【任务描述】 ①了解地层的多重物质属性；②根据所给资料，正确进行地层划分；③了解地层对比的原则，熟记地层对比的方法；④根据所给资料，正确进行地层对比。
一、地层的物质属性——地层划分的依据
地层学的研究对象是地质历史中形成的岩层。岩层是地层的基本组成单元，也是地层学研究的基本对象。在长期的地质演化历史中，这些岩层被赋予许多特征，即物质属性。这些物质属性正是我们划分地层和建立地层单位的基础。组成地层岩层的岩石是由不同的组分组成的；这些组分以不同的组构方式集合形成不同的岩石；这些岩石具有不同的颜色、层厚，发育不同的沉积构造。这些岩石形成的岩层具有不同的体态，并以不同的接触关系与相邻岩层接触。这些岩层含有不同的化石或具有其他时代证据，代表着不同的形成年龄。众多的岩层以均一的或不均一的、有序的或无序的组构方式构成地层体。所有这些属性都是地层划分的重要依据。
（一）岩石特征
地层的岩石特征是认识地层的最重要内容和划分地层的最重要基础。它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。在岩石地层划分中，首要考虑的是组成地层的岩石特征。岩性相同或大致相同的连续岩层可以划分为一个岩石地层单位，岩性不同的地层体应该划分为不同的岩石地层单位。
（二）生物特征
地层的生物特征也是地层划分的重要依据。地层的生物特征主要包括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、生物化石之间及生物化石和围岩之间的相互关系等。地层中所含的生物化石在认识地层和地层划分中至少具有两方面的意义：一是年代学的意义，地层中所含的生物化石类别不同，可以反映地层形成的时代不同；二是环境学的意义，地层中所含的生物化石类别、含量、保存状态及相互关系的变化可以反映它们形成环境的差别。
（三）地层结构
地层结构是指组成地层的岩层在时空上的组构方式。大量的研究工作表明，大多数地层是由有限的岩层类型构成的，这些岩层通常又以规律的组合方式组构在一起。因此，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。
对于层状延伸的地层来说，可以分为简单型（均质型结构和非均质型结构）和复合型两大类和若干小类（表5-2）。均一式结构是指地层是由一种单一的岩层类型组成的，所谓单一，是指岩层的组分相同，结构、组构和沉积构造相同或相似，颜色和层厚相近等。互层式结构是指地层由两种岩层类型规则或不规则交互而成的，如砂岩和页岩的交互、灰岩和白云岩的交互等。夹层式结构是指组成地层的岩层以一种岩层类型为主，间夹另一种岩层类型，如地层总体为泥岩岩层，内夹有少量砂岩岩层等。有序多层式结构是指地层由三种或三种以上的岩层类型组成，这些岩层以有规律的组合方式组构在一起。最具代表性的如各种旋回沉积序列。
表5-2 地层结构类型简表
对于非层状延伸的地层，由于地层的侧向变化大，应该从三维的角度去认识地层的结构。斜列式结构是指组成地层的岩层以斜列的方式排列，如生物礁前缘斜坡倒石堆形成的地层。叠积式结构是指一些丘状或块状的岩层在垂向上叠加而成的地层结构，典型的如连续垂向加积的生物礁形成的地层结构。嵌入式结构是指地层总体以某一种岩层为主，内夹一些非层状或丘状、透镜状岩层，典型的如碳酸盐台地中夹有小型生物礁岩层。
上述地层结构可以单独出现，也可以以不同的方式组合形成复合式结构，如均一式结构中夹有序多层式结构，互层式结构中夹均一式结构，无序多层式结构中夹有序多层式结构等。
地层结构是认识地层和划分地层的重要依据。一个岩石地层单位除具有一定的岩石特征外，还应该具备一定的地层结构。不同的地层单位在地层结构上也应有所差别。
（四）地层的厚度和体态
