地层学基本原理和方法

§7-1 地层学基本原理
2.地层学的研究范围: 地层学是研究构成地壳的所有层状或似层状岩石体的特征 和属性，并据此将它们划分为不同类型和级别的单位，进而建 立它们之间的空间关系和时间顺序的一门基础地质学科。 岩层的特征和属性包括形状、分布、岩性、化石内容、地 质年龄、地球物理性质、地球化学性质等及其形成环境、形成 方式和演化历史。 构成地壳的各类层状或似层状的岩石—沉积岩(包括固结的 或未固结的沉积物)、火山岩和变质岩都属于地层学的研究范畴。
North Island, New Zealand
地层的接触关系 The contact relationships of strata
角度/angular
有地层缺失，上下地层产状不一致 有地层缺失，上下地层产状一致
地层与地层
不整合
unconformity
平行 parallel/discon. 连续/continuity
§4前寒武系 前寒武系概况 中国的太古宇和元古宇 前寒武纪全球地史概述 §5古生界
古生代的生物界 中国的寒武系、奥陶系、志留系 、 泥盆系、石炭系和二叠系 古生代全球地史概述 §6中生界 中生代生物界 中国的三叠系、侏罗系和白垩系 中生代全球地史概述 §7 新生界 新生代的生物界
地层学基本原理
1.地层、地层学的概念
§7-1 地层学基本原理
地层区划(Stratigraphic regionalization)
地层是全球性分布的，各个地区的地层发育特征和状况颇不相同，把不 同地区的地层加以对比研究，找出它们的共同点和不同处，阅明其原因，并 划分出不同的地层区域，这即是地层区划。地层区划主要根据地层发育的总 体特征来划分。影响和决定这些特征的，主要是地壳活动的不平衡性、古地 理与古气候条件的差异性以及古生物群的变化等综合因素。 地层区划通常分为两级： 一级地层区划(即地层区)，相当于大地构造分区的一级构造单元(或构造 域)。在同一地层区内．“系”级以上地层单位在岩相和生物区系上应可对比， “统”级地层单位基本可对比。 二级地层区划(即地层分区)，相当于大地构造分区的二级构造单元(地块、 褶皱等)。在同一地层分区内，要求“统”级地层单位在岩相和生物组合上完 全可以对比，“组”级单位基本可对比。根据实际需要，在中生代陆相盆地 及岩浆、火山活动带，还可进一步划分三级地层区划(即地层小区)，在同一 地层小区内要求“组”级乃至“段”级地层单位在岩相和生物组合上可以对 比。
At edge of a depositional basin (a); Faulting followed by erosion (b)
a
b
Pinchout (c), Intertonguing (d), Lateral gradation (e)
地层的侧向延伸与尖灭
c d e
Sedimentary facies change with the depositional environments, while the fossils change mainly with time
昌平组
（北京西山）
景儿峪组
500 Ma
1400 Ma ∈1馒头组/ Pt2云梦山组, 太行山辉县
Nonconformity, 鸡冠山, 北戴河 沉积接触:年轻的沉积盖层直接覆 盖在较古老的岩浆岩或深变质岩上, 年轻沉积盖层的底部常含下覆岩石 的成分或砾石. 侵入接触:年轻的岩浆侵入到较古 老的地层中, 年轻岩体的边缘常含 来源于地层的捕虏体, 地层与岩体 的交界部位常受到不同程度的烘烤.
