地层对比培训1一般知识.ppt
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1、地层划分对比技术以松辽盆地南部为例第一篇 地层学一般知识李忠信研究院勘探所2010年5月1.地层与地层学定义地层与地层学定义2.地层研究的几个原理地层研究的几个原理3.地层分类与地层单位地层分类与地层单位4.层型层型5.岩石地层单位岩石地层单位6.生物地层单位生物地层单位7.年代地层单位年代地层单位8.各地层单位之间的关系各地层单位之间的关系第一篇 地层学一般知识 地质学上的地层(一般是板状体)是以某种岩地质学上的地层(一般是板状体)是以某种岩石特征或属性区别于相邻岩层的一个岩层。石特征或属性区别于相邻岩层的一个岩层。相邻地层之间可用明显的层面或较难察觉的岩相邻地层之间可用明显的层面或较难察觉
2、的岩性变化界线分隔开来。性变化界线分隔开来。国际地层指南1.地层与地层学定义1.1 1.1 地层地层研究地壳表层成层(非成层)研究地壳表层成层(非成层)岩石岩石的学科。是对构的学科。是对构成地壳的所有岩石体的成地壳的所有岩石体的描述性科学描述性科学。地层学研究的主要范围是地层层序的建立及其相互地层学研究的主要范围是地层层序的建立及其相互间时间关系的确定间时间关系的确定即即地层系统的建立和地层的划地层系统的建立和地层的划分与对比。分与对比。地层学是地质学的一个基础学科。地层学是地质学的一个基础学科。1.2 1.2 地层学地层学1.地层与地层学定义n磁性地层学n地震地层学n层序地层学n化学地层学n
3、同位素地层学n生态地层学n定量地层学n事件地层学n主要分支:n年代地层学n岩石地层学n生物地层学1.3 1.3 地层学分支地层学分支1.地层与地层学定义n现代地层学发展有2个方面:n扩展了研究范围,深化了地层类型及其时空分布与古环境古构造的关系,加强了历史的综合的研究;n使用新的技术方法开辟了新的领域,形成了新的分支学科,使地层学研究更为深入和准确。1.4 1.4 发展展望发展展望1.地层与地层学定义2.地层研究的几个原理n2.1叠置原理与侧向堆积原理n2.2化石层序律n2.3穿时普遍性原理n2.4相序连续性原理丹麦医生丹麦医生Steno(1669)在意大利西部托斯卡纳地质)在意大利西部托斯卡
4、纳地质史研究中,提出三个原理史研究中,提出三个原理著名的三原理(三著名的三原理(三定律)。定律)。n原始水平原理原始水平原理沉积地层形成时是近水平摆着的,现在看到的如沉积地层形成时是近水平摆着的,现在看到的如果不水平是后期褶皱的结果。果不水平是后期褶皱的结果。n原始侧向连续性原理原始侧向连续性原理一个河谷两侧地层原本是连着的,现在不连续是一个河谷两侧地层原本是连着的,现在不连续是侵蚀的结果。侵蚀的结果。n叠置原理叠置原理又叫层序律,又叫层序律,Steno指的是岩层自下而上有先、指的是岩层自下而上有先、后或老、新的顺序关系。结合侧向连续性原理,后或老、新的顺序关系。结合侧向连续性原理,他把托斯卡
5、纳地质史分为六个期。他把托斯卡纳地质史分为六个期。2.1 2.1 叠置原理与侧向堆积原理叠置原理与侧向堆积原理Weimer(1978)侧向堆积原理侧向堆积原理(Principle of lateral accumulation)绝大部分岩石都是侧向加积作用堆积形成的绝大部分岩石都是侧向加积作用堆积形成的2.1 2.1 叠置原理与侧向堆积原理叠置原理与侧向堆积原理n(据Sturm和Matter,1978)2.1 2.1 叠置原理与侧向堆积原理叠置原理与侧向堆积原理湖相准层序成因模式湖相准层序成因模式2.1 2.1 叠置原理与侧向堆积原理叠置原理与侧向堆积原理松辽盆地南部东西向地震大剖面(504)
6、大剖面贯穿盆地主体部位,对盆地的地质结构可达到一目了然的效果2.1 2.1 叠置原理与侧向堆积原理叠置原理与侧向堆积原理松辽盆地南部测线自然电位反演剖面松辽盆地南部测线自然电位反演剖面k1qn1k1qn2k1qn32.1 2.1 叠置原理与侧向堆积原理叠置原理与侧向堆积原理2.1 2.1 叠置原理与侧向堆积原理叠置原理与侧向堆积原理n以化石为基础而区分地层的学问(化石层序学或生物层位学)和确定年代对比基础的法则。是英国的测量技师WSmith在记述其地质调查结果的著作中论述的(18161817)。n作为化石主要举出了侏罗纪的菊石。确定了根据标准化石决定地层的相对年代的方法,明确了由地层的顺序而断
