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1、第十一章第十一章 地层学地层学StratigraphyStratigraphy 1 概念、定律和地层的接触关系概念、定律和地层的接触关系 2 地层划分和对比地层划分和对比 3 地层单位和地质年代地层单位和地质年代 4 地层的形成作用地层的形成作用1.1 Strata&stratigraphyStrata:All layered rocks,which include all sedimentary rocks,a part of igneous rocks and metamorphic rocks地层地层:层状岩石的统称层状岩石的统称.包括包括所有的沉积岩所有的沉积岩,部分火成岩和部分火成岩
2、和变质岩变质岩.layered(ICS,1994)地层学地层学:研究成层岩系研究成层岩系形成的形成的先后顺序、地质先后顺序、地质年代、时空分布年代、时空分布规律规律(狭义狭义)和形成环境条件和形成环境条件及其物理、化学性质的及其物理、化学性质的地质学分支学科地质学分支学科.Stratigraphy复复 习习地层的构造特征 层面 层理1.2 1.2 地层的形成作用地层的形成作用 Formational Formational processes of stratigraphyprocesses of stratigraphy垂向加积垂向加积/Vertical aggradationVertica
3、l aggradation 侧向加积侧向加积/Lateral aggradationLateral aggradation生物沉积生物沉积/BiosedimentationBiosedimentation海进海进-海退海退/Transgression®ressionTransgression®ressionVertical aggradation垂垂向向加加积积是是指指沉沉积积物物在在地地球球重重力力场场的的作作用用下下从从沉沉积积介介质质(水水体体)中中自自上上而而下下降降落落，依依次次沉沉积积在在沉沉积积盆盆地地底底部部的的沉沉积积作作用用。形形成成“千层糕式千层糕式”的地层。
4、的地层。地地层层特特征征：岩岩性性界界面面一一般般是是水水平平或或近近于于水水平平的的;时时间间界界面面与与岩岩性性界面是平行或基本平行的界面是平行或基本平行的.环境分布环境分布:较深水海洋盆地、湖盆较深水海洋盆地、湖盆,泛滥平原泛滥平原 Horizontal bedding，N1,山山旺旺Hemipelagic&pelagic oozesLateral aggradation侧侧向向加加积积是是指指沉沉积积物物在在搬搬运运介介质质中中沿沿水水平平方方向向的的位位移移和和堆堆积积作作用用。如如曲曲流流河河河河道道侧侧向向迁迁移移形形成成的的侧侧向向加加积积作作用用、河河流流作作用用为为主主的的
5、三三角角洲洲与与海海滩滩、障障壁壁沙沙坝坝的的进进积积作作用用以以及及滨滨岸岸沉沉积积的的退退积积作用等。作用等。地地层层特特征征：地地层层时时间间界界面面和和岩岩性性界界面面不不一一致致或或斜斜交。交。穿穿时时普普遍遍性性原原理理：在在所所有有侧侧向向堆堆积积作作用用过过程程中中形形成的岩石地层必然是穿时的成的岩石地层必然是穿时的。Brained stream depositsDelta depositsBiosedimentation生物筑积生物筑积定义定义:指造架生物原地筑积而形成地层的作用指造架生物原地筑积而形成地层的作用地地层层特特征征：地地层层一一般般呈呈丘丘状状隆隆起起，岩岩层层
6、多多具具块块状状构造构造在形式上，可以表现为侧向加积或垂向加积在形式上，可以表现为侧向加积或垂向加积Biosedimentation1.3 1.3 地层学的基本定律地层学的基本定律Basic stratigraphic laws地地层层叠叠覆覆律律:任任何何未未经经扰扰动动的的地地层层序序列列，原原始始地地层层的的先先后后顺序总是自下而上是从老到新。顺序总是自下而上是从老到新。(上新下老上新下老)由 丹 麦 学 者 N.Steno(1638-1686)于 1669年 一 次 提 出(Stenos stratigraphic axioms)Principle of Superposition I
