緒論和地層學(xué)原理章演示文稿

緒論和地層學(xué)原理章演示文稿當(dāng)前1頁，總共82頁。2023/3/231（優(yōu)選）緒論和地層學(xué)原理章當(dāng)前2頁，總共82頁。2023/3/232綜合地層學(xué)主要內(nèi)容1、地層學(xué)基本原理2、巖石地層學(xué)基本原理3、生物地層學(xué)基本原理4、年代地層學(xué)基本原理5、地層學(xué)劃分對(duì)比方法6、生態(tài)地層學(xué)基本原理7、事件地層學(xué)基本原理8、層序地層學(xué)基本原理9、天文地層學(xué)基本原理10、磁性地層學(xué)基本原理11、地震地層學(xué)與測井地層學(xué)基本原理12、化學(xué)地層學(xué)基本原理13、火山地層學(xué)基本原理14、定量地層學(xué)基本原理當(dāng)前3頁，總共82頁。2023/3/233綜合地層學(xué)主要內(nèi)容教材：1、龔一鳴，張克信，地層學(xué)基礎(chǔ)與前沿，2007，中國地大出版社2、吳瑞棠，張守信等，現(xiàn)代地層學(xué)，1989，中國地大出版社。當(dāng)前4頁，總共82頁。2023/3/234一、概念、概述二、地層學(xué)研究的主要目的三、地層學(xué)內(nèi)容和分支四、地層學(xué)發(fā)展簡史五、為何要學(xué)地層學(xué)第一章綜合地層學(xué)-緒論當(dāng)前5頁，總共82頁。2023/3/235一、概念、概述1、巖層：野外成層的巖石，包括沉積巖、變質(zhì)巖和火山巖。2、地層：巖層+時(shí)代，考慮到了巖層形成的時(shí)代。綜合地層學(xué)-緒論當(dāng)前6頁，總共82頁。2023/3/236巖層、地層（水平地層）當(dāng)前7頁，總共82頁。2023/3/2373、地層的主要屬性：多重屬性-綜合地層學(xué)基礎(chǔ)巖性、生物化石、地質(zhì)時(shí)代、地球物理特征、地球化學(xué)特征、形狀及分布。4、地層學(xué)（Stratigraphy)：研究層狀巖石的物質(zhì)屬性和特征的四度時(shí)空關(guān)系及其變化的一門基礎(chǔ)學(xué)科。當(dāng)前8頁，總共82頁。2023/3/238按照系統(tǒng)科學(xué)-系統(tǒng)論的基本原理，綜合地層學(xué)的實(shí)質(zhì)就是：關(guān)于“地層的系統(tǒng)科學(xué)”（高等地層學(xué)）。地層學(xué)的各分支學(xué)科就是系統(tǒng)的組成要素或子系統(tǒng)，因此，綜合地層學(xué)就是由各組成要素所組成的有機(jī)統(tǒng)一體－地層系統(tǒng)。

由于綜合地層學(xué)對(duì)應(yīng)的客觀物質(zhì)系統(tǒng)是地層實(shí)體本身，因此，地層學(xué)分支對(duì)應(yīng)的物質(zhì)要素就是地層實(shí)體的各種物質(zhì)屬性、時(shí)間屬性和成因特征。5、綜合地層學(xué)概念當(dāng)前9頁，總共82頁。2023/3/239二、地層學(xué)研究的主要目的和應(yīng)用性目的：地層時(shí)空關(guān)系的研究1、地層劃分（同一空間中時(shí)間先后關(guān)系，縱向找異）

