10第一章地层分类体系及地质年代 古生物学与地层学

1、一、地层概念和地层叠覆律,把野外见到的成层岩石,包括沉积岩、火山岩,及其变质岩,泛称岩层,地层,Stratum,是指具有某些共同特征,和属性，与相邻岩层存在明显差异、具,有一定地质年代的岩层或岩石组合,地层除具有一定的形体和岩石内容外，还有时,间顺序的涵义,地层,地层叠覆律,年代较老的地层在下，年代较新的地层叠覆在上。也,就是上新下老，这就是著名的地层形成的时间顺序规律,地层叠覆律,地层叠覆律是确定地层层序的主要方法,但是在实际工,作中会遇到一,些地质构造条,件复杂的情况,这个时候就不,能直接应用这,个定律,1,地层接触关系类型,1,整合接触：一个地区沉积作用不断地进,行，无地层缺失,2,不整

2、合接触：包括两种类型,平行不整合：产状平行一致，有地层缺失,角度不整合：岩层产状呈截交关系，地层缺失,二、地层之间的关系及其地质意义,抬升,剥蚀,沉降,接受沉积,平,行,不,整,合,P,K,角度不整合的形成过程,A,沉积,B,褶皱,抬升,C,剥蚀,D,沉降接受沉积,角度不整合接触,角度不整合,侵入接触,如果岩浆岩在沉积岩形成之后侵入,则在侵入体接触带上，会出现烘烤变质等现象,侵入岩体中往往还残留有围岩的捕虏体，有时还被,与侵入体共生的岩脉所贯入，这种关系称侵入接触,沉积岩层先于岩浆岩侵入体沉积,沉积接触,如果侵入岩冷却凝固，由于剥蚀作,用而露出地表，其上又被新的沉积岩层所覆盖，这,时沉积岩层底

3、部往往有侵入岩的砾石，这种关系称,沉积接触,沉积岩晚于岩浆岩侵入体沉积,三、多重地层单位和两类地层系统,地层划分、对比的结果就产生了一个地区甚至,全球的地层系统。地层系统包括两个要素：一个是,组成地层序列的各种地层单位，二是这些单位之间,的相互级别关系,由于地层划分、对比方法的不同，可以产生不,同种类的地层单位。多种多样的地层单位可以概括,为两大类型：着重体现地层实体固有特性（岩性,电性、化学性质等）的物质性地层单位系统，对地,质生产工作有很大实用价值，但往往具穿时性；另,一类是着重体现地层时间属性的时间地层单位系统,是研究地质历史必不可少的重要理论基础,岩石地层单位是根据地层的岩石特征建立的

4、,地层单位。一个岩石地层单位是由岩性、岩相或,变质程度均一的岩石组成的地层体，它不考虑岩,层的地质年龄，其中所含化石只看作岩石的组成,部分,1,岩石地层单位的基本层序,是沉积地层垂向序列中按某种规律叠覆出现,的单层组合，也是岩石地层单位的最基本组构细,胞（最基本单元）。基本层序之间常是侵蚀面,沉积间断或岩性突变面,1,岩石地层单位,岩石地层单位的基本层序的基本特征,基本层序之间常是侵蚀面、沉积间断或岩,性突变面,常具有旋回性，由一个低级的旋回构成,有些基本层序并没有旋回性，如粘土岩、泥,岩、某些礁灰岩等，在这种情况下应以其中明显,的水下沉积间断、冲刷面或陆表暴露面等为界来,划分基本层序。在具有

5、某种随机应变重复出现的,夹层的地层剖面中，可根据较明显的特殊沉积层,分出基本层序,是一个可描述的客观实体,基本层序的辨认和研究对建立岩石地层单位,十分重要。几乎所有的岩石地层单位都是由有限,的基本层序以一定的规律组构而成的,岩石地层单位的顶底界线必须是基本层序的,顶底界线，而不应当从基本层序的内部通过,岩石地层单位分为四级，即群、组、段、层,这是主要单位。有时为特殊的需要在群之上可建立,超群，群之下建立亚群，组之下建立亚组,组,Formation,：是最重要的基本岩石地层,单位。其含义在于具有岩性、岩相和变质程度的一,致性。组由一种岩石构成，或者以一种岩石为主,夹有重复出现的夹层；或者由两三种

6、岩石交替出现,所构成；还可能以很复杂的岩石组合为一个组的特,征，而与其它比较单纯的组相区别,2,岩石地层单位及其级别,组通常是由一种基本层序所构成，也可由成因,关系密切的二、三种基本层序所构成。组的顶、底,界线应当是明显的，野外观察时易于识别，而且必,须是基本层序的顶底界,组的厚度无固定的标准，可以由,1m,到几千米不,等,组一般以典型剖面附近某一地理名称来命名,组名可以有重名,如沙湾组：奥陶系。四川峨眉的上二叠统、准,噶尔盆地上第三系昌吉河群下部的沙湾组,群,Group,：比组高一级的岩石地层单位,常用的最大岩石地层单位。由两个或两个以上经,常伴随在一起而具有某些统一的岩石学特点的组,联合构

