地层的划分和对比

地层的划分和对比（一）地层的划分依据所谓地层是在地壳发展过程中形成的各种成层岩石的总称，包括变质的和火山成因的成层岩石在内。

从时代上讲，地层有老有新，具有时间的概念。

地层和岩层这两个名词相似，但岩层一般是泛指各种成层岩石，而不必具有时代的概念。

地层既然具有时代的概念，所以地层就有所谓上下或新老关系，这叫做地层层序，也就是相当于一本书的页次。

如果地层没有受过扰动，愈处于下部的地层时代愈老，愈处于上部的地层时代愈新，叫做正常层位。

前面已经讲过，这种上新下老的关系叫地层层序律。

但是，组成地壳的地层是十分错综复杂的，或者由于地壳运动造成地层缺失，或者由于构造变动弄得层序颠倒，或者由于岩浆活动和变质作用改变了地层的产状和面貌。

这就如同一本年代久远并保存不好的古书一样，已经变成残篇断简，字迹模糊，必须进行一番校订考证工作，分章划段，才能读懂其内容；地层也是如此，既要把地层整理出上下顺序，又要划分出不同等级的阶段和确定其时代，这就是地层的划分。

划分地层的主要根据如下：1.沉积旋回和岩性变化对于一个地区的地层进行划分时，一般是先建立一个标准剖面。

凡是地层出露完全、顺序正常、接触关系清楚、化石保存良好的剖面就可以做为标准剖面。

如果是海相地层，往往表现出岩相由粗到细又由细到粗的重复变化，这样一次变化称一个沉积旋回，也就是每一套海侵层位和海退层位构成一个完整的沉积旋回。

例如，在剖面中共包括三个大的沉积旋回，那末就可以据此把地层划分为三个单位。

根据沉积旋回划分地层应当注意这样几点：第一，因为地壳升降运动是波动性的，所以沉积旋回的级别有大有小，即一个大旋回中可以有几个小旋回，而一个小旋回中又可以包括几个更小的旋回，根据具体情况，划分的地层单位也有大有小。

