(1)_地层学概念及基本原理.ppt

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1、第八章地层学地层学一、地层学概念及基本原理一、地层学概念及基本原理二、地层时间及地层的划分与对比二、地层时间及地层的划分与对比三、层型及地层区划三、层型及地层区划四、岩石地层学四、岩石地层学五、生物地层学五、生物地层学六、年代地层学六、年代地层学七、七、七、七、岩石、生物、年代各种地层单位之间岩石、生物、年代各种地层单位之间岩石、生物、年代各种地层单位之间岩石、生物、年代各种地层单位之间的关系的关系的关系的关系一、地层学概念及基本原理一、地层学概念及基本原理（一）地层学定义一）地层学定义1、地层（地层（stratum）指具有某种指具有某种共同特共同特征或属性征或属性的岩石体，能以明显的的岩石体

2、，能以明显的界面界面或经或经研究后推论的某种解释性界面与相邻的岩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层和岩石体相区分特征：特征：岩石的客观物质，如岩性、生物、矿岩石的客观物质，如岩性、生物、矿物、磁的极性、电性、地震感应等方面的物、磁的极性、电性、地震感应等方面的物理、生物性质和变化物理、生物性质和变化属性：属性：指对某种或某几种特征的综合、分析指对某种或某几种特征的综合、分析得出的推论、解释和认识。如沉积环境，得出的推论、解释和认识。如沉积环境，时间等时间等。属于概念范畴属于概念范畴水平状地层水平状地层地层倾斜状一、地层学概念及基本原理一、地层学概念及基本原理（一）地层学定义

3、（一）地层学定义1、地层（、地层（stratum）界面界面明显界面明显界面：看得见的层面：看得见的层面 解释性界面解释性界面：以岩性、化石种类、矿：以岩性、化石种类、矿 物成分、岩石物理性质等要经过物成分、岩石物理性质等要经过 仔细研究后才能确定的界面仔细研究后才能确定的界面与岩层的区别与岩层的区别岩层：岩层：泛指各种特征的一般泛指各种特征的一般层状岩石，无时代概念，一般不形成单位层状岩石，无时代概念，一般不形成单位 地层：地层：具有某种共同特征或具有某种共同特征或属性的岩层。具时代概念，构成单位属性的岩层。具时代概念，构成单位一、地层学概念及基本原理一、地层学概念及基本原理（一）地层学定义（

4、一）地层学定义2、地层学（、地层学（stratigraphy）定义定义研究层状和似层状岩石体固有的特征和属性，研究层状和似层状岩石体固有的特征和属性，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，进而建立它们的空间关系和时间顺序的科学建立它们的空间关系和时间顺序的科学研究内容研究内容岩层的形状、分布、岩性、化石，地球岩层的形状、分布、岩性、化石，地球物理、地球化学性质，形成环境，形成方式，形成物理、地球化学性质，形成环境，形成方式，形成时代（年龄），演化历史时代（年龄），演化历史研究对象研究对象沉积岩（固结和未固结）、变质岩、火沉积岩（固结和未固结）、变质

5、岩、火山岩、礁体山岩、礁体一、地层学概念及基本原理一、地层学概念及基本原理（二）地层的沉积作用二）地层的沉积作用不同层状地层体有其不同的沉积作用形成。不同层状地层体有其不同的沉积作用形成。形成成层岩系最重要的沉积作用有形成成层岩系最重要的沉积作用有三种三种：1、纵向堆积作用（垂向加积作用）、纵向堆积作用（垂向加积作用）沉积形式：沉积形式：沉积物在水体中自上而下的降落，沉积物在水体中自上而下的降落，依此沉积在沉积底面上而构成成层岩系依此沉积在沉积底面上而构成成层岩系条件、形成机制：条件、形成机制：介质必需处于静止状态；介质必需处于静止状态；堆积的机械作用基本上属纯重力作用堆积的机械作用基本上属纯

6、重力作用地层特征：地层特征：时间界面一般是水平或近于水平时间界面一般是水平或近于水平的时间界面，与岩性界面平行或基本平行的时间界面，与岩性界面平行或基本平行地层水平状一、地层学概念及基本原理一、地层学概念及基本原理（二）地层的沉积作用（二）地层的沉积作用1、纵向堆积作用（垂向加积作用）、纵向堆积作用（垂向加积作用）实例：实例：现代现代无锡太湖无锡太湖 湖面平均在海拔湖面平均在海拔10m以下，没有大型河流注入，以下，没有大型河流注入，仅洪水季节湖泊对长江水量起调节作用，属典型的仅洪水季节湖泊对长江水量起调节作用，属典型的积水湖，湖底近于水平，沉积物为粘土质，形成湖积水湖，湖底近于水平，沉积物为粘

