含煤地層的劃分與對(duì)比

1、含煤地層的劃分與對(duì)比,馬 施 民中國(guó)礦業(yè)大學(xué)（北京）資源與安全工程學(xué)院E-mail: masm@cumtb.edu.cn,全國(guó)煤炭資源潛力預(yù)測(cè)評(píng)價(jià)中國(guó)煤炭資源賦存規(guī)律研究,2,（1）地層劃分標(biāo)準(zhǔn) （2）劃分方法 （3）煤層及煤層組的精細(xì)對(duì)比 （4）編制含煤地層對(duì)比柱狀圖 （5）編制含煤地層對(duì)比表 （6）編制含煤地層區(qū)劃圖,主 要 內(nèi) 容,3,傳統(tǒng)地層學(xué): 研究、描述層狀巖石的

2、形成順序和年代關(guān)系的學(xué)科(側(cè)重地層剖面的描述、劃分和對(duì)比）現(xiàn)代地層學(xué): 研究地殼巖層的物質(zhì)特性和屬性的四度時(shí)空關(guān)系及其變化的科學(xué)（國(guó)際地層指南）.地層學(xué)(STRATIGRAPHY)是地史學(xué)的核心, 地質(zhì)學(xué)的基礎(chǔ),任何地質(zhì)工作都離不開(kāi)地層學(xué),ETHYMOLOGY: STRATI-: 層 (地層); GRAPHY: 希 (描述),關(guān)于地層的劃分與對(duì)比,4,巖層-地球演化歷史的物質(zhì)記錄,5,巖層≠地層地層的概念是整個(gè)地層學(xué)的核心。

3、地層特征的載體是巖層.地層具有三大屬性: 空間+ 物質(zhì) ( 物理，化學(xué), 生物學(xué)等)+ 時(shí)間,6,地層分類(lèi)（stratigraphic classification)或地層的劃分（Subdivision）,含義： 根據(jù)巖石具有的不同特征, 把巖層按其自然順序排列成具有不同特征或?qū)傩缘膯挝换疽罁?jù)：《國(guó)際地層指南》目的：地質(zhì)工作者需有一套共同的地層學(xué)語(yǔ)言，需要有一致的 或同義的、規(guī)范化的地層分類(lèi)體系及地層術(shù)

4、語(yǔ)系統(tǒng),地層分類(lèi)是地層學(xué)理論與實(shí)踐的綜合，也是地層學(xué)理論、概念及方法的概括和總結(jié)。,7,地層分類(lèi)體系的由來(lái)與演變,世界上第一個(gè)地層分類(lèi)系統(tǒng)：1881年第二屆國(guó)際地質(zhì)大會(huì)上提出，l900年第八屆國(guó)際地質(zhì)大會(huì)修訂的包括時(shí)間單位與巖石單位的雙重分類(lèi)(dual classification)。特點(diǎn)：是時(shí)間單位與巖石單位一一對(duì)應(yīng)。這意味著二者在時(shí)間上嚴(yán)格等同。影響：雙重地層分類(lèi)的起源，對(duì)世界各國(guó)地層劃分對(duì)比理論及方法的影響一直持續(xù)至今。它既

5、對(duì)地層學(xué)有過(guò)積極的推動(dòng)作用，同時(shí)又成為新的分類(lèi)體系發(fā)展的障礙，使多重地層分類(lèi)的實(shí)施帶來(lái)困難,8,三重地層分類(lèi)及其術(shù)語(yǔ) (據(jù)Schenck＆Muller，1941),特點(diǎn)：強(qiáng)調(diào)地質(zhì)時(shí)間單位代表抽象概念，新建了“時(shí)間地層單位”去代表相應(yīng)地質(zhì)時(shí)代單位所堆積的巖層。而“巖石成因術(shù)語(yǔ)”，是專為地方性地層單位而建立的。,9,“多重地層分類(lèi)”理論,《國(guó)際地層指南》,l 976,2004年版 地層有許多不同的性質(zhì)及屬性，根據(jù)其任一屬性

6、都可以劃分地層，因此地層可以有許多種分類(lèi)，每類(lèi)有各自獨(dú)特的單位。 重要性：著名的“多重地層分類(lèi)”理論，是當(dāng)代地層學(xué)分類(lèi)新理論、新概念的代表。它已在國(guó)際上占?jí)旱箖?yōu)勢(shì)，得到普遍承認(rèn)和采納。,10,國(guó)際地層指南的分類(lèi)及術(shù)語(yǔ)(1976，2004),11,地層劃分的主要種類(lèi)和術(shù)語(yǔ)（中國(guó)地層指南）,12,不同地質(zhì)單位之間的相互關(guān)系,1. 穿時(shí)性與非穿時(shí)性的問(wèn)題2. 界線問(wèn)題 3. 展布范圍4. 所含內(nèi)容,13,地層劃分對(duì)比的技術(shù)路

