地质学课件--地层与地层单位

Determination of the yanging direction of beds from graded bedding(After M.P.Billings) A, B– normal beds; C– vertical beds; D– overturned beds
倒转地层的识别方法(沉积学)
第十一章 地层与地层单位
• 第一节 基本知识 • 第二节 岩石地层与单位 • 第三节 地质年代的单位与系统
一、基本概念
第一节 基本知识
岩性：岩石的物质组成、颜色、结构和构造等特征。
岩层：由上下两个岩性界面所限制的同一岩性的层状 岩石。上，下层面分别称为顶面和底面。 按厚度可划分为：块状层>1m；厚层1－0.5m； 中厚层0.5－0.1m；薄层<0.1m
2.岩石地层单位的命名
1.群和组的命名 群 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。 ×群
岩石地层单位
生物地层对比
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：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。
标 准 化 石
各纪常用的分带化石门类
（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。
群group ：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 中生代陆相地层。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。 段member ：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。段：它可以是 单一的岩性段或岩性组合段。岩性单一的组不分段。 层stratum ：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。
组生 合物 定化 年石
（2）岩石地层学方法 • 包括组成地层的岩石的颜色、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。
• 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。 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。
岩石地层单位划分：群、组、段、层四级，其中 组是基本单位。 组formation：是具有相对一致的岩性和具有一定结 构类型的地层体，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。 组是野外地质填图的基本单位。 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)一定和厚 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）。
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。通 过这些示顶构造可以判断岩层的正常与 倒转，主要有如下几种： 1.层面标志：存在于岩层层面上的标志。
波痕（Ripple Mark）—水体不深、波浪能 影响到的浅水环境下，沉积物表面呈波状 起伏。波谷（wave trough）圆滑开阔向 下，波峰（Wave crest）尖棱紧闭朝上。
地层单位及术语表
地质年代单位 宙eon 代era 纪period 年代地层单位 宇eonothem 界erathem 系system 岩石地层单位
世epoch 期episode 时chron
统series
阶stage 时带chronozone
群group 组formation 段member 层bed
二、绝对地质年龄 (同位素地质年代的建立)
利用放射性同位素所具有的固定衰变 周期，来测定某些含放射性同位素的矿 物（岩石）的形成时代-同位素年龄 （单位Ma）。 主要测试手段有：钾-氩法；铷锶法； 铀铅法；宇宙核素；裂变径迹法；14C法 等。
三、地质时代系统 地质年代单位 年代地层单位 宙eon 宇eonothem 代era 界erratum 纪period 系system 世epoch 统series 期episode 阶stage
磁极倒转与磁性地层
第二节
岩石地层与单位
一、岩石地层单位 地层单位分为岩石地层单位与年代地 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。
1.岩石地层单位的划分
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。
侧向加积
四、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 地层划分：根据地层的特征和属性（如岩性、 化石和不整合面等）将地层组织成相应的单位。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
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、叠层石等。
scour surface
4、冲刷面：是固结和半固结的沉积层的顶面，因水流冲 刷而成为凹凸不平的面。 sandstone, silicalite, limestone, cross-bedding， silicalite gravels
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 向序列，称之为沉积旋回。
地层：具有一定层位(时代与顺序)的一层或一组岩层。 地层的层序：地层形成时的先后次序。 地层叠覆律: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。 地层倒转:由于构造运动的影响，使老地层覆盖于新地层之上。
二、地层层序的标志
在野外地质工作中判别地层是否倒转有时是十 分困难的，有时我们仅通过判别岩层的顶底面来确 定地层是否倒转。
泥裂（Mud Cracks）—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。
雨痕（Rain Impression）—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。
2.层内标志：最主要是层理标志。
Determination of the younging direction from cross-bedding. the oblique laminae converge to the bottom of the bed A– normal beds, top to the top left; B– vertical beds, top to right; C– overturned beds, top to the bottom right
（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。 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。
岩性对比
追索对比
岩 石 地 层 对 比
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。 包括组成地层的岩 石的颜色、矿物组 分或结构组分、结 构、组构和沉积构 造等。
岩石学特征
和龙山组
（灰岩）
殷坑组
（钙质泥岩 夹灰岩）
中国浙江 长兴煤山 早三叠世 地层剖面
三、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(transgression)。反之称为海退 (regression)。
海 退 序 列 海 进 序 列 等 时 面
超覆区
陆地
岩 性 界 面
超覆区
海 退 序 列 海 进 序 列
等 时 面
陆地
岩 性 界 面
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(overlap)。反之称之为退 覆(offlap)。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。
岩性符号
组
|||| |||| |||| ||||
×组
×组
×组
第三节
地质年代的单位与系统
相对年代（地质事件发生的先后顺序） 绝对年代（地质事件发生的时间距今多少年）
一、相对地质年代单位的建立
相对年代的确定就是要判断一些地质事件发生的 先后关系。这些地质事件保留在地质历史留下的物质 纪录中。可根据几个基本原则来判断，地层层序律、 生物层序律及切割穿插定律。 • 以生物化石的相对新老关系，可分为： • 显生宙：动、植物多门类显现和发展并有大量硬体化 石保存下来的时期。又分为古生代，中生代和新生代。 • 隐生宙：显生宙之前的时期。又分为太古宙和元古宙。
• 地层对比：地层意义上的对比 指论证地层特征或地层位置相 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。
3、地层划分与对比的方法