7、成的，或由一大套厚度巨大，岩类复杂的,地层组成,群的顶底界线即其顶底组的上下界，而不应,当从组内穿过；群内不允许有重要的间断或不整,合存在,群在必要时可以再分成亚群，或合并为超群,群的名称通常取自典型剖面附近的地名,段,Member,：是低于组的岩石地层单位,必须具有与组内相邻岩层不同的岩性特征，且分,布广泛，对研究区域地层有用,组是否要分段应根据其内部有无分段的岩性,条件和区域地层研究的需要来定，有的组可全部,划分为段；也可仅指定组的某一部分为段，其余,部分不正式命名为段；有的组可不分段；有的组,在某一地区分段，在另一地区不分段,段可以用地名、岩石名称或二者的综合命名,或以序号命名,层,Be

8、d,：等级最低的岩石地层单位。它一,般由岩性、成分、生物组合等特征显著而又明显,区别于相邻岩层的地层构成,它的厚度不大，可以从数厘米、数米至十余,米,层是组内或段内的一个特殊单位层,unit,layer,，在岩性上与相邻岩层显著不同,1,生物的演化及其时间意义,生物演化过程的不可逆性,生物演化具有阶段性：生物界存在渐变突,变（灾变）演化过程，就显示出演化的阶段性,生物演化具有统一性，也就是说，新的生物,门类在全球出现的时间是一致的,例如蜓类产生于早石炭世后期，单笔石类产生于志,留纪初期；生物类群的绝灭更是这样，四射珊瑚、蜓类在,二叠纪末的绝灭，菊石、恐龙在白垩纪末的绝灭。这种新,生、绝灭在全球

9、范围内时间上的一致性，就体现了生物演,化的统一性,2,时间地层单位与地质年代,整个生物演化史证明：分类级别越高统一性越,强，分类级别越低统一性愈低,由于生物的演化存在着明显的不可逆性、阶段,性和统一性，而且演化过程又是随着时间的流逝,而进行的，所以生物的演化最能反映时间的进程,成为地质时间前进的,指示剂,按地质历史中生物演化阶段可建立六个级别的,时间地层单位及其对应的地质年代单位,宇,Eonthem,宙,Eon,界,Erathem,代,Era,系,System,纪,Period,统,Series,世,Epoch,阶,Stage,期,Age,时带,Chronozone,时,Chron,2,时间地

10、层单位及其级别,时间地层单位,是指在,特定地质时间,间隔内形成,的岩石体。其顶底界线都是以,等时面,为界的，因此,这种地层单位及其界线是全球等时的。每一个时,间地层单位与相应的地质年代单位严格对应,宇,是最大的高级时间地层单位，是在宙的时,间内形成的全部地层。目前整个地球历史只划分出,四个宙，相对应的时间地层单位是：冥古宇、太古,宇、元古宇、显生宇；废弃了隐生宇,冥古宇包括地球形成,46,亿年前）至,38,亿年前,的时间阶段，在此阶段迄今尚无发现地质记录的报,道。太古宇,38,25,亿年前）和元古宇,25,5.7,亿年前）生命处于低级阶段，没有分泌硬壳的能力,其中化石很少。显生宇,5.7,亿年

11、前现代）生,物门类繁多，能分泌硬壳或骨骼，化石丰富,界,是第二级高级时间地层单位，界与界的,划分是根据全球生物界大阶段总体演化面貌的不,同。如下古生界所产生的古生物以海生无脊椎动,物的繁盛为特征，上古生界以鱼类、两栖类、蕨,类植物和海生无脊椎动物并存为特征；中生界以,爬行类、裸子植物和菊石类繁荣为特征；新生界,以哺乳类、被子植物和软体动物发展为特征。原,来的太古界和元古界也提升为太古宇和元古宇,系,是第三级高级时间地层单位，根据全球,生物演化总面貌来划分。例如寒武纪带壳动物群,中三叶虫总体上占优势，称为三叶虫时代；泥盆,纪以脊椎动物中的鱼类大量繁盛为特征,统,是常用的第四级时间地层单位，代表比

12、,系次一级的生物界演化阶段。以寒武纪内三叶虫,演化为例，全球范围内下寒武统一般都呈多节多,刺、头大尾小的原始类型，表现了相似的演化水,平和阶段,由此可见，统、系、界和宇均属于全球性时,间地层单位，不受世界各地自然地理环境和生物,区系不同的影响,阶,是常用的基本时间地层单位，是一个统范,围内生物演化阶段的更具体划分。每个阶都有其独,特的动物群或植物群。根据底栖生物演化阶段建立,的阶只具有大区域性的等时意义，只有根据分布广,泛的浮游、游泳生物（笔石、牙形石、菊石等）所,建立的阶，才可以有全球性等时意义,时带,是最小的时间地层单位，一般在深入进,行生物地层学研究或从事高分辨地层学综合研究才,使用,赫