7、土质，形成湖底淤泥底淤泥 古代古代第三纪中新世山旺组第三纪中新世山旺组 山旺组中硅藻土层的水平微细层理非常发育；山旺组中硅藻土层的水平微细层理非常发育；保存着大量完好的动植物化石，植物花保存着花瓣保存着大量完好的动植物化石，植物花保存着花瓣向外弯的生动形态。昆虫化石上还保存着原身上的向外弯的生动形态。昆虫化石上还保存着原身上的细毛。蝌蚪栩栩如生细毛。蝌蚪栩栩如生纵向堆积形成的地层均是细粒均质的岩石地层体纵向堆积形成的地层均是细粒均质的岩石地层体一、地层学概念及基本原理一、地层学概念及基本原理（二）地层的沉积作用（二）地层的沉积作用2、侧向堆积作用（侧向加积作用）、侧向堆积作用（侧向加积作用）沉

8、积形式：沉积形式：侧向堆积沉积颗粒（沉积物颗粒在侧向堆积沉积颗粒（沉积物颗粒在介质搬运过程中沿水平方向位移，当介质能介质搬运过程中沿水平方向位移，当介质能量衰减时沉积）量衰减时沉积）一、地层学概念及基本原理一、地层学概念及基本原理（二）地层的沉积作用（二）地层的沉积作用2、侧向堆积作用（侧向加积作用）、侧向堆积作用（侧向加积作用）条件、机制：条件、机制：搬运介质处于运动中；机械作用搬运介质处于运动中；机械作用实例：实例：现代现代大陆和陆棚环境中多见。如陆地环境的大陆和陆棚环境中多见。如陆地环境的鄱阳湖，赣江携带大量泥沙由南向北注入鄱阳湖，鄱阳湖，赣江携带大量泥沙由南向北注入鄱阳湖，湖的南侧形成

9、三角洲体系，湖水较浅；北区湖水较湖的南侧形成三角洲体系，湖水较浅；北区湖水较深。整个湖底向北倾斜，沉积物由南向北逐渐变细深。整个湖底向北倾斜，沉积物由南向北逐渐变细 古代古代大多数沉积地层都由侧向堆积作用所形大多数沉积地层都由侧向堆积作用所形成（陆表海、陆棚区形成的沉积皆是成（陆表海、陆棚区形成的沉积皆是河流三角洲，河流三角洲，海滩，障壁沙坝，滨岸沉积等）海滩，障壁沙坝，滨岸沉积等）成层岩系最成层岩系最重要最常见的形式重要最常见的形式一、地层学概念及基本原理一、地层学概念及基本原理（二）地层的沉积作用（二）地层的沉积作用3、生物筑积作用、生物筑积作用沉积形式：沉积形式：由生物本身（骸骨物质）或

10、生物活动而形成由生物本身（骸骨物质）或生物活动而形成条件、机制：条件、机制：生物作用；受生物生长时的物理因素所制生物作用；受生物生长时的物理因素所制约，非单纯的机械作用（丘状隆起）约，非单纯的机械作用（丘状隆起）一、地层学概念及基本原理一、地层学概念及基本原理（二）地层的沉积作用（二）地层的沉积作用3、生物筑积作用、生物筑积作用实例：实例：现代现代大陆架多数碳酸盐物质基本上为大陆架多数碳酸盐物质基本上为有机成因（现代生物礁）有机成因（现代生物礁）古代古代古生物礁古生物礁 与生物有关的碳酸盐沉积与生物有关的碳酸盐沉积一、地层学概念及基本原理一、地层学概念及基本原理（三）地层特征（三）地层特征1、

11、岩石特征岩石特征包括组成地层的岩石的颜色、矿物组分或结包括组成地层的岩石的颜色、矿物组分或结构组分、结构、组构和沉积构造等构组分、结构、组构和沉积构造等一、地层学概念及基本原理一、地层学概念及基本原理（三）地层特征（三）地层特征2.生物特征生物特征地层中所含的生物化石组分（类别），以地层中所含的生物化石组分（类别），以及生物化石的含量、生物化石的保存状态、及生物化石的含量、生物化石的保存状态、生物化石之间及生物化石和围岩之间的相生物化石之间及生物化石和围岩之间的相互关系等。互关系等。生物化石在地层中的意义：生物化石在地层中的意义：年代学的意义年代学的意义 环境学的意义环境学的意义一、地层学概念