2、地層對(duì)比（不同空間中時(shí)間先后關(guān)系，橫向求同）應(yīng)用：確定不同地區(qū)的地層是否一致，是否等時(shí)。當(dāng)前10頁，總共82頁。2023/3/2310三、地層學(xué)研究的主要內(nèi)容和主要分枝學(xué)科根據(jù)地層的屬性確定地層學(xué)的主要研究內(nèi)容：巖性、巖性組合+礦物=巖石地層學(xué)生物化石=生物地層學(xué)生物化石+環(huán)境=生態(tài)地層學(xué)化石DNA+有機(jī)分子=分子地層學(xué)地球物理、地球化學(xué)=磁性地層學(xué)、地震地層學(xué)、測井地層學(xué)、化學(xué)地層學(xué)古代地質(zhì)事件+標(biāo)志=事件地層學(xué)海平面變化=層序地層學(xué)地球旋回性（天文事件對(duì)地球的影響）=旋回地層學(xué)（高精度地層學(xué)）、天文地層學(xué)形成環(huán)境、形成方式及地質(zhì)歷史。當(dāng)前11頁，總共82頁。2023/3/2311四、地層學(xué)研究簡史1、萌芽階段（17世紀(jì)—18世紀(jì)中葉）Steno（1631—1687）地層的三大定律：原始水平原理、原始側(cè)向連續(xù)原理、疊覆原理羅蒙諾索夫（1711—1765）《論地層》地殼升降引起海陸變遷，化石是另一個(gè)時(shí)期的生物遺體。當(dāng)前12頁，總共82頁。2023/3/2312NicholasSteno（1631-1687）當(dāng)前13頁，總共82頁。2023/3/23132、地層學(xué)的形成時(shí)期（18世紀(jì)末—19世紀(jì)中葉）魏爾納（A.G.Werner,1775-1817)水成論郝頓（G.Hutton,1726-1797)火成論角度不整合的發(fā)現(xiàn)(JamesHutton(1726-1797,現(xiàn)代地質(zhì)學(xué)之父)當(dāng)前14頁，總共82頁。2023/3/2314阿都伊若（G.Arduino,1715-1795)將意大利北部巖石分為5類：（1）原始的山系：不含化石，構(gòu)成山脈中心的片巖片麻巖（2）第二紀(jì)山系：大理巖和成層灰?guī)r組成，含海相化石；（3）第三紀(jì)山系：礫石、砂、粘土和凝灰?guī)r組成，含豐富的海相化石；（4）第四紀(jì)的沉積平原，平原上的土堆和石礁；（5）火山噴發(fā)形成的熔巖、凝灰?guī)r。威廉.史密斯(W.Smith,1769-1839)：生物層序律、標(biāo)準(zhǔn)化石法。當(dāng)前15頁，總共82頁。2023/3/2315William“Strata”Smith當(dāng)前16頁，總共82頁。2023/3/2316主要地層系統(tǒng)的建立：石炭系、白堊系、侏羅系、三疊系、志留系、寒武系、泥盆系、二疊系、奧陶系。當(dāng)前17頁，總共82頁。2023/3/2317三個(gè)重要的理論進(jìn)化論：拉馬克（1744-1829）認(rèn)為物種之間是過渡的，提出低級(jí)屬種逐漸向高級(jí)發(fā)展的論點(diǎn)。

達(dá)爾文（C.Darwin,1809-1882)的《物種起源》（1859）變異,自然選擇,漸變,無躍進(jìn)。均變論：賴伊爾（C.Lyell,1797-1875)《地質(zhì)學(xué)原理》，現(xiàn)實(shí)主義原理，將今論古原理。災(zāi)變論：居維葉（G.Cuvier,1769-1833)《論地球表面的革命》（1813）（1）變異有限；（2）生物絕滅；（3）災(zāi)變是地質(zhì)發(fā)展的主要特征；（4）災(zāi)變的因素主要是海水進(jìn)退；（5）神創(chuàng)論。當(dāng)前18頁，總共82頁。2023/3/2318CharlesLyell現(xiàn)實(shí)主義原理:現(xiàn)在是打開過去的鑰匙均變論當(dāng)前19頁，總共82頁。2023/3/23193、地層學(xué)發(fā)展的新時(shí)期最近三十年的發(fā)展：多重地層劃分，與各學(xué)科的結(jié)合。事件地層學(xué)(新災(zāi)變論)、層序地層學(xué)，旋回地層學(xué)。定量地層學(xué)。當(dāng)前20頁，總共82頁。