖、火山巖及變質(zhì)巖）泛稱巖層。當(dāng)涉及探討它們形成的先后順序、地質(zhì)年代，并組成填圖單位時，就稱為地層。 地層疊覆律 地層形成的時間順序規(guī)律上新下老，即為著名的地層疊覆律（N. Steno，1669）。,地層之間的關(guān)系及其地質(zhì)意義,1、地層接觸關(guān)系類型 地層之間的接觸關(guān)系類型的差異是地殼運動及其性質(zhì)的不同表現(xiàn)形式。往往會引起自然地理環(huán)境的巨

2、大變化，造成生物界的重要變革。 1）、整合接觸（Conformity） 連續(xù)沉積的上下兩套地層之間無明顯的截然變化（沉積作用基本沒有停止，無缺失地層現(xiàn)象）。,2）、不整合接觸-包括下列兩種類型: A、平行不整合（Parallel unconformity），也稱假整合（disconformity）或擬整合。 主要受地殼升降運動的影響，原來的沉積區(qū)上升為陸地，遭受風(fēng)化剝蝕，沉積作用轉(zhuǎn)化為侵蝕作用。經(jīng)過長期的風(fēng)化剝蝕，地形逐步夷平，再度下降接受新的沉積。這樣，上、下兩套沉積物之間不但缺失了地層，而且隔著一個大陸侵蝕面，但產(chǎn)狀平行一致，故稱平行不整合。,B、角度不整合（Angular unconfo

3、rmity） 主要受地殼水平擠壓作用的影響，原來的沉積區(qū)不但上升為大陸剝蝕區(qū)，而且還使原來的沉積物遭受褶皺變形。經(jīng)過風(fēng)化、剝蝕和夷平后，再次下降接受新的沉積。這樣，上、下兩套地層之間不但離著一個大陸剝蝕面，而且上下巖層產(chǎn)狀還呈截交關(guān)系，稱角度不整合。,(a)整合接觸關(guān)系;(b)平行不整合接觸關(guān)系;(c)角度不不整合接觸關(guān)系,C、侵入接觸與沉積接觸 a、侵入接觸指沉積巖形成之后，巖漿侵入于其中的現(xiàn)象。 b、沉積接觸指巖漿巖冷卻凝固之后，由于風(fēng)化剝蝕作用而露出地表，夷平重新下降接受新的沉積，把沉積巖直接覆于巖漿巖之上的現(xiàn)象稱沉積接觸。,2、海侵超覆與海退退覆 1）、海侵超覆：海進(jìn)時，海水向大陸方向

4、不斷侵進(jìn)，海相沉積物在橫向分布范圍不斷擴(kuò)大。每一個較高的巖層都覆于較低層位或更老的地層之上，這種現(xiàn)象稱海侵超覆。 海進(jìn)由于各種原因引起在相對短的地史時期內(nèi) ，陸地相對于海面下沉，并使海水侵入陸地的現(xiàn)象。又稱海侵。,海侵超覆示意圖,2）、海退退覆：海退時，海水向海域退縮，沉積物分布范圍不斷縮??；每一較高巖層都向海域退縮，而不能全部覆蓋下伏地層，這種現(xiàn)象稱海退退覆。 在相對短的地史時期內(nèi)，由于海面下降或陸地上升，造成海水面積縮小或陸地面積擴(kuò)大，海岸線向海洋方向推進(jìn)的地質(zhì)現(xiàn)象。由海退作用形成的地層記錄稱海退序列。,海退退覆示意圖,3）、退積（Retrogradation）： 海進(jìn)時在濱岸地帶，巖相帶

