地质学基础 讲02 地层与地层单位

1第一节基本概念一、地层及地层的层序地层—具有一定层位的一层或一组岩层，即地层具有时代与顺序的含义。地层的层序—地层形成时的先后次序。地层层序律—地层层序的基本规律，即在地层未发生倒转时，老地层在下、新地层在上（也称为叠覆率）。地层倒转是指由于构造运动的影响，使老地层覆盖于新地层之上。在野外地质工作中判别地层是否倒转有时是十分困难的，有时仅通过判别岩层的顶底面来确定地层是否倒转。地层正常的标志沉积岩在未受到构造运动影响下，沉积岩层的上层面称为顶面，下层面称为底面。沉积岩在形成过程中，由于沉积环境、水动力条件、生物等的影响，沉积岩的层面或层内均会保存各种示顶构造。第十六章地层与地层单位2第一节基本概念1.层面标志存在于岩层层面上的标志，主要有波痕、雨痕、雹痕、泥裂等。（1）波痕—水体不深、波浪能影响到的浅水环境下，沉积物表面呈波浪起伏状。通常，波谷圆滑开阔向下，波峰尖棱紧闭朝上。（2）雨痕、雹痕—松散、细粒沉积物表面，暂时露出水面，在雨滴或冰雹的冲击下遗留的痕迹。凹坑向下，外圈脊状突起向上。（3）泥裂—松散、细粒沉积物表面，暂时露出水面，在阳光的暴晒下发生龟裂。泥裂的开口向上。2.层内标志存在于岩层层内的标志，最主要是层理标志。层理—流动的介质使沉积物的成分、结构、颜色等沿基本垂直层面方向上所形成的层状构造。其中利用斜层理判断顶底最为便利，见下图。3.生物标志沉积岩中常含有生物化石，化石的保存形态也具有示顶功能。如足迹、孔穴、根系等，见下图。第十六章地层与地层单位收敛端底发散端顶顶底顶底孔穴根系3第一节基本概念二、超覆与沉积旋回1.海进与海退的概念海平面上升，海水向陆地侵进的现象称为海进。反之称为海退。2.超覆与退覆的概念由于海进使后期沉积物依次向上叠覆，其分布范围超过早期沉积物并直接覆盖于更老沉积物之上的现象称之为超覆。反之称之为退覆。超越的那部分地区称为超覆区，退出的那部分地区称为退覆区。3.海进序列、海退序列与沉积旋回假设某地位于海边（陆地），当海进开始后，海水逐渐向陆地侵进，水体由浅变深。该地将由陆地变为滨海，浅海等海洋环境，其相应的沉积物在纵向上由粗变细。我们将因海进造成沉积环境在纵向上由浅水相变为深水相的现象称之为海进序列，反之称为海退序列。在一次海进与海退过程中，沉积物可形成一个由浅水相—较深水相—浅水相呈镜相对称的垂相序列，称之为沉积旋回。4.等时与穿时现象某一地区同一时代的沉积物的界面可以看作是等时面，但随着海进或海退引起某一粒级或成分的沉积物在纵向上发生迁移，从而造成沉积物的岩性界面与等时面斜交现象，称为穿时现象，。第十六章地层与地层单位见图4第一节基本概念三、地层的划分和对比1.地层划分和对比的意义地球表层或岩石圈的演化历史只能通过其演化过程中的原始记录反映出来，这些原始记录主要保存于不同地质历史阶段的沉积岩（地层）中。由于这些层沉岩在漫长的地质历史过程中经历了多次构造变动，研究这些沉积岩的形成时代及当时的古地理、古气候特征是了解岩石圈演化历史的重要内容。2.地层的划分与对比所谓的地层划分与对比是指将某一地区出露的所有地层按不同的地层单位进行划分（先大后小），恢复其层序，再与其它相邻地区的地层进行比较，找出相当层。第十六章地层与地层单位5第一节基本概念四、地层划分与对比的方法1.生物地层学方法任一古生物在其发生、发展直至灭绝的过程中均占有一定的时限及区域，部分保存于相应的地层中成为化石。由于生物的演化遵循从低级到高级的演化规律，同时，生物在演化过程中具有明显的阶段性。因此，可以根据地层中的古生物化石对地层进行划分，以及进行大范围的地层对比。例如早古生代的地层中以海生无脊椎动物为其特征等。在进行生物地层学方法中，主要依据“标准化石”。2.岩石地层学方法利用沉积岩的岩性特点及岩性组合特征的不同，将地层进行划分和对比的方法。岩性地层学方法主要有岩性法、标志层法和沉积旋回法。1岩性法将出露的岩层按不同的岩性及岩性组合特征将岩层划分成一个个地层单位，并确定其新老关系的方法。2标志层法利用标志层来划分和对比地层的方法。标志层—某些层位稳定，岩性特征突出的岩层或矿层。第十六章地层与地层单位6第一节基本概念3沉积旋回法由于沉积环境多次有规律的重复变化，造成沉积物的岩性特征发生相应的重复变化现象。