|
|
|
|
地层形成的沉积环境和沉积作用 第一节 沉积相和沉积环境 沉积环境(sedimentary environment)—一个具有独特的物理、化学和生物条件的自然地理单元 沉积相(facies)--特定的沉积环境的物质表现，即在特定的沉积环境中形成的岩石特征和生物特征的综合。 岩性相(lithofacies, petrofacies)--沉积环境特征在岩性特征方面的表现 生物相(biofacies)--沉积环境特征在生物特征方面的表现 相变--沉积相在横向(空间)上和纵向(时间)上的变化 相分析--综合地层的岩石特征和生物特征，推断其沉积环境 瓦尔特相（定）律亦称相对比原理(J Walther，1894) -- “只有那些目前可以观察到是彼此毗邻的相和相区，才能原生的重叠在一起” 即相邻沉积相在纵向上的依次变化与横向上的依次变化是一致的 均变论（Uniformitarianism）:地质营力、过程和产物之间的相互关系无论是现在或地史中，在原则上和质的方面都是不变的（J Hutton，1795，Theory of the Earth） 现实主义原理（Actualism）或“将今论古”--现代可见的地质作用和产物，完全可用以说明和研究地质时期的地质作用及其物质纪录（C Lyell， 1830， Principles of Geology，8--Uniformitarianism） “The past history of our globe must be explained by what can be seen to be happening now” (James Hutton) It was named Uniformitarianism by Charles Lyell 第二节 沉积环境的主要识别标志 相标志--反映沉积环境条件的沉积学和生物学特征等 1、物理标志 颜色 原生色： 继承色：取决于碎屑物质的颜色，如纯石英砂岩--白色；长石砂岩--肉红色。 自生色：取决于原生矿物或成岩矿物，如海绿石砂岩。 原生色往往侧向稳定 次生色：在后生作用或风化作用中形成，如当Fe2+被风化为Fe3+时，岩石成红色。常呈斑点状分布，或沿裂隙、孔洞分布，可以切割层理 沉积物结构(texture) 粒度(grain size) 园（球）度(roundness) 分选(sorting) 排列(arrangement) 支撑类型(supporting type) 原生沉积构造 层面构造： 波痕（流水波痕、浪成波痕及风成波痕） 冲刷痕 压刻痕 暴露标志（泥裂、雨痕、食盐假晶及足迹等） 层理构造： 指垂直岩层层面方向上由沉积物成份、颜色、粒度及排列方式的不同显示出来的沉积构造 可以按形态和成因进行分类 交错层理：板状、楔状、波状、槽状交错层理、羽状交错层理等；水流、波浪、潮汐交错层理等 水平层理、平行层理、块状层理、均质层理、递变层理、潮汐层理 准同生变形构造 负载构造 包卷层理 滑塌构造 化学及生物成因构造 鸟眼构造 晶洞构造 叠层状构造 2、生物标志 叠层石 遗迹化石 3、岩矿标志 沉积物结构组份：成分成熟度 自生矿物：指沉积期或同沉积期形成的原生矿物，它们通常是沉积介质物化条件的反映。如海绿石、磷灰石主要形成于浅海沉积环境。草莓状黄铁矿的出现往往反映缺氧还原的沉积条件。 