5、向陸地方向發(fā)生海侵式遷移的現(xiàn)象稱退積（指巖屑又被送回到物源區(qū))。 退積特別在三角洲發(fā)育地區(qū)更為明顯。 4）、進(jìn)積（Progradation) ： 海退時巖相帶向海的方向發(fā)生海退式遷移的現(xiàn)象稱為進(jìn)積（指陸地上的巖屑被送到沉積區(qū)）。,3、沉積旋回 當(dāng)海進(jìn)海退序列交替進(jìn)行時，在剖面中自下而上巖性按照一定的生成順序作有規(guī)律的鏡像對稱分布現(xiàn)象稱為沉積旋回。剖面中巖石粒度由粗細(xì)粗細(xì)的變化的現(xiàn)象稱為沉積韻律。 沉積旋回層序的產(chǎn)生主要受四種因素的影響：海（湖）平面升降、古氣候變化、沉積物源供應(yīng)速率和構(gòu)造環(huán)境的改變。,第一節(jié) 地層的劃分和對比,地層學(xué)：研究構(gòu)成地殼的所有層狀或似層狀巖石體固有的特征和屬性，并據(jù)此

6、將它們劃分為不同類型和級別的單位，進(jìn)而建立它們之間的空間關(guān)系和時間順序的一門基礎(chǔ)地質(zhì)學(xué)科 研究范圍：包括巖層中所有能識別的特征和屬性 形狀、分布、巖性特征、化石內(nèi)容、地質(zhì)年齡、地球物理和地球化學(xué)性質(zhì)等 形成環(huán)境、或形成方式和演化歷史 包括沉積巖、巖漿巖和變質(zhì)巖都屬于地層學(xué)的研究范圍,地層學(xué)的基本定律,地層層序律 在正常產(chǎn)狀下（沒有發(fā)生倒轉(zhuǎn)），上覆地層年代較下伏地層新，即“下老上新”,美國科羅拉多州大峽谷國家公園,地層學(xué)的基本定律,原始水平律: 地層沉積時是近于水平的，而且所有的地層都是平行于這個水平面的(水平擺放) 原始側(cè)向連續(xù)律: 地層在大區(qū)域甚至全球范圍內(nèi)是連續(xù)的，或者延伸到一定的距離逐漸

7、尖滅(側(cè)向連續(xù)),地層學(xué)的基本定律,生物層序律：一般地說，年代愈老的地層中所含化石構(gòu)造愈簡單、愈低級；年代愈新的地層，所含化石構(gòu)造愈復(fù)雜、愈高級 化石層序律：不同時代的地層含有不同的化石，含相同化石的地層其時代相同 William Smith (1769-1839)：地層學(xué)之父于1817年提出 相同時代的地層就一定含有相同的化石嗎？不一定,一、地層的劃分,地層劃分：把地球的巖層按其原來的順序，系統(tǒng)地組織成為具有某種特征、性質(zhì)或?qū)傩缘牡貙訂挝弧?上下地層屬性差別愈大，則其分類級別愈高。,找異,地層劃分的概念 按照地層的各種屬性（如巖性、化石、接觸關(guān)系等）把剖面上的地層劃分為大小不同的單位稱為地層

8、的劃分。,地層劃分的方法,構(gòu)造學(xué)方法：根據(jù)不整合面、假整合面把上、下地層分開 巖石學(xué)方法： 根據(jù)上下地層巖性的不同或巖石物理、化學(xué)性質(zhì)的不同將兩個地層劃分開來 根據(jù)巖石的組合情況及旋回韻律劃分地層 古生物學(xué)方法：根據(jù)生物層序律按上下地層中所含化石的不同來劃分地層 生物層序律：“不同時代的地層含有不同的化石，含有相同化石的地層其時代是相同的”,二、地層對比的方法,地層對比：根據(jù)不同地區(qū)或不同剖面地層的各種屬性的比較，確定地層單位的地層時代或地層層位的相對關(guān)系。 巖石地層對比是說明巖石特征和地層位置的相當(dāng) 化石地層的對比是說明其化石內(nèi)容和生物地層位置的相當(dāng) 年代地層對比是說明其年齡和地質(zhì)年代表中位