7、線-層型的概念及其評(píng)述,層型是現(xiàn)代地層學(xué)最重要的概念之一，也是現(xiàn)代地層學(xué)重要的工作方法與工 作程序之一。 層型(stratotype)是指地層的典型剖面，它是建立、識(shí)別和闡明一個(gè)地層單位或界線的典型剖面，也有人稱之為“模式”。層型可分為： 1．單位層型(unit—stratotype)指一個(gè)地層單位的典型剖面，這是闡 明和識(shí)別一個(gè)地層單位的標(biāo)準(zhǔn)。單位層型的上下界就是它的界線型。 2．界線層型(boundary—str

8、atotype) 指建立一條地層界線的典型剖面。它是確定和識(shí)別地層界線的、在典型剖面中的一個(gè)“點(diǎn)”。 3．復(fù)合層型(composite—stratotype) 指由幾個(gè)“分層型”聯(lián)合而成的一個(gè)單位層型。例如，由于剖面不完整、不連續(xù)，于是一個(gè)地層單位可由某段剖面代表它的下部，另選一段剖面代表它的上部。（注：對(duì)一個(gè)地層單位或地層界線，可以有幾個(gè)比較標(biāo)準(zhǔn)的剖面，但 只能有一個(gè)層型）。,14,層型方法的優(yōu)點(diǎn)：為全球地層樹(shù)立供對(duì)比

9、的唯一標(biāo)準(zhǔn)，保證所代表的時(shí)間的連續(xù)性，沒(méi)有間斷。層型方法的缺點(diǎn)：化石和巖相的可選性； 認(rèn)定方法的人為性（投票表決）；野外實(shí)際應(yīng)用的局限性。 綜述：層型方法是當(dāng)前確定地層單位和界線最常用的方法，也是國(guó)際地科聯(lián)地層委員會(huì)采用的技術(shù)路線，但并不是最理想的確定與識(shí)別地層單位及界線的方法。,15,16,單位層型與界線層型示意圖,17,巖石地層的劃分和對(duì)比,巖石地層劃分：在詳細(xì)研究地層剖面特征、空 間分布及其形成的地質(zhì)環(huán)境、條件和巖相

10、的基礎(chǔ)上概括、抽象出巖石地層結(jié)構(gòu)模型，并將其組織為相應(yīng)的巖石地層單位。巖石地層對(duì)比：在區(qū)域上比較、尋找相似的或一致的巖石地層結(jié)構(gòu)，延伸具有相似或一致的巖石地層結(jié)溝的巖石地層單位。由于相似的或一致的巖石地層結(jié)構(gòu)可由同一沉積作用、沉積環(huán)境和地質(zhì)過(guò)程形成，也可由不同一的沉積作用、沉積環(huán)境和地質(zhì)過(guò)程形成。因此，建立在巖石地層結(jié)構(gòu)類(lèi)似性或一致性基礎(chǔ)上的巖石地層對(duì)比有三種可能：一，等特征對(duì)比；二，等特征、等相和等時(shí)對(duì)比；三，等特征、等相不

11、等時(shí)對(duì)比。,18,地層特征、地層結(jié)構(gòu)與巖石地層劃分對(duì)比,定義：地層特征是指那些能用肉眼或借助其他物理、化學(xué)方法、手段觀測(cè)得到的具穩(wěn)定時(shí)空延展性的客觀地質(zhì)存在。地層特征的載體是巖層，它可劃分為七個(gè)層次；即：紋層（lamination）; 紋層組（lamination sets）; 層（bed）； 層組（bed sets）, 亞層序（parasequence）, 層序（

12、sequence） 序列(synthem) 注：“層”是地層特征的基本裁體。,19,三大類(lèi)地層特征,20,地層結(jié)溝類(lèi)型、涵義和實(shí)例,21,巖石地層單位的清理,地層綜合分析的重要任務(wù)之一：對(duì)現(xiàn)有地層單位的審核與整理，對(duì)不合理的、不確切的、甚至造成混亂的地層單位加以整理。其中，對(duì)巖石地層單位的清理將首當(dāng)其沖。清理地層單位特別是巖石地層單位的作用：保證地層工作有統(tǒng)一認(rèn)識(shí)和共同語(yǔ)言；它既直接為地層對(duì)比及區(qū)測(cè)填圖服務(wù)，也為為

