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

2、整合接触：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地层单位。

4、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。在具有某种随机应变重复出

5、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；或者由两三种岩石交替出现所构成；还可

6、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成的，或由一大套厚度巨大，岩类复杂

7、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（Bed）：等级最低的岩石地层单位。它一般由

8、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、绝灭在全球范围内时间上的一致性，就体现了生物演化的

9、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）时间地层单位及其级别,时间地层单位是指在特定地

10、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（3825亿年前）和元古宇（255.7亿年前）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

11、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

12、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

13、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。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sul

14、cata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

15、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、

16、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

17、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

18、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 Hadean 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,寒武系 Cambrian() 三分1 2 3 奥陶系 Ordovi