第二，每一旋回中的海侵层位容易保存，而海退层位则不易全部保存或者根本不保存，因此一个沉积旋回不一定是完整的。

第三，每一沉积旋回一般总是由粗碎屑岩（通常是砾岩）开始，称底砾岩，因此，底砾岩的下部层面往往是两个地层单位的分界面。

地层中的沉积旋回特别是陆相地层，不一定都是很清楚的。

这时，就可以根据岩性来划分地层。

岩性变化在一定程度上反映了沉积环境的变化，而沉积环境的变化又往往与地壳运动密切相关。

因此，根据岩性把地层划分成许多单位，基本上可以代表地方性的地史发展阶段。

例如，在一个剖面中，下部是砂页岩含煤层，上部是火山碎屑岩，它们代表两个不同的环境和时代，一个是还原环境和成煤时代，一个是地壳运动强烈和火山活动时代。

这样，就可以根据岩性把地层划分成两个单位，代表两个发展阶段。

2.岩层接触关系岩层之间的不整合面是划分地层的重要标志。

任何类型的不整合（平行不整合和角度不整合）都代表岩层的不连续现象，反映了地理环境的重大变化。

其实，两大沉积旋回之间往往存在一个不整合面，所以，根据不整合面和沉积旋回所划分出来的地层界限在一定范围内常是一致的。

地层划分的对象一般是沉积岩，但对于火成岩也必须确定它的新老顺序。

对于喷出岩来说，如果喷出岩夹于沉积岩层之间，只要把喷出岩上下沉积岩的时代确定出来，喷出岩的时代就知道了。

对于侵入岩来说，则必须根据侵入岩和围岩的接触关系确定时代。

一种关系是侵入接触，即岩浆体侵入围岩之中，其特点是围岩接触部分有变质现象，火成岩中还往往有捕虏体存在。

这种情况，可以确定侵入岩的时代晚于围岩。

另一种关系是沉积接触，即侵入岩上升地表遭受侵蚀之后，又为新的沉积岩层所覆盖。

其特点是上覆沉积岩层不可能有接触变质现象，而侵入岩中也不会有上覆岩层的捕虏体存在。

这种情况可以确定侵入岩的时代早于上覆岩层的时代。

如果有多次侵入现象，则侵入体往往互相穿插，在这种情况下，被穿过的岩体时代较老，穿越其他岩体者时代较新。

3.古生物（化石）上述方法只能确定各组地层间的界限和相对新老关系。

若确定各地层时代则必须根据地层中所含的生物化石。

凡是保存在地层中的地质时期的生物遗体（如动物骨骼、硬壳等）和遗迹（如动物足印、虫穴、蛋、粪便、人类石器等）都叫化石。

但是，并不是所有古生物都能保存下来成为化石。

首先，生物本身具有硬壳、骨骼等不易毁坏的硬体部分容易形成化石。

只有在特殊条件下，硬体和软体才一齐被保存下来，例如保存在琥珀中的昆虫化石，栩栩如生；1710年在西伯利亚发现的保存在冻土内的第四纪猛犸象，皮毛血肉具存。

以后又在西伯利亚、阿拉斯加多次发现。

但这种化石毕竟是少见的。

第二，生物死后必须尽快地被沉积物所掩埋，这样才能避免氧化腐烂或者被其他动物所吞食。

第三，埋藏下来的生物遗体必须在较长时间内经历一定的填充（如疏松多孔的贝壳、骨骼等被水溶液中的CaCO2、SiO3等所填充）、置换（如有机体分子被SiO2、CaCO3等分子所代换）或升馏（如植物叶子、昆虫的几丁质外壳中的氢、氧等成分挥发逸出，最后保留下来碳质薄膜）等作用才能形成化石。

生物是从简单向复杂，从低级向高级发展的，生物演化既具有不可逆性，又具有阶段性。

所以一定种类的生物或生物群总是埋藏在一定时代的地层里，而相同地质年代的地层里必定保存着相同或近似种属的化石或化石群。

前面也已经讲过，这种关系就叫生物层序律。

这样就有可能根据化石确定地层的地质年代。

但并非所有化石都具有相等的价值，只有那些演化最快（地层中垂直分布距离短）、水平分布最广的化石，才是鉴定地质年代最有价值的化石，这样的化石叫标准化石。

例如，在地层中找到一种节肢动物──莱氏三叶虫，就可以据此断定地层时代是早寒武世。

因此，化石是鉴定地层时代的重要依据。

总之，地层的划分既要根据地层本身的发展规律，又要根据古生物的发展规律。

其实，地壳上的无机界和有机界的发展都服从于一个普遍的规律，那就是事物发展的不可逆性和阶段性，所以它们之间是存在着辩证统一关系的。

例如，地层的旋回，表示环境的变化，而这种环境的变化也必然会引起相应的古生物的变化。

所以根据沉积旋回、岩性、岩层接触关系和古生物划分地层的结果，常常具有一致性。

（二）地层的对比地层的划分是指对于一个地区的地层进行时代的划分，而地层的对比是指不同地区的地层进行时代的比较。

在地层对比的基础上才能了解广大地区的地史发展过程的共性和异性，才能具体认识地层区域性特征，了解地层空间分异的情况。

但是各地区的地层层序及特征，千差万别，各不相同。

因此地层对比必须有一个客观标准，这个标准就是时间或地质年代。

换言之，在地层划分和层序建立的基础上，必须对同一时代在各地区形成的地层进行比较研究。

例如，河北、山西、山东、河南、陕西等地区都各发育了一套地层，弄清哪些是同时代的，哪些不是同时代的，然后才能了解整个华北地区什么时候有海侵，范围有多大，哪里最深或最浅，什么时候有海退，哪里变成了陆地，生物是怎样演化的，各地区之间有什么共性和差异等。