13、編寫(xiě)綜合性的各時(shí)代地層典或地層總結(jié)奠定基礎(chǔ)。巖石地層單位清理的重點(diǎn)：一是同義的組、群創(chuàng)名過(guò)多，組、群的名稱不是按所處的沉積盆地，而是按所在工作區(qū)或行政區(qū)任意創(chuàng)名。二是混淆巖石地層單位與時(shí)間地層單位的概念，過(guò)分重視組、群的時(shí)間含義，忽視其最本質(zhì)的巖性特征，以致組、群經(jīng)常隨著化石的新發(fā)現(xiàn)、時(shí)代的改變而隨意被肢解、修改和再創(chuàng)新名。（注：對(duì)巖石地層單位進(jìn)行清理時(shí)，重點(diǎn)是比較其巖性、巖相特征，而不是其時(shí)間含義。）,22,生物地層的劃分對(duì)

14、比,理論基礎(chǔ)：生物界(包括動(dòng)物界和植物界)在進(jìn)化過(guò)程中的規(guī)律——前進(jìn)性、不可逆性、階段性和遷移的瞬時(shí)性等． 應(yīng)用范圍：對(duì)顯生宙以來(lái)的沉積地層（尤其是含煤地層），確定其相對(duì)年齡，建立地質(zhì)事件順序，確定橫向?qū)Ρ汝P(guān)系?；驹恚荷锶喉樞蛟?principle of faunal succession)，又稱化石對(duì)比原理(principle of fossil correlation； Smith）1815）：相同的巖層總是以同一疊覆

15、順序排列著，并且每個(gè)連續(xù)出露的巖層都含有其本身特有的化石，利用這些化石可以把不同時(shí)期的巖層區(qū)分開(kāi)。常用方法：標(biāo)準(zhǔn)化石法：利用標(biāo)準(zhǔn)化石研究地層的方法。標(biāo)準(zhǔn)化石指生存時(shí)間短，分布范圍廣，數(shù)量眾多，保存完好的化石。而生物生存時(shí)間短，表明其演化迅速，這類(lèi)生物化石在地層中的垂向分布局限，時(shí)問(wèn)標(biāo)志明顯，便于較精確地劃分地層，如筵類(lèi)和牙形石等。盡管標(biāo)準(zhǔn)化石法尤其局限性但仍是生物地層學(xué)中最基本、最常用的方法。生物組合法：在缺乏最典型、最精確的生

16、物標(biāo)志時(shí)，同層共生的所有化石的總貌可“提供大致相近的綜合的地層信息。即使存在標(biāo)準(zhǔn)化石的情況下，綜合分析生物群全貌，也能提供更豐富、更全面的地層時(shí)代和沉積環(huán)境的信息。 注：利用化石群或化石共生組合來(lái)確定地層層位的方法比較簡(jiǎn)便，已被廣為應(yīng)用。須注意的是(1)此法適于在化石豐富(即化石的種類(lèi)和數(shù)量均較多)的地層中使用，尤其對(duì)新生代含微體化石豐富的地層更為有效l(2)化石成分的明顯更替應(yīng)與地層界線一致；(3)盡量與標(biāo)準(zhǔn)化石配合使用。

17、,23,古生物學(xué)方法,化石在地層劃分與對(duì)比上的意義A、B 為相距甚遠(yuǎn)的兩地層剖面，根據(jù)各層不同化石的順序，可確定其相對(duì)地質(zhì)年代，兩剖面的含化石層可對(duì)比。（據(jù) R.C. Moore,1952),24,生物地層單位的種類(lèi)及等級(jí)生物帶是生物地層帶的簡(jiǎn)稱，它是任何一種生物地層單位的統(tǒng)稱。生物地層劃分可采用不同生物特征（如以全部化石或某類(lèi)化石的組合特征、共生情況、延續(xù)范圍、富集程度、形態(tài)特征等）為根據(jù)。因此，有含義和內(nèi)容很不相同的多種生

18、物帶。為指明生物帶的種類(lèi)，對(duì)每種生物帶應(yīng)有不同的、專用的和定義完善的術(shù)語(yǔ)。經(jīng)常使用的生物帶有五種，即延限帶、間隔帶、譜系帶、組合帶和富集帶。他們之間不存在從屬關(guān)系，也不相互排斥，更不是代表生物地層單位的不同等級(jí)。例如，延限帶不應(yīng)該劃分成組合帶，反之亦然。然而某些種類(lèi)生物帶（如組合帶）可再細(xì)分為亞帶，或?qū)⒂泄餐锏貙犹卣鞯膸讉€(gè)生物帶組成一個(gè)超帶。因此，生物亞帶、生物帶和生物超帶成為生物地層單位的一種等級(jí)。此外，一個(gè)種的延限帶附屬于它