9、置的相當(dāng) 由于地層的物質(zhì)屬性或劃分依據(jù)不同，所劃分的地層單位也不一致。由于地層對比的屬性不同，對比的界線就不可能一致。,地層對比的概念 將劃分好的地層單位與鄰近的或遠(yuǎn)距離的各個剖面做比較，論證它們在地層特征和層位上是否相當(dāng)。,2.地層對比的方法,（1）巖石學(xué)方法 按兩地巖層的顏色、成分、結(jié)構(gòu)和構(gòu)造的相似性來建立其對比關(guān)系的方法。 巖層在側(cè)向連續(xù)的條件下，不同地區(qū)的巖石學(xué)特征相當(dāng)?shù)牡貙邮强梢詫Ρ鹊摹?絕大多數(shù)巖石地層單位是穿時的。 標(biāo)志層方法 標(biāo)志層：指厚度不大、巖性穩(wěn)定、特征突出、易于識別、分布廣泛的特殊巖層,（1）巖石學(xué)方法,標(biāo)志層通常用于地層對比 標(biāo)志層有兩種類型： 穿時性的標(biāo)志層，如地層

10、中的砂巖夾層、煤層、蒸發(fā)巖層等； 等時性的標(biāo)志層，如火山灰層、小行星撞擊事件層及風(fēng)暴巖層等。 穿時性的標(biāo)志層只能用于巖石地層單位的對比 等時性的標(biāo)志層才能用于年代地層單位的對比。,（2）生物學(xué)方法,理論依據(jù)為生物層序律： 含有相同化石的地層的時代相同，不同時代的地層所含的化石不同 標(biāo)準(zhǔn)化石法、化石組合法 標(biāo)準(zhǔn)化石：演化快、地理分布廣、數(shù)量豐富、特征明顯、易于識別的化石。 在應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)化石法時應(yīng)注意其精度,（2）生物學(xué)方法,化石組合法是根據(jù)地層的化石組合對比地層的方法 化石組合：指在一定的地層層位中所共生的所有化石的綜合。 根據(jù)化石組合所限定的界線不僅可以進(jìn)行地層劃分和建立地層單位，也可以進(jìn)行地層

11、對比。 主要用于生物地層單位的對比，也通常應(yīng)用于年代地層單位的對比。,（3）地質(zhì)事件對比方法,地質(zhì)事件： 小行星的撞擊、火山爆發(fā)、冰川的形成和消融、氣候變化等 同一地質(zhì)事件在兩地所產(chǎn)生的物質(zhì)記錄可以不同，但這兩種不同的物質(zhì)記錄都代表同一地質(zhì)事件，在等時性方面是可以對比。,其他對比方法,（4）古地磁極性對比方法 地球磁場的南北極互換變化可以記錄在地層中，可以應(yīng)用地球磁場極性變化來對比地層。 （5）同位素年齡對比方法 根據(jù)放射性同位素衰變原理，可以進(jìn)行同位素年齡的測定。 同一地區(qū)地層的同位素年齡可以用于地層年齡的確定，不同地區(qū)地層的同位素年齡可以用于地層對比。,第五章 地層單位和地層系統(tǒng),第二節(jié)

12、地層單位和地層系統(tǒng),第二節(jié) 地層單位和地層系統(tǒng),地層單位： 根據(jù)巖石所具有的任一特征或?qū)傩詣澐殖?，并能被識別的一個獨立的特定巖石體或巖石體組合 國際地層指南(1976)提出：“地層有多少種屬性，就可以劃分出多少種地層單位”。 根據(jù)地層劃分的各種不同物質(zhì)屬性依據(jù)，可以建立不同的地層單位，如巖石地層單位、年代地層單位、生物地層單位、磁性地層單位、層序地層單位等。,第二節(jié) 地層單位和地層系統(tǒng),地層單位分為兩大類型： 著重體現(xiàn)地層實體固有特性（巖性、電性、化學(xué)性等）的物質(zhì)性地層單位系統(tǒng)，具有穿時性 著重體現(xiàn)地層時間屬性的時間地層單位系統(tǒng)，是研究地質(zhì)歷史必不可少的理論基礎(chǔ) 最常用的三種地層單位：巖石地層

