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地层

地层是一切成层岩石的总称,包括变质的和火山成因的成层岩石在内,是一层或一组具有某种统一的特征和属性的并和上下层有着明显区别的岩层。

地层可以是固结的岩石,也可以是没有固结的沉积物,地层之间可以由明显层面或沉积间断面分开,也可以由岩性、所含化石、矿物成分或化学成分、物理性质等不十分明显的特征界限分开。

相邻地层之间可以为明显的层面或沉积间断所分开,也可以由某些不十分明显的界线所分开。例如由岩性、矿物及所含化石、物理性质等特征的变化所导致的界线等。地层可以是固结的岩石,也可以是松散的堆积物。

地层和岩层这两个名词相似,但地层往往具有特定地质时代的涵义。因为地层是在一定时代形成的,或新或老,每一层或每一组地层都有它自己形成的时代或年龄;而岩层则往往是泛指各种成层的岩石,例如砂岩层、灰岩层等,不必强调时代的概念。举例来说:这里的地层是寒武纪的,这就是具有时代概念;又如,这种岩层是含水层,这就是没有强调它的时代概念。不过,在实际应用时,地层和岩层也可以互相代替,不必严格区分。

按地质年代顺序排列来描绘某地区或某露头或某钻井记录的岩系柱状图(一般附有简要文字说明),又称“地层柱状剖面图”。有时按顺序(上新下老)、相互关系、岩性、化石和厚度等只作文字描述,地层间只用线段分开,而不考虑岩层平均厚度的比例。但通常地层表要求按岩层平均厚度比例绘出,标明各层厚度,以求更具有直观印象。

国际上趋向把地层分为大三类:

①以岩性为主要划分依据的岩性地层;

②以化石为划分依据的生物地层;

③以形成时间作划分依据的时间地层或年代地层。

第②、③类实际上属一种类型,其划分和对比具全球同时性。年代地层单位(界、系、统、阶)也像生物地层一样,都以化石作划分和对比依据。地层一般指成层岩石和堆积物,包括沉积岩、火山岩和由沉积岩以及火山岩变质而成的变质岩。

地层既然具有时代的概念,所以地层就有所谓上下或新老关系,这叫做地层层序,也就是相当一本书的页次。如果地层未受到扰动,或未发生逆转,则愈处于下部的地层愈老,愈处于上部的地层愈新,这种地层顺序叫正常层位,这种上新下老的关系叫地层层序律。

但是组成地壳的地层是错综复杂的,或者因某时代地壳上升造成地层缺失,或者因构造变动如逆掩断层造成层序颠倒,或者因受变质作用改变了地层的产状和面貌。这就如同一本年代久远的古书已经变成残篇断简,顺序混乱,字迹模糊一样,必须进行一番校订考证工作,才能理清顺序,分章划段,进行研究。

地层也是如此,即使整理出上下顺序,又要确定地层时代和划分出不同等级的阶段,这种工作叫做地层的划分。例如一个地区的地层,可以划分为几个界,某一界划分若干系,某一系又划分若干组,这就如同一本书包括许多页,必须把它们分成若干章,章下分节,节下分段是同样道理。

因为一个地区的全部地层就是该地区地壳历史发展的“书页”。地层划分必须有一定根据,一是以岩性为根据,例如砾岩层、砂岩层、灰岩层、砂页岩互层等; 二是以生物化石为根据,因为不同时代的地层常含有不同种类的古生物或古生物群;三是根据沉积旋回,例如某个时代从海侵到海退,沉积岩层往往表现为从粗到细 (如从砾岩、砂岩、页岩到灰岩等)、又由细到粗(如从灰岩、页岩、砂岩到砾岩等) 的有韵律的变化,这种现象称为一个沉积旋回。沉积旋回可以反映海陆变迁及地理环境的变化;四是根据地层接触关系,如整合、平行不整合、角度不整合等,它们可以反映在沉积过程中地壳的升降运动或褶皱变动(亦称造山运动);五是根据地层的同位素年龄,特别是对那些缺少化石的古老地层更具有重要意义。

地层的划分是指对一个地区的地层进行时代的划分;如果把不同地区的地层进行层位和时代的比较,则称为地层对比。根据一个地区的地层划分,只可了解一个地区的地史发展情况;根据几个地区的地层对比,则可了解更广范围内的地史发展的共性和差异性,认识广大地区的地层区域特征,掌握地层空间分异的规律,换言之,才可能重塑较大地区的或全国的甚至全世界的地壳发展历史和古地理环境。

地层对比首先是地质时代或层位的对比,对比的主要根据是生物化石,如图。在三个地点的地层中凡含有相同化石的,就可以用点线连接起来,表示它们的层粒(用A、B、C、D表示) 或时代是相同的。地点3缺失B层,可能因地壳抬升没有沉积,也可能有沉积而被剥蚀掉了。不含化石的地层一般称为“哑地层”,在这种情况下,就不能用古生物方法进行对比,而利用岩性、沉积旋回、岩层接触关系、同位素年龄等进行对比就成为重要方法。

如华北地区 (包括东北南部)在早古生代各地具有相似的稳定沉积环境,所以岩性的横向变化较小,常具有相似的特征,如下寒武统的紫红色页岩、中寒武统的鲕状灰岩、上寒武统的竹叶状灰岩、中奥陶统的纯厚块状灰岩等,就可以作为对比的标志之一。不过,近年对微体生物化石和孢子花粉的研究日益深入,有些所谓哑地层不“哑”,可用它们作为划分和对比地层的重要依据。无论是地层的划分或对比,都应利用综合的方法,才能得出更可靠的结果。 [1]


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