特殊的沉积岩石和沉积矿产：如礁灰岩、竹叶状灰岩、藻纹层灰岩、石膏、岩盐、膏溶角砾岩、白云岩、磷块岩、含笔石黑色硅质页岩含菊石或放射虫的硅质岩、鲕状灰岩、条带状硅铁沉积、煤和铝土矿等 第三节 主要沉积环境的沉积特征 1、冰川沉积 基质支撑 大小混杂 砾石多呈棱角状，表面具擦痕 冰海沉积：落石构造 2、河流沉积 河道类型 辫状河 低弯度河 曲流河河底滞留沉积：透镜状，砾石常具定向排列 砂坝：（由下到上）大型、小型交错层理 天然堤：细砂至粉砂岩，发育小型槽状交错层理 泛滥平原沉积、决口扇沉积和废弃水道充填 网状河 3、湖泊沉积 水动力为波浪和湖流 沉积物分带：（滨湖、浅湖、深湖）粒度逐渐变细，交错层理、水平层理 小型三角洲（图片） 湖泊沉积受气候影响明显：干旱气候条件下的沉积，可出现石膏、岩盐和钾盐等 潮湿气候：淡水化石化石丰富，有机质丰富 4、三角洲沉积 河流携带的碎屑物质在入海处因流速减缓而堆积形成的大型扇状沉积体 典型的以河流作用为主形成的三角洲在平面上呈鸟足状 三角洲平原是三角洲的陆上部分，以分支河道砂质沉积为主，也包括泛滥平原和湖沼沉积的粉砂、粘土和泥炭以及天然堤和决口扇沉积。 三角洲前缘为浪基面以上的三角洲水下部分，主要包括分流河口砂坝、远砂坝、分流间湾和三角洲前缘席状砂沉积。 前三角洲位于三角洲前缘的前方，处于浪基面以下，以富含有机质的泥质沉积为主，水平层理和均质层理发育。 向上变粗沉积序列图片） 5、海洋环境划分 滨海(浪基面以上) 浅海(浪基面至200m水深，或称陆棚或陆架) 次深海(一般为200－1000m水深，包括大陆斜坡和陆隆) 深海(水深大于1000米，深海平原) 滨海区： 以波浪作用为主的滨海地区形成海滩沉积； 以潮汐作用为主的地区形成宽阔的潮坪沉积； 两者过渡的情况下则形成障壁砂坝－泻湖沉积体系。 滨海陆源碎屑沉积： 海滩沉积：以纯净石英砂岩为主，粒度向海变细，成份成熟度和结构成熟度均较高。在高波能区以物理沉积构造为主，如平行层理、低角度板状、楔状交错层理和冲洗交错层理。在中－低能区交替发育物理和生物成因的沉积构造。生物化石多为碎片，零星或透镜状分布。 浅海陆源碎屑沉积： 环境特征：水体相对较为平静，含氧正常，盐度稳定 沉积物：一般为砂泥质互层 风暴岩：底为冲刷面或渠模，下部为滞留的砾石或生物介壳层；中部为具丘状层理或浪成层理的砂质和生物碎屑沉积；上部为泥质沉积，发育生物潜穴或生物扰动强烈。 潮砂脊：以砂岩为主，砂粒园度高分选好，具双向交错层理和向上变粗沉积序列.。 潮坪沉积： 潮坪沉积分为： 潮上带(平均高潮线以上； 潮间带(平均高潮线与平均低潮线之间)； 潮下带(浪基面至平均低潮线之间)。 低潮线附近为潮坪环境中的高能带，因此以砂质沉积为主。向陆或向海沉积物粒度逐渐变细，以粉砂和泥质为主。 潮汐成因的交错层理，如透镜状层理和压扁层理常见。 潮沟沉积： 潮沟(潮汐通道)沉积：发育于潮间带至潮下带，向陆方向分枝。潮沟侧向迁移可以形成砂和粉砂交替的侧向加积层理。 障壁砂坝-泻湖沉积体系： 障壁砂坝--以砂质沉积为主，发育大型板状、槽状交错层理、平行层理。在其入潮口两侧形成扇状的涨潮三角洲和退潮三角洲。 泻湖沉积--以泥岩为主，发育水平层理或均质层理，广盐度生物组合。 浅水碳酸盐沉积： 萨勃哈（sabkha）沉积：形成于干旱炎热的气候条件，含石膏、硬石膏和石盐，白云岩化作用广泛。硬石膏等结核层中可发育特殊的网状结构或盘肠状构造。可出现塌陷角砾岩。 潮湿气候环境：潮下带往往为粗粒生物碎屑灰岩，向陆粒度变细，逐渐被藻纹层灰岩和白云岩所取代，鸟眼构造和干裂等暴露标志常见。 生物礁： 生物礁--以骨架岩、粘结岩和障积岩为主 礁后--顶部相对平缓的浅水碳酸盐台地或泻湖 次深海，深海沉积: 深海沉积主要为褐色粘土、抱球虫软泥和放射虫软泥等组成，洋流作用也可在远洋盆地中形成各种砂体，砂体中发育波痕、小型交错层理等流动构造。 海底重力流沉积：主要发育于大陆边缘。重力流作用形成的碎屑流和浊流沉积在空间上形成海底扇沉积体系。浊积岩是海底扇沉积的主体，经典的浊积岩由完整的鲍马序列五部分组成。此外重力流沉积还包括岩崩作用形成的碎屑堆，滑移和滑塌形成的变形程度不等的异地堆积岩块和沉积物。