地层学:研究层状岩 石形成的先后顺序、 地质年代、时空分布 规律(狭义)和形成环 境条件及其物理、化 学性质的地质学分支 学科，其核心目标就 是建立地球科学的时 间坐标。
原始水平律: 地层沉积时是近于水平的，而且所有的地层都是平行于这个水平 面的(水平摆放)。 侧向连续律: 地层在大区域甚至全球范围内是连续的，或者延伸到一定的距离 逐渐尖灭(侧向连续)。
Disconformity，假整合
上下地层之间没有明显的沉积间断 有沉积间断 (hiatus/diastem),
整
合
不连续 discontinuity
conformity
地层与其 他地质体
非整合
nonconformity
沉积接触 depositional contact
侵入接触 intrusive contact
§7-1 地层学基本原理
4
地层单位(Stratigraphic unit)
地层单位是指依据岩石所具有的任一特征或属性划分的、 并能被识别的一个独立的特定岩石体或岩石体组合。
依据地层的不同性质所作的地层划分，可建立 不同的地层单位，最常用的地层单位有以下三类：
•岩石ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ层单位
•生物地层单位 •年代地层单位和地质年代单位
（1）岩石地层单位
群(Group)
群是比组高一级的正式岩石地层单位。群可以由两个或 两个以上相邻或相关的具有共同岩性(或岩性组合)特征 的组组合而成；也可以将一大套地层厚度巨大，岩类复 杂，又因受到构造扰动致使原始顺序无法重建的地层视 为一个特殊的群。 必要时，群可以再分成几个亚群，或将两个或两个以上 相邻并具有共同岩性(岩性组合)特征的群组建成一个超 群。群的单位层型，就是它所包含的各个组的单位层型。 组不一定要合并为群，只有为了更有效地在大范围内进 行对比研究．或为编制小比例尺图件的需要才并组为群。
§7-1 地层学基本原理
3. 地层学研究的内容
在地层学研究中，不仅要对构成地壳的所有岩石体进行描述，而且要 在分类、命名、对比的基础上．建立它们之间的空间关系和时间顺序。
具体研究的内容主要包括以下几个方面： ①研究地表岩层及其古生物化石的形成顺序，以确定岩 石(包括沉积矿层)的地质时代及其划分和对比问题，这就是 狭义的地层学研究的内容。 ②研究地层类型、分布规律及其所蕴藏的矿产资源。 ③研究地层形成的古环境，并通过各时代地层沉积相的 分析，再造当时古地理环境，恢复地壳的沉积演变史。 ④研究地层的沉积及岩浆组合的时空分布特征及与构造 变动有关的变质作用，划分出不同的构造单元和构造阶段， 恢复地壳的构造发展史。
（1）岩石地层单位
岩石地层单位是根据可观察到并呈现总 体一致的岩性(或岩性组合)、变质程度或 结构特征，以及与相邻地层间关系、所 定义和识别的三维空间岩石体。
岩石地层单位可由一种或多种沉积岩、喷
出岩或其变质岩组成。其地层单位可分 四级：群、组、段、层，其中组为最基 本的单位。
（1）岩石地层单位
地层接触关系
非整合 nonconformity
角度不整合 Angular unconformity 小间断 Paraconformity 连续 Continuity
平行不整合 disconformity
整
合
D S
角度不整合的形成及意义
Parallel unconformity/disconformity
(ICS,1994)
layered
地层学基本原理
地层学的概念： 传统（狭义）地层学：研究地层顺序及与邻 区地层的对比关系，建立其地层系统和相应的 地质年代系统。 现代（广义）地层学：不但要研究岩层的形 成顺序和年代关系，还要研究地层的物质特征 （物理和化学）、时空分布规律和成因环境等 方面的内容。
3．年代地层单位和地质年代单位
年代地层单位是在特定地质时间内形成的所有岩石的综合体； 只包括在该时间跨度内形成的岩层。年代地层单位以等时面为 界，单位级别与岩层所包含的时间长短相对应，而与岩层的厚 度无关。年代地层单位与地质年代严格对应。
年代地层单位
地质年代单位
宇 Eonothem 界 Erathem 系 System 统 Series 阶 Stage 时带Chronozone
古生物地层学
课程授讲计划
§0 绪论 §1 古生物学基础（一） 生命的物质基础与细胞结构， 生物的分类与命名 生命起源与演化 生物与环境 §2 古生物学基础 （二） 古生物学基本概念 古生物的分类与命 §3 地层学基本原理和方法 地层学基本原理 地层的划分、对比和地质年代表 沉积岩相和古地理 地壳运动和构造分区
宙 Eon 代 Era 纪 Period 世 Epoch 期 Age 时 Chron
