地史实习指导书

实习八地层划分对比实习一、实习目的1．加深理解地层划分的概念及年代地层、岩石地层、生物地层的主要划分依据，并掌握其划分方法。2．通过对不同地区的地层对比，掌握地层对比的原理和方法。3．深入理解地层的主要接触关系类型，掌握判断地层新老顺序的方法。二、实习内容1．通过仔细阅读剖面资料中的岩性特征、化石内容、厚度及接触关系，根据地层划分的原则，确定出地层单位的界线，将界、系、统的界线、名称，以及组的界线标注在图的左侧，并自下而上编号。2．对图39所给剖面进行地层对比，要求对比到统。3．恢复图40中各套地层的形成顺序，判断剖面中的各种接触关系：①侵入接触；②沉积接触；③整合；④角度不整合；⑤平行不整合；⑥地层的超覆现象等。图39秭归、宜昌、张夏地层柱状对比图（据赵锡文等，1983，修改）图40×××地区剖面图（据全秋琦、王治平等，1990，补充修改）实习九沉积相分析及岩相古地理图绘制实习一、实习目的1．观察了解一些常见沉积相类型的识别标志。2．学习沉积相分析的方法。3．学习岩相古地理图的编制。二、实习内容1．观察和掌握一些典型的沉积相标志，并了解其指相意义。沉积相标志主要有沉积岩组份、结构、沉积构造、生物及沉积地球化学特征。地层中肉眼可观察到的沉积结构、构造等宏观标志在沉积相分析中最常使用。沉积构造按其成因可分为生物和非生物两类，非生物成因的有层理、层面构造，如水平层理、递变层理、交错层理及雨痕、波痕、盐类假晶等；生物成因的层面构造有生物爬迹、钻孔、潜穴等。（1）几种典型层理构造的观察（图片、标本）（2）层面构造的观察（标本）：①波痕；②泥裂；③爬迹与足迹；④石盐假晶；⑤底模构造（3）观察典型沉积相标本，并判断其环境具单向斜层理的砂岩沉积物多由粗砂、中砂组成，分选、磨圆好，层理向一个方向倾斜，倾斜方向指示了水流方向，是河流环境特有的沉积特征。富含陆生生物组合的页岩岩石成份为粘土质（有时为硅藻土），水平纹层发育，富含淡水双壳类、鱼、叶肢介、昆虫和蛙类化石，并见植物茎、叶化石，保存比较完整。淡水生物组合说明为陆相水体的沉积环境，化石保存很好，甚至一些细微的结构也保存下来，指示为静水环境。而沉积物细且具水平纹层，也指示水体平静，并且搬运距离远。一般应为潮湿气候条件下浅水湖区的较深部分至深水湖区（湖泊中心地带）的沉积。含植物化石的黑色页岩岩石的颜色为黑色，粒度细，为粘土质，含有丰富的植物化石。植物化石的大量保存说明当时气候温暖、潮湿、植物生长茂盛。埋藏后，经过了脱水作用，保存下炭质，导致岩石呈黑色。细粒沉积物反映地形平坦，搬运距离较远。因此含植物化石的黑色页岩代表了温暖潮湿气候条件下的平原沼泽沉积。竹叶状灰岩岩石具扁长的碳酸盐质砾石，砾石从纵剖面观察类似竹叶，磨圆较好，有的竹叶状砾石表面可氧化成黄色或褐色。不定向排列或略具定向，钙质胶结。竹叶状灰岩的成因，一般认为是由于先沉积的碳酸钙在尚未固结或刚刚固结的情况下，由于风暴浪的影响而被击碎，并由波浪冲击磨圆（因不坚硬，很容易被磨圆），随后又被新沉积的碳酸钙胶结成岩，具同生砾岩的性质。砾石表面的褐黄色晕圈通常反映这些砾石曾一度暴露水面经受氧化，表面的Fe2+被氧化成Fe3+而呈现褐黄色，它反映了海水浅且能量高的滨岸环境。具石盐假晶的紫红色粉砂岩或粉砂质泥岩岩石呈紫红色、红色，成分为粉砂或粘土，在层面上可见立方体状石盐假晶。石盐的形成和干旱的气候有密切的关系。干旱气候条件下由于水分大量蒸发、水体中含盐度不断增加，当含盐度达到饱和时石盐就结晶出来。岩石中所见石盐假晶多数为孤立零星而分散的晶体，推测当时形成石盐时不是整个海盆干涸结晶的，只发生在一些浅水区段。石盐晶体长成之后被沉积物覆盖，又由于海水含盐度的降低而溶解，留下的孔隙被粘土质成分充填，从而保存了石盐的晶体形态，故称石盐假晶。