地史学中常把巨厚的由深海浊积岩及其它重力流沉积组成的综合体称为复理石沉积。 重力流沉积分类（简介） 泥石流 颗粒(碎屑)流 流体化（或液化）流 浊流 第四节 地层形成的沉积作用 一、纵向堆积作用 纵向堆积作用是指沉积物在水体中自上而下降落，依次沉积在沉积盆地底部的沉积作用。形成“千层糕式”的地层。 地层特征：时间界面一般是水平或近于水平的； 时间界面与岩性界面是平行或基本平行的。 Steno’s stratigraphic axioms. 原始水平性原理(Principle of original horizontality)认为沉积作用所形成的岩层沉积时是近于水平的，而且所有的岩层都是平行于这个水平面的. 原始侧向连续原理(principle of original lateral continuity)认为，沉积地层中的岩层在侧向上是大规模甚至全球性连续的，或者延伸到一定的距离逐渐尖灭。 地层叠覆原理(principle of superposition)认为，沉积地层的原始状态自下而上是从老到新的 . 二、横向堆积作用 横向堆积作用是指沉积物的颗粒是在介质搬运过程中沿水平方向位移，当介质能量衰减时沉积下来的。如曲流河河道侧向迁移形成的侧向加积作用、河流作用为主的三角洲与海滩、障壁沙坝的进积作用以及滨岸沉积的退积作用等。 地层特征：地层时间界面和岩性界面不一致或斜交的 穿时普遍性原理：在所有横向堆积作用过程中形成的岩石地层必然是穿时的。 有关概念. 海侵（海进）：由于地壳下降或海平面上升，使海岸线不断向大陆方向退却的现象. 超覆（overlap）：由于海侵使得沉积盆地范围不断扩大，后期形成的沉积层超越其下伏的较老的沉积层而盖在更老的地层之上的现象。超出的部分即超覆区. 海进序列：由持续海侵超覆形成的沉积物纵向上的下粗上细的沉积序列. 海退 由于大陆上升或海平面下降，使海水从大陆撤退的现象. 退覆：由海退造成的地层分布范围不断缩小的现象. 海退序列：由持续海退形成的沉积物纵向上的下细上粗的沉积序列. 三、生物筑积作用 指造架生物原地筑积而形成地层的作用方式; 地层特征：地层一般呈丘状隆起，岩层多具块状构造 在形式上，可以表现为侧向迁移或垂向加积; 四、旋回沉积作用和非旋回沉积作用 旋回沉积作用：指在一定的沉积环境中由于环境单元的变迁，或在一定的沉积作用过程中由于作用方式的变化导致地层的沉积单元规律重复的沉积作用。否则为非旋回沉积作用。 旋回沉积作用形成地层的旋回性结构. 地层单位和地层系统 第一节 地层的划分和对比 一、地层的划分和对比的概念 概念-地层划分 •地层划分的多重性与多重地层单位 岩石有多少种可以用于地层划分的特征，就有多少种地层划分，即地层划分的多重性，划分的结果为多重地层单位。 ••根据地层的各种属性（如岩性、化石和不整合面等），按照地层的原始顺序，把一个地区的地层分为大小不等单位即地层划分. •地层意义上的对比指地层特征和地层位置的相当。根据所强调的现象的不同，有不同种类的对比。 •岩性“对比”是论证岩石特征和岩石地层位置的相当； •两个含化石层的“对比”是证明化石内容和生物地层位置相当； •年代“对比”是论证年龄和年代地层位置的相当。 二、地层划分的主要依据--地层的物质属性 1、岩石学特征 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。 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。 2、生物学特征 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。 生物化石在地层中的意义： 年代学的意义 环境学的意义 3、地层结构 地层是由有限的岩层类型构成的，这些岩层通常以规律的组合方式组构在一起。