当沉积环境中的水体由浅变深时，相应沉积物的粒度也会由大到小发生变化，例如由下部的粗砂岩变成为上部的细砂岩系列。3.地壳运动法地壳运动常使地表发生大区域的变动（古地理、古气候等）。地壳运动所造成的地层之间的不整合界面是划分地层的重要标志。4.同位素地质测年法利用岩层中放射性同位素衰变的原理，对地层进行划分与对比的方法。5.古地磁学方法利用岩层中的残余磁性，结合“地磁极向年表”，对地层进行划分与对比的方法。地层单位分为岩石地层单位与年代地层单位，其划分方法与代表的地质意义各不相同。第十六章地层与地层单位7第二节地层单位与地质年代一、岩石地层单位主要依据岩层的岩性特征来划分的地层单位。由于地层的岩性在横向和纵向上的变化较大，因此岩石地层单位仅适用于某一地区或区域，而不能进行全球范围的地层对比，故也称之为地方性地层单位。（一）岩石地层单位的划分岩石地层单位划分为：群、组、段、层四级，其中组是基本单位。1.群：成因上联系，由两个或以上的组组成，也可以是成分复杂、厚度巨大的岩层组成。它是组的高一级单位，代表着沉积环境在较长时期内连续变化的过程。群中不得包含不整合界面。2.组：由一种或数种岩层有规律的组合而成。这种规律组合是指岩层中的夹层、互层及旋回等。组是地质野外填图的基本单位，其厚度由1米到上千米不等。3.段：4.层：第十六章地层与地层单位8第二节地层单位与地质年代（二）岩石地层单位的命名1.群和组的命名群和组的命名通常采用优先、典型剖面地命名原则。例如大冶群—大冶县（地名）＋群，黄家组---黄家（地名）＋组。2.段和层的命名段通常是以某一具体岩性或在组中的位置来命名。例如砂岩段、泥岩段，某组的上、中、下段或上、下段。（三）岩石地层单位的“穿时性”现象岩石地层单位的划分是依据岩层的岩性内容，由于某些环境下的岩层层面于等时面不平行，造成同一岩石地层单位穿越不同的时代，这一现象称之为岩石地层单位的“穿时性”。第十六章地层与地层单位||||||||||||||||岩石地层单位岩性符号群组×组×组×组×群9第二节地层单位与地质年代二、年代地层单位于地质时代（一）年代地层单位的基本特点年代地层单位和岩性地层单位不同之处，在于前者有固定的时限长度，并且与地质时代单位严格对应。例如寒武系是一年代地层单位，它的含义是在寒武纪（570—500百万年）内形成的所有沉积，不管岩性和化石有何差别，是这一时期形成的地层的统称，它超越了地区性与地层岩性的具体差别。地质时代是地球历史发展的时间顺序与时限，如同现在的年、月、日等。不同的地质时代，代表了地球发展的不同阶段。（二）年代地层单位的划分划分依据：年代地层单位的划分主要依据生物演化的不同阶段来划分的。一般低等的年代地层单位如阶，往往以属和种的更新为特点，统和系以科和目的更新为特征，系以上则以纲和目的更新为特征。例如泥盆纪的开始以鱼纲的发展为主要特征等。年代地层单位与地质时代单位的对应关系如下：年代地层单位地质时代单位第十六章地层与地层单位宇界系统阶时带宙代纪世期时10第二节地层单位与地质年代三、年代地层系统与地质年代表的建立年代地层系统的建立为了便于全球范围内的地层划分与对比的标准一致，国际地层研究机构建立了全球统一的年代地层系统—年代地层表。地质年代表的建立年代地层单位的划分是以生物演化的不同阶段为其依据，虽与地质时代严格对应，但也只具有相对先后与早晚的含义。为了反映各地质时代单位的起止时间，通过地层中放射性同位素测年，可以确定各地质时代的顺序与时限，从而建立全球统一的地质时间表——地质年代表为了便于研究，我们通常将年代地层、生物演化阶段、构造运动阶段、同位素年龄值等相关内容都表示在地质年代表中，。第十六章地层与地层单位见表11第二节地层单位与地质年代思考题:1.岩层与地层的概念有什么差别？2.何谓地层的层序律，地层正常有哪些标志？3.简述地层划分与对比的意义。4.年代地层单位与岩性地层单位有何不同？5.作图说明岩性地层单位的建立原则。第十六章地层与地层单位12沉积旋回示意图.第十六章地层与地层单位海水进退形成的海进、海退序列沉积旋回示意图陆地海进序列海退序列岩性界面超覆区等时面13三角洲沉积岩层穿时现象示意图.第十六章地层与地层单位14地层划分与对比示意图第十六章地层与地层单位地层划分与对比15第二节地层单位与地质年代地质年代表第十六章地层与地层单位16第二节地层单位与地质年代第十六章地层与地层单位