7、n any sequence of undisturbed strata(rock layers),the oldest layer is on the bottom and the youngest is on the top.化石层序律化石层序律（Principle of fossil succession）不同不同时代时代的地层含有的地层含有不同的不同的化石化石，含相，含相同化石的地层其时同化石的地层其时代相同。代相同。William Smith(1769-1839)-地层学之父于1817年提出。Principle of fossil Succession Fossils found i
8、n one rock layer will differ from layers above and below.By determining the sequence of fossils in one location,it is possible to correlate rocks from another location if they contain the same fossils.化石层序律的理论基础理论基础和和问题问题Life has varied through time Fossils&fossil assemblages are recognizably differ
9、ent from one anotherHomology?&migration相同时代相同时代的地层就的地层就一定含有一定含有相同的化相同的化石吗？石吗？不一定不一定1.1.1.1.相同的时代可有不同的沉积环境相同的时代可有不同的沉积环境相同的时代可有不同的沉积环境相同的时代可有不同的沉积环境2.2.2.2.相同的时代也可有不同的埋藏和保存环境相同的时代也可有不同的埋藏和保存环境相同的时代也可有不同的埋藏和保存环境相同的时代也可有不同的埋藏和保存环境.化石层序化石层序律的意义律的意义根据化石内容根据化石内容1 1 对比不同剖对比不同剖面的地层面的地层2 2 确定地层的确定地层的相对顺序及相相对
10、顺序及相对时间对时间三剖面相距三剖面相距500KM1.4 海进与海退海进与海退transgression and regressionTransgression&overlap海侵（海进）：由于地壳下降或海平面上升，海侵（海进）：由于地壳下降或海平面上升，使海岸线不断向大陆方向退却的现象使海岸线不断向大陆方向退却的现象.超覆（超覆（overlapoverlap）：由于海侵使得沉积盆地范围）：由于海侵使得沉积盆地范围不断扩大，后期形成的沉积层超越其下伏的较不断扩大，后期形成的沉积层超越其下伏的较老的沉积层而盖在更老的地层之上的现象。超老的沉积层而盖在更老的地层之上的现象。超出的部分即超覆区出的部
11、分即超覆区海进序列：由持续海侵超覆形成的下粗上细的海进序列：由持续海侵超覆形成的下粗上细的沉积序列沉积序列Transgression海进序列海进序列Regression&offlap海退海退 由于大陆上升或海平面下降，使海由于大陆上升或海平面下降，使海水从大陆撤退的现象水从大陆撤退的现象退覆：退覆：由海退造成的地层分布范围不断由海退造成的地层分布范围不断缩小的现象缩小的现象海退序列：海退序列：由持续海退形成的沉积物纵由持续海退形成的沉积物纵向上的向上的下细上粗下细上粗的沉积序列的沉积序列Regression 沉沉积积旋旋回回 不整合不整合平行平行parallel/discon.角度角度/ang
12、ularDisconformity，假整合假整合整合整合连续连续/continuity不连续不连续discontinuity有地层缺失，上下地层产状一致有地层缺失，上下地层产状一致有地层缺失，上下地层产状不一致有地层缺失，上下地层产状不一致上下地层之间没有明显的沉积间断上下地层之间没有明显的沉积间断有沉积间断有沉积间断(hiatus/diastem),unconformityconformity非整合非整合nonconformity沉积接触沉积接触depositional contact侵入接触侵入接触intrusive contact地层与地层地层与地层地层与其地层与其他地质体他地质体1.5
