第一章 地层系统和地质年代

O、C、Sr等同位素，Ni、Ir、Ce、La等元素。
地球化学方法 这种方法目前尚无法独立使用，尚须借助其他方法。
层序地层学方法
6）层序地层学方法： 以海平面升降旋回的不同阶段的把地层划分成若干个体系域
进行地层划分对比
低水位体系域（F1-R） ：最大海平面下
Time
H
降及其后缓慢上升时期形成的沉积。
• 时代愈年轻的化石生物群与现 代生物群的面貌差别愈小
在不同地区的地层中建立 等时性的关系
生物地层学
建立在生物层序律基础之上，根据地层中 生物化石的异同进行地层划分对比的地层学研 究方法。
生物层序律的理论基础是生物进化的不可 逆性： 愈古老地层中生物化石愈原始、愈低级；愈新 的地层中生物化石愈先进、愈高级。 相同时代的地层含有相同（或相似）的化石或 化石组合。
沉积岩：层理（交错层理和粒序层理）、波痕、泥 裂、重力模等。
火山岩：鸟眼构造（气孔杏仁）、枕状熔岩、烘烤 边、氧化顶、风化壳、玻璃壳和熔渣壳、岩性的 差别、沉积夹层、火山碎屑夹层等
变质岩：变余构造，粒序变化等
3)化石标志：
贝壳的优势定向、植物的根迹及生物的活动痕迹 等
G
F
基于上述标志，我们就基本可以确立任
以地层中的化石内容和特征所划分出的地层单位。 生物地层单位的基本单位是生物带 (biogenic zone)或 化石带。 常用的生物带 (biogenic zone)有3种类型： a. 组合带 (assemblage zone)：几类生物或某类生物的几个 属种在地层的特殊自然组合。 b. 延限带 (range zone)：某一种生物的延续范围。 c. 顶峰带 (acme zone)：某类生物的繁盛。
地球物理学方法
3）地球物理学方法： a. 利用与岩性有关的物理、化学性质，如电导率、放射性、声波等参数 进行地层对比的方法。实际是岩石学方法的外延。如电测井对比，地震 剖面对比
电测井曲线 地层对比的 原理示意图
地震反射剖面 地震剖面对比原理示意图
古地磁方法
b. 古地磁极性对比
地球磁场的磁极在地质历史中曾 多次发生反转，这种变化记录在 岩石之中。每一次极性反转事件 都是全球性的等时事件，因此这 种方法实际上时间对比。
➢ 沉积旋回法：由于环境变化造成沉积物由粗到细或
由细到粗的规律组合，这一现象称为沉积旋回，利用 沉积旋回进行地层划分对比的方法为沉积旋回法。
岩石地层学
在地层对比中，岩石学方法（无论是岩性法还是沉积 旋回法）只能在具有相同地质发育历史的地区，即同 一大地构造背景控制的沉积盆地内使用。
岩性法优点是直观和方便，缺点是适用范围有限。只 能在局部地区（同一沉积盆地中的相同沉积相）使用。
将不同地点（横向）划分的地层进行比较，把含 有相同或相近地层内容的地层划归为同一时代或同 一沉积相的产物，这一过程称为地层对比。
地层划分
地层划分
上述地层露头剖面可根据不整合面划分为两个大的阶段（I、II）， 反映了该地区地层发育经历的两个构造演化阶段； II阶段又可根据岩 性变化划分为4个次级阶段（①-④），反映了沉积环境变化的阶段性；
海退 序列
海进 序列
➢ 非整合接触 (nonconformity)
火成岩或变质岩与沉积岩之间的不整合接触关系。
➢ 侵入接触
由于岩浆活动，岩浆岩侵入到早已形成的岩层之中所形 成的接触关系。可通过烘烤、冷凝现象及捕虏体等特征来识 别。
➢ 断层接触
断层切割地层所形成的地层之间的接触关系。
2）岩石的原生结构和构造
海退序列成因示意图
t1
t2
t3
S3 S2 S1
对A点来说，随着时间的推移，沉积由相对远岸型变为近岸型。 在垂向上，沉积物“下细上粗” 在横向上，晚期沉积物分布范围小于早期沉积物--退覆 (offlap)
沉积旋回
当一个海进序列紧接一个海退序列时，就形成了地层中 沉积物成分、粒度、化石等特征有规律的镜像对称分布的现 象---沉积旋回 (cycle of sedimentation)。
体称为组。是岩石地层单位的基本单位。
段：一种岩性或一类岩性明显区别于同组的其它
岩性的地质体可以命名为段。是组的一部分。但 组不一定都要分为段。
层： 是一种岩性明显与其它岩性不同的地质体可
以命名为层。是岩石地层的最小单位。
地层单位
➢ 岩石地层单位的特点--穿时性和地方性：
岩性界面不一定是等时面。 自然界中，沉积岩层的沉积作用方式是 随沉积环境及沉积作用的不同而变化。地 层的沉积作用方式分为垂向加积和侧向加 积。
沉积旋回法可适用于整个盆地范围。在同一个沉积盆 地范围内，尽管不同地点某一时段内形成的岩石有所 差异（沉积相不同），但它们的沉积旋回变化是同步 的。