19、隸屬的屬延限帶，這是生物分類(lèi)等級(jí)含義已延至生物地層單位上的結(jié)果，不再需要一個(gè)生物帶的等級(jí)術(shù)語(yǔ)。,25,26,1繁盛于A、B、C三層；2、7、9、12一延續(xù)和繁盛均僅限于B層；3一出現(xiàn)于A層、繁盛于B層；4一出現(xiàn)于B層，繁盛于B．C層；5一出現(xiàn)于A層繁盛于B層，滅絕于C層6-l4一繁盛于A層，滅絕于B層；8、13一出現(xiàn)于B層，繁盛于C層；l0一進(jìn)入B層前滅絕；11一出現(xiàn)于C層底部,化石組合示意圖,27,含煤巖系與煤層,含煤

20、巖系（coal measures; coal series; coal-bearing strata; coal-bearing formation) 通常指一套含有煤層或煤線的沉積巖系。又稱含煤沉積、含煤地層、煤系、含煤建造等。含煤巖系的巖性和沉積相在垂直剖面上常顯示有規(guī)律的變化。含煤巖系的變化主要受控于巖系形成時(shí)的古構(gòu)造和古地理環(huán)境。煤層（coal seam;coal bed)指植物遺體經(jīng)復(fù)雜的生物化學(xué)作用、地質(zhì)作用轉(zhuǎn)變而成

21、的層狀固體可燃礦產(chǎn)。它賦存于含煤巖系之中，位于頂、底板巖石之間。煤層的層數(shù)、厚度、產(chǎn)狀和埋藏深度等受古構(gòu)造、古地理及古氣候條件制約。,28,煤層對(duì)比（correlation of coal seams）,基本含義：根據(jù)對(duì)比標(biāo)志，研究、分析判斷不同地點(diǎn)兩個(gè)或兩個(gè)以上煤層或煤組相互對(duì)應(yīng)關(guān)系。意義：煤層對(duì)比是煤田地質(zhì)勘探、生產(chǎn)勘探和煤礦開(kāi)采的基礎(chǔ)地質(zhì)工作，主要用于查明煤層層序、厚度及其變化，了解煤系和煤層的原生及后生變化，煤質(zhì)及其變化，進(jìn)行

22、煤層評(píng)價(jià)，判斷構(gòu)造，計(jì)算儲(chǔ)量，指導(dǎo)礦井開(kāi)發(fā)生產(chǎn)等。 方法：煤層對(duì)比是以具一定特征的巖層、煤層、巖性組合、旋回結(jié)構(gòu)或一定動(dòng)植物化石或化石群的巖層作為標(biāo)志進(jìn)行的。,29,煤層對(duì)比方法,①標(biāo)志層法。有一定特征、厚度小、橫向變化不大的巖層，均可作為標(biāo)志層。當(dāng)厚度穩(wěn)定、結(jié)構(gòu)及成分特征明顯時(shí)，煤層本身亦可作為對(duì)比標(biāo)志。標(biāo)志層按其穩(wěn)定程度可分為區(qū)域性標(biāo)志層、全區(qū)性標(biāo)志層及局部性標(biāo)志層3類(lèi)。標(biāo)志層法是煤田地質(zhì)勘探中常用的對(duì)比方法。②巖相一旋回特征對(duì)

23、比法。在對(duì)含煤巖系詳細(xì)研究基礎(chǔ)上，選擇測(cè)繪一個(gè)相一旋回標(biāo)準(zhǔn)剖面。在其他有 關(guān)剖面上，首先找出若干個(gè)控制性旋回，進(jìn)而劃分小旋回，逐步與相一旋回標(biāo)準(zhǔn)剖面對(duì)比。此種方法多用于海陸交替相含煤巖系。③古生物法。當(dāng)含煤巖巖系富含動(dòng)植物化石時(shí)，可根據(jù)一定的種屬、具一定特征的動(dòng)植物化石或一定組合的動(dòng)植物化石群進(jìn)行對(duì)比。此種方法不能用于啞地層。④ 微古生物法。含煤巖系中含有介形類(lèi)、輪藻、牙形石等微體古生物時(shí)使用的對(duì)比方法,30,煤層對(duì)比方法（續(xù)）