13、 地层的接触关系地层的接触关系The contact relationships of strata地层接触关系地层接触关系角度不整合角度不整合 Angular unconformity非整合非整合nonconformity平行不整合平行不整合disconformity小间断小间断Paraconformity连续连续Continuity 整合接触Conformity;D1 western Junggar昌平组昌平组景儿峪组景儿峪组Parallel unconformity/disconformity（北京西山）（北京西山）explainedobservedD3S2角度不整合的形成角度不整合的形
14、成及意义及意义Angular unconformity/DisconformityNonconformity,鸡冠山鸡冠山,北戴河北戴河沉积接触沉积接触:年轻的沉积盖层直接覆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年轻沉积盖层的底部常含下覆岩石的成分或砾石的成分或砾石.侵入接触侵入接触:年轻的岩浆侵入到较古年轻的岩浆侵入到较古老的地层中老的地层中,年轻岩体的边缘常含年轻岩体的边缘常含来源于地层的捕虏体来源于地层的捕虏体,地层与岩体地层与岩体的交界部位常受到不同程度的烘烤的交界部位常受到不同程度的烘烤.200 km 接触关系
15、在空间上是可以变化的Contact relationships may change in space,from land to marine basin.第十一章第十一章 地层学地层学StratigraphyStratigraphy 1 概念、定律和地层的接触关系概念、定律和地层的接触关系 2 地层划分和对比地层划分和对比 3 地层单位和地质年代地层单位和地质年代 4 地层的形成作用地层的形成作用2.1 Concepts of Stratigraphic subdivision and correlation地层划分：地层划分：根据根据地层的特征和属地层的特征和属性（如岩性和化性（如岩性和化
16、石等）将地层组石等）将地层组织成相应的单位织成相应的单位Stratigraphic subdivision:The systematic organization of the Earths rock bodies,as they are found in their original relationships,into units based on any of the properties or attributes that may be useful in stratigraphic work.找异找异2.2 地层的划分方法地层的划分方法Methodology of Stratigr
17、aphic subdivisionLithologyFossilsPhysical Chemical Others Z2123O1标准化石标准化石/Index fossils：指那些演化速：指那些演化速度快、地理分布广、数量丰富、特征明度快、地理分布广、数量丰富、特征明显、易于识别的化石。利用标准化石不显、易于识别的化石。利用标准化石不仅可以鉴定划分地层的时代，还可以用仅可以鉴定划分地层的时代，还可以用于地层的年代对比。于地层的年代对比。化石组合化石组合/Fossil association：指在指在一定的地层层位中所共生的所有化石。一定的地层层位中所共生的所有化石。化石组合法是根据地层的化石
18、组合划分化石组合法是根据地层的化石组合划分对比地层的方法。对比地层的方法。古生物学方法（古生物学方法（Fossils）1 1 测剖面、采集化石测剖面、采集化石2 2 化石处理、鉴定化石处理、鉴定3 3 化石的分析比较化石的分析比较地层划分对比地层划分对比300 kmIndex fossilsFossil associationsIndex fossilsPhysical characters同位素年龄测定与地层划分对比同位素年龄测定与地层划分对比同位素年龄测定是根据放射性同位素衰变原理进同位素年龄测定是根据放射性同位素衰变原理进行的。放射性元素在衰变过程中，释放出能量并行的。放射性元素在衰变过
19、程中，释放出能量并转化为终极元素。转化为终极元素。用于地层年龄测量的同位素方法主要有铀铅法、用于地层年龄测量的同位素方法主要有铀铅法、钍铅法、铷锶法、钾氩法、钐钕法等。钍铅法、铷锶法、钾氩法、钐钕法等。同一地区地层的同位素年龄可以用于地层年龄的同一地区地层的同位素年龄可以用于地层年龄的确定，不同地区地层的同位素年龄可以用于地层确定，不同地区地层的同位素年龄可以用于地层对比。对比。同位同位素年素年龄测龄测定定铀铀铅法测年铅法测年铀铀铅铅法测年法测年14C dating14C的形成速率的形成速率是是2个个214C dating14C&tree-ringpatterns dating同位素年龄测定同
