地层学-地层划分汇总课件

1、第八章 地层学第一节 概念、定律和地层的接触关系第二节 地层划分和对比第三节 地层单位和地层系统第一节 概念、定律和地层的接触关系8.1.1 地层与地层学8.1.2 地层学的基本定律8.1.3 地层的接触关系8.1.1 地层与地层学地层:各种层状岩石的统称. 包括所有的沉积岩,部分火成岩和变质岩. 成层性地层学:研究层状岩石形成的先后顺序、地质年代、时空分布规律(狭义)和形成环境条件及其物理、化学性质的地质学分支学科.目前已形成100余种地层学分支学科,如岩石、年代、生物、磁性、放射性地层学等原始水平律: 地层沉积时是近于水平的，而且所有的地层都是平行于这个水平面的(水平摆放).原始侧向连续律

2、: 地层在大区域甚至全球范围内是连续的，或者延伸到一定的距离逐渐尖灭(侧向连续)。地层叠覆律: 原始地层自下而上是从老到新的(未经构造扰动而倒转的地层具有上新下老的规律)8.1.2 地层学的基本定律化石层序律Principle of fossil succession不同时代的地层含有不同的化石，含相同化石的地层其时代相同。William Smith (1769-1839)-“地层学之父”于1817年提出。相同时代的地层就一定含有相同的化石吗？为什么？相同时代的地层就一定含有相同的化石吗？不一定1. 相同的时代可有不同的沉积环境2. 相同的时代也可有不同的埋藏和保存环境.化石层序律简图根据化石

3、内容1 对比不同剖面的地层2 确定地层的相对顺序及相对时间三剖面相距500KM8.1.3 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.地层间的连续: 沉积作用没有发生中断, 地层特征相同.地层的间断: 沉积作用有中断，但是没有明显的大陆剥蚀作用，常为岩性的截然变化。连续的地层和具间断的地层都属整合接触。整合接触平行不整合：上下地层产状一致, 其间有古风化壳存在, 上下地层时代不连续. 角度不整合：上下地层产状不一致, 其间有古风化壳存在，上下地层时代不连续. 发生于沉积岩与沉积岩之间不整合接触-1沉积接触: 年轻的沉积盖层直接覆盖在较

4、古老的岩浆岩或深变质岩上，年轻沉积盖层的底部常含下覆岩石的成分或砾石.侵入接触: 年轻的岩浆侵入到较古老的地层中, 年轻岩体的边缘常含来源于老地层的捕虏体, 地层与岩体的交界部位常受到不同程度的烘烤.发生于沉积岩与岩体（岩浆岩或变质岩）之间不整合接触-2（非整合）不整合类型角度不整合平行不整合沉积接触小间断平行不整合（北京西山）景儿峪组昌平组平行整合的形成及其意义角度不整合的形成及意义沉积接触和侵入接触（异岩不整合）8.2.1 概念8.2.2 地层划分的依据和方法(时间序列)8.2.3 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8.2.1 地层划分和对比的概念地层划分：根据地层的

5、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。8.2.2 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

6、 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

7、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。8.2.3 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

8、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

9、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： 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

10、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。地震地层对比测井地层对比 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

11、 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

12、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。层序地层学对比 层序地层学( sequence stratigraphy)是80年代后期发展起来的一个地层学分枝 。 层序(sequence)是由

13、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(systems tract)类型包括以下4个。 层序地层学对比1、低水位体系域(lowstand systems tract,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

14、沉积为主 。层序地层学对比层序地层学对比2、海侵体系域(transgressive systems tract,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(first marine-flooding surface，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(highstand systems tract，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

15、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(shelf margin systems tract，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

16、的退积型海侵体系域分开。 层序地层学对比凝缩段(condensed section,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

17、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）8.3.1 岩石地层单位8.3.2 年代地层单位8.3.3 生物地层单位8.3.4 层型8.3.5 地层单位间的关系第三节 地层单位和地层系统 8.3.1 岩石地层单位 （Lithostratigraphic Unit）定义：由岩性、岩相或变质程度均一的岩石构成的三度空

18、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 岩石地层单位-组 （Formation）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。组是岩石地层的基本单位。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（1/5-1/20万）上表达）。 岩石地层单位 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

19、地层。 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。 层：层有两种类型：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。 岩石地层单位的命名 群和组：大都以建群、建组剖面所在的地名命名,如：长城群(Pt),融县组(D3) 段和层：大都以岩性命名, 如:砂岩段, 灰岩层.岩石地层单位构成一个独立的地层系统，同时也是一个区域性地层系统8.3.2 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

20、（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 宇（eonothem） 指在“宙” 的时间内形成的地层。根据生物演化最大的阶段性，即生命的存在与否及存在方式划分。 由于地球早期的生命记录为原核细胞生物，之后的生命记录为真核细胞生物，最后才发展为高级的具硬壳的后生生物。所以可将整个地史时期分为太古宙、元古宙和显生宙。所对应的年代地层单位则为太古宇、元古宇和显生宇。宇是全球性统一的、年代地层单位中最大的地层单位。 界（erathem） 指在一个“代”的时间内形成的地层，根据生物界发展的总体面貌以及地壳演化的阶段性划分的。 太古宙和元古宙依据地

21、壳演化的阶段性划分。显生宙可根据生物界演化和地壳演化的阶段性划分。 界是全球性统一的地层单位。 系（system） 指在一个“纪”的时间内形成的地层。纪的划分主要是依据生物界演化的阶段性。如泥盆纪以鱼类脊椎动物、裸蕨类植物、以及较早古生代有显著变革的无脊椎动物为特色，故泥盆纪可以称为“鱼类的时代”。与泥盆纪对应的年代地层单位则为泥盆系。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。 统(Series)指在一个“世”的时间内形成的地层。是根据生物演化的阶段性划分的。一般一个纪可以依据生物界面貌划分为两到三个世，通常称之为早、中、晚世，与之对应的年代地层单位则为下、中、上

22、统。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。 阶（Stage）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。 阶的应用范围取决于建阶所选的生物类别，以游泳型、浮游型生物建的阶一般可全球对比(?)，如奥陶系、志留系以笔石建的阶、中生代以菊石建的阶。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，如寒武系以底栖型生物三叶虫建的阶。 时带（chronozone） 是年代地层单位中最低的单位，与地质时间单位“时” 相对应。时带是指一个“时”内所有的地层记录。 时带是根据属、

23、种级生物的演化划分的，因此时带一般以生物属或种来命名。如下寒武统Redlichia时带是生物Redlichia属所占有时间间隔内的地层。以全球性分布的游泳生物或浮游生物划分的时带是全球性的，以底栖生物划分的时带一般是区域性的。年代地层单位构成一个全球性的独立地层系统 8.3.3 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

24、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

25、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（barren zone）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

26、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 8.3.4 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

27、列中的一个特定的点（gold point）。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：Monograptus uniformis（等宽笔石）牙形石：Icriodus woschmidti（伍氏贝刺）三叶虫：Warburgella rugulosa（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：Hindeodus parvus（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

28、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Hindeodus parvus（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

29、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Hindeodus parvus （微小欣德刺）初现点上。 煤山剖面二叠系

30、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Hindeodus parvus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。 8.3.5 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