2023/3/2320五、為什么要學(xué)地層學(xué)1、地層學(xué)是地質(zhì)科學(xué)的最基礎(chǔ)的學(xué)科，是從事其它地質(zhì)科學(xué)的理論基礎(chǔ)。（以同斜褶皺和剝離斷層為例）地層新老關(guān)系確定前、后當(dāng)前21頁，總共82頁。2023/3/23212、重要地質(zhì)基礎(chǔ)理論的建立都與地層學(xué)有關(guān)。3、地層學(xué)是從事能源、礦產(chǎn)地質(zhì)（尤其是有機(jī)能源、石油、煤及其它沉積礦產(chǎn)）工作的基礎(chǔ)。當(dāng)前22頁，總共82頁。2023/3/2322第二章地層學(xué)的基本理論一、地層學(xué)的幾個(gè)基本原理1、原始水平原理(Princopleoforginalhorizontality)（Steno（1669）提出）：沉積形成的地層當(dāng)時(shí)沉積時(shí)都是水平的，基本與堆積其上的面平行。（如果現(xiàn)在不平行，那是后來構(gòu)造作用的結(jié)果）。但是有許多原始沉積是不水平的，如紅盆中的沉積。當(dāng)前23頁，總共82頁。2023/3/2323原始水平原理當(dāng)前24頁，總共82頁。2023/3/2324小型盆地中部分沉積不是原始水平的前積層也不是原始水平的當(dāng)前25頁，總共82頁。2023/3/2325美國科羅拉多州大峽谷國家公園地層新老？當(dāng)前26頁，總共82頁。2023/3/23262、原始側(cè)向連續(xù)原理（Principleoforiginallateralcontinuity)地層在一定范圍是連續(xù)的。對(duì)于范圍不大的地區(qū)，該原理有效，但對(duì)于大的范圍有一定的限制。當(dāng)前27頁，總共82頁。2023/3/2327原始水平,原始側(cè)向連續(xù)性和疊覆作用(Steno)當(dāng)前28頁，總共82頁。2023/3/2328陸相地層中地層往往不連續(xù)（尤其是河流沉積）當(dāng)前29頁，總共82頁。2023/3/23293、疊覆原理（Principleofsuperposition):指巖層按正常層序下老、上新的順序關(guān)系。在一定的范圍內(nèi)適用，在大的范圍內(nèi)不適用。在地質(zhì)構(gòu)造搞清楚的情況下才能應(yīng)用。倒轉(zhuǎn)地層？當(dāng)前30頁，總共82頁。2023/3/2330老新當(dāng)前31頁，總共82頁。2023/3/2331在一定的范圍內(nèi)適用，在大的范圍內(nèi)不適用。當(dāng)前32頁，總共82頁。2023/3/23324、切割關(guān)系原理（Principleofcross-cuttingrelationships):由郝頓（1795）提出：凡切割（穿切）另一個(gè)地質(zhì)體的巖石單位，其時(shí)代晚于被穿切的巖石單位。即切割者新，被切割者老。當(dāng)前33頁，總共82頁。2023/3/2333當(dāng)前34頁，總共82頁。2023/3/2334當(dāng)前35頁，總共82頁。2023/3/23355、包含物（包裹）原理（Principleofinclusions)萊伊爾提出：指被包含在一個(gè)大巖石體內(nèi)的小碎塊其年齡必然老于包含小碎塊的那個(gè)大巖石體。即包裹著新被包裹者老。當(dāng)前36頁，總共82頁。2023/3/2336當(dāng)前37頁，總共82頁。2023/3/2337通過礫石研究源區(qū)的地質(zhì)史(華南地區(qū)南沱組冰成巖,泥盆紀(jì)底礫巖)當(dāng)前38頁，總共82頁。2023/3/23386、生物層序律（PrincipleofFaunalSuccession