20、位素年龄测定地层中通常可以保存地层中通常可以保存地层中通常可以保存地层中通常可以保存沉积物沉积或成岩期沉积物沉积或成岩期沉积物沉积或成岩期沉积物沉积或成岩期的磁性特征，即的磁性特征，即的磁性特征，即的磁性特征，即“剩剩剩剩余磁性余磁性余磁性余磁性”。地史中地。地史中地。地史中地。地史中地磁极曾发生许多次倒磁极曾发生许多次倒磁极曾发生许多次倒磁极曾发生许多次倒转。根据地磁极的倒转。根据地磁极的倒转。根据地磁极的倒转。根据地磁极的倒转并配合同位素年龄转并配合同位素年龄转并配合同位素年龄转并配合同位素年龄测定，可以建立一个测定，可以建立一个测定，可以建立一个测定，可以建立一个地磁极向年表。由于地磁极
21、向年表。由于地磁极向年表。由于地磁极向年表。由于地球的磁极是全球性地球的磁极是全球性地球的磁极是全球性地球的磁极是全球性的，利用地磁极向年的，利用地磁极向年的，利用地磁极向年的，利用地磁极向年表可以对地层定年和表可以对地层定年和表可以对地层定年和表可以对地层定年和进行磁性地层的对比进行磁性地层的对比进行磁性地层的对比进行磁性地层的对比磁性地层划分对比磁性地层划分对比/Magnetostratigrapgy更新世磁极更新世磁极倒转时间表倒转时间表GilbertReversedEpochMatuyamaReversedEpoch事件地层事件地层不整合不整合层序地层层序地层分子地层分子地层气候地层气
22、候地层 其它地层划分对比方法其它地层划分对比方法ChemostratigraphyIchnostratigraphy事件地层对比事件地层对比1000 KM1000 KM一、地层的划分一、地层的划分地层划分是把岩层按原有顺序，组织成具有某种特征、性质或属性的地层单位。方法：构造学方法：不整合面、假整合面。岩石学方法：岩性特征、岩石组合及旋回韵律等。古生物学方法二、地层的对比二、地层的对比地层对比是论证不同地区或不同剖面地层单位间特征的一致性或地层位置的相当。方法：岩石学方法 生物学方法岩岩性性地地层层对对比比示示意意图图按两地岩层的颜色、成分、结构和构造的相似性建立对比。常用标志层法对比。标志层
23、：穿时性标志层、等时性标志层。标准化石法化石组合法第二节第二节 地层单位和地层系统地层单位和地层系统 依据地层的不同性质所作的地层划分，可依据地层的不同性质所作的地层划分，可建立不同的地层系统，不同的地层系统有建立不同的地层系统，不同的地层系统有不同的地层单位，最常用的地层单位系统不同的地层单位，最常用的地层单位系统有三类。有三类。岩石地层系统岩石地层系统 生物地层系统生物地层系统 年代地层系统年代地层系统一、一、岩石地层单位岩石地层单位组（formation）：具有岩性、岩相和变质程度的一致性的岩层；或者由一种岩石构成，或者以一种岩石为主，夹有重复出现的夹层，或者由两三种岩石交替出现所构成，
24、还可能以很复杂的岩石组分为一个组的特征，而与其它比较单纯的组相区别。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。群（group）：比组高一级，岩石地层系统中最大的分类单位。群是由两个或两个以上经常伴随在一起而又具有某些统一的岩石学特点的组联合构成，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。段（member）：组内的次一级岩石地层单位，由于它具有与组内相邻岩层不同的岩石特征，可以作为次一级的单位 层（bed）：是最小的岩石单位二、生物地层单位二、生物地层单位组合带：所含的化石或其中的某一类化石，从整体上看，构成一个自然的组合，并与此区别于相邻地层内的生物组合。延限带：任一生物分类单位在其整个延续范围内所代表的地层体。顶峰带：某些化石种、属最繁盛的一段地层。间隔带三、时间地层单位和地质年代系统三、时间地层单位和地质年代系统 宙宙宇宇 代代界界 纪系系 世世统 期期阶 时时带地地层年代年代单位位 年代地年代地层单位位四、不同地层单位之间的相互关四、不同地层单位之间的相互关系系1、岩石地层单位的穿时性及时间地层单位的非穿时性。2、地层单位上下界线与时间界面的关系。3、表示的范围不同。4、年代地层单位没有固定的具体岩性内容。