地质学基础第三章 地层分析.ppt
第三章 地层分析,一、地层学的基本理论二、地层沉积作用三、地层层序与划分四、地层格架与对比方法五、层序地层学简介,一、地层学的基本理论原始水平原理沉积层是近于水平地沉积下来的，并且基本上平行于它们所堆积的表面。现在在野外看到的地层，如果不是水平的，那就认为它不是原始形成的样子，而是由后来的构造作用造成的。原始侧向连续原理水成沉积层在侧向上原来是连续的，只有在沉积盆地的边界处才会尖灭。如果在野外追索一个岩层时发现了中断，那就说明中断不是原始沉积时造成的而是后来的构造变动造成的。叠覆原理或地层层序律岩层序列自下而上具有从老到新、从先到后的顺序关系。或者说老地层在下、新地层在上。,动物群顺序原理不同的地质时代有不同的化石，下部地层与上部地层所含的化石是不同的，化石动、植物以一定的又可确定的顺序相互演替。穿切关系原理一个被岩浆侵入或断层切割的岩层，其年龄必然老于侵入体或断层。包含物原理包含在一个大岩体内的小碎块，其年龄必然老于包含小碎块的那个大岩体。即被包含者年龄老于包含者。变质原理在任何地方，变质作用晚于地层的沉积或形成的作用。,二、地层沉积作用 大多数地层是由沉积岩组成的，所以地层学的许多基本原理和概念的建立就得以对沉积作用过程的理解和认识为基础。“将今论古”或现实主义原则盆地的充填形式至少有三种：垂向加积、侧向加积和进积,沉积型式垂向加积作用vertical accretion沉积物在水体中自上而下地一层层地沉积，导致沉积层向上生长。现代的大洋深处沉积物由一些微小的大洋生物遗体和风成粘土组成的深海软泥。火山灰雨侧向加积作用lateral accretion盆地内运动的沉积物优先靠在盆地边缘上或者倾斜面上堆积，导致沉积层向外侧生长。曲流河的点砂坝的生长进积或前积作用progradation指沉积物从盆地边缘注入，靠在倾斜面上堆积，造成沉积层向外侧生长。如三角洲或海滩的沉积作用，结果导致浅水沉积堆积在向海方向上的较深水沉积物上。,由侧向加积和进积作用的研究侧向堆积原理（principle of lateral accumulation).绝大部分的沉积层或厚的沉积物楔形体是由沉积物通过侧向加积或进积型式在倾斜面上堆积而成的。该原理认为：堆积沉积物的沉积面或等时面一般是倾斜的地层主要通过进积或侧向加积堆积在这种面上，成为有成因联系的单元，结果形成一个次要的垂向堆积组分；由于进积或侧向加积，沉积物一般是在搬运方向上堆积的。沉积斜坡可能变陡，不稳定的沉积体可以通过滑塌、蠕动或滑动顺坡变形。沉积层在垂向上的堆叠是由于下沉作用或压实作用，或者由于两者的联合作用所造成。,穿时普遍性原理,“穿时”指在持续地海侵或海退的情况下，地质时代因地而异的一个岩石地质体及其界线与地质时间面或化石带斜交的现象或关系。这种穿时的现象是由沉积环境随时间的迁移和侧向堆积作用所造成的。穿时普遍性原理可概括为：全部侧向上可以识别和追索的非火山成因的陆表海沉积物的岩石地层单位都必然是穿时的。在分析和对比岩石地层单位时，不采用穿时普遍性原理作指导，而只采用叠覆原理，必然歪曲事物的真相，颠倒地层和古地理的解释，也无法搞清岩层的真正侧向关系,表131 塔里木石炭系地层划分方案对比表,低位。和海侵。形成的东河砂岩超覆在老地层上，东河砂岩主要为滨岸沉积，是一种穿时体，也就是常说的“异时同相”。,岩石对比代替时间对比的反效应原理由穿时普遍性原理而来该原理对限制叠覆原理在现代地层学中的使用起了重要作用。,三、地层层序与划分地层单元和类型岩石地层单元、生物地层单元、年代地层单元地震层序单元测井地层单元地层层序的建立生物岩性地层层序地震地层层序测井地层层序综合地层层序,四、地层格架与对比方法地层对比的标志：岩性标志、古生物标志、岩石物理或地球物理标志、放射性标志。总体上可分为等时性标志和非等时性标志地层对比的方法古生物学方法（生物地层学方法）岩石学方法地球物理学方法同位素地质年龄法古地磁学方法事件地层学方法,（一）古生物学方法,基本原理：18世纪末英国工程师史密斯发现不同岩层中所含的化石各不相同，可以根据相同的化石来对比地层并证明属同一时代。