緒論和地層學原理章演示文稿

緒論和地層學原理章演示文稿當前第1頁\共有82頁\編于星期二\13點2023/6/151（優(yōu)選）緒論和地層學原理章當前第2頁\共有82頁\編于星期二\13點2023/6/152綜合地層學主要內(nèi)容1、地層學基本原理2、巖石地層學基本原理3、生物地層學基本原理4、年代地層學基本原理5、地層學劃分對比方法6、生態(tài)地層學基本原理7、事件地層學基本原理8、層序地層學基本原理9、天文地層學基本原理10、磁性地層學基本原理11、地震地層學與測井地層學基本原理12、化學地層學基本原理13、火山地層學基本原理14、定量地層學基本原理當前第3頁\共有82頁\編于星期二\13點2023/6/153綜合地層學主要內(nèi)容教材：1、龔一鳴，張克信，地層學基礎與前沿，2007，中國地大出版社2、吳瑞棠，張守信等，現(xiàn)代地層學，1989，中國地大出版社。當前第4頁\共有82頁\編于星期二\13點2023/6/154一、概念、概述二、地層學研究的主要目的三、地層學內(nèi)容和分支四、地層學發(fā)展簡史五、為何要學地層學第一章綜合地層學-緒論當前第5頁\共有82頁\編于星期二\13點2023/6/155一、概念、概述1、巖層：野外成層的巖石，包括沉積巖、變質(zhì)巖和火山巖。2、地層：巖層+時代，考慮到了巖層形成的時代。綜合地層學-緒論當前第6頁\共有82頁\編于星期二\13點2023/6/156巖層、地層（水平地層）當前第7頁\共有82頁\編于星期二\13點2023/6/1573、地層的主要屬性：多重屬性-綜合地層學基礎巖性、生物化石、地質(zhì)時代、地球物理特征、地球化學特征、形狀及分布。4、地層學（Stratigraphy)：研究層狀巖石的物質(zhì)屬性和特征的四度時空關系及其變化的一門基礎學科。當前第8頁\共有82頁\編于星期二\13點2023/6/158按照系統(tǒng)科學-系統(tǒng)論的基本原理，綜合地層學的實質(zhì)就是：關于“地層的系統(tǒng)科學”（高等地層學）。地層學的各分支學科就是系統(tǒng)的組成要素或子系統(tǒng)，因此，綜合地層學就是由各組成要素所組成的有機統(tǒng)一體－地層系統(tǒng)。

由于綜合地層學對應的客觀物質(zhì)系統(tǒng)是地層實體本身，因此，地層學分支對應的物質(zhì)要素就是地層實體的各種物質(zhì)屬性、時間屬性和成因特征。5、綜合地層學概念當前第9頁\共有82頁\編于星期二\13點2023/6/159二、地層學研究的主要目的和應用性目的：地層時空關系的研究1、地層劃分（同一空間中時間先后關系，縱向找異）

2、地層對比（不同空間中時間先后關系，橫向求同）應用：確定不同地區(qū)的地層是否一致，是否等時。當前第10頁\共有82頁\編于星期二\13點2023/6/1510三、地層學研究的主要內(nèi)容和主要分枝學科根據(jù)地層的屬性確定地層學的主要研究內(nèi)容：巖性、巖性組合+礦物=巖石地層學生物化石=生物地層學生物化石+環(huán)境=生態(tài)地層學化石DNA+有機分子=分子地層學地球物理、地球化學=磁性地層學、地震地層學、測井地層學、化學地層學古代地質(zhì)事件+標志=事件地層學海平面變化=層序地層學地球旋回性（天文事件對地球的影響）=旋回地層學（高精度地層學）、天文地層學形成環(huán)境、形成方式及地質(zhì)歷史。當前第11頁\共有82頁\編于星期二\13點2023/6/1511四、地層學研究簡史1、萌芽階段（17世紀—18世紀中葉）Steno（1631—1687）地層的三大定律：原始水平原理、原始側(cè)向連續(xù)原理、疊覆原理羅蒙諾索夫（1711—1765）《論地層》地殼升降引起海陸變遷，化石是另一個時期的生物遺體。當前第12頁\共有82頁\編于星期二\13點2023/6/1512NicholasSteno（1631-1687）當前第13頁\共有82頁\編于星期二\13點2023/6/15132、地層學的形成時期（18世紀末—19世紀中葉）魏爾納（A.G.Werner,1775-1817)水成論郝頓（G.Hutton,1726-1797)火成論角度不整合的發(fā)現(xiàn)(JamesHutton(1726-1797,現(xiàn)代地質(zhì)學之父)當前第14頁\共有82頁\編于星期二\13點2023/6/1514阿都伊若（G.Arduino,1715-1795)將意大利北部巖石分為5類：（1）原始的山系：不含化石，構成山脈中心的片巖片麻巖（2）第二紀山系：大理巖和成層灰?guī)r組成，含海相化石；（3）第三紀山系：礫石、砂、粘土和凝灰?guī)r組成，含豐富的海相化石；（4）第四紀的沉積平原，平原上的土堆和石礁；（5）火山噴發(fā)形成的熔巖、凝灰?guī)r。威廉.史密斯(W.Smith,1769-1839)：生物層序律、標準化石法。當前第15頁\共有82頁\編于星期二\13點2023/6/1515William“Strata”Smith當前第16頁\共有82頁\編于星期二\13點2023/6/1516主要地層系統(tǒng)的建立：石炭系、白堊系、侏羅系、三疊系、志留系、寒武系、泥盆系、二疊系、奧陶系。當前第17頁\共有82頁\編于星期二\13點2023/6/1517三個重要的理論進化論：拉馬克（1744-1829）認為物種之間是過渡的，提出低級屬種逐漸向高級發(fā)展的論點。