24、,⑤ 孢粉法。根據(jù)含煤巖系中的標(biāo)準(zhǔn)類(lèi)型孢粉、孢粉組合以及具有特殊孢粉成分的標(biāo)志層進(jìn)行對(duì)比。此種方法適用于巖漿活動(dòng)破壞輕微、煤層未受構(gòu)造強(qiáng)烈破壞、煤化程度較低的煤。⑥煤巖特征對(duì)比法。根據(jù)煤巖組分、宏觀類(lèi)型、顯微組分含量及其變化，以及煤層結(jié)構(gòu)等煤的宏觀和微觀特征進(jìn)行綜合分析，某些特殊夾石層，如粘土巖夾石有時(shí)也可作為對(duì)比依據(jù)。此種方法可靠，使用較多。⑦巖礦特征法。根據(jù)巖石的礦物成分、含量變化以及礦物的標(biāo)型特征進(jìn)行對(duì)比。有時(shí)石灰?guī)r不溶殘旌、

25、粘土染色分析結(jié)果和不同粘土礦物的百分含量亦可用于對(duì)比。此種方法在掩蓋煤田地質(zhì)勘探工作中有重要意義。⑧ 微量元素法。對(duì)含煤巖系巖層和煤灰中微量元素進(jìn)行光譜分析，根據(jù)微量元素共生組合特征和百分含量進(jìn)行對(duì)比。它是是一種輔助方法。但當(dāng)其他方法達(dá)不到預(yù)期對(duì)比效果時(shí)，可作為一種主要方法。⑨ 結(jié)核法。結(jié)核在含煤建造中的分布有一定規(guī)律，其特征和含煤性有一定關(guān)系，特別是同生結(jié)核在一定程度上可視為聚煤條件的指標(biāo)。因此，可利用結(jié)核的物質(zhì)成分、大小、結(jié)構(gòu)、

26、構(gòu)造、表面特征、結(jié)核與圍巖的分離程度，以及結(jié)核系數(shù)等特征或統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)對(duì)比巖、煤層。⑩ 測(cè)井曲線法。煤與其他巖石物性上往往有一定差異，因而可以根據(jù)測(cè)井曲線類(lèi)型，尋找物性標(biāo)志層進(jìn)行煤層或煤組對(duì)比。常用的有電阻率曲線、自然電位曲線、密度測(cè)井曲線和天然伽馬曲線等。 注：進(jìn)行煤層對(duì)比時(shí)，除在特定條件下采用單一對(duì)比方法外，一般選擇若干種方 法進(jìn)行綜合對(duì)比，以求準(zhǔn)確。,31,煤核（coal ball),32,地層劃分與對(duì)比的結(jié)果,結(jié)果表示：地層

27、柱狀圖，地層柱狀對(duì)比圖，地層區(qū)劃圖,33,地層柱狀圖的基本要求：1）代表性的地層剖面（厚度，頂?shù)捉缦?，巖性特征等）為依據(jù)；2）內(nèi)容符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求（區(qū)域地質(zhì)填圖）,34,地層柱狀對(duì)比圖的基本要求：1）以重要門(mén)類(lèi)生物化石為主線（可參考《中國(guó)地層典》，《中國(guó)各地質(zhì)時(shí)代地層劃分與對(duì)比》，結(jié)合沉積特征、含煤性、穩(wěn)定分布的標(biāo)志層等因素。2） 主要強(qiáng)調(diào)地層小區(qū)之間的橫向?qū)Ρ?35,地層分區(qū)或地層區(qū)劃,地區(qū)分區(qū)，又稱地層區(qū)劃,指各個(gè)地區(qū)由于大

28、地構(gòu)造背景、古地理環(huán)境和生物區(qū)系等不同，故在地層發(fā)育的總體特征，和不同階段的發(fā)展變化等方面都存在差異，根據(jù)這種差別劃分出不同地層區(qū)。地層分區(qū)的作用和目的：正確反映各區(qū)地層發(fā)育的總體特征，便于概括各時(shí)代地層沉積類(lèi)型的空間分布及其在時(shí)間上的發(fā)展變化，指導(dǎo)區(qū)測(cè)和找礦。地層分區(qū)的原則：需用“四維”觀念去認(rèn)識(shí)地層；必須考慮一個(gè)地區(qū)在不同地史階段的古地理、古構(gòu)造特征及其發(fā)展變化，注意其發(fā)展的階段性；同時(shí)更要考慮該區(qū)在整個(gè)地史時(shí)期的共同特征。與