7、定地质史是重要的,而且是有实用价值的。在达尔文的进化论以前已明确了生物随时代而变化的事实。n奠定了近代生物地层和化石地层学的基本原理与研究方法。2.2 2.2 化石层序律化石层序律 在Powell(1885)、William(1892)和Wheeler(1948)等人认识的基础上,六十年代通过碳酸盐岩沉积模式概念的发展,Shaw将Wheeler(1948)的“时侵原理”沉积模式化,上升为穿时普遍性原理。即“全部侧向可以识别和追溯的非火山成因的陆表海沉积的岩石单位,全部侧向可以识别和追溯的非火山成因的陆表海沉积的岩石单位,都必然是穿时的都必然是穿时的”。穿时普遍性原理可以理解为无间断的、连续分布
8、的沉积岩的自然延伸必然是穿时的。因为同一类沉积岩之所以能够在空间上连续地延伸,其唯一的途径是环境的侧向迁移。如果迁移是在缓慢过程中完成,则形成的岩性单位可以追溯,就是穿时的;如果环境突然迁移,在过渡区内就不复存在这种岩石,则岩性地层单位不能追溯。2.3 2.3 穿时普遍性原理穿时普遍性原理(1 1)原理的内容)原理的内容荷兰现代海侵历史实荷兰现代海侵历史实例例波斯湾现代藻席代表的海退历史波斯湾现代藻席代表的海退历史全部侧向可以识别和追溯的非火山成因的全部侧向可以识别和追溯的非火山成因的陆表海沉积的岩石单位,都必然是穿时的陆表海沉积的岩石单位,都必然是穿时的(2 2)岩性地层单元穿时现象现代实例
9、)岩性地层单元穿时现象现代实例2.3 2.3 穿时普遍性原理穿时普遍性原理美国的亚利桑那和新墨西哥州交界处寒武系地层剖面美国的亚利桑那和新墨西哥州交界处寒武系地层剖面(2 2)岩性地层单元穿时现象古代实例)岩性地层单元穿时现象古代实例2.3 2.3 穿时普遍性原理穿时普遍性原理(3 3)穿时导致恢复沉积环境的错误)穿时导致恢复沉积环境的错误2.3 2.3 穿时普遍性原理穿时普遍性原理(4 4)穿时普遍性原理的应用)穿时普遍性原理的应用鉴别结论的可信度鉴别结论的可信度 当人们讨论地层对比时,常听到这样说:“某某岩层单位是沿着露头追溯出来的”,或者说:“是在钻孔密布的控制区内,一个钻孔、一个钻孔逐
10、层对比出来的,肯定是等时的”。岩石学特征是最直观标志,比古生物、测年数据分辨率高,层序地层对比也不能不用岩石学特征。但不能严重穿时,否则就失去了地层对比的基本意义建立地层历史记录的意义。2.3 2.3 穿时普遍性原理穿时普遍性原理2.3 2.3 穿时普遍性原理穿时普遍性原理德国学者Walther(1894)提出的相序连续性原理(简称相律),是沉积学应用最广泛的基本原理。在地层学中,相律也称“相对比定律”(Law of the the correlation of facies),是研究岩层体时空分布和岩相古地理分析最基本、最重要的原理。原理的内容“只有在横向上相邻出现的相,才能在纵向序列中互相
11、叠覆”。在连续的剖面中,相的纵向相序与横向相带是一致的。“只有那些成因相近且横向上紧密相邻而发育着的相,才能在垂向只有那些成因相近且横向上紧密相邻而发育着的相,才能在垂向上依次叠覆出现而没有间断上依次叠覆出现而没有间断”。从另一个角度则可以说“如果横向不可如果横向不可能紧密相邻发育着的两种沉积相,因环境的快速迁移而在纵向上叠覆出能紧密相邻发育着的两种沉积相,因环境的快速迁移而在纵向上叠覆出现,则这两种相之间的分界面就是沉积间断面现,则这两种相之间的分界面就是沉积间断面”。2.4 2.4 相序连续性原理相序连续性原理2.4 2.4 相序连续性原理相序连续性原理3.地层分类与地层单位n地层分类地层
12、分类(stratigraphicclassification)是指根据岩石本身客观存在的不同特征或属性,将组成地壳的岩层划分为不同类型的地层。n目前国际上主要把地层分为三大类型:以岩性作为主要划分依据的岩石地层(岩性地层);以化石作为划分依据的生物地层;以形成时间作为划分依据的时间地层或年代地层。n另外一种意见:年代地层也就是生物地层。同位素年龄测定是前寒武纪和寒武纪以后的深度变质地层时代对比的重要方法,但它在显生宙地层的详细划分和对比方面,还不够完善。而古生物(生物地层)的方法,在地质时期划分和地层的时代对比方面,具有全球的相对同时性。而且,迄今为止,年代地层单位(界、系、统、阶)也像生物地
13、层一样,都主要是以化石作为划分和对比依据的,因而年代地层也就是生物地层,进而主张把地层分为两大类型。n20世纪中、后期,随着新技术、新方法的运用和新理论的产生,地层学出现一系列新分支学科,因而地层分类也随之扩大。目前除以上三大类以外,还出现了以岩石体剩余磁性方向的变化作为划分依据的磁性地层;以各种客观存在的,且易用近代地质地球物理方法追踪而识别的物理界面(不整合面、地层结构转换面等)作为划分标志的层序地层等等。3.地层分类与地层单位n地层单位stratigraphicunitn把组成地壳的岩层按不同类型、不同级别划分的单位。按地层分为岩石地层单位、生物地层单位和年代地层单位。n地层单位对研究地