達爾文（C.Darwin,1809-1882)的《物種起源》（1859）變異,自然選擇,漸變,無躍進。均變論：賴伊爾（C.Lyell,1797-1875)《地質(zhì)學原理》，現(xiàn)實主義原理，將今論古原理。災變論：居維葉（G.Cuvier,1769-1833)《論地球表面的革命》（1813）（1）變異有限；（2）生物絕滅；（3）災變是地質(zhì)發(fā)展的主要特征；（4）災變的因素主要是海水進退；（5）神創(chuàng)論。當前第18頁\共有82頁\編于星期二\13點2023/6/1518CharlesLyell現(xiàn)實主義原理:現(xiàn)在是打開過去的鑰匙均變論當前第19頁\共有82頁\編于星期二\13點2023/6/15193、地層學發(fā)展的新時期最近三十年的發(fā)展：多重地層劃分，與各學科的結合。事件地層學(新災變論)、層序地層學，旋回地層學。定量地層學。當前第20頁\共有82頁\編于星期二\13點2023/6/1520五、為什么要學地層學1、地層學是地質(zhì)科學的最基礎的學科，是從事其它地質(zhì)科學的理論基礎。（以同斜褶皺和剝離斷層為例）地層新老關系確定前、后當前第21頁\共有82頁\編于星期二\13點2023/6/15212、重要地質(zhì)基礎理論的建立都與地層學有關。3、地層學是從事能源、礦產(chǎn)地質(zhì)（尤其是有機能源、石油、煤及其它沉積礦產(chǎn)）工作的基礎。當前第22頁\共有82頁\編于星期二\13點2023/6/1522第二章地層學的基本理論一、地層學的幾個基本原理1、原始水平原理(Princopleoforginalhorizontality)（Steno（1669）提出）：沉積形成的地層當時沉積時都是水平的，基本與堆積其上的面平行。（如果現(xiàn)在不平行，那是后來構造作用的結果）。但是有許多原始沉積是不水平的，如紅盆中的沉積。當前第23頁\共有82頁\編于星期二\13點2023/6/1523原始水平原理當前第24頁\共有82頁\編于星期二\13點2023/6/1524小型盆地中部分沉積不是原始水平的前積層也不是原始水平的當前第25頁\共有82頁\編于星期二\13點2023/6/1525美國科羅拉多州大峽谷國家公園地層新老？當前第26頁\共有82頁\編于星期二\13點2023/6/15262、原始側(cè)向連續(xù)原理（Principleoforiginallateralcontinuity)地層在一定范圍是連續(xù)的。對于范圍不大的地區(qū)，該原理有效，但對于大的范圍有一定的限制。當前第27頁\共有82頁\編于星期二\13點2023/6/1527原始水平,原始側(cè)向連續(xù)性和疊覆作用(Steno)當前第28頁\共有82頁\編于星期二\13點2023/6/1528陸相地層中地層往往不連續(xù)（尤其是河流沉積）當前第29頁\共有82頁\編于星期二\13點2023/6/15293、疊覆原理（Principleofsuperposition):指巖層按正常層序下老、上新的順序關系。在一定的范圍內(nèi)適用，在大的范圍內(nèi)不適用。在地質(zhì)構造搞清楚的情況下才能應用。倒轉(zhuǎn)地層？當前第30頁\共有82頁\編于星期二\13點2023/6/1530老新當前第31頁\共有82頁\編于星期二\13點2023/6/1531在一定的范圍內(nèi)適用，在大的范圍內(nèi)不適用。當前第32頁\共有82頁\編于星期二\13點2023/6/15324、切割關系原理（Principleofcross-cuttingrelationships):由郝頓（1795）提出：凡切割（穿切）另一個地質(zhì)體的巖石單位，其時代晚于被穿切的巖石單位。即切割者新，被切割者老。當前第33頁\共有82頁\編于星期二\13點2023/6/1533當前第34頁\共有82頁\編于星期二\13點2023/6/1534當前第35頁\共有82頁\編于星期二\13點2023/6/15355、包含物（包裹）原理（Principleofinclusions)萊伊爾提出：指被包含在一個大巖石體內(nèi)的小碎塊其年齡必然老于包含小碎塊的那個大巖石體。即包裹著新被包裹者老。當前第36頁\共有82頁\編于星期二\13點2023/6/1536當前第37頁\共有82頁\編于星期二\13點2023/6/1537通過礫石研究源區(qū)的地質(zhì)史(華南地區(qū)南沱組冰成巖,泥盆紀底礫巖)當前第38頁\共有82頁\編于星期二\13點2023/6/15386、生物層序律（PrincipleofFaunalSuccession