29、劃分一個(gè)地質(zhì)時(shí)期的沉積分區(qū)完全不同，它要反映區(qū)域地層發(fā)育的總體特征。,36,區(qū)域地層總體特征,區(qū)域地層總體特征： (1)沉積類(lèi)型。主要指沉積相組合或建造類(lèi)型。（2）生物區(qū)系。指生物相分異和生物分區(qū)。（3)層序特征及厚度特征。 (4)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)及變質(zhì)作用。前者指大階段地層間的接觸關(guān)系，如基底與蓋層之間、或其他重要的不整合面。后者是指熱變質(zhì)作用，它反映重大地質(zhì)事件發(fā)生的時(shí)期，可用于劃分地質(zhì)階段。區(qū)域地層總體特征是由由大地構(gòu)造背景控制

30、的。地層分區(qū)與大地構(gòu)造分區(qū)的關(guān)系極其密切 地層分區(qū)的主要依據(jù)：（1）地層發(fā)育的總特征及分布特點(diǎn)，（2）層序特征、基底構(gòu)造及接觸關(guān)系，（3）沉積組合特征、含礦性及厚度變化，（4）火山作用、巖漿活動(dòng)及區(qū)域變質(zhì)作用，（5）古生物群特征。,37,地層分區(qū)的等級(jí)及其特點(diǎn),我國(guó)現(xiàn)行的三級(jí)地層分區(qū)方案：地層區(qū)； 地層分區(qū)；

31、 地層小區(qū)； 1．地層區(qū)(簡(jiǎn)稱區(qū))為一級(jí)地層區(qū)。其建立主要考慮自前震旦紀(jì)以來(lái)全部地層發(fā)育的總體特征。在一級(jí)地層區(qū)內(nèi)，一般要求系以上的地層單位在巖相上(指沉積環(huán)境、巖性特征及古生物特征的總和)能夠?qū)Ρ?，統(tǒng)可以基本對(duì)比或分區(qū)對(duì)比。 2．地層分區(qū)(簡(jiǎn)稱分區(qū))地層分區(qū)是二級(jí)地層區(qū)。它的劃分主要根據(jù)某斷代(例如古生代)地層發(fā)育的總特征。在二級(jí)地層區(qū)內(nèi)，一般要求統(tǒng)在巖相上可以對(duì)比。組基本可以對(duì)比或分區(qū)對(duì)比。 3．地層小區(qū)(簡(jiǎn)稱小區(qū)

32、)這是三級(jí)地層區(qū)一它是地層分區(qū)的基本單位，它的劃分主要依據(jù)某些時(shí)代的地層發(fā)育的特征。在一個(gè)小區(qū)內(nèi)，地層層序、組及群的特征、含礦性及古生物群等，應(yīng)基本一致。一般要求組級(jí)單位可以對(duì)比。,38,中國(guó)地層分區(qū)略圖(據(jù)王鴻楨、劉本培．1979),39,層序地層學(xué)( 序列地層學(xué)）及其應(yīng)用,層序地層學(xué)是研究旋回式、成因上有聯(lián)系的、以侵蝕面或者與其可以對(duì)比的整合面為界的年代地層格架，以及沉積層序內(nèi)部地層、巖相分布模式的地層學(xué)分支學(xué)科。,層序地層學(xué)是在地

33、震地層學(xué)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，它概括了地震地層學(xué)的基本概念和方法，并綜合了生物地層學(xué)、同位素地層學(xué)、磁性地層學(xué)、沉積學(xué)和構(gòu)造地質(zhì)學(xué)的最新成果。其基本原理是構(gòu)造運(yùn)動(dòng)、全球絕對(duì)海平面的變化和沉積物供應(yīng)速度綜合作用的結(jié)果，產(chǎn)生了地層記錄，也可稱作地層信號(hào)。這些記錄反映了上述諸作用的規(guī)模、強(qiáng)弱、持續(xù)時(shí)間和影響范圍。其中，構(gòu)造作用與海平面變化的結(jié)合，引起了全球性相對(duì)海平面變化，它控制了沉積物形成的潛在空間。,40,層序地層學(xué)的產(chǎn)生起源于Mac Je

34、ryey在70年代后期的研究成果，他在數(shù)學(xué)上模擬和定量表示了產(chǎn)生全球旋回曲線的海平面、構(gòu)造沉降和物源供給之間的相互關(guān)系。這項(xiàng)工作顯示出層序地層學(xué)以統(tǒng)一思想對(duì)地層學(xué)和盆地演化進(jìn)行研究所產(chǎn)生的巨大潛力。然而，層序地層學(xué)成為獨(dú)立的學(xué)科形成于80年代后期，是由P．R．Vail、J．B．Samgree和J．C．Van Wagoner等學(xué)者提出并完善的?！　．R．Vail等（1987）提出的層序地層學(xué)概念及其有關(guān)沉積模式，是以海洋環(huán)境為背景，針