12、及基本原理一、地层学概念及基本原理（三）地层特征（三）地层特征3.3.地层结构地层结构地层是由有限的岩层类型构成的，这些岩地层是由有限的岩层类型构成的，这些岩层通常以规律的组合方式组构在一起。层通常以规律的组合方式组构在一起。根据岩层的组构方式所划分地层的结根据岩层的组构方式所划分地层的结构类型可作为地层划分的依据构类型可作为地层划分的依据地层结构类型地层结构类型一、地层学概念及基本原理一、地层学概念及基本原理（三）地层特征（三）地层特征4.4.地层的厚度和体态地层的厚度和体态 地层单位应有一定厚度地层单位应有一定厚度，厚度过小不足，厚度过小不足于建立一个地层单位。地层单位的厚度要于建立一个地

13、层单位。地层单位的厚度要求可以在地质图上以最小尺度求可以在地质图上以最小尺度(1mm1mm)去表达去表达 地层的体态地层的体态是指岩层或地层体空间形是指岩层或地层体空间形态和分布状态。态和分布状态。形态形态：层状或楔状、透镜状、丘状等：层状或楔状、透镜状、丘状等 分布状态分布状态：水平、近于水平或斜列：水平、近于水平或斜列水平状地层水平状地层地层倾斜状一、地层学概念及基本原理一、地层学概念及基本原理（四）地层学的几个基本原理（四）地层学的几个基本原理1、原始水平原理（、原始水平原理（principle of original horizontality）由丹麦医生斯丹诺（由丹麦医生斯丹诺（16

14、69）提出：）提出：沉积形成的地层，当时沉积时都是近于水平沉积形成的地层，当时沉积时都是近于水平的，基本上与堆积于其上的那个面平行的，基本上与堆积于其上的那个面平行如果现在野外看到的地层不是水平的，而是由如果现在野外看到的地层不是水平的，而是由于后来的褶皱作用使之翘起来而造成于后来的褶皱作用使之翘起来而造成此原理至今仍是沉积岩区构造解释的理论基础此原理至今仍是沉积岩区构造解释的理论基础一、地层学概念及基本原理一、地层学概念及基本原理（四）地层学的几个基本原理（四）地层学的几个基本原理1、原始水平原理（、原始水平原理（principle of original horizontality）应用此

15、原理有其一定的范围，在纵向（垂向）应用此原理有其一定的范围，在纵向（垂向）堆积作用形成的地层堆积作用形成的地层对侧向加积作用形成的地层不要简单应用此原对侧向加积作用形成的地层不要简单应用此原理来解释区域构造运动理来解释区域构造运动一、地层学概念及基本原理一、地层学概念及基本原理（四）地层学的几个基本原理（四）地层学的几个基本原理2、原始侧向连续原理（、原始侧向连续原理（principle of original lateral continuity）也由斯丹诺（也由斯丹诺（1669）提出：称地层的连续性）提出：称地层的连续性 沉积地层中的岩层在侧向上是连续的，或者沉积地层中的岩层在侧向上是连续

16、的，或者延伸到一定的距离逐渐尖灭延伸到一定的距离逐渐尖灭一、地层学概念及基本原理一、地层学概念及基本原理（四）地层学的几个基本原理（四）地层学的几个基本原理2、原始侧向连续原理（、原始侧向连续原理（principle of original lateral continuity）如果野外看到岩层突然中断（不能追溯）说明如果野外看到岩层突然中断（不能追溯）说明中断不是原来沉积形成，而是后来构造变动中断不是原来沉积形成，而是后来构造变动造成的造成的原始侧向连续原理是区域地层对比的理论基础原始侧向连续原理是区域地层对比的理论基础要注意此原理仅能在小范围内应用要注意此原理仅能在小范围内应用一、地层学概

17、念及基本原理一、地层学概念及基本原理（四）地层学的几个基本原理（四）地层学的几个基本原理3、叠覆原理（、叠覆原理（principle of superposition）又称层又称层序律序律 也由斯丹诺（也由斯丹诺（1669）提出）提出 沉积地层的原始状态自下而上是从老到新沉积地层的原始状态自下而上是从老到新地层层序律（叠覆律）地层层序律（叠覆律）一、地层学概念及基本原理一、地层学概念及基本原理（四四）地层学的几个基本原理）地层学的几个基本原理3、叠覆原理（、叠覆原理（principle of superposition）又称层序律又称层序律此原理可确定岩层的相对年龄，作为地质年代学的基此原理可