以此类推，重塑全国和全世界的地壳历史，也必须进行地层的对比工作。

地层对比既然首先是地质时代的对比，而地质时代的划分和确立，则首先必须以古生物化石为根据。

前已说明，生物演化是不可逆的，又是阶段性的，每一个生物的种属在地球上只能出现一次，不可能有任何重复；因此，每一个生物种属只能出现在一定地质时代的地层里。

假如在不同地区的地层剖面中含有相同的标准化石和化石群，它们就必然属于同一地质年代。

在甲、乙、丙三个地点均含有相同化石，把含相同化石的地层用点线连接起来，说明它们属于同一时代的地层。

有的剖面未见底部出露，有的剖面未见顶部地层，但把甲乙丙三地的地层综合在一起，就可以知道一个地区的全部地层顺序、岩性、厚度、含化石情况等，同时对此进行分析，这一地区的古地理发展情况也就昭然若揭了。

以上所述地层的划分和对比的原则和方法，主要是根据生物地层学和岩性地层学的原理，也是传统地层学的普遍性原理，不过这只是对沉积地层纵向堆积作用的划分原则。

但实际上还存在着侧向堆积作用，绝大部分沉积地层是侧向进积和纵向加积两积作用的结果。

因此上述原则对局部或单个地层剖面是适宜的，而对较大范围的区域就不一定完全适宜了。

特别是近年同位素地层学、磁性地层学、事件地层学、地震地层学等有了较大的进展，其成果逐渐用于地层的划分和对比方面，起到了积极的促进和完善作用。

例如太古宙和元古宙地层，岩石往往深度变质，生物化石极度缺乏或稀少，过去对其地层划分十分困难。

但近年积累了大量岩石同位素年龄数据，成为岩层划分的重要依据，如国际上太古宇和元古宇的分界即规定以同位素年龄25亿年为依据。

又如近年建立了应用古地磁学的理论和方法研究地层的学科，称为磁性地层学，或称古地磁地层学。

其主要内容之一，即是根据地层的岩石磁性来进行地层划分，并已建立了“450万年以来地磁极性时间表”（吉尔伯反极性世，450─332万年；高斯正极性世，332─243万年；松山反极性世，243─69万年；布伦赫斯正极性世，69万年至现在），同时，利用天然剩磁来确定地层形成时古磁极的位置和正反方向，来作为全球性对比和古大陆位置再造的依据。

近年还利用地质事件来对比地层和确定地层界线，这样的学科称事件地层学。

事件地层学认为，地层构架是由一系列缓慢的渐变过程和短暂的突变或灾变事件所组成，而后者在地层研究中具有特殊意义。

所谓地质事件包括地内事件，如地壳运动、海平面升降、生物绝灭、地磁极性倒转等和地外事件，如太阳辐射强度变化、超新星爆炸、陨星和彗星撞击地球等。

无论是哪种事件都会在事件发生当时形成的地层中留下烙印，并以之作为地层划分的依据。

例如在一些地方的白垩系和第三系（实际上也是中生界和新生界）分界，以其岩性近似不易划分，一直是使人困惑的难题，但有人发现在地层剖面中有一层含铱量特高的粘土层，据认为是天体撞击地球事件的产物（因陨石中常含有较多的铱），并建议以此层作为两个时代地层的分界线，并以此事件作为恐龙灭亡的论证。

最后介绍一下“层型”。

前面谈到对于一个地区的地层进行划分时，一般是先建立一个标准剖面。

所谓层型，实际上也是指一定的标准剖面，但却是专指地层单位（如震旦系、泥盆系等）或地层界线（如震旦系与寒武系界线、白垩系与第三系界线等）所依据的典型剖面，换言之，层型是地层单位或地层界线所依据的地层模式。

例如，震旦系还未得到世界的公认，问题是必须在世界上选定若干层型剖面，并通过一定的程序才能建立（包括名称问题）。

层型可分为单位层型和界线层型，对其剖面选定有严格的要求，首先必须具有全球性；剖面地层要连续；剖面出露要清晰；构造要简单；剖面要容易接近，等等。

例如，地层间的不整合面，常常作为一个地区地层划分和对比的依据，但作为层型，这样有间断的剖面是绝对不行的。

（选自宋春青张振春《地质学基础》）。