依据地层层序律 可以在不同地区 建立的各自的地 层柱。但是不同 地区地层柱之间 岩层的形成先后 顺序又是如何确 定的？
G
g
F
f
？ E
e
TD
d
C
c
B
b
F
岩层之上，即“下老上新”。
斯丹诺（Nicolaus Steno, 1638-1687）
E
T
D
C
如果将最老到最新的岩石按它们形成的先后顺序
B
排列起来---岩层柱（地层柱），就有可能建立
A
起地球历史的时间框架了。
地层层序的建立
出露地表的岩层常常遭 受过构造的变动,发生 了倾斜、褶皱、甚至倒 转。
1)地层的接触关系 2)岩石的原生结构和构造 3)化石标志
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。
地层系统的组成有两个要素： a. 地层单位； b. 地层单位的级别关系
地层单位的类型： a. 物质性地层单位：反映地层的物质属性特征，如岩性，生物
化石等。
b. 非物质性地层单位：反映地层的非物质属性特征---时间。
岩石地层单位(rock-time unit) 生物地层单位(biostratigraphic unit) 年代地层单位
E
何一个露头剖面所代表的一段地层中的 T
D
岩层及各种地质事件（如岩浆侵入、断
C
层、侵蚀作用等）形成或发生的相对先
B
后顺序。
A
§1.2 地层划分和对比
1. 地层划分和对比的概念
根据地层的各种属性（如岩性、化石、不整合 面等），按照它们原来的形成顺序进行有机的分割， 并将各分割段分别命名，这一过程称为地层划分。
不整合面上下两套地层产状不一致
地层的沉积旋回：
沉积地层（岩层）在形成过程中，受海平面升降变 化的影响，其岩性变化在空间和时间上都呈现一定的规 律性变化。因此在海平面上升和下降过程中形成有规律 的沉积序列：
➢ 海平面上升时期，海水向大陆方向侵进过程中所形 成的沉积序列--海进（或海侵）序列 (transgression success)
生物地层学
标准化石法的优缺点： 简便易行，适合野外调查和初步的大致对比； 有时会由于先驱或孑遗的情况造成对比的不精确； 对比适用范围相对局限。单一生物分布的局限性
化石组合法的优缺点： 提高对比的精确度。避免了单一生物先驱和孑遗产 生的误差； 对比适用范围相对广泛 不便于野外工作
采用生物地层学方法可以实现不同沉积盆地之间的地层对比
地层层序的建立
1） 地层的接触关系:
相邻地层之间由于沉积环境的变迁，或经历 不同的岩浆构造活动过程而造成它们之间不同的 接触关系。
➢ 整合接触 (contormity) ➢ 不整合接触 (unconformity) ➢ 侵入接触 ➢ 断层接触
➢ 整合接触(contormity) ：
没有明显侵蚀间断的两套岩层间的接触关系
海侵体系域（R-H） ：从低水位体系域
F1
R
F
之上的最初海泛面开始到出现最大海
侵面期间形成的沉积。 高水位体系域（H-F） ：从最大海侵面
下降翼
上升翼
到开始海退时期形成的沉积。
凝缩断（H） ：时间上介于海侵体系域和高水位体系域之间，在 陆棚中下部至盆地等地形成的特殊沉积。
§1.3 地层系统和地层单位
第一章 地层系统和地质年代
§1.1 地层的层序
1. 地层的概念
地壳发展过程中所形成的层状岩石总称。 具有一定时间和空间涵义的层状岩石自然组合。
包括沉积岩、火成岩和变质岩。
2. 地层层序的建立
--地层层序律 Principle of superposition
G
层状岩石的原始形成序列总是新岩层叠覆在老
③又可根据含化石的不同再细分两个更次级的阶段，反映生物演化的 阶段性
地层划分对比方法
2．地层划分对比方法
地层划分：构造面，岩性变化和化石的变 化等
对比的方式：可以直接追溯对比和间接比 较对比。
按地层对比时采用的属性特征或对比标志 的性质可分为：
—岩石地层学和生物地层学
岩石地层学
根据岩石的成分，结构构造、物理化学性质 的不同进行地层划分对比的方法。
A
a
A地点
B地点
斯密斯(William Smith， 1769-1839)和生物层序律 （Principle of biologic succession）
• 时代相同的岩层含有相同或相 似的化石生物群；
• 时代不同的岩层中含有不同的 化石生物群；
• 时代愈老的化石生物群与现代 生物群面貌差别愈大；
通过测定岩石的地磁强度变化确 定古地磁的极性变化。历史时间 可以根据极性变化分为极性正向 期和极性反向期
这种方法目前只适用于5 Ma以来 的沉积连续的地层。
地层对比方法
4）同位素年龄对比：利用放射性同位素的衰变现象测定岩石、矿 物的年龄进行地层对比。