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。 4、地层的厚度和体态 地层单位应有一定厚度，厚度过小不足于建立一个地层单位。 地层单位的厚度要求可以在地质图上以最小尺度(1mm)去表达。 地层的体态是指岩层或地层体空间形态和分布状态。 形态：层状或楔状、透镜状、丘状等。 分布状态：水平、近于水平或斜列。 5、地层的接触关系 不整合接触：角度不整合、非整合、假整合（平行不整合） 整合接触：连续和小间断。 概 念 从沉积作用来看，地层的连续指沉积盆地内，沉积作用没有发生中断；地层的间断表明有沉积作用的中断，但是没有明显的大陆剥蚀作用，常为岩性的截然变化。连续的地层和具间断的地层都属整合接触。 不整合接触：不仅沉积作用发生过间断，而且间断时间较长，并发生过明显的大陆剥蚀作用。包括平行（假）不整合、角度不整合和非整合。 非整合接触关系指沉积盖层和下伏岩浆岩或深变质岩之间的分隔界面。 6、其他标志 地层的其它物质属性，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，它们也可以作为地层划分的依据，用于建立不同的地层单位。 三、地层对比的原则和方法 1、 岩石学的方法 岩性对比法：在侧向连续的条件下，不同地区岩石学特征相同和地层位置相当的地层可以对比。 标志层方法：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。 标志层有穿时性的标志层和等时性的标志层两种类型。前者只能用于岩石地层单位的对比。后者才能用于年代地层单位的对比。 适用于岩石地层而不是年代地层对比（图片） 2、生物地层对比 化石层序律-Principle of fossil succession 不同的地层含有不同的化石，含相同化石的地层其时代相同。 但是相同时代的地层并不一定含相同的化石 理论依据：1） Life has varied through time; 2）Fossil assemblages are recognizably different from one another; 3）The relative age of the fossil assemblages can be determined. William “Strata” Smith (1769-1839) 标准化石法：指那些演化速度快、地理分布广、数量丰富、特征明显、易于识别的化石。利用标准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。 化石组合法：指在一定的地层层位中所共生的所有化石的综合。 化石组合法是根据地层的化石组合对比地层的方法。 3、同位素年龄测定与地层对比 同位素年龄测定是根据放射性同位素衰变原理进行的。放射性元素在衰变 过程中，释放出能量并转化为终极元素。 用于地层年龄测量的同位素方法主要有铀－铅法、钍－铅法、铷－锶法、 钾－氩法、钐－钕法等。同一地区的地层的同位素年龄可以用于地层年龄的确定，不同地区的地层的同位素年龄可以用于地层对比。 4、磁性地层对比 地层中通常可以保存沉积物沉积或成岩期的磁性特征，即“剩余磁性”。 地史中地磁极曾发生许多次倒转。根据地磁极的倒转并配合同位素年龄测定，可以建立一个地磁极性年表。 由于地球的磁极是全球性的，利用地磁极性年表可以磁性地层的对比。 第二节 地层单位和地层系统 一、存在多重地层单位 岩石地层单位、年代地层单位、生物地层单位、磁性地层单位、化学地层单位、生态地层单位、地震地层单位、矿物地层单位、构造地层单位等。 