35、對(duì)被動(dòng)大陸邊緣提出的。層序地層學(xué)的核心部分是研究全球海平面升降變化對(duì)沉積作用的控制。包括對(duì)大陸邊緣碎屑沉積作用的控制和對(duì)大陸邊緣碳酸鹽沉積作用的控制。層序及其內(nèi)部組成部分體系域是全球海平面升降、地殼沉降以及沉積物供給之間相互作用的產(chǎn)物。全球海平面升降和構(gòu)造沉降共同作用的結(jié)果，引起海平面的相對(duì)變化。在全球海平面升降的控制下，海平面的相對(duì)變化速度是碎屑沉積地層型式和巖相分布的主要控制因素；在長(zhǎng)期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的背景下，海平面的相對(duì)變化控制碳酸鹽沉

36、積地層型式和巖相分布。,41,層序地層學(xué)的基本論點(diǎn) 地層單元的幾何形態(tài)及巖性受海平面升降、構(gòu)造沉降、沉積物供給和氣候四大參數(shù)控制。其中全球海平面升降速度、構(gòu)造沉降速度和沉積物供給速度控制了沉積盆地的幾何形態(tài)；這三種因素互相影響、互為因果關(guān)系最終導(dǎo)致某一地區(qū)海平面相對(duì)于該區(qū)陸架邊緣的相對(duì)變化速度及沉積體系域的發(fā)生、發(fā)展和變化。,42,絕對(duì)海平面與相對(duì)海平面,43,全球海平面變化曲線要素圖,44,45,層序(SEQUENCE

37、)體系域(SYSTEM TRACT)層序界面(KEY SURFACE),層序地層學(xué)的基本概念,46,層序：是一套相對(duì)整一的、成因上存在聯(lián)系的、頂?shù)滓圆徽厦婊蚺c之相對(duì)應(yīng)的整合面為界的地層單元。 -準(zhǔn)層序：是一層序地層分析中最基本的沉寂單元，是一個(gè)一海泛面或與之相對(duì)應(yīng)的面為界的、成因上有聯(lián)系的層或?qū)咏M構(gòu)成的相對(duì)整合序列。   -準(zhǔn)層序的邊界：是一個(gè)海泛面及與之相關(guān)的界面。大多數(shù)準(zhǔn)層序邊界海泛面均存

38、在著深水沉積與淺水沉積的一個(gè)截然界面。    -準(zhǔn)層序沉積特征：是一個(gè)向上沉積水體不斷變淺的序列，層厚向上增大，生物擾動(dòng)向上減少，沉積相向上指示水深變淺，三維空間上表現(xiàn)簡(jiǎn)單的沖刷和變粗的趨勢(shì)。 -準(zhǔn)層序組：是指由成因相關(guān)的一套準(zhǔn)層序構(gòu)成的、具特征堆砌樣式的一種地層序列，其邊界為一個(gè)重要的海泛面和與之可對(duì)比的面，有時(shí)它可以和層序邊界一致。體系域：指一系列同期沉積體系的集合體。層序界面

39、      -不整合：是一個(gè)將新老地層分開(kāi)的界面，沿著這個(gè)界面有證據(jù)表明存在指示重大沉積間斷的陸上侵消截或陸上暴露現(xiàn)象。      -海泛面：是一個(gè)新老底層的分界面。他們常常是平整的，僅有米級(jí)的地形起伏，但穿過(guò)這個(gè)界面會(huì)有證據(jù)表明水深的突然增加。      可容空間：指供沉積

40、物潛在堆積的空間.,47,體系域類(lèi)型- 低水位體系域 (LST),48,體系域類(lèi)型- 海侵體系域 (TST),49,體系域類(lèi)型- 高水位體系域 (HST),50,體系域類(lèi)型- 陸架邊緣體系域 (SMST),51,52,53,54,全球海平面變化的周期性,,55,層序地層學(xué)方法用于地層劃分對(duì)比的一般步驟,1．建立層序地層格架 這是層序地層學(xué)的研究基礎(chǔ)。目前，主要依據(jù)地震剖面，查明不連續(xù)面，再結(jié)合鉆井和露頭資料進(jìn)行對(duì)比。主要工作是識(shí)別層序

