地层对比培训1一般知识.ppt

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 2.地层研究的几个原理 3.地层分类与地层单位 4.层型 5.岩石地层单位 6.生物地层单位 7.年代地层单位 8.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 地层,研究地壳表层成层（非成层）岩石的学科。是对构成地壳的所有岩石体的描述性科学。地层学研究的主要范围是地层层序的建立及其相互间时间关系的确定即地层系统的建立和地层的划分与对比。地层学是地质学的一个基础学科。,1.2 地层学,1.地层与地层学定义,磁性地层学地震地层学层序地层学化学地层学同位素地层学生态地层学定量地层学事件地层学,主要分支：年代地层学岩石地层学生物地层学,1.3 地层学分支,1.地层与地层学定义,现代地层学发展有2个方面：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；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 发展展望,1.地层与地层学定义,2.地层研究的几个原理,2.1 叠置原理与侧向堆积原理2.2 化石层序律2.3 穿时普遍性原理2.4 相序连续性原理,丹麦医生Steno（1669）在意大利西部托斯卡纳地质史研究中，提出三个原理著名的三原理（三定律）。原始水平原理 沉积地层形成时是近水平摆着的，现在看到的如果不水平是后期褶皱的结果。原始侧向连续性原理 一个河谷两侧地层原本是连着的，现在不连续是侵蚀的结果。叠置原理 又叫层序律，Steno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，他把托斯卡纳地质史分为六个期。,2.1 叠置原理与侧向堆积原理,Weimer(1978)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,2.1 叠置原理与侧向堆积原理,（据Sturm和Matter,1978）,2.1 叠置原理与侧向堆积原理,湖相准层序成因模式,2.1 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）,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 叠置原理与侧向堆积原理,松辽盆地南部506.5测线自然电位反演剖面,k1qn1,k1qn2,k1qn3,2.1 叠置原理与侧向堆积原理,2.1 叠置原理与侧向堆积原理,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）。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。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 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，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 穿时普遍性原理,（1）原理的内容,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,（2）岩性地层单元穿时现象现代实例,2.3 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,（2）岩性地层单元穿时现象古代实例,2.3 穿时普遍性原理,（3）穿时导致恢复沉积环境的错误,2.3 穿时普遍性原理,（4）穿时普遍性原理的应用,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 穿时普遍性原理,2.3 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”。,2.4 相序连续性原理,2.4 相序连续性原理,3.地层分类与地层单位,地层分类（stratigraphic classification）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。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。,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。20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,地层单位stratigraphic unit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。地层单位对研究地壳发展史、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,岩石地层单位，又称岩性地层单位。主要依据岩性岩相特征划分。主要岩石地层单位按级别大小为群、组、段和层。只适用于一个小范围，为地方性地层单位。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,生物地层单位。按所含化石进行划分。基本生物地层单位称生物地层带或简称生物带。生物带不分等级。