岩石主要为细粒沉积物，说明当时地势平坦，代表干旱气候条件下滨海或滨湖地带的沉积。通常根据这套岩石及其上下地层中所含化石来判断其环境，如果含有海相化石则可能为滨海沉积，如含陆相湖泊生物组合，则应为滨湖沉积。鲕状赤铁矿岩石为铁红色，基本成份为赤铁矿（Fe2O3），具鲕状结构，鲕粒直径0.5-2mm左右，有时可见其中含有生物化石碎片。鲕状赤铁矿代表温热潮湿气候条件下，铁可呈胶体存在于酸性水中（水体含有腐植酸而呈酸性），然后被河流带到海滩、浅海地带，在水体动荡的条件下，以砂粒或骨屑粒为核心凝聚沉淀。推测它代表了湿热潮湿气候条件下动荡的浅海高能环境。含三叶虫碎片的鲕状灰岩灰岩中具不同含量的鲕粒，粒径1mm左右。伴生有较多的三叶虫碎片。当温暖的海盆中碳酸钙含量达到过饱和时，波浪一旦搅起海底的沙粒和生物屑，碳酸钙就会围绕着他们呈同心状凝聚而沉积，并形成鲕状结构，三叶虫碎片也是波浪冲击的结果。代表了温暖动荡的浅海高能环境。礁灰岩岩石主体由造礁生物组成。生物含量一般占50%以上，造礁生物有珊瑚，层孔虫，藻及钙质海绵，还有一些喜礁和附礁生物与灰泥一起充填于造礁生物的孔隙中。造礁生物一般都生活在水温20º左右的热带清澈正常浅海中，水深不超过50-70m，而以30m最盛，故礁灰岩反映了热带温暖清澈的浅海环境。底面具印模或槽模的砂岩和泥岩呈韵律互层，每个韵律层厚度不大，十几厘米至几十厘米。砂岩基质含量较高，具递变层理。砂岩底面上往往发育槽模，沟模，工具模等印模及深水型遗迹化石，可见明显或不太明显的鲍马序列，泥岩中可见浮游生物化石（如笔石等）。代表典型的浊流（重力流）沉积。（4）进行沉积环境分析含笔石的黑色页岩岩石黑色，粘土质，常见不清晰的水平层理，含丰富的笔石化石，偶见黄铁矿晶粒。在一些受阻隔的海盆或海湾环境里，由于水循环受限制，水流不畅而滞流，或者在较深海的环境中，由于底部缺氧而造成还原环境，底栖生物不能生存，但有浮游的笔石落入其中而被保存了下来。同时还原环境中的硫化氢与铁化合生成黄铁矿微粒，致使岩石的颜色变为黑色；水流不畅或水体较深，水能量低，水体平静，形成水平层理或纹层，沉积物也很细，故含笔石的黑色页岩代表深水或水流不畅环境下的缺氧还原沉积。含游泳型菊石的硅质、泥质岩黑褐、褐红、灰黑色薄层至中层铁猛质硅质岩、硅质泥岩（页岩）、灰黑色薄层泥灰岩及含炭钙质页岩，水平层理，产菊石类及其它浮游生物化石，未见底栖生物化石。岩石中只保存游泳的菊石类，不见底栖生物，水平层理发育，代表较深水低能环境。2．岩相古地理图的概念和填图方法步骤对地史时期中某地区的地层通过岩相分析进行综合研究，就可以了解当时海陆分布、地势和气候等特点。把这些研究成果按一定的比例尺，以简明易读的图例综合表现在地理底图上，就成为古地理图。由于地史时期的自然地理特征已经不复存在，我们不能直观地看到它，只有通过对古代沉积物进行岩相分析而间接地认识。因而人们通常在古地理图上加入沉积岩相的内容，这样便成为岩相古地理图。在编制岩相古地理图之前，首先必须了解编图区所属大地构造分区和区域构造背景，收集文献资料。其次是进行野外资料的收集。在野外资料收集过程中，首先要测制控制性岩相剖面和若干条短的辅助性岩相剖面，并根据所选比例尺的精度要求布置观察路线，从而由点到面掌握编图区的岩性、岩相特征和分布规律。具体资料包括以下的内容：（1）岩石学资料：①岩石的物质成分；②岩石的结构构造，如颗粒大小、磨圆度、层面和层理特征（波痕、泥裂、盐类假晶、各种交错层理）；③新生矿物及指相矿物，如海绿石等；④岩层的相变及厚度变化情况；⑤岩层之间的接触关系。