13、德伯格,H,D,Hedberg,主编的国际地,层指南,1976,提出了建立一个标准全球年代地,层表的目标，具体要求是建立一个完整而系统排列,的、命了名并下了定义的、区域或全球应用的年代,地层单位等级,为了达到这个要求,在连续沉积的地层、相同,的岩相类型和同一古生物演化系列中确定一个特殊,点，用以标定年代地层单位的界线，这个就是界线,层型,boundary-stra-totype,3,时间地层单位的定义,界线层型概念,在一个连续沉积、相同岩相类型的典型剖面上,对其中同一古生物演化系列中确定一个特殊点,用来标定年代地层单位的界线。这个特殊点主要根,据能在全球广泛追踪的重要古生物属种首次出现来,标志

14、。例如石炭系底界已公认以牙形石,Siphonodella presulcata,至,S. sulcata,连续演化,系列中,sulcata,种,首次出现为标志。三叠系底界近,年来也公认为以牙形石,Hindeodus parvus,的首次出,现为标志,单位层型,unit-stratotype,是泛指,不同类型地层单位的典型剖面，也就是我,们常说的标准剖面，其上、下限由界线层,型标定，内部允许存在部分覆盖,界线层型概念在理论上比较精确、严,密，但在实践中也遇到不少困难,生物地层单位是根据地层中所含有的生物化石,内容和特征所划分出来的地层单位。以含有相同化,石内容和分布为特征，并与邻层化石有别的三度

15、空,间岩层体,在地层层序中，却有许多不含化石的部分，它,们就不具有生物地层的特征，那么就不是生物地层,划分的对象,生物地层单位的最大特点，在于它们具有指示,相对年龄的作用,3,生物地层单位,生物地层单位有三种类型：组合带,assemblage-zone,延限带,range-zone,顶,峰带,acme-zone,，还有间隔带,组合带,是指所含的化石或其中某一类化石,从整体来看，构成一个自然的组合，并以此区别于,相邻地层的生物组合,组合带中的化石一般反映了当时生态环境中的,原地生物自然组合，但有时含有被介质从外地携入,的成分,延限带,是指任一生物分类单位在其整个延续范,围之内所代表的地层体；也就

16、是说某一类化石出,现和消失界面之间的地层体。延限带可以分为以,下两类,A,分类单位延限带,taxon range zone,指某,一个分类单位（科、属、种等）的代表生物总延,续时限内的地层体,B,共存延限带,concurrent range zone,指两,个或两个以上特定分类单位延限带的相重叠部分,顶峰带,代表某一分类单位的化石极大发育,可指一种化石标本数量极丰富，或指一个属的种,数十分繁多的地层体。但不代表这类生物总延限范,围的地层体。其命名可用极大发育延续时限的生物,分类单位，如,Didymograptus,富集带等,间隔带,interval zone,指特定的两个,生物地层单位之间的间

17、隔。它本身可以不含特征,的化石，或只含有不明显的化石。它不具有生物,地层特征，其意义在于它处于两个肯定的生物地,层单位之间的位置，可用生物地层对比,间隔带的界线可用下伏和上覆生物地层单位中,某类化石的首先出现或最后消失来确定,组合带、延限带和顶峰带是生物地层,单位的三种类型，而不是相互包含或从属,的三个级别,生物带与时带是常常被混淆的两个概,念,其区别在于生物带只是指该含有该类,化石的地层，而时带是指该生物带存在时,间内所在的地层，而不论其是否含该类化,石,地层具有多种属性，人们按照这些属性特征建,立不同种类的地层单位，这些单位之间有着错综复,杂的关系，在此讨论岩石地层单位和时间地层单位,的关

18、系,1,岩石地层单位的穿时性及时间地层单位的,非穿时性,侧向加积作用；时间地层单位是按代表时间界,面的生物演化阶段而建立的,2,地层单位上下界线与时间界面的关系,时间地层单位与地质年代的严格对应,岩石地层单位不受此限制，它可以从一时间开,始，也可在任一时间结束,4,不同地层单位的相互关系,3,展布范围的不同,岩石地层单位所具有的岩石学特征，取决于沉,积古地理环境，只限于某一区域,时间地层单位则不受此限制，时间阶段在全球,各处一致的，时间地层单位能在全球范围做无限制,的延伸,4,时间地层单位没有固定的具体岩性内容,岩石地层单位（如组）必须有规定的岩石学内,容,5,地质年代表,宇,冥古宇,Hade

19、an,Eonthem,太古宇,Archaeozoic,Eonthem,太古宙,Archaeozoic,Eon,元古宇,Proterozoic,Eonthem,元古宙,Proterozoic,Eon,显生宇,Phanerrozoic Eonthem,显生宙,Phanerrozoic Eon,元,古,宇,新元古界,Pt,3,Neo-Proterozoic,NP,震旦系,Z,Sinian,上统,Z,2,下统,Z,1,青白口系,Qn,中元古界,Pt,2,Meso,Proterozoic,MP,蓟县系,Jx,长城系,Ch,古元古界,Pt,1,Palaeo,Proterozoic,PP,滹沱系,Ht,显生宇,新生界,Kz,Cenozoic,中生界,Mz,Meozoic,古生界,Pz,Palaeozoic,上古生界,Pz,2,下古生界,Pz,1,寒武系,Cambrian,三分,1,2,3,奥陶系,Ordovician(O,三分,O,1,O,