强调三套常用地层单位（岩石地层单位、生物地层单位和年代地层单位）和两套独立的地层单位系统（岩石地层单位系统和年代地层单位系统） 二、岩石地层单位（Lithostratigraphic Unit） 1、定义：由岩性、岩相或变质程度均一的岩石构成的三度空间岩层体，即 以岩性、岩相为主要依据而划分的地层单位 2、分级：群、组、段、层 （1） 组（Formation） 定义：是具有相对一致的岩性和具有一定结构类型的地层体。组是最基 本的岩石地层单位。 建组条件：1)岩性相对一致（均一、夹层、互层或特别复杂）; 2)内部结构一致（内部不分段的组为一种结构类型，内部分段的组可有多种结构类型）; 3)顶底界线明显（不整合或明显的整合）; 4)一定和厚度和分布范围（一般要求能在区域地质（1/5-1/20万）上表达）。 （2） 群：组的联合。 联合原则：岩性的相近；成因相关；结构类型的相似等。 群的顶底界线一般为不整合面或明显的沉积间断面。常用于前寒武系和中生代陆相地层 （3） 段：组的再分。 分段的原则：组内岩性的差别；组内结构的差别；地层成因的不同等。段的顶底界线一般是标志明显的整合界线。 （4） 层： 层有两种类型：一是岩性或结构相同或相近的岩层组合，可以用于剖面研究时的分层。二是岩性特殊、标志明显的岩层或矿层。 岩石地层单位构成一个独立的地层系统，同时也是一个局域性地层系统 三、年代地层单位和地质年代单位 1、定义：指以地层的形成时限（或地质时代）为依据而划分的地层单位。 它代表了地质历史时期某一时间片断内形成的所有岩石（或地层）。 2、年代地层单位分级 （1）宇（eonothem） 指在“宙” 的时间内形成的地层。 根据生物演化最大的阶段性，即生命物质的存在及方式划分。由于地球早期的生命记录为原核细胞生物，之后的生命记录为真核细胞生物，最后才发展为高级的具硬壳的后生生物。所以可将整个地史时期分为太古宙、元古宙和显生宙。 所对应的年代地层单位则为太古宇、元古宇和显生宇。 宇是全球性统一的、年代地层单位中最大的地层单位。 （1） 界（erathem） 指在一个“代”的时间内形成的地层 根据生物界发展的总体面貌以及地壳演化的阶段性划分的。 太古宙和元古宙依据地壳演化的阶段性划分。 显生宙可根据生物界演化和地壳演化的阶段性划分。 界是全球性统一的地层单位。 （2） 系（system） 指在一个纪的时间内形成的地层。 纪的划分主要是依据生物界演化的阶段性。如晚古生代的泥盆纪以鱼类脊椎动物、裸蕨类植物、以及较早古生代有显著变革的无脊椎动物为特色，故泥盆纪可以称为“鱼类的时代”。与泥盆纪对应的年代地层单位则为泥盆系。 系是年代地层单位最重要的单位，具有全球可对比性，因此，系也是全球统一的地层单位。 （3） 统(Series) 指在一个“世”的时间内形成的地层。 是根据生物演化的阶段性划分的。一般一个纪可以依据生物界面貌划分为两到三个世，通常称之为早、中、晚世，与之对应的年代地层单位则为下、中、上统。 由于世所代表的地质时间仍较长，全球生物界面貌在较长时间范围内仍能 保持一致，所以统仍是全球性统一的地层单位。 （4） 阶（Stage） 指在一个“期”的时间内形成的地层，是年代地层单位中最基本的单位。 期的划分主要是根据科、属级的生物演化特征划分的。 阶的应用范围取决于建阶所选的生物类别，以游泳型、浮游型生物建的阶一般可全球对比，如奥陶系、志留系以笔石建的阶、中生代以菊石建的阶。而以底栖型生物建的阶一般是区域性的，只能用于一定区域，如寒武系以底栖型生物三叶虫建的阶。 （5） 时带（chronozone） 年代地层单位中最低的单位，与地质时间单位“时”相对应，即时带是指一个“时”内所有的地层记录。 时带是根据属、种级生物的演化划分的，因此时带一般以生物属或种来命名。如下寒武统Redlichia时带是生物Redlichia属所占有时间间隔内的地层。 