地层的厚度和体态包括组成地层的岩层的厚度和体态，也包括地层单位的厚度和体态。地层的体态是指岩层或地层体空间形态和分布状态。地层的形态一般是层状的，但也不乏非层状的，如楔状、透镜状、丘状等。地层的分布状态一般认为是水平或近于水平的，但也有许多地层是斜列的。地层的分布状态可以通过特殊的沉积构造（如示顶底构造）去识别。一般要求，一个地层单位应有一定的厚度，厚度过小不足以建立一个地层单位。地层单位的厚度要求一般根据地质填图的比例尺确定，即可以在地质图上以最小的表达尺度（1mm）去表达。
（五）地层的接触关系
图5-7 地层的接触关系类别示意图
（据张守信，1989）
地层的接触关系是地层的重要物质属性之一。它在识别地层结构、划分地层单位中具有重要作用。常见的地层接触关系包括两大类（图5-7）：一是整合接触，二是不整合接触。整合接触关系包括连续和小间断等类型。不整合接触关系包括角度不整合、平行不整合、非整合。
◎角度不整合：是指不整合面上下盘地层产状不同，上覆地层与下伏不同时代的地层接触，具有古风化壳。代表了早期地层的经历较剧烈的地壳运动而发生褶皱，且上升出露地表长期遭受风化、剥蚀，而后又接受沉积的演化历史。角度不整合面是分隔地层单位（如群、组）的重要界面，在地层单位内部（如组、段）一般不允许存在角度不整合。
◎平行不整合（假整合）：是指上下地层产状平行或近于平行，具有不规则的侵蚀和暴露标志的分隔面（古风化壳）。它代表了早期地层的整体上升，遭受风化、剥蚀，而后又接受沉积的演化历史。平行不整合是地层单位的重要界面。组一级的岩石地层单位之间常见假整合的接触关系。组内一般不允许平行不整合存在。
◎非整合（异岩不整合）：是特指沉积盖层和下伏岩浆岩或深变质岩之间的接触关系。代表古老基底或侵入岩经受了长期的暴露、风化、剥蚀，之后接受再沉积的演化历史。非整合面之下的岩体或深变质岩被截切，其上的地层不发生接触变质作用，接触面之上常见含下伏地层或岩体砾石的底砾岩。无疑，非整合面也是划分地层单位的重要界面。
连续接触关系是指不间断的沉积作用形成的岩层之间的接触关系，是地层中最常见的接触关系。在地层结构和基本层序识别中，基本层序内部应该是连续的接触关系。小间断为地层中由于沉积作用中断或沉积环境变迁造成的沉积间断面。这也是沉积地层中最常见的界面。小间断面一般可以作为地层的基本层序之间的分隔面。小间断与形成平行不整合的沉积间断在间断时间上的区别是后者缺失地层往往超过一个化石带。
特别注意：根据岩系之间的接触关系来判断新老顺序，往往也是会遇到的。应当说，那种老的地层居于下部，新的地层位于上部的“地层层序律”，也是相当重要的。但是这个原则必须在构造简单的地区内才能使用。在构造复杂的地区则要先了解地层之间真正接触关系之后，才能使用。
（六）其他属性
除上述常用的几大物质属性之外，地层还包括许多其他的物质属性，如地层的磁性特征、电阻率和自然电位、矿物特征、地球化学特征、生态特征、同位素年龄等，它们均可以作为地层划分的依据，用于建立不同的地层单位。
地层划分的结果是建立地层单位。由于地层划分的依据不同或划分地层所依据的物质属性不同，所建立的地层单位也不一样。依据地层的岩石学特征及地层结构、厚度和体态、接触关系等建立的地层单位是岩石地层单位；依据地层的时间属性（如生物地层所反映的时间、地层的同位素年龄等）所划分的地层单位是年代地层单位；依据地层的生物或生态特征建立的地层单位是生物地层单位或生态地层单位；依据地层的磁性特征建立的地层单位是磁性地层单位；依据地层的地球化学特征建立的地层单位是化学地层单位等。
二、技能训练——地层划分
通过仔细阅读下列剖面资料中的岩性特征、化石内容、厚度及接触关系，根据地层划分的原则，确定出地层单位的界线，根据地层划分结果绘制地层柱状图，将界、系、统的界线、名称，以及组的界线注在图的左侧，并自下而上编号。
地层古生物基础
三、地层对比的原则和方法