18、确定岩层的相对年龄，作为地质年代学的基础原理。在现代地层学中仍是重要原理之一础原理。在现代地层学中仍是重要原理之一但要注意：但要注意：地层序列未经挠动的本来顺序才能应用；地层序列未经挠动的本来顺序才能应用；局部或单个岩层的纵向序列可用，而大范围或一局部或单个岩层的纵向序列可用，而大范围或一个沉积盆地或与沉积盆地岸线相垂直的横剖面应用个沉积盆地或与沉积盆地岸线相垂直的横剖面应用则会发生错误；则会发生错误；侧向加积形成的地层，在不同的侧向加积形成的地层，在不同的观测尺度上，并非总是下老上新观测尺度上，并非总是下老上新一、地层学概念及基本原理一、地层学概念及基本原理（四四）地层学的几个基本原理）地层

19、学的几个基本原理4、侧向堆积原理（、侧向堆积原理（principle of lateral accumulation）由威梅尔（由威梅尔（Weimer）1978年提出年提出 绝大部分沉积岩是由侧向加积作用堆积形成绝大部分沉积岩是由侧向加积作用堆积形成一、地层学概念及基本原理一、地层学概念及基本原理（四四）地层学的几个基本原理）地层学的几个基本原理4、侧向堆积原理（、侧向堆积原理（principle of lateral accumulation）侧向侧向堆积原理大致可归纳为以下几点：堆积原理大致可归纳为以下几点：堆积沉积物的表面为等时面，这种等时面一般是倾堆积沉积物的表面为等时面，这种等时面一

20、般是倾斜的斜的原始倾斜原始倾斜地层主要通过侧向加积作用堆积在原始倾斜的等时地层主要通过侧向加积作用堆积在原始倾斜的等时面上，形成次生的纵向堆积组分面上，形成次生的纵向堆积组分侧向加积侧向加积由于侧向加积和进积，沉积物一般是在物质搬运方由于侧向加积和进积，沉积物一般是在物质搬运方向上堆积。通过这种作用，沉积斜坡可能变得过陡，向上堆积。通过这种作用，沉积斜坡可能变得过陡，不稳定的沉积体可以通过滑塌、蠕动或顺坡滑动变不稳定的沉积体可以通过滑塌、蠕动或顺坡滑动变形形堆积机制堆积机制侧向堆积作用非常普遍侧向堆积作用非常普遍一、地层学概念及基本原理一、地层学概念及基本原理（四四）地层学的几个基本原理）地层

21、学的几个基本原理5、动物群顺序原理（、动物群顺序原理（principle of faunal succession）也称生物顺序律（化石顺序律）也称生物顺序律（化石顺序律）史史密斯（密斯（Smith）1815年提出年提出不同时代的地层中含有不同的化石群，时代相同不同时代的地层中含有不同的化石群，时代相同的地层中含有相同或近似的化石群的地层中含有相同或近似的化石群年代愈老的地层中所含化石构造年代愈老的地层中所含化石构造 愈简单、愈低愈简单、愈低级；年代愈新的地层中所含化石构造级；年代愈新的地层中所含化石构造 愈复杂、愈复杂、愈高级愈高级化石层化石层序律简序律简图图根据化石内容根据化石内容1 1

22、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顺序及相对时间对时间一、地层学概念及基本原理一、地层学概念及基本原理（四四）地层学的几个基本原理）地层学的几个基本原理6、相对比定律、相对比定律(low of the correlation of facies)也称瓦尔特相也称瓦尔特相律律由瓦尔特（由瓦尔特（J.Walther)1894年创立年创立相邻沉积相在纵向上的变化顺序与横向上的变化顺相邻沉积相在纵向上的变化顺序与横向上的变化顺序是一致的序是一致的即地层的纵向序列必然在侧向序列中出现即地层的纵向序列必然在侧向序列中出现 海侵海侵:1-2-3 海退海退:1 1