）：史密斯（1815）提出，不同時代的地層含有不同的化石群，相同或相近的化石群其地質(zhì)時代相同。年代越老的地層，化石構造越簡單，與現(xiàn)代生物的差別越大。反之，化石構造越復雜。當前第39頁\共有82頁\編于星期二\13點2023/6/1539SketchbyBaronCuvier(1769-1832)當前第40頁\共有82頁\編于星期二\13點2023/6/15407、變質(zhì)原理：在任何地方，變質(zhì)作用晚于地層的沉積或形成的作用。二期變質(zhì)作用早于一期。當前第41頁\共有82頁\編于星期二\13點2023/6/15418、瓦爾特相律：相鄰沉積相在縱向和橫向上的變化具有一致性。JohannesWalther(1860-1937)當前第42頁\共有82頁\編于星期二\13點2023/6/1542灰?guī)r頁巖泥質(zhì)粉砂巖砂巖瀉湖近濱海灘礁當前第43頁\共有82頁\編于星期二\13點2023/6/1543海侵（MarineTrangression）Walther’sLaw陸海瀉湖近濱海灘礁當前第44頁\共有82頁\編于星期二\13點2023/6/1544海退（MarineRegression）陸海當前第45頁\共有82頁\編于星期二\13點2023/6/1545瓦爾特相律(用在沉積相垂向分析)Verticalsequencesofsedimentaryfaciesresultfromsuperpositionoflaterallyadjacentdepositionalenvironments當前第46頁\共有82頁\編于星期二\13點2023/6/15469、穿時普遍性原理：穿時：基于實物性地層屬性的地層（巖石地層）界面與時間界面不一致、或斜交的現(xiàn)象。穿時普遍性原理(Shaw)：全部側(cè)向可識別和追索的非火山成因的陸表海沉積的巖石地層單位都是穿時的。當前第47頁\共有82頁\編于星期二\13點2023/6/1547山西太原石炭-二疊系巖石地層穿時當前第48頁\共有82頁\編于星期二\13點2023/6/1548當前第49頁\共有82頁\編于星期二\13點2023/6/1549