14、壳发展史、地质制图和地层对比等有重要意义。3.地层分类与地层单位n岩石地层单位,又称岩性地层单位。n主要依据岩性岩相特征划分。n主要岩石地层单位按级别大小为群、组、段和层。n只适用于一个小范围,为地方性地层单位。n与年代地层界、系、统和阶没有相互对应关系,与生物地层单位也不一一相互对应。3.地层分类与地层单位n生物地层单位。n按所含化石进行划分。n基本生物地层单位称生物地层带或简称生物带。n生物带不分等级。n根据所含化石组合特征分为不同类型:n组合带,指含有一定特征的化石组合的一段地层;n延限带,指任一生物分类单位在其整体延续范围之内所占据的一段地层;n顶峰带,指某些化石种、属或其他分类单位最
15、繁盛的一段地层;n间隔带,指上、下两个明显的生物带之间的一段地层,它可以不含特别明显的生物地层组合或生物地层特征。n完全缺失化石的地层称哑间隔带。3.地层分类与地层单位n年代地层单位,又称时间地层单位。n依据地质时代进行的划分。n年代地层单位的宇、界、系、统、阶、时带分别与地质年代单位宙、代、纪、世、期、时相对应。3.地层分类与地层单位4.层型n层型stratotypen在一个特殊的岩层序列中识别的一特定间隔和特定点,用以构成说明和识别或界线的标准。n其实质内容就是能体现一个地层单位主要特征的典型剖面和代表一个地层单位底界的地层界线剖面。n它可以是最初确定的,也可能是后来指定的。n层型可分为两
16、个类型:单位层型和界线层型。n单位层型即地层单位(包括岩石地层、生物地层和年代地层)的典型剖面。n作为识别和说明一个地层单位的标准,使得凡应用该单位的人有一共同的、具体的、稳定的参考和定义标准。n不同的地层单位,其层型应分别考虑,n对一个岩石地层单位的定义,指定一个层型(典型剖面)尤为重要。组成更低级别的岩石地层单位的层型一般是简单的单位层型。而较大的单位如群的层型则经常是复合层型,即由组成群的各组级单位层型复合构成。n对于生物地层单位,不是所有单位都有其层型,例如延限带就不能根据层型给予定义。只有根据一个特定地层剖面的化石内容表现其含义的那些单位才能有层型。则往往是以其上、下界线间的地层间隔
17、来定义,所以界线层型对其更为重要。n当需要一些参考剖面来补充层型剖面的不足,或重新选择层型以替代最初指定的层型剖面时,可在层型前加以前缀以反映层型的精度和性质。这些包括副层型、选层型、新层型和次层型等。4.层型n界线层型指一个特殊层型序列内所指定的特定点,目的是为了定义和识别一个地层单位的界线,经常用于年代地层单位。n由于年代地层划分的主要目的是建立一个世界范围的年代地层单位等级,代表时间的片段,在理论上,是全世界延伸的。所以年代地层界线层型要求在全球范围内寻找选择,具有全球性。n国际地层委员会称之为全球界线层型剖面和界线点(GSSP)。4.层型n地学界借用“金钉子”,(GSSP-global
18、boundarystrata-typesectionsandpoints)来指不同地质年代交界的典型地层剖面,作为“国际标准层型”,也就是判断所有相关地层年代的基准。一个“金钉子”地层剖面的确定,非常不容易。它不仅要求地层剖面非常典型,容易接近,更要求对这个剖面做出细致过硬而经典的高水平研究。所以,拿到一枚“金钉子”,是相当高的荣誉。目前我国有7枚金钉子。n1997年批准浙江常山黄泥塘中奥陶统层型剖面n2001年批准的湖南花垣排碧中-上寒武统层型剖面n2004年批准的广西来宾蓬莱滩乐平统底界层型剖面n2005年9月批准的浙江长兴煤山长兴-武家平阶层型剖面n2006年4月批准的湖北宜昌王家湾奥陶
19、纪赫南特阶层型剖面。n由国际地质科学联合会确认(资料来源:南京地质古生物所)4.层型5.岩石地层单位n正式岩石地层单位正式岩石地层单位n正式岩石地层单位(Formallithostratigraphicunits)是指符合中国地层指南关于岩石地层划分和单位定义的规定,并按命名程序给予命名的岩石地层单位。n正式岩石地层单位的等级与术语:n群(Group)两个或两个以上相邻组的组合或行将划分为若干组的序列。n组(Formation)岩石地层划分的基本单位。n段(Member)组内命名的岩石实体。n层(Bed)组内或段内命名的特殊岩层,或在火山岩序列中最小的独特层状岩石体岩流层(Flow)。n组(组
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