根据所含化石组合特征分为不同类型：组合带，指含有一定特征的化石组合的一段地层；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；顶峰带，指某些化石种、属或其他分类单位最繁盛的一段地层；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。完全缺失化石的地层称哑间隔带。,3.地层分类与地层单位,年代地层单位，又称时间地层单位。依据地质时代进行的划分。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,层型stratotype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。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。它可以是最初确定的,也可能是后来指定的。层型可分为两个类型:单位层型和界线层型。,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。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。不同的地层单位，其层型应分别考虑，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。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来定义，所以界线层型对其更为重要。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,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。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。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,地学界借用“金钉子”，（GSSP-global boundary strata-type sections and points）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。1997年批准浙江常山黄泥塘中奥陶统层型剖面2001年批准的湖南花垣排碧中-上寒武统层型剖面2004年批准的广西来宾蓬莱滩乐平统底界层型剖面2005年9月批准的浙江长兴煤山长兴-武家平阶层型剖面2006年4月批准的湖北宜昌王家湾奥陶纪赫南特阶层型剖面。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,正式岩石地层单位正式岩石地层单位（Formal lithostratigraphic units）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。正式岩石地层单位的等级与术语：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。组（Formation）岩石地层划分的基本单位。段（Member）组内命名的岩石实体。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）。,组（Formation）组是岩石地层分类中基本的正式单位，用于地质填图、描述及解释；是岩石地层单位等级系列中居于中等级别的岩石体，可以根据其岩石特征和地层位置加以鉴别。无论哪个地区的地层，完全按岩性划分的唯一的正式岩石地层单位就是组。组可以由任何一类岩石组成沉积岩、火山岩或变质岩，在某些情况下可以由两类或多类岩石的组合构成。对于一个独立的组所要求的岩性变化程度，没有严格的规定。主要视一个地区的地质复杂程度，并能较为准确地描述其岩石组合特征和阐明地质历史为原则。关于组级单位的厚度，无标准限制，从不足1米到几千米不等。其厚度大小主要取决于能最好阐述该地区岩石发育所需要的地层单位规模的大小。,5.岩石地层单位,段（Member）段是次于组一级的正式岩石地层单位。是组的组成部分，不能脱离组而独立存在。组不一定要整分成段。需要时可以仅把组的某个或某此间隔划分成段。段可以从一个组侧向进入另一个组。透镜体（Lens Lentil）是组内两端尖灭，地理分布窄，其特征不同于其周围岩石的一个特殊的凸镜体状的岩石体；楔状体或舌状体(Tongue)，是一个组侧向延伸超出其主体并插入其他组中的那个部分。它们都可以命名，被视为特殊形状的段；未予命名和使用术语段代替时，应视为非正式岩石地层单位。一个组侧向伸入其他组内的部分可以处理其他组的一个段而另外命名段的次级划分是层。,5.岩石地层单位,层（Bed）层是最小的正式岩石地层单位。一般只限于对那些能识别出来而且特别有用的一个层，或许多单层组成的单位才给予命名，并指定一个正式岩石地层单位。像煤层、油砂或基他有经济价值的一些层，一般也给予命名，但这样的单位及其名称通常不属于正式岩石地层名称的范畴。标志层是一个分布广而岩性特殊的薄层，可以命名作为正式岩石地层单位。岩流层（Flow）是火山熔岩中最小的岩石地层单位，等级上与沉积岩中的“层”相当。它可用其结构、成分、叠加序列等加以辨别。一般岩流层都是非正式岩石地层单位。层的厚度通常为1厘米到几米厚。厚度更小的层称作“纹层”（Laminae）。只有由层面限制的层才是岩石地层单位的层。层可以在段中存在，也可以不分段的组中存在。一个特殊层可以从一个段或组穿入另一个段或组而保持原来名称。,5.岩石地层单位,群(Group)群是比组高一级的正式岩石地层单位。