地層學(xué)基礎(chǔ)知識

1、1第一章地層學(xué)基礎(chǔ)知識2地層學(xué)基本概念第一節(jié) 地層概述第二節(jié) 地層的劃分和對比第三節(jié) 相的基本概念3第一節(jié)地層概述4地層某一地質(zhì)時(shí)期形成的成層巖石，包括沉積巖、成層的火山巖以及由這兩類巖石變質(zhì)而來的變質(zhì)巖統(tǒng)稱為地層。地層與其相鄰的地層之間有明顯的層面或不整合面分開，也可由巖性、所含化石、礦物成分、化學(xué)成分、物理性質(zhì)等的變化決定的明顯的界面分開。5地層的形成地層是地表的碎屑物質(zhì)或火山噴出物一層一層地疊置而形成的。組成地層的物質(zhì)可以是巖石，也可以是未固結(jié)的松散堆積物。6地殼運(yùn)動對地層形成的影響在相對上升地區(qū)，地表位于剝蝕基準(zhǔn)面之上，不但不會接受沉積，形成沉積巖和其他成層巖層，甚至以前形成的沉積物和

2、沉積巖也會被剝蝕掉。所以極難甚至不能形成地層。在相對下降地區(qū)，地表位于剝蝕基準(zhǔn)面之下，會不斷接受沉積，形成各種成層巖石，是地層形成的主要地區(qū)。7地層的產(chǎn)狀地層產(chǎn)狀的基本概念 地層產(chǎn)出的狀態(tài)稱為地層的產(chǎn)狀。地層產(chǎn)狀要素 走向 傾向 傾角89水平巖層、傾斜巖層和直立巖層根據(jù)巖層的產(chǎn)狀可將巖層分為： 水平巖層 傾斜巖層 直立巖層101112地層間的接觸關(guān)系整合接觸不整合接觸 平行不整合接觸 角度不整合接觸131415161718地層和巖體間的接觸關(guān)系侵入接觸關(guān)系沉積接觸關(guān)系192021有關(guān)地層的基本定律地層原始水平率地層層序率化石層序率22地層原始水平率所有沉積物的表面由于重力的影響，最終會與當(dāng)時(shí)的

3、水準(zhǔn)面基本相同，所以由沉積物形成的地層，其層面可代表當(dāng)時(shí)的水準(zhǔn)面，這個(gè)現(xiàn)象稱為地層原始水平率。23地層層序率后形成的地層位于先形成的地層之上，這個(gè)規(guī)律稱為地層層序率。24化石層序率地層形成的時(shí)代越早，其中含有的化石構(gòu)造越簡單，形成時(shí)代越晚的地層其中含有的化石越高等構(gòu)造越復(fù)雜。同一時(shí)代形成的地層中所含的化石基本相同；不同時(shí)代形成的地層，其中所含的化石也不同。2526從簡單到復(fù)雜，從低級到高級，從水生到陸生是生命總體趨勢。27地層層序的建立建立地層層序就是將地層按照生成的順序排列起來，在這個(gè)過程中還要確定地層間的接觸關(guān)系。建立地層關(guān)系最主要的方法是實(shí)測地層剖面法。建立地層層序的最終成果是地層剖面圖

4、。28在實(shí)際工作中很少見到規(guī)則而完整的剖面，不同巖性和接觸關(guān)系的地層分布在不同的地點(diǎn)有時(shí)還被斷層斷開。以地層層序律為原則，通過追索、拼接整理就可以得到該地區(qū)的地層的形成順序和厚度。（右圖地層剖面圖）29確定地層是否倒轉(zhuǎn)的方法因構(gòu)造運(yùn)動的影響，地層的產(chǎn)狀一般常發(fā)生傾斜，甚至倒轉(zhuǎn)，因此建立地層層序時(shí)確定地層是否正常十分重要。確定地層是否倒轉(zhuǎn)的方法主要有： 古生物學(xué)的方法 巖石學(xué)方法 層面構(gòu)造 干裂 波痕 雨痕 生物的爬跡 等 層內(nèi)構(gòu)造 斜層理 疊層石 垂直分布的蟲孔等30層面構(gòu)造31層面構(gòu)造： 波痕32層面構(gòu)造：干裂33層內(nèi)構(gòu)造343536第二節(jié)地層地劃分和對比37一.地層的劃分地質(zhì)時(shí)期中無機(jī)界和

5、生物界的演化都有階段性和不可逆性的特征，根據(jù)這個(gè)特征將地層分為若干自然組合的過程稱為地層的劃分。依據(jù)地層的不同特征和屬性，地層的劃分有許多不同的方法，其中常用的方法有： 巖石學(xué)方法 古生物學(xué)方法 年代學(xué)方法 地球化學(xué)方法 地球物理學(xué)方法等38巖石學(xué)方法不同地質(zhì)時(shí)期地表自然地理環(huán)境各不相同，各種地質(zhì)作用也有較大的差異，所以形成的地層也不同。在地質(zhì)歷史中，無機(jī)界與生物界一樣，也在不斷地發(fā)展，并表現(xiàn)為一定的階段性。這是巖石學(xué)方法劃分地層的主要理論依據(jù)。39地層中巖性變化的韻律性組成地層巖層的巖性在縱向常呈規(guī)律性的變化，如由礫巖砂巖頁巖灰?guī)r頁巖砂巖礫巖等。以上這種現(xiàn)象稱為沉積韻律，它們一般代表了一次地