13、單位、年代地層單位和生物地層單位（表5.1 ） 最常用兩套地層單位系統(tǒng)：巖石地層單位系統(tǒng)和年代地層單位系統(tǒng),一、巖石地層單位,巖石地層單位：以能在野外觀察到的巖石的巖性特征為基礎(chǔ)，并能以這種特征定義層狀或似層狀巖石體 根據(jù)地層的巖性特征進(jìn)行劃分、對比，建立起不同級別的完整地層系統(tǒng)。,巖石地層單位的基本層序,基本層序是沉積地層垂向序列中按某種規(guī)律疊覆出現(xiàn)的單層組合，也是巖石地層單位的最基礎(chǔ)組構(gòu)細(xì)胞。 基本層序之間的界面：侵蝕面、沉積間斷或巖石突變面。 基本層序的頂?shù)捉缇€必須是巖石地層單位的頂?shù)捉缇€。,一、巖石地層單位,建立巖石地層單位要堅持巖石特征穩(wěn)定性的原則：巖性的穩(wěn)定性、地層結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

14、一個巖石地層單位應(yīng)有巖性相對一致或由相近的巖層組成，或雖為一套巖性復(fù)雜的巖層，但可以和相對簡單的相鄰巖層相區(qū)別。 一個巖石地層單位應(yīng)有相對穩(wěn)定的地層結(jié)構(gòu)。 分級：群、組、段、層（根據(jù)需要群之上可建立超群，之下可建立亞群，組之下也可建立亞組 ）,巖石地層單位-組,組：巖石地層單位系統(tǒng)的基本單位，是具有相對一致的巖性和具有一定結(jié)構(gòu)類型的地層體。 組的含義在于具有巖性、巖相和變質(zhì)程度的一致性。組或者由一種巖石構(gòu)成，或者以一種主要巖石為主，夾有重復(fù)出現(xiàn)的夾層；或者由兩三種巖石交替出現(xiàn)所構(gòu)成，還可能以很復(fù)雜的巖石組分為一個組的特征，而與其他比較單純的組相區(qū)別。 巖性由一種或一種以上構(gòu)成，厚度幾米乃致數(shù)百

15、米，有一定的分布范圍，上、下界線清晰；是野外地質(zhì)調(diào)查和填圖中最重要的基本巖石地層單位。,巖石地層單位-組,建組條件： 巖性相對一致（均一、夾層、互層或特別復(fù)雜） 內(nèi)部結(jié)構(gòu)一致（內(nèi)部不分段的組為一種結(jié)構(gòu)類型，內(nèi)部分段的組可有多種結(jié)構(gòu)類型） 頂?shù)捉缇€明顯（不整合或明顯的整合） 一定和厚度和分布范圍（一般要求能在區(qū)域地質(zhì)圖（1/5-1/20萬）上表達(dá)）,巖石地層單位-群,比組高一級的巖石地層單位，也是巖石地層系統(tǒng)中常用的最大分類單位。 群:由兩個或兩個以上經(jīng)常伴隨在一起而又具有某些統(tǒng)一的巖石學(xué)特點的組聯(lián)合構(gòu)成的 群的頂?shù)捉缂雌漤數(shù)捉M的上下界，不應(yīng)當(dāng)從組內(nèi)穿過，群內(nèi)不允許有重要的間斷或不整合存在。 在