化石层序律。油气勘探中，微体化石及超微化石的鉴定和对比更显得重要。,1、标准化石法 运用标准化石来进行地层划分和对比的方法叫做标准化石法。标准化石一个地层单位中所特有的生物化石，只在该段出现，而上下层位中基本没有。具有生存时代短、分布范围广、数量多，易于发现，保存完好，易于鉴定等特点。标准化石在海相地层对比时，化石带往往可以作洲际对比。而陆相地层由于沉积环境复杂、相变剧烈、红层较多，化石稀少，对比较困难。奥陶系的笔石带，渤海湾盆地下第三系沙三的华北介和沙二的椭圆拱星介等都可作全国甚至洲际对比。,2、化石组合法地史中，同一生活环境中不止一类生物，而是多种生物共生在一起组成一个生物群体（组合）。生物群及其变化，在一定程度上反映了地层形成时期的自然地理环境的改变和时代的变化。化石组合法可以避免因个别标准化石在特殊沉积环境中，由于穿时现象造成地层对比的错误。,3、种系演化法生物地层法的局限性：化石鉴定的分歧 地质环境地复杂多变：相变与古生物化石的穿时性、“哑层”、再沉积化石。,（二）岩石地层学方法,1、岩性法,2、沉积旋回法沉积旋回沉积岩按照一定的生成顺序有规律地交替出现的现象。,（二）岩石学方法,3、标志层法,4、重矿物法,（三）地球物理学方法,建立在物理因素相似基础上的对比覆盖区地层划分对比的主要手段追踪地震波组实现地层对比根据测井电测曲线实现地层横向对比,（三）地球物理学方法,因此在利用合成记录开展潜山层位标定中，重点通过反射系数贡献分析和去砂实验解决了潜山及上覆地层的标定问题。,地层层位标定技术,潜山的标定,Inline 1830,曹12潜山,地震反射波组对比地层的局限性：断层上下盘地层的追踪，特别是同沉积断裂上下盘地层的对比较困难。正地形构造高部位、浅层构造，追踪地震反射波组的困难不能确定地质时代，必须与钻井分层，生物地层等联系起来才有意义。,（四）同位素方法,同位素地层学研究的是地层中的稳定同位素。同位素是原子核内质子数目相同而中子数目不同的原子。同位素分为稳定同位素和不稳定（即放射性）同位素两种。同位素地层研究用的最多的是氧、硫和碳同位素。氧同位素：16O、17O、18O，主要参数为18O/16O。碳同位素：12C、13C，主要参数为13C/12C硫同位素：32S、33S、34S、36S，主要参数为34S/32S()=（R样品R标准）/R标准 103R样品为上述三个比值之一，R标准 为国际标准对比样品。氧同位素，选SMOW和PDB；硫同位素，选CDT；碳同位素，PDBSMOW、CDT和PDB分别是标准平均洋水氧、亚利桑那某峡谷某一陨石铁中的硫、南卡罗莱纳州晚白垩Peedee组中箭石化石的碳和氧。,（四）同位素方法,（五）磁性地层学方法,古地磁学研究成果是大陆漂移和板块构造学说的重要支柱。它是通过测定岩石中保存的剩余磁性来追溯过去地质历史中的磁场方向、强度变化特征的科学,古地磁学研究的主要成就：在地史中，古地磁极不是永远固定在一处，而是随时间的推移在变化着；不同板块在不同地质时期的岩石标本所测定出的古地磁极位置是不相同的，然而，同一板块相同地质时期的岩石标本所测定出的古地磁极位置彼此相近，甚至基本一致；在地史中，地球磁场的极性方向变化是一种十分频繁的现象，它有时与现今地磁场极性方向相同，有时截然相反。这种极性倒转现象具有全球性和同时性。与现今一致的称为正向极性，相反的成为负向极性。地史中地磁场的极性保存在该时期的含有铁磁性矿物组成的任何岩层中。磁性地层学就是依据岩石层序中的磁学属性所建立的极性单位，来进行地层的划分与对比的学科。,岩石中的天然剩余磁性是由原生剩余磁性与次生剩余磁性两部分组成，而原生剩余磁性的方向就是所属的岩石在形成时期的地球磁场方向。,古地磁测井,（六）事件地层学方法,地质事件火山爆发、古地磁极反转、海平面升降、冰川事件、生物绝灭、外星撞地球等。,对比的结果,剖面图,栅状图,穿时普遍性,地层学的图件,时代地层图古地质图等深线图等厚度图相图：生物相图岩相图岩相总图、某一组分的等厚图、百分比图等,东河砂岩为砂砾质滨岸相,