群可以由两个或两个以上相邻或相关的具有共同岩性（或岩性组合）特征的组组合而成；有时也可能是一套尚未经深入研究，暂未分组，一经详细研究后有可能被划分成若干组的岩石系列。必要时，群可以再分成几个亚群，或将两个或两个以上相邻并具有共同岩性（岩性组合）特征的群组建成一个超群。群的单位层型，就是它所包容的各个组的单位层型。组不一定要合并为群，只有为了更有效地在大范围内进行对比研究，或为编制小比例尺图件的需要才并组为群。地层厚度大小和沉积时间间隔的长短不是建群的有效理由。,5.岩石地层单位,非正式岩石地层单位非正式岩石地层单位（Informal lithostratigraphic units）是为某些特殊需要而提出的一个无需命名，也不符合命名为正式岩石地层单位的岩石体。从考虑实用目 的而非考虑岩石特征一致性所识别的岩石体，如含水层、煤层、油砂、采石层、含矿礁或其他有经济价值的层，即使给了地理专名，也是非正式岩石地层单位。当使用汉语拼音或译成英文时，单位术语第一个字母不大写。依据岩石形成方式、形状或其他非岩石特征所鉴别的岩石体，如滑积物、滑移体、滑来层、滑来岩块、底辟、盐栓、旋回层等，均可作为非正式岩石地层单位的名称。,5.岩石地层单位,岩石地层单位的命名一般规则岩石地层单位的名称应由一个适当的地方性地理名称（专名）和一个表示其级别的单位术语（群、组、段、层），或者一个代表该单位的主要岩石类型的简单岩石名称联合形成（如：泉头组，霍山砂岩，富家沟片麻岩，西康板岩），或者三者联合形成（如东大窑石灰岩段）。构成正式岩石地层单位名称的汉语拼音的所有单词的第一字母均应大写。为便于对外交流，单位术语不用汉语拼音而用英文，如，长兴石灰岩用Changxing Limestone,不用Changxing Shihuiyan；五通群用Wutong Group，不用Wutong Qnu。“软的”、“硬的”和“角砾状的”等描述性形容词，不应用一个岩石地层单位名称的岩石术语中。喷出的（extrusive）、变质的（metamorphic）等形容词原则上不应用于岩石地层单位名称中。但当它们有助于澄清一个单位的性质，或能提供有价值的信息时可以使用，如变质杂岩、火山杂岩等。形容词“上”、“中”、“下”不应用于正式岩石地层单位正式的划分。如果使用了，应视为非正式岩石地层单位。,5.岩石地层单位,界线岩石地层单位的界线划在岩性空变处，但也可以人为地放在渐变带内。无论在纵向上还是横向上，界线的确定都应清楚地体现岩石的变化。岩石地层单位的界线经常斜切时间面或化石带的界线或其他地层单位的界线。用标志层作界线当标志层出现在岩石纵向上发生改变的地方时，该标志层的顶或底就可以当做一个正式岩石地层单位的界线。当两个标志层间的岩石横向变得与层型上的岩石有本质区别时，则应该另建一个新单位，即使两个标志层可以追索到远离层型以外的地区，也不能把两种不同岩性的岩石地层当做同一岩石地层单位处理。,5.岩石地层单位,建立岩石地层单位的程序指定作为定义标准的层型或典型地点应当有一个高度概括、文字精炼的明确定义；同时指定一个该单位赖以定义的层型（典型剖面）或典型地点是重要的。对于层状岩石地层单位而言，定义的基础是一个岩层序列的单位层型。对于非层状或成因不明的变质岩体的岩石地层单位而言，定义的基础应该是一个单位据以下定义的特殊地点，即典型地点。层状岩石地层单位的层型和非层状岩石地层单位的典型地点可以选在露头上、巷道中、矿井中或钻孔内。单位的名称最好就取自层型所在地和典型地点的名称。层型或典型地点一旦指定，一般不变更，只有当发现它被指定或描述明显有误时才予以变更。如果原始层型或典型地点出露得极差，构造复杂，难以接近或不能代表该单位，则应补充指定一个（或若干个）参考剖面（次层型）或参考地点。但参考剖面或参考地点只应是辅助于原始层型或原始典型地点，而不是去取代原始层或典型地点。,5.岩石地层单位,建立岩石地层单位的程序发表与修订公认的科学媒介地层学杂志对已经建立的单位进行修订或重新定义而不改变其名称，需要像提出新单位一样提供同样充分的说明和相同类型的资料，而且通常需要同样的程序。,5.岩石地层单位,生物地层单位（biostratigraphic unit）是以所含化石或生物特征的一致性作为依据划分的地层单位。划分一个生物地层单位的依据是多种多样的：根据化石的所有种类，或只根据某一特殊种类化石；根据作为某一地层间隔特征的所有化石分类单位组合，或仅根据所选定的化石分类单位；根据某一特殊的化石自然共生组合；根据一个化石分类单位，或更多的化石分类单位的延续范围；根据化石的富集情况；根据化石的形态特征；根据化石所显示的习性和方式；根据生物进化发展阶段，等等。一个生物地层单位的建立一定要说明其依据。基本生物地层单位叫做“生物地层带”或简称“生物带”。生物地层单位与年代地层单位不同，两者的界线有时一致，有时前者穿越后者的界线。生物地层单位与岩石地层单位也不同，有时两者的界线一致，有时则互相穿越。,6.生物地层单位,常用的生物带有五种：组合带延限带顶峰带（富集带）间隔带种系带各带之间无级别上的差别,6.生物地层单位,延限带,6.生物地层单位,延限带,6.生物地层单位,间隔带,6.生物地层单位,间隔带,6.生物地层单位,种系带,6.生物地层单位,组合带,6.生物地层单位,组合带,6.生物地层单位,富集带,6.生物地层单位,生物地层对比,6.生物地层单位,全球标准年代地层（地质年代）表,7.年代地层单位,8.各种地层单位之间的关系,不同单位的界限不是一致的,重点：几个概念，地层、地层学、叠置原理和侧向堆积原理、地层穿时普遍性原理、瓦尔特相律、层型、gssp。思考题：1、正式岩石地层单位与非正式岩石地层单位的区别是什么？2、建立和修订岩石地层单位的程序有哪些？3、生物地层单位的类型有哪些，它们之间的关系如何?,小结,