10、側(cè)向堆積原理大多數(shù)的沉積巖是由側(cè)向加積堆積而成。（1）堆積物的表面是等時面，一般是傾斜的；（2）地層主要通過側(cè)向加積作用堆積在原始傾斜的等時面上；（3）由于側(cè)向加積和進積，沉積物一般是在物質(zhì)搬運的方向上堆積。當前第50頁\共有82頁\編于星期二\13點2023/6/1550三角洲的側(cè)向堆積當前第51頁\共有82頁\編于星期二\13點2023/6/1551二、地層學中的時間概念一）概念：是指地層學中各種地質(zhì)事件的時間。等時與穿時：地質(zhì)時間的測定與估計當前第52頁\共有82頁\編于星期二\13點2023/6/1552完全同時不完全同時不同時當前第53頁\共有82頁\編于星期二\13點2023/6/1553二）時間的標志1、古生物標志（1）化石：生物層序律確定相對年齡。（2）某些海生動物的生長紋飾：珊瑚；頭足類（一天一根，一月一房室)。當前第54頁\共有82頁\編于星期二\13點2023/6/1554珊瑚的生長紋當前第55頁\共有82頁\編于星期二\13點2023/6/1555當前第56頁\共有82頁\編于星期二\13點2023/6/1556不同門類化石生長紋計算出的地球各種年齡的變化過程當前第57頁\共有82頁\編于星期二\13點2023/6/1557（3）樹木年輪(樹輪年代學)：1064-1065年間美國一火山爆發(fā)的確定。對比不同地區(qū)兩個大樹，發(fā)現(xiàn)缺1年輪。當前第58頁\共有82頁\編于星期二\13點2023/6/1558（4）地衣的生長變化：某些地衣的直徑可測出生長的年齡。當前第59頁\共有82頁\編于星期二\13點2023/6/1559（5）氟的含量：動物骨骼中的氟含量隨時間而增加。（6）氨基酸的消旋作用：活體生物體的氨基酸為左旋，死后慢慢變?yōu)椴恍?，L型氨基酸→D型氨基酸(只存在于死亡的生物)不同的氨基酸的半消旋期是不一樣的。天門冬：5700年，異白氨酸：10萬年。當前第60頁\共有82頁\編于星期二\13點2023/6/15602、物理標志（1）季侯泥：淺色夏季季侯泥、深色的冬季季侯泥。石膏層、硬石膏層。其紋層周期被認為與天文因素相關，與歲差等周期相關（米蘭科維奇旋回）。（2）裂變徑跡：U238、U235、Th232自然衰變成比較小的原子核,通過絕緣物質(zhì)(云母、玻璃）留下的痕跡。裂跡的密度與礦物年齡及礦物的含量呈正比。一般用氫氟酸、氫氧化鈉和苛性鉀處理。當前第61頁\共有82頁\編于星期二\13點2023/6/1561當前第62頁\共有82頁\編于星期二\13點2023/6/1562當前第63頁\共有82頁\編于星期二\13點2023/6/15632、物理標志（3）天然放射性：衰變半衰期各不相同，不受外界變化干擾。（4）礦物熱發(fā)光(TL)(熱釋光、光釋光）：礦物加熱后會發(fā)光，在同等溫度下其發(fā)光的程度與礦物曾得到的輻射劑量（年齡）有關。地質(zhì)年齡的測定及相對年代的確定。(第四系測年)當前第64頁\共有82頁\編于星期二\13點2023/6/1564(5)電子自旋共振(ESR):含F(xiàn)e,Mn,Al等雜質(zhì)的石英在放射性的作用下產(chǎn)生電離損傷,Si-O鍵斷裂,形成不配對電子,Si懸鍵上有一個電子自旋。其數(shù)量與年輻射量及地質(zhì)年齡有關.(6)天然剩余磁性（磁性地層學）當前第65頁\共有82頁\編于星期二\13點2023/6/1565二）時間的測定主要的方法：氨基酸消旋法天然放射性法。當前第66頁\共有82頁\編于星期二\13點2023/6/1566地質(zhì)年代學D/P=elt-1RadioactiveparentStabledaughterDPlDaughteratomsParentatoms衰變常數(shù)時間天然放射性法。當前第67頁\共有82頁\編于星期二\13點2023/6/1567RadioactiveparentStabledaughterDPlln(D/P+1)lt=當前第68頁\共有82頁\編于星期二\13點2023/6/1568RadioactiveparentStabledaughterDPlln(2)lT1/2=

AfteronehalflifeD=P當前第69頁\共有82頁\編于星期二\13點2023/6/1569Halflife40K40Ar(and40Ca)1.25Ga87Rb87Sr48.8Ga238U206Pb4.47Ga235U207Pb704Ma147Sm143Nd106Ga幾種天然放射性同位素具有適合地質(zhì)年代測定的半衰期當前第70頁\共有82頁\編于星期二\13點2023/6/1570對測定元素的要求：1）半衰期大致與地球的年齡是一個數(shù)量級；2）母元素有足夠的數(shù)量；3）子元素有好的保存條件。當前第71頁\共有82頁\編于星期二\13點2023/6/1571常用的方法：鈾—釷—鉛法；銣—鍶法，鉀—氬法，C14法。當前第72頁\共有82頁\編于星期二\13點2023/6/1572離子探針照片鋯石U-Pb測年當前第73頁\共有82頁\編于星期二\13點2023/6/1573SHRIMPU-PbapplicationsTheAcastaGneiss,Canada,theoldest-knownrockintheworldBowring&Williams,1999當前第74頁\共有82頁\編于星期二\13點2023/6/1574Howdoesanionmicroprobework?Prim