以全球性分布的游泳生物或浮游生物划分的时带是全球性的，以底栖生物划分的时带一般是区域性的。 年代地层单位构成一个全球性的独立地层系统 ËÄ¡¢ 生物地层单位 生物地层单位是以含有相同的化石内容和分布为特征，并与相邻单位化石有别的三度空间地层体。 生物地层单位为生物带，常用的有延限带、顶峰带、组合带、间隔带 1、 延限带（range-zone） 指任一生物分类单位在整个延续范围之内所代表的地层体，代表该类生物“发生”到“绝灭”所占用的地层。 但在一个地层剖面上，延限带的界线仅仅是该生物类别最早出现到最后消失的界线。因此延限带的确切界线应在所有剖面都调查清除以后才能确定。 延限带可以根据选定成分的特点分为：单位延限带、共存延限带、奥佩尔带、谱系带。 2、顶峰带（Acme-zone） 指某些化石属、种最繁盛时期的一段地层(并非该属种全部时间分布范 围)。 地层中化石属、种的繁盛有三种方式： 一是化石在特定时期在一定的地理范围内富集，化石密度大。 二是化石在一定的地理分布范围中富集，单位面积中化石个数基本是常数，仅地理分布范围大。 三是化石仅在特定的环境中，在极窄的地理范围内富集，而在其它地区个体数却不多。这三种繁盛期所代表的地层为顶峰带。 不同地区的繁盛期未必具有等时性。 3、组合带（Assemblage-zone） 指含有一定特征的化石组合的一段地层。 该地层中所含的化石或其中某一类化石，从整体上说构成一个自然的组合，并且该组合与相邻地层中的生物化石组合有明显区别。 组合带不是以某一化石类别延续的时间所占有的地层确定的，而是根据多种化石类别的共存所占有的地层确定的。 4、间隔带（interval-zone） 指二个明显生物地层界面之间的一段地层。 这个带本身并不是任何生物分类单元的“延限带”，也不是许多分类单元的共存，但它可以含不特别明显的生物地层组合或生物地层特征。“没有特征的特征” 哑带（barren zone） 很明显，生物地层各单位之间不存在大小级别关系； 并非所有地层都能用生物地层学方法进行划分对比； 因而，生物地层单位本身并不构成独立的地层系统 但是生物地层仍是目前进行远距离、高精度（古生代以来）地层对比所普遍采用的、较为可靠的方法 Îå¡¢ 层型（stratotype） 1、定义：指某一命名地层单位或地层界线的典型剖面。 由于地层划分依据、地层单位的种类是多重的，所以地层单位层型也是多重的。不同类型的地层单位有不同的层型。 2、 单位层型和界线层型 单位层型：指定义和识别一个地层单位当标准用的地层典型剖面。 界线层型：给两个命名的地层单位之间的地层界线下定义和为识别这个界 线作标准的特殊岩层序列中的一个特定的点（gold point）。 若干层型联合而成的称复合层型，复合层型内的各个层型称为组分层型。 3、单位层型和界线层型类型 正层型：指命名人在建立地层单位或地层界线时当时指定的原始层型 副层型：指命名人为解释正层型的一个补充层型 选层型：指命名人命名地层单位或界线时未选定合适层型，事后补的原始层型 新层型：指取代已经毁坏而不复存在或失效的旧层型，在层型所在地或相邻地区重新指定的层型； 次层型（参考层型）：为延伸一个地层单位或地层界线在别的地区或相区 定作为参考用的派生层型。 4、层型的要求 ·层型剖面一般要求是连续出露的地层剖面； ·地理位置应该不存在政治限制、交通方便、逾越条件好； ·地层划分或建立地层单位的标志清楚，易于识别； ·属于全球性的年代地层单位层型，为了能使各国所接受，必须通过国 际合作的方式，建立这类地层单位的定义标准，并通过国际性权威地质学组织 的认可； ·属于区域性的岩石地层单位、生物地层单位等，也要经过国家或区域权威地质学组织的认可。 5、层型描述 包括地理和地质内容。 