（2）古生物资料：①化石的种类及生态特征；②化石的埋藏情况，原地埋藏还是异地埋藏，化石排列方向完整程度；③生物遗迹及生物扰动构造，如爬迹、钻孔、掘穴、潜穴等。对上述资料进行整理分析之后，作出岩相古地理图的基础图件—实际资料图。随后即可着手编绘岩相古地理图，编图过程中要具体解决一下几个问题：海陆界线的确定地质历史时期的大陆部分具有沉积，部分则处于剥蚀区而无沉积，所以海陆界线（海岸线）应划在海相沉积（最好是滨海沉积）与陆相沉积或古陆剥蚀区之间。海盆中不同岩相类型的圈定即区分滨海、浅海、半深海、深海及它们内部不同岩相类型，如滨海砂砾岩相、浅海砂页岩相、浅海灰岩相等对陆地上的剥蚀区和沉积区以及沉积区内不同沉积类型进行划分圈定如湖泊沉积、河流沉积、山麓堆积、冰川堆积等。编制岩相古地理图首先应该注意古地理图反映的某一段地质时期的综合沉积特征。绝非现在地理图反映的是现代“一瞬间”的自然地理现象。现代河流在图上似一条细长的绳子，而古代某段地史时期的河流相沉积则呈很宽的带状分布，它是古代河流在这段地史时期内反复迁移的结果，其次要注意沉积相的空间分布一般情况下要符合瓦尔特相律，要具有一定的共生组合规律。即成因上相近或相邻的横向上或纵向上依次出现，而截然不同的两个相绝不可能毗邻，如广海陆棚相中不可能突然出现河流相沉积。有时为了反映某一地质时期沉积厚度的分布情况（一般多指海相沉积），常常把等厚线直接描绘在岩相古地理图上，这就是沉积等厚图。这可以根据各个地区的地层资料，利用等值线法和内插法来绘制等厚度图。等厚度图的意义在于可以直观地大致反映地壳下降幅度，也就是说，在沉积物沉积速度与地壳下降速度相平衡时，等厚度图可以反映某区在某时代的地壳运动状况。它是分析地史发展的重要手段之一。表5堂示范练习序号描述环境解释8灰黑色粉砂岩夹黑色页岩和油页岩，水平层理。具丰富的淡水双壳类、介形类、叶肢介、鱼类及植物化石100m7灰绿色细、粉砂岩夹含砾砂岩，见交错层理和波痕，含淡水双壳类、腹足类化石，壳多破碎。25m6黄白色砂岩夹砾岩，见槽状交错层理，砾石鹅卵状，叠瓦状排列，偶见硅化木，横向上厚度变化大。0-10m5硅质岩与硅质泥岩互层，水平层理发育，含菊石化石100m4浅灰色灰岩，含蜓、珊瑚化石238m3深灰、灰黑色灰岩，含燧石结核，含珊瑚、蜓类化石230m2灰黑色页岩、砂岩，含数层煤，页岩和砂岩中含植物化石50m1黑色页岩，具很不明显的水平层理，偶见黄铁矿晶粒30m三、作业1．对下列地层资料进行岩相分析表6岩相分析表层号描述环境10紫红色长石石英砂岩、紫红色泥岩夹石膏层，泥岩中偶见陆相脊椎动物骨骸化石30-80m9杂色、紫红色泥岩，植物化石稀少150-200m8黄绿色砂岩夹杂色页岩及煤线，含植物化石60-100m7黑灰色砂岩、黑色页岩夹煤层，含丰富的植物化石80-150m6黑色页岩夹多层煤，含灰岩透镜体，页岩中含植物化石，灰岩中含腕足类化石90-110m5深灰色灰岩，含蜓类化石5m4黑灰色页岩夹煤层，含植物化石50m3灰色灰岩，含珊瑚、腕足及蜓类化石5m2灰绿色、深灰色页岩、粉砂岩夹煤线，含植物化石30m1铁、铝质古风化壳0.5-2m2．编制琼州地区晚泥盆世岩相古地理图（1）根据所给琼州地区晚泥盆世地层柱状图，进行岩相分析和岩相类型的划分（图41）。（2）按所给岩相图例，将各柱状剖面的岩相类型标在各点上。（3）作琼州地区晚泥盆世岩相古地理图（图42）；①画出海陆界线；②画出海相中不同岩相类型的界线；③在各自的岩相带内填绘各自的图例符号。（4）根据柱状剖面图所给地层厚度，将各点厚度标在图42中的右上方，用等值线法和内插法画出等厚线。图41琼州地区上泥盆统柱状图（转引自全秋琦、王治平等，1990）图42琼州地区晚泥盆世岩相古地理图（转引自全秋琦、王治平等，1990）