(ICS，1994，仍倾向于将时带作为无等级正式年代地层单位)
3．年代地层单位和地质年代单位
①宇——是最大的年代地层单位，是一个宙的时期内形成的全部地层。 现在公认的有三个宇：显生宇、元古宇、太古宇。太古宇和元古宇相 当于通常所称的“前寒武系”。其相应的地质年代单位为太古宙、元 古宙和显生宙。 ②界——是全球年代地层表中小于宇、太于系的年代地层单位。一 个界代表在一个代的时间内形成的全部地层。按生物演化的重大阶段， 显生字再分为古生界，中牛界和新生界。界和对应的代使用同一专名。 按地质年代间隔将太古宇划分为始太古界、古太古界，中太古界和新 太古界；把元古宇划分为古元古界、中元古界和新元古界。 ③系——级别小于界、大于统，系是界的一部分，是全球年代地层 表的主要参考单位。一个系代表一个纪的时间内所形成的全部地层， 例如，寒武系、侏罗系。系和其所对应的纪使用同一专名。
（1）岩石地层单位
段(Member) 段是组内次一级的正式岩石地层单位，具有与组内相邻岩层不 同的岩石特征。段总是组的—个组成部分，不能脱离组而独立 存在。例如，长兴组就分为下部的葆青段和上部的煤山段。 层（Bed） 层是最小的正式岩石地层单位。一般只限于对那些能识别出来 而且特别有用的一个层，或许多单层组成的单位才给予命名。 它可以在段中存在，也可以在不分段的组中存在。 像煤层、油砂或其他有经济价值的一些层，一般也给予命名， 但这样的单位及其名称属于非正式岩石地层名称的范畴。
3．年代地层单位和地质年代单位
④统——是年代地层单位级别仅次于系的单位。 一个系可分为两个或更多个统，统是系的一部分。一个统代表一个世 的时间内所形成的全部地层。统名由所在系的专名前增加下、中、上等字 样组成．一般情况下不采用地理专名命名；对应的地质年代单位世的名称 世在所属纪的专名前加早、山、晚字样组成。但古近系(Paleogene)、新 近系(Neogene)和第四系的统名例外。古近系划分为古新统、始新统、渐 新统；新近系划分为中新统和上新统；第四系划分为更新统和全新统。 ⑤阶——是年代地层单位中较小的单位。 一个阶代表在一个期的时间内所形成的全部地层。由于阶能满足于全球 或一个地区内年代地层划分与对比的需要，所以它可以作为年代地层划分 的基本单位。阶比统低一级，等级也很明确。一般来说．阶是统的再分， 一个统通常包括两个以上的阶。但也有例外，个别统只有一个阶，在这种 情况下，阶和统实际上成了相等的单位。阶与对立的期取同一专名。 ⑥亚阶——在年代地层单位等级中，亚阶是级别最低的一个正式单位。 它代表一个亚期的时间内所形成的地层。
（2）生物地层单位
定义：
根据地层中所含有的生物化石内容 和特征所划分出来的地层单位，即：以 含有相同的化石内容和分布为特征，并 与邻层化石有别的三度空间岩层体；也 就是根据地层中所含化石来定义和说明 地层特征的地层体。
2．年代地层单位和地质年代单位 (Chronostratic unit and Geochronologic unit)
岩层：地球上层状的岩石（包括沉积岩、火山岩、变质岩） 地层（stratum/ Strata ）：是具有某种共同特征或属性的岩石 体，能以明显界面或经研究后推论的某种解释性界面与相邻的岩 层和岩石体相区分。 地层与岩层相比，除了有一定的形体和岩石内容之外，还具有时 间顺序的含义。
地层学基本原理
地层:各种层状岩石的统称。 包括所有的沉积岩,部分火成 岩和变质岩。 地层是各种 地质信息的 载体 掌握其特性 和解读方法 是全部地学 工作的基础
组（formation） 组是岩石地层划分的基本单位，用于地质填图、描述和阐 明区域地质特征。组是野外宏观岩类或岩类组合相同，结 构类似、颜色相近、呈现整体岩性和变质程度特征一致、 空间上有一定的延展性，并能据以填图的地层体。 组或者由一种岩石(沉积岩、火山岩或变质岩)构成，或者 以一种岩石为主间有重复出现的其他岩石的夹层；或者由 两三种岩石交替出现的互层所构成；还可能以很复杂的岩 石组分或独特的结构所构成并与其他组相区别。 组具有一定的空间展布范围，在该范围内其岩性、岩相应 基本稳定。
年代地层单位是指在特定的地质时间间隔中形成的 成层或非成层的岩石体。形成年代地层单位的地质 时间间隔称为地质年代单位(如形成石炭系的时间 单位是石炭纪)。年代地层单位的顶、底界线都是 以等时面为界。 划分年代地层单位的目的首先是确定地区性的时间 关系，其次是建立一个世界性的标准年代地层表， 也就是建立—个既能用于地区．又能适用于全世界， 在理论上既不间断又不重叠的完整年代等级表，使 其尽可能地符合地质历史的分期。 地质年代单位按级别从大到小分为宙、代、纪、世、期、时， 分别对应的年代地层单位是宇、界、系、统、阶、时间带.