地理上应图示层型剖面的地理位置，交通途径和方式，并附一定比例尺的航空照片或地面照片。 地质上应明确表示层型剖面的地层分层、岩性、厚度、生物化石、矿物、构造、地貌及其它地质现象，界线层型应详细描述地层界线的划分标志。 同时应附地层剖面图、柱状图等。 层型剖面应建立永久性人工标志，并作为保护对象保护起来。 Áù¡¢ 地层单位之间的相互关系 穿时或时侵: 岩石地层单位是根据地层的岩石学及地层结构等特征确定 的，而这些特征是随沉积环境的变迁或沉积作用方式的演变而变化的。 因此，多数岩石地层单位和年代地层单位的界线不一致，或岩石地层单位的界线与年代地层单位的界线斜交。这种现象称为岩石地层单位的穿时或时侵。生物地层单位与年代地层单位同样存在穿时现象。 历史大地构造分析 一、历史大地构造分析 通过研究沉积物的性质、沉积组合类型及其配置、构造变动性质和岩浆作用的程度，来分析地壳各部分的构造状态及其演变历史。相应的学科称为历史大地构造学 二、八种大地构造学说 地质力学（李四光） 重力构造（马杏垣） 波浪镶嵌构造（张伯声） 地洼学说（陈国达） 断块学说（张文佑） 多旋回构造学说（黄汲清） 板块构造学说（尹赞勋，李春昱，郭令智） 历史大地构造（王鸿祯） 三、分析的内容和方法 1、沉积物组分和沉积组合(沉积建造)分析 （1）沉积物组分分析 不同大地构造背景下的盆地类型及其特征 古生物地史学概论 P.94 （2）沉积组合或沉积建造分析 概念：在一定时期内形成的、能够反映其沉积过程主要构造背景的沉积岩共生综合体 概念核心：•沉积时的构造条件 •较长时期 •一定的区域范围 •综合特征(组分、结构、构造等特征) 构造背景分类：稳定、过渡、活动三种类型（见表） 2、沉积物厚度分析 沉积物厚度可以反映地壳升降运动的幅度（与基盘的下降和物质供给的多少有关） 补偿：沉积基盘的下降速度等于沉积物的堆积速度时，水深不变，岩相不 变。 非补偿：沉积基盘下降速度大，物质供应不足，水深变大，表现为海进序列。这类盆地也称饥饿盆地。 超补偿：沉积基盘下降慢，物质供应多，水体变浅，表现为海退。 1）单个地层剖面反映出的海水进退往往与：eustasy, subsidence, supply有关，因而不要与海进海退相混淆。 2）地史中常见的为补偿类型沉积，其厚度代表沉积盆地下降幅度 沉积组合与构造背景类型 稳定 过渡 活动 大陆 游移盆地湖泊碎屑组合；内陆盆地河湖泥质组合；近海盆地含煤碎屑组合 近海盆地碎屑泥质组合；海陆交互相碎屑泥质组合； 山麓山间粗碎屑（磨拉石）组合；大陆火山喷发--碎屑组合 海洋 滨浅海碎屑岩或碳酸盐岩组合 非补偿边缘海碳质、硅质组合；活动陆棚泥质碳酸盐岩组合 岛弧海岩屑杂砂岩--火山岩组合；半深海至深海砂泥质复理石组合；蛇绿岩组合 沉积物厚度分析的基本步骤： 地层压实校正 准确确定古水深 构造沉降分析 构造沉降曲线公式 ： Y=[S*(Pm―Ps)∕(Pm―Pw)]+Wd―△SL[Pm∕(Pm―Pw)] Y为构造沉降，S*为压实校正地层厚度，PS 为平均沉积物密度， Pm 为平均地幔密度（3.4g/CM3），PW 为平均海水密度（1.03g/CM3），Wd为沉积物沉积实水深，ΔSL为相对现在海平面高度的全球海平面变化。 