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地层学——岩性地层概念简介 译者：王立群 所谓地层是岩石、砂土、砾石等堆积形成的层状物。 目录 地层的形成和在地层中可见的构造 地层形成年代的推测 地层的分类 用于地层研究的工具 地层形成和在地层中可见的构造 在地球上，有水和凹陷等环境。在这种地方，从他处侵蚀下来的岩石、沙土沉积以及 由水搬运而来，堆积起来。这就构成了层，形成地层。 一般情况下，地层在大致水平的面上堆积成层。由比较均一的构成物质组成的一层称为单层，单层和单层之间的边界面称为层理面。通常地层隐藏在地面以下而不能看到，但因各种原因在看得见地面断面的地方，能够观察地层。该处称为露头。典型的露头是崖、道路旁边的侵削面、采石厂以及河岸的提防。可以观察到由粒径及组成物质不同的平行带状体。而在大峡谷这样的大河谷中，就能够观察到经过数亿年期间形成的地层，各自的单层厚度从1毫米到1公里不等。 从各自的地层中可以推测该层沉积时的环境，在水成沉积物中，靠近河口位置的沉积物是粒度粗的砂，随着远离河口而变细，为粉沙和黏土。有时构成地层的物质是生物，有沼泽地生物形成的煤和海底生物形成的燧石。现在所发现的最古老的地层是位于格陵兰岛的约四十亿年的地层，认为是海相地层。 地层在沉积速度上虽有变化，但还是大致连续地沉积的，称为整和接触。与此相反，地层和地层有非常长的不连续性，因侵蚀而使一部分地层缺失的，称为不整和接触。在沉积间断期间，多数情况下会有地层的侵蚀、倾斜和褶皱，在这样的地方，地层再一次水平地沉积，下部地层和上部地层平行的接触称为平行不整合，上部地层和下部地层倾斜，下部地层褶皱的接触称为角度不整合。另外，下部地层由火成岩组成时，称为非整合。没有地层缺失，不连续时间非常短时。其有别与不整合，称为沉积间断。无论是陆上和海底哪一种环境，不整合都表示岩石及沙土沉积的环境变化到侵蚀的环境，之后在回到沉积的环境。在不整合的正上方，多数都堆积有较大颗粒的砾石，称为底砾岩。其一部分是下部地层侵蚀产生的砾石所供给的。 在地层中可见的特征性的沉积构造有以下几种： 斜层理： 在水及风的速度、方向变化的环境中发生沉积时形成，和层理面斜交的条纹状。能够推测当时水流等的方向。 粒序层理： 组成颗粒，下部为粗粒，向上变细的单层。在搬运粒子的水流随时间变弱的场所和泥石流搬运粒子的场所形成。由于已知粗粒堆积的时间点是在下部，所以有助于确定原地层的上下方向。 砂纹、波痕： 在水底波波浪形成的痕迹保留下来，由于保留了沉积时向上方尖的形状，所以有助于判断上下地层界面。 滑塌构造： 在海底沉积的沉积物质在没有固化时就滑落到海底等的斜坡处，不规则混乱堆积而产生的构造。 火焰构造： 地层未固结时，上部地层堆积，因重力作用而在上下部地层的层面处形成类似于火焰状的不规则形状。 擦痕： 由沉积颗粒和水本身在沉积物表面划出的沟，因下部地层之上沉积有沙砾而充填而形成，尤其是在泥层之上堆积有沙砾时形成的构造，在露头处因差异侵蚀而容易观察到，有助于了解古流向。 化石层： 化石被流水集中堆积形成，贝壳极易形成化石层。 砂管（虫孔）： 在海底沙中生存的动物构筑的巢穴的遗迹，巢穴的最上部是当时的海底，挖掘巢穴的方向是当时的下部。 地层在地壳变动时会发生倾斜，在地层倾斜时，把岩层面和水平面交线的方向称为走向，岩层面和水平面组成的角称为倾角，使用这两项参数表示地层的方位。走向和倾角也被用于断层、不整合面等地质学处理的各种面的方向。 若地层遭受较大的力时，地层就会弯曲，这种弯曲的形状称为褶曲。向上凸起的部分叫做背斜，向下凸起的部分称为向斜。此外，也会有不发生弯曲以某个平面为边界偏移滑动的情况，该情况称为断层。在地层激烈褶曲的情况下，地层会伴有低角度的断层而偏移并破碎的现象。石油在多数情况下会聚集在表现为背斜构造的封闭中。 在地层中，会有过去切穿地层的岩浆的固结残留物，称为岩脉。岩脉是过去岩浆通过的岩浆通道，一般情况下多数具有相当急的倾角。此外，也有过去将岩浆带到地面上来的火山通道残存的层状体，称为岩床。一般情况下，不象岩脉那样有强烈的倾斜。再者，花岗岩质岩石构成的大规模岩体，出露面积在100平方公里以上的为岩基。 地层形成年代的推测： 地层如果是堆积时的状态，位于下部的相对较老而位于上部的相对较新，这就是地层的叠覆原理。尼可拉乌斯·斯丁首次于1669年提出，1800年左右，由威利阿姆·史密斯确立。但，地层以近于垂直的角度倾斜和因褶曲而翻转过来时，就会不清楚原来的上下层关系，不能使用该定律。这时就会使用斜层理和粒序层理以及砂管这种化石证据判断地层的上下层关系。 想了解某套地层什么时候形成时，可以利用明确生存时代的生物化石（标准化石）和明确喷出时期的火山灰层等。象这样，把表示同时代形成的地层称为标准层。此外，根据地层沉积时是水平的以及地层