23、-2 1-2 1 1-2-3瓦尔特定律立体示意图一、地层学概念及基本原理一、地层学概念及基本原理（四四）地层学的几个基本原理）地层学的几个基本原理6、相对比定律、相对比定律(low of the correlation of facies)也称瓦尔特相律也称瓦尔特相律此定律明显的体现了沉积作用的侧向堆积过此定律明显的体现了沉积作用的侧向堆积过程程在侧向堆积作用形成的地层相的变化服从于在侧向堆积作用形成的地层相的变化服从于此定律此定律但纵向堆积作用（垂向加积）下形成的地层但纵向堆积作用（垂向加积）下形成的地层其相的变化不服从瓦尔特相律，而服从于其相的变化不服从瓦尔特相律，而服从于具体沉积作用的特

24、有规律或随机性具体沉积作用的特有规律或随机性一、地层学概念及基本原理一、地层学概念及基本原理（四四）地层学的几个基本原理）地层学的几个基本原理7、穿时普遍性原理（、穿时普遍性原理（Principle of ubiguity of diachronism）由肖（由肖（shaw）提出：提出：“全部侧向可以识别和追溯的非山成因的陆表海沉全部侧向可以识别和追溯的非山成因的陆表海沉积的岩石地层单位都必然是穿时的积的岩石地层单位都必然是穿时的”原因：海侵、海退时，岩性特征随沉积环境的变迁原因：海侵、海退时，岩性特征随沉积环境的变迁而变化，海侵时岩性带向大陆主向移动，海退时而变化，海侵时岩性带向大陆主向移动

25、，海退时各岩性带又向海洋方向，形成岩性界面与时间界各岩性带又向海洋方向，形成岩性界面与时间界面的斜交，造成岩石地层单位的穿时面的斜交，造成岩石地层单位的穿时岩性界面切穿时间界面岩性界面切穿时间界面海侵时岩性界面与时间界面斜交示意图穿时示意图穿时示意图岩石时间柱状对比图用岩石代替时间编制的古地理图实际上是海侵实际上是海侵一、地层学概念及基本原理一、地层学概念及基本原理（四四）地层学的几个基本原理）地层学的几个基本原理7、穿时普遍性原理（、穿时普遍性原理（Principle of ubiguity of diachronism）另外，岩石形成阶段与生物界的演化阶段并另外，岩石形成阶段与生物界的演化

26、阶段并不完全一致，因此岩石地层层单位与生物不完全一致，因此岩石地层层单位与生物地层单位界线也地层单位界线也斜交斜交的的根据不同特征划分的地层单位及其界线，一根据不同特征划分的地层单位及其界线，一般彼此间都是斜交的，般彼此间都是斜交的，尤其与时间面斜交尤其与时间面斜交是普遍的是普遍的穿时的普遍性穿时的普遍性一、地层学概念及基本原理一、地层学概念及基本原理（四四）地层学的几个基本原理）地层学的几个基本原理7、穿时普遍性原理（、穿时普遍性原理（Principle of ubiguity of diachronism）穿时的穿时的理论与瓦尔特相律的原理是一致的，理论与瓦尔特相律的原理是一致的，适合于侧

27、向加积形成的地层适合于侧向加积形成的地层纵向堆积形成的地层不适合纵向堆积形成的地层不适合一、地层学概念及基本原理一、地层学概念及基本原理（四四）地层学的几个基本原理）地层学的几个基本原理8、穿切关系原理（、穿切关系原理（principle of cross-cutting relationships）由赫由赫顿（顿（Hutton）1975年提出年提出凡穿切另一个岩石单位的岩石单位，它的时代凡穿切另一个岩石单位的岩石单位，它的时代晚于被穿切的岩石单位晚于被穿切的岩石单位断层断层岩浆岩体侵入岩浆岩体侵入穿切关系图一、地层学概念及基本原理一、地层学概念及基本原理（四四）地层学的几个基本原理）地层学的

28、几个基本原理8、穿切关系原理（、穿切关系原理（principle of cross-cutting relationships）推广使用：推广使用：凡穿切另一个地质体的地质体，后者时代晚于凡穿切另一个地质体的地质体，后者时代晚于被它穿切的地质体被它穿切的地质体一、地层学概念及基本原理一、地层学概念及基本原理（四四）地层学的几个基本原理）地层学的几个基本原理9、包含物原理（、包含物原理（principle of inclusions）由莱伊尔（由莱伊尔（Lyell）提出：提出：被包含在一个岩石体内的小碎块，小碎块的被包含在一个岩石体内的小碎块，小碎块的年龄必然老于包含小碎块的那个大岩石体年龄必然老于包含小碎块的那个大岩石体包含关系图