）：史密斯（1815）提出，不同時(shí)代的地層含有不同的化石群，相同或相近的化石群其地質(zhì)時(shí)代相同。年代越老的地層，化石構(gòu)造越簡單，與現(xiàn)代生物的差別越大。反之，化石構(gòu)造越復(fù)雜。當(dāng)前39頁，總共82頁。2023/3/2339SketchbyBaronCuvier(1769-1832)當(dāng)前40頁，總共82頁。2023/3/23407、變質(zhì)原理：在任何地方，變質(zhì)作用晚于地層的沉積或形成的作用。二期變質(zhì)作用早于一期。當(dāng)前41頁，總共82頁。2023/3/23418、瓦爾特相律：相鄰沉積相在縱向和橫向上的變化具有一致性。JohannesWalther(1860-1937)當(dāng)前42頁，總共82頁。2023/3/2342灰?guī)r頁巖泥質(zhì)粉砂巖砂巖瀉湖近濱海灘礁當(dāng)前43頁，總共82頁。2023/3/2343海侵（MarineTrangression）Walther’sLaw陸海瀉湖近濱海灘礁當(dāng)前44頁，總共82頁。2023/3/2344海退（MarineRegression）陸海當(dāng)前45頁，總共82頁。2023/3/2345瓦爾特相律(用在沉積相垂向分析)Verticalsequencesofsedimentaryfaciesresultfromsuperpositionoflaterallyadjacentdepositionalenvironments當(dāng)前46頁，總共82頁。2023/3/23469、穿時(shí)普遍性原理：穿時(shí)：基于實(shí)物性地層屬性的地層（巖石地層）界面與時(shí)間界面不一致、或斜交的現(xiàn)象。穿時(shí)普遍性原理(Shaw)：全部側(cè)向可識(shí)別和追索的非火山成因的陸表海沉積的巖石地層單位都是穿時(shí)的。當(dāng)前47頁，總共82頁。2023/3/2347山西太原石炭-二疊系巖石地層穿時(shí)當(dāng)前48頁，總共82頁。2023/3/2348當(dāng)前49頁，總共82頁。2023/3/2349

10、側(cè)向堆積原理大多數(shù)的沉積巖是由側(cè)向加積堆積而成。（1）堆積物的表面是等時(shí)面，一般是傾斜的；（2）地層主要通過側(cè)向加積作用堆積在原始傾斜的等時(shí)面上；（3）由于側(cè)向加積和進(jìn)積，沉積物一般是在物質(zhì)搬運(yùn)的方向上堆積。當(dāng)前50頁，總共82頁。2023/3/2350三角洲的側(cè)向堆積當(dāng)前51頁，總共82頁。2023/3/2351二、地層學(xué)中的時(shí)間概念一）概念：是指地層學(xué)中各種地質(zhì)事件的時(shí)間。等時(shí)與穿時(shí)：地質(zhì)時(shí)間的測定與估計(jì)當(dāng)前52頁，總共82頁。2023/3/2352完全同時(shí)不完全同時(shí)不同時(shí)當(dāng)前53頁，總共82頁。2023/3/2353二）時(shí)間的標(biāo)志1、古生物標(biāo)志（1）化石：生物層序律確定相對(duì)年齡。（2）某些海生動(dòng)物的生長紋飾：珊瑚；頭足類（一天一根，一月一房室)。當(dāng)前54頁，總共82頁。2023/3/2354珊瑚的生長紋當(dāng)前55頁，總共82頁。2023/3/2355當(dāng)前56頁，總共82頁。2023/3/2356不同門類化石生長紋計(jì)算出的地球各種年齡的變化過程當(dāng)前57頁，總共82頁。2023/3/2357（3）樹木年輪(樹輪年代學(xué))：1064-1065年間美國一火山爆發(fā)的確定。對(duì)比不同地區(qū)兩個(gè)大樹，發(fā)現(xiàn)缺1年輪。當(dāng)前58頁，總共82頁。2023/3/2358（4）地衣的生長變化：某些地衣的直徑可測出生長的年齡。當(dāng)前59頁，總共82頁。