16、工作程度較高，分組較細(xì)的地區(qū)，合理的并組為群是進(jìn)一步概括地層發(fā)育特征，簡化地層劃分的有效辦法。,巖石地層單位-段,比組低一級的地層單位，為組的再分 分段的原則：組內(nèi)巖性的差別；組內(nèi)結(jié)構(gòu)的差別；地層成因的不同等。必須“具有與組內(nèi)相鄰巖層不同的巖性特征”，即一組多段，或組下面不細(xì)分為段。 段的頂?shù)捉缇€一般是標(biāo)志明顯的整合界線 有的組可全部劃分為段；也可以僅指定組的某一部分為段；有的組可不分段；還有的組在某一地區(qū)分段，在另一地區(qū)不分段。,巖石地層單位-層,最小的巖石地層單位 一般由巖性、成分、生物組合等特征顯著而又明顯區(qū)別于相鄰巖層的地層單位。厚度數(shù)厘米、數(shù)米至十余米。,層有兩種類型： 1、巖性相同

17、或相近的巖層組合，或相同結(jié)構(gòu)的基本層序的組合，用于野外剖面研究時的分層； 2、巖性特殊、標(biāo)志明顯的巖層或礦層，作為標(biāo)志層或區(qū)域地質(zhì)填圖的特殊層。,巖石地層單位的級別,群 兩個或多個組 組巖石地層學(xué)的基本單位 段組內(nèi)命名的巖石實體 層段內(nèi)或組內(nèi)命名的獨特巖層,高級別單位內(nèi)可進(jìn)一步劃分為若干個低級別的單位，但不能反之； 一個地區(qū)的地層劃分并不要求必須劃分各個不同級別的地層單位； 組是最重要的基本巖石地層單位；只要條件許可，均應(yīng)劃分到組。,命 名,群和組：大都以建群、建組剖面所在的地名命名,如：長城群(Pt)，融縣組(D3) 段和層：大都以巖性命名, 如:砂巖段, 灰?guī)r層,地層加積方式及巖石地層單位

18、的穿時性,沉積物其加積方式包括兩種： 垂向加積和側(cè)向加積,垂向加積：把垂直降 落加積（沉積）而形成的 沉積物稱垂向加積。如大 洋或大的湖泊中心的沉積。 垂向加積形成的地層完全符合地層疊覆律。巖性界面與時間界面完全一致， 垂向加積的地層具有等時性。,側(cè)向加積：各巖相帶的巖性界面隨時間的前進(jìn)橫 向移動而穿過時間界面，使地層具有穿時性，即巖石地層單位（界面）穿越年代地層單位的現(xiàn)象。,生物演化及其時間意義 生物演化的過程和方式歷來存在不同的觀點和爭論。 A、以傳統(tǒng)的漸變論為代表，認(rèn)為生物由低級到高級，由簡單到復(fù)雜的演化過程是漸變的、連續(xù)的、均速的； B、現(xiàn)代科學(xué)則認(rèn)為，生物的演化是突變乃至災(zāi)變的。,二

19、、年代地層單位,二、年代地層單位,以地層形成的時代為依據(jù)劃分的地層單位 生物演化特征是年代地層單位劃分的主要依據(jù),宇 Eonothem 界 Erathem 系 System 統(tǒng) Series 階 Stage 時帶Chronozone,宙 Eon 代 Era 紀(jì) Period 世 Epoch 期 Age 時 Chron,年代地層單位,地質(zhì)年代單位,年代地層單位宇,宇指在“宙” 的時間內(nèi)形成的地層 根據(jù)生物演化最大的階段性，即生命的存在與否及存在方式劃分。由于地球早期的生命記錄為原核細(xì)胞生物，之后的生命記錄為真核細(xì)胞生物，最后才發(fā)展為高級的具硬殼的后生生物。所以可將整個地史時期分為太古宙、元古宙和