6、殼升降運(yùn)動。40地層劃分的原則不整合在劃分中的作用韻律在劃分中的作用41巖石地層單位群：比組高一級的巖石地層單位。在成因上 彼此有聯(lián)系的組的集合。 組：巖石地層基本單位?？梢杂蓡我粠r性的 巖石組成，也可以由成因上有聯(lián)系的多 種巖層構(gòu)成。 段：比組低一級地巖石地層單位，為組內(nèi) 具明顯特征的一段地層。 層：比段低一級的巖石地層單位，常為 特殊的巖層，如礦層、化石層等。4243生物地層學(xué)方法根據(jù)化石層序率利用其中的化石劃分地層的方法稱為生物地層學(xué)方法。44生物地層單位、化石帶的 基本概念利用地層中所含的化石為依據(jù)劃分出的地層單位稱為生物地層單位。生物地層單位的名稱為化石帶。依據(jù)定義化石帶方式不同，化

7、石帶可有各種類型，常見的化石帶有： 延限帶 極盛帶 共生延限帶 組合帶等。 45延限帶某一生物分類單位從出現(xiàn)到絕滅時(shí)期所形成的異端地層。46極盛帶某一生物分類單位最繁盛時(shí)期形成的一段地層。47共生延限帶由兩個(gè)或兩個(gè)以上生物分類單位共同存在的一段地層稱為共生延限帶。48組合帶指含有一定特征化石組合的一段地層。49啞帶位于兩個(gè)生物地層單位之間缺乏任何化石的地層段稱為啞帶。5051年代地層學(xué)方法根據(jù)地層形成年代劃分地層的方法稱為年代地層學(xué)方法。年代地層單位的界面為等時(shí)面。52利用年代地層學(xué)的方法劃分地層放射性同位素測年古地磁學(xué)方法古氣候?qū)W方法事件地層學(xué)方法53放射性同位素測年利用放射性同位素衰變速度

8、穩(wěn)定不變的特征可以測定地層形成的年齡。選擇放射性同位素的原則： 半衰期與地球年齡應(yīng)屬同一數(shù)量級，不能過大也不能過小。 在地層中含量較豐富。54常用放射性同位素方法鈾釷鉛法 U238_ PB206+8He4 U235 Pb207+7He4 Th232 Pb208+6He4銣鍶法 Rb87 Sr87鉀氬法 K40 Ar40 5556古地磁學(xué)方法地球磁場在地質(zhì)時(shí)期中其方向曾發(fā)生過多次反轉(zhuǎn)，這個(gè)現(xiàn)象稱為磁極倒轉(zhuǎn)。根據(jù)地球磁場與現(xiàn)代磁場方向的異同將地質(zhì)時(shí)期分為正向期和反向期兩種類型。在正向期中較短的反向期稱為反向事件。 在反向期中較短的正向期稱為向事件。根據(jù)地球磁場變化建立的地質(zhì)年代表稱為地磁年代表。據(jù)

9、此可確定地層形成的年代。5758古氣候?qū)W方法在地質(zhì)時(shí)期中，氣候條件經(jīng)常發(fā)生變化，依據(jù)氣候變化的階段性也可劃分地層。這種劃分地層的方法稱為古氣候?qū)W方法。如第四紀(jì)寒冷氣候期和溫暖氣候期相間分布，所以這個(gè)時(shí)期被分為冰期和間冰期，冰期有寒冷時(shí)期的沉積物，而間冰期會形成溫暖時(shí)期的沉積物，據(jù)此可劃分地層。59事件地層學(xué)方法地質(zhì)時(shí)期持續(xù)時(shí)間較短的地質(zhì)作用稱為地質(zhì)事件。影響范圍較大的地質(zhì)事件常用來作為劃分地層的重要標(biāo)志。如火山爆發(fā)、隕星撞擊等。60考古地層學(xué)方法利用人類社會發(fā)展的階段性劃分地層的方法。這種方法常用來劃分第四紀(jì)地層61年代地層單位宇 界 系 統(tǒng) 階 時(shí)間帶62利用地球物理的方法劃分地層由于組成地

10、層巖性的物理性質(zhì)（密度、磁性、電阻率、自然電位、電阻率等）存在著差異，利用這些性質(zhì)可作為劃分地層重要的標(biāo)志。這種劃分地層的方法稱為地球物理方法。6364利用地球化學(xué)的方法劃分地層地層中所含的化學(xué)成分（特別是微量元素）存在較大的差異。利用這種差異可作為劃分地層的依據(jù)。利用這種方法劃分地層的方法稱為地球化學(xué)方法。65二.地層的對比將不同地區(qū)的地層單位，根據(jù)地層的特征進(jìn)行層位上的比較研究的過程稱為地層的對比。66巖石地層學(xué)方法利用巖性突變面對比地層標(biāo)志層的概念和應(yīng)用 標(biāo)志層 特征明顯 巖性穩(wěn)定 厚度較小 延伸穩(wěn)定標(biāo)志層常作為地層對比的重要依據(jù)。韻律法 67生物地層學(xué)方法標(biāo)準(zhǔn)化石的概念和應(yīng)用 標(biāo)準(zhǔn)化石：特征明顯 數(shù)量眾多 分布廣泛 演化迅速指相化石：能較好反映生存環(huán)境特征的化 石稱為指相化石。 68化石層序率6970地球物理學(xué)方法利用地球物理突變面對比地層。71地球化學(xué)方法利用化學(xué)突變面對比地層。72年代地層學(xué)方法利用等時(shí)面對比地層。73第三節(jié)相的基本概念74相的概念相是地層的沉積特征、生物特征極其所代表的生成環(huán)境的總和。根據(jù)地層的的沉積特征和生物特征得出環(huán)境條件的研究過程稱為相分析。相分析是地層工作重要的研究