41、界線和在層序內(nèi)部劃分出準(zhǔn)層序和準(zhǔn)層序組。 2．建立年代地層格架 依據(jù)古生物、同位素年齡值、古地磁、氧同位素、海平面指數(shù)等，建立地質(zhì)年代并繪制海平面相對(duì)升降變化曲線。以便和全球性海平面變化旋回對(duì)比。 3．確定體系域 首先，確定沉積盆地內(nèi)的第一個(gè)海侵面，即尋找海侵體系域的底面。其下伏為低水位體系域或陸架邊緣體系域，頂面為進(jìn)積底面。海侵面的識(shí)別關(guān)鍵是尋找判斷密集層段。其次，根據(jù)地震地層特征來(lái)判斷和識(shí)別體系域.,56,57,地史時(shí)期的

42、成煤期,,,,58,中國(guó)的石炭系,中國(guó)石炭系各?。▍^(qū)）均有分布地層發(fā)育良好，有穩(wěn)定型、活動(dòng)型和過(guò)渡型的海相、陸相、海陸交替相多種沉積類(lèi)型，出露面積為379100km2。      穩(wěn)定型沉積海陸交替相含煤、碎屑、碳酸鹽沉積主要分布于華北地區(qū)，多缺矢下統(tǒng)，動(dòng)植物化石豐富，一般厚度不大；淺海相碳酸鹽沉積分布于揚(yáng)子一華南區(qū)及塔里木區(qū)，層序完整無(wú)缺，化石豐富，門(mén)類(lèi)繁多；碳酸鹽夾碎屑沉積分布于西藏、川滇

43、西部，生物屬華南型；冰淺海岡瓦納相碎屑沉積分布于瀾滄江南，發(fā)育有冷水型動(dòng)物群。      活動(dòng)型沉積海相：淺海碎屑夾火山噴發(fā)沉積分布于天山一興安區(qū)及昆侖區(qū)，部分地區(qū)缺矢下統(tǒng)，上統(tǒng)發(fā)育完整，巖性、厚度變化極大，生物群以珊瑚、腕足類(lèi)等底棲類(lèi)為主，伴有菊石，并含安加拉植物群；半深海碎屑、碳酸鹽夾火山噴發(fā)沉積，分布于瀾滄江西南的狹長(zhǎng)地區(qū)，巖相變化大，發(fā)育有冷暖混合型動(dòng)物群。陸相：分布局限，僅見(jiàn)于黑龍江嫩

44、江罕達(dá)氣一帶，為類(lèi)磨拉石及火山噴發(fā)沉積。      過(guò)渡型沉積分布于祁連山、秦嶺、念青唐古拉山以及金沙江流域和滇西南地區(qū)。沉積類(lèi)型復(fù)雜，有濱海相碎屑、碳酸巖和含煤碎屑沉積，淺海相碳酸鹽、碎屑沉積，半深海相.。硅質(zhì)碎屑及碳酸鹽沉積，局部地區(qū)夾火山熔巖和火山碎屑巖。巖相、厚度變化大。     石炭系蘊(yùn)藏著豐富的煤。鋁土礦、耐火粘土、石膏等礦產(chǎn)。,59,顯生

45、宙以來(lái)的有機(jī)碳埋藏比率（Berner,1987),60,中國(guó)石炭-二疊紀(jì)年代地層劃分問(wèn)題,石炭系（中國(guó)地層典，2000； 中國(guó)地調(diào)局；2005） 石炭系（中國(guó)區(qū)域年代地層表；2002） 壺天亞系 馬平統(tǒng) 上石炭統(tǒng)

46、 小獨(dú)山階 威寧統(tǒng) 逍遙階 達(dá)拉階 達(dá)拉階 滑石板階

47、 滑石板階 羅蘇階 羅蘇階 豐寧亞系 下石炭統(tǒng) 大塘統(tǒng)

48、 德塢階 德塢階 大塘階 上司階 巖關(guān)階 舊司階

49、 巖關(guān)統(tǒng) 湯耙溝階,61,62,63,華南地層區(qū)-貴州獨(dú)山剖面,64,獨(dú)山泥盆紀(jì)—石炭紀(jì)國(guó)際典型標(biāo)準(zhǔn)地質(zhì)剖面的主要集中地為：東起水巖鄉(xiāng)的丹林，經(jīng)舒家坪、龍洞水至大河口，雞窩寨、何家寨、盧家寨、五里橋；西從白虎坡經(jīng)水頭寨、其林寨、二層坡直達(dá)平塘縣的卡浦橋，全長(zhǎng)約21．3公里，輻射區(qū)域面積約14．91平方公里?！蔼?dú)山標(biāo)準(zhǔn)剖面”因其地層發(fā)育良好、

50、出露完整