20、顯生宙。所對應(yīng)的年代地層單位則為太古宇、元古宇和顯生宇。 宇：全球性統(tǒng)一的年代地層單位中最大的地層單位,年代地層單位界,第二級高級年代地層單位，與時間“代”對應(yīng)的年代地層單位，是根據(jù)生物界發(fā)展的總體面貌以及地殼演化的階段性劃分的 太古宙和元古宙分別劃分為始、古、中、新太古代和古、中、新元古代。與之對應(yīng)的年代地層單位為始、古、中、新太古界和古、中、新元古界 顯生宙劃分為早古生代、晚古生代、中生代和新生代，對應(yīng)的年代地層單位分別為下、上古生界，中生界，新生界 界是全球性統(tǒng)一的地層單位,年代地層單位系,第三級年代地層單位，它對應(yīng)于地質(zhì)時間單位“紀(jì)”。 紀(jì)的劃分主要是依據(jù)生物界演化的階段性。 系是年代

21、地層單位最重要的單位，其具有全球可對比性，系也是全球統(tǒng)一的。,年代地層單位統(tǒng),統(tǒng)是常用的第四級地層單位，與地質(zhì)年代單位“世”相對應(yīng)。 一個紀(jì)可以依據(jù)生物界面貌劃分為兩到三個世，通常稱之為早、中、晚世，與之對應(yīng)的年代地層單位則為下、中、上統(tǒng)。 世所代表的地質(zhì)時間仍較長，全球生物界面貌在較長時間范圍內(nèi)仍能保持一致：統(tǒng)仍是全球性統(tǒng)一的,年代地層單位階,階是常用的基本年代地層單位，對應(yīng)于地質(zhì)時間單位“期”。 劃分：根據(jù)科、屬級的生物演化特征劃分 寒武紀(jì)可以分為8個期，對應(yīng)的年代地層單位為8個階。這些階主要是根據(jù)寒武紀(jì)最繁盛的三葉蟲動物群的演化劃分的。,年代地層單位亞階,亞階是最小的年代地層單位，與地質(zhì)

22、時間單位“亞期”相對應(yīng)。 根據(jù)屬、種級生物的演化劃分的 亞階一般以生物屬或種來命名。,三、生物地層單位,生物地層單位是根據(jù)地層中所含有的生物化石內(nèi)容和特征所劃分的地層單位。 生物地層單位是“以含有相同化石內(nèi)容和分布為特征，并與鄰層化石有別的三度空間巖層體”，“在地層層序中，卻有許多不含化石的部分，因此它們就不具有生物地層的特征，就不是生物地層劃分的對象”。 中國地層指南及中國地層指南說明書 三種類型：組合帶、延限帶和頂峰帶,生物地層單位組合帶,組合帶：指所含的化石或其中某一類化石，從整體來看，構(gòu)成一個自然的組合，并以此區(qū)別于相鄰地層的生物組合,生物地層單位延限帶,延限帶：指任一生物分類單位在其

23、整個延續(xù)范圍之內(nèi)所代表的地層體,生物地層單位頂峰帶,頂峰帶：某些化石種、屬最繁盛的一段地層 不包括前期出現(xiàn)數(shù)量不多的地層，也不包括后期逐漸稀少的地層,生物地層單位,生物地層各單位之間不存在大小級別關(guān)系 并非所有地層都能用生物地層學(xué)方法進(jìn)行劃分對比，因而生物地層單位本身并不構(gòu)成獨立地層系統(tǒng) 生物地層仍是目前進(jìn)行遠(yuǎn)距離、高精度（古生代以來）地層對比所普遍采用的、較為可靠的方法,四、層序地層單位,理論基礎(chǔ)：認(rèn)為海平面升降變化具有全球周期性，海平面相對變化是形成以不整合面以及與之可對比的整合面為界的、成因相關(guān)的沉積層序的根本原因 沉積層序和地層疊置式樣：受構(gòu)造沉降、全球海平面升降、沉積物供給速率和氣候四個基本因素的綜合影響，因此可以利用全球海平面升降的同時性來劃分和對比地層,四、層序地層單位,單位級別由高至低：巨層序、超層序（其界面一般存在區(qū)域性不整合面）、沉積層序