2023/3/2359（5）氟的含量：動(dòng)物骨骼中的氟含量隨時(shí)間而增加。（6）氨基酸的消旋作用：活體生物體的氨基酸為左旋，死后慢慢變?yōu)椴恍琇型氨基酸→D型氨基酸(只存在于死亡的生物)不同的氨基酸的半消旋期是不一樣的。天門冬：5700年，異白氨酸：10萬年。當(dāng)前60頁，總共82頁。2023/3/23602、物理標(biāo)志（1）季侯泥：淺色夏季季侯泥、深色的冬季季侯泥。石膏層、硬石膏層。其紋層周期被認(rèn)為與天文因素相關(guān)，與歲差等周期相關(guān)（米蘭科維奇旋回）。（2）裂變徑跡：U238、U235、Th232自然衰變成比較小的原子核,通過絕緣物質(zhì)(云母、玻璃）留下的痕跡。裂跡的密度與礦物年齡及礦物的含量呈正比。一般用氫氟酸、氫氧化鈉和苛性鉀處理。當(dāng)前61頁，總共82頁。2023/3/2361當(dāng)前62頁，總共82頁。2023/3/2362當(dāng)前63頁，總共82頁。2023/3/23632、物理標(biāo)志（3）天然放射性：衰變半衰期各不相同，不受外界變化干擾。（4）礦物熱發(fā)光(TL)(熱釋光、光釋光）：礦物加熱后會(huì)發(fā)光，在同等溫度下其發(fā)光的程度與礦物曾得到的輻射劑量（年齡）有關(guān)。地質(zhì)年齡的測定及相對(duì)年代的確定。(第四系測年)當(dāng)前64頁，總共82頁。2023/3/2364(5)電子自旋共振(ESR):含F(xiàn)e,Mn,Al等雜質(zhì)的石英在放射性的作用下產(chǎn)生電離損傷,Si-O鍵斷裂,形成不配對(duì)電子,Si懸鍵上有一個(gè)電子自旋。其數(shù)量與年輻射量及地質(zhì)年齡有關(guān).(6)天然剩余磁性（磁性地層學(xué)）當(dāng)前65頁，總共82頁。2023/3/2365二）時(shí)間的測定主要的方法：氨基酸消旋法天然放射性法。當(dāng)前66頁，總共82頁。2023/3/2366地質(zhì)年代學(xué)D/P=elt-1RadioactiveparentStabledaughterDPlDaughteratomsParentatoms衰變常數(shù)時(shí)間天然放射性法。當(dāng)前67頁，總共82頁。2023/3/2367RadioactiveparentStabledaughterDPlln(D/P+1)lt=當(dāng)前68頁，總共82頁。2023/3/2368RadioactiveparentStabledaughterDPlln(2)lT1/2=

AfteronehalflifeD=P當(dāng)前69頁，總共82頁。2023/3/2369Halflife40K40Ar(and40Ca)1.25Ga87Rb87Sr48.8Ga238U206Pb4.47Ga235U207Pb704Ma147Sm143Nd106Ga幾種天然放射性同位素具有適合地質(zhì)年代測定的半衰期當(dāng)前70頁，總共82頁。2023/3/2370對(duì)測定元素的要求：1）半衰期大致與地球的年齡是一個(gè)數(shù)量級(jí)；2）母元素有足夠的數(shù)量；3）子元素有好的保存條件。當(dāng)前71頁，總共82頁。2023/3/2371常用的方法：鈾—釷—鉛法；銣—鍶法，鉀—?dú)宸?，C14法。當(dāng)前72頁，總共82頁。2023/3/2372離子探針照片鋯石U-Pb測年當(dāng)前73頁，總共82頁。2023/3/2373SHRIMPU-PbapplicationsTheAcastaGneiss,Canada,theoldest-knownrockintheworldBowring&Williams,1999當(dāng)前74頁，總共82頁。2023/3/2374Howdoesanionmicroprobework?Primar