3、沉积相和沉积古地理分析 (1)沉积相分析 稳定环境下的沉积相 活动环境下的沉积相 (2)沉积古地理分析 岩相古地理编图 在岩相古地理图基础之上分析大地构造背景 4、沉积盆地分析的内容 盆地沉积物组分 盆地沉积相 盆地沉积体系 古水流分布格局 盆地演化 大地构造背景与沉积盆地分类 （古生物地史学概论 P.97） 图9-2 板块背景下的部分沉积盆地分布示意图 （据Dickinson, 1974） 5、构造运动面的类型 整合：连续和间断 平行不整合 角度不整合 利用构造运动面分析大地构造环境及演化 判断大地构造环境 判断大地构造演化 四、地史中古板块的恢复方法 1、★板块构造学说简介 板块被各种边界（洋中脊、海沟、转换断层、古缝合线等）限定的岩石圈 （地壳和上地幔）块体 2、地缝合线追踪法 蛇绿岩套：由基性、超基性岩（橄榄岩、蛇纹岩、辉长岩）、枕状玄武岩 和远洋沉积组成的“三位一体”共生综合体，代表洋壳残片 混杂堆积：为不同时代、不同成因和不同板块物质的混杂体，是海沟-俯 冲带的典型产物 双变质带：指板块碰撞俯冲带附近发育的高压低温变质带（蓝闪石片岩）、 高温低压变质带（红柱石、矽线石、兰晶石），它们往往沿缝合线相伴出现。 3、 陆边缘的识别 被动大陆边缘无洋壳俯冲带，如大西洋 主动大陆边缘有俯冲带：西太平洋型和安第斯型 4、古地磁学方法的应用 古纬度的确定 极移曲线的确定 本周课程安排 周二：1-2节：地层学实习，要求带铅笔和三角板； 周四：上午，化石照相，带标本； 周五：下午，实习13，带彩色铅笔！ 5、 生物古地理 生物古地理分区的概念 生物古地理的实例 生物古地理分区主要指因温度控制和地理隔离两大因素的长期作用而产生的生物分类和演化体系在空间上的分异 (1)不同于生物相（环境不同产生的生物群生态组合方面的差异） (2)形成原因：隔离（气候条件、陆地、海洋） (3)分级：生物大区、生物区、生物省、生态区 6、古气候分析 古气候：地史时期各种气候要素（气温、降雨量及其分布等）的综合： 古气候分析：利用各种古气候标志推断沉积物形成时的古气候背景 古气候分析在板块恢复中的应用 7、岩浆组合分析 大洋型拉斑玄武岩组合； 火山岛弧、安第斯山型陆缘火山活动带：--钙碱性火山岩 稳定板块内部：溢流玄武岩喷发 拉张裂谷盆地：玄武岩和流纹岩 五、大地构造分区和中国古板块的划分 1、 大地构造分区 大地构造分区的依据 主要依据地壳的构造活动（或稳定）性及其演化发展历史，主要强调空间分异性 大地构造分区的级别 1级分区: 板块、板块边缘活动带 2级分区：板块内的裂陷槽和陆内碰撞带；板块间的稳定地块和微板块 2、中国古板块的划分 板块：华北-塔里木板块、扬子板块、华夏板块、南海板块、印度板块 主要缝合线：·艾比湖-居延海至索伦-西拉木伦线； ·修沟-玛沁-勉略线、北祁连线、丹凤-信阳线； ·甘孜-理塘线、金沙江-藤条河线、北澜沧江-昌宁-孟连线、班公错-怒江线及雅鲁藏布江线； ·江绍-钦防线和琼洲海峡线等。 六、构造旋回和构造阶段 1、 构造旋回和构造阶段概念 概念 构造旋回：地球岩石圈构造演化中存在的规律性旋回现象，包括造山作用、海水进退、沉积作用、岩浆活动、变质作用、生物演化和发展等方面。 构造阶段：发生构造旋回所经历的地质时间 2、两种构造旋回 威尔逊旋回 大陆边缘（造山带）旋回 威尔逊旋回 The relationship between mountain building and the opening and closing of ocean basin is called Wilson Cycle in honor of the Canadian Geologist J Tuzo Wilson 胚胎期 初始洋盆期 成熟大洋期 衰退大洋期 残余洋盆期 消亡期 对应威尔逊旋回在板块（大陆）边缘产生造山带旋回 大陆边缘造山带旋回各阶段特征（见表） 3、地质历史时期主要构造阶段 欧美习用：加里东阶段(Z-Pz1),海西（华力西）阶段（Pz2）， 老阿尔卑斯阶段（Mz），新阿尔卑斯阶段（Cz）。 中国：阜平吕梁阶段(Ar)；吕梁晋宁阶段（Pt1-2）； 加里东构造阶段(Z-Pz1)；海西（华里西）构造阶段(Pz2)； 印支构造阶段(T)；燕山构造阶段(J-K)； 喜马拉雅构造阶段(Cz).
|
|
|