地层对比是在空间上延伸一个地层单位的重要手段。它在古地理、古构造及矿产资源调查和勘探中具有重要意义，因此它是沉积地质和沉积矿产研究的重要基础性工作。地层对比所遵循的主要原则之一是地层的物质属性相当的原则。由于地层的属性或划分依据不同，所划分的地层单位也不一致，所以不同地层单位的对比就应该依据建立这些地层单位的物质属性。地层对比应遵循的第二个原则是不同类型或不同地层单位的地层对比不一致的原则。由于地层单位不同，或者说地层对比的属性不同，对比的界线就不可能一致。如岩石地层单位的对比主要是依据岩性和地层结构的对比，因此对比的界线和年代地层界线或时间界线就不可能一致。只有以严格的时间属性进行的地层对比才具有时间对比意义。地层对比主要有以下一些方法。
（一）岩石学的方法
岩石学的方法仅适用于岩石地层对比。在侧向连续的条件下，不同地区的岩石学特征相当的地层是可以对比的。这些岩石学特征包括岩层的岩性、岩石组合、地层结构以及厚度、顶底接触关系等。以地层的岩石学特征进行的地层对比不是时间对比，因为穿时普遍性存在原理决定了绝大多数岩石地层单位是穿时的。
常用标志层方法的标志层是指那些厚度不大、岩性稳定、特征突出、易于识别、分布广泛的特殊岩层，标志层通常可以用于地层对比。标志层有两种类型：一是穿时性的标志层，如地层中的砂岩夹层、煤层、蒸发岩层等。二是等时性的标志层，如火山灰层、小行星撞击事件层及风暴岩层等。穿时性的标志层只能用于岩石地层单位的对比，等时性的标志层才能用于年代地层单位的对比。
（二）生物地层对比
生物地层对比的理论依据为生物层序律。含有相同化石的地层的时代相同，不同时代的地层所含的化石不同。用生物化石对比地层通常应用标准化石法、化石组合法等。标准化石是指那些演化快、地理分布广、数量丰富、特征明显、易于识别的、在某一地层中特有的化石。利用这些化石不仅可以鉴定地层的时代，也可以用于地层的年代对比。但标准化石法通常受诸多因素影响而受到限制，如用作标准化石的生物对环境的宽容度较小，生态环境相对局限。生物遗骸在沉积和成岩过程中总要受到损害，再加上采样精度问题，其标准性也是相对的。因此，在应用标准化石法时应注意其精度。化石组合法是根据地层的化石组合对比地层的方法。所谓化石组合是指在一定的地层层位中所共生的所有化石的综合（图5-8）。根据化石组合所限定的界线不仅可以进行地层划分和建立地层单位，也可以进行地层对比。用生物地层方法进行地层对比主要用于生物地层单位的对比，也通常应用于年代地层单位的对比。
图5-8 化石组合示意图
（据杜远生等，1998）
图中表示14种生物化石在B层形成的化石组合
（三）地质事件对比方法
近年来由于事件地层学的发展，事件对比的方法不断受到重视。地质事件是多种多样的，如小行星的撞击、火山爆发、冰川的形成和消融、气候变化等。这些地质事件虽然规模大小不同，后果各异，但是将其应用于地层对比的基本原理是相同的。即同一地质事件在两地所产生的物质记录可以不同，但这两种不同的物质记录都代表同一地质事件，因而在等时性方面是可以对比的。
（四）古地磁极性对比方法
地球磁场的极性并不是固定不变的，每隔几万年或几十万年，地磁场的极性就会发生一次倒转，即地磁的南北极互换。地球磁场的这种变化可以记录在地层中，因此可以应用地球磁场极性变化来对比地层。
图5-9 秭归、 宜昌、 张夏柱状剖面图
（据赵锡文等，1983）
（五）同位素年龄对比方法
根据放射性同位素衰变原理，可以进行同位素年龄的测定。放射性元素在衰变过程中，释放出能量并转化为终极元素。用于地层年龄测定的同位素方法主要有：U-Pb法、Th-Pb法、Rb-Sr法、K-Ar法、Sm-Nd法等。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对比。
四、技能训练——地层对比
（1）对图5-9所给剖面进行地层对比，要求对比到统。
（2）恢复图5-10中各套地层的形成顺序，判断剖面中的各种接触关系。
图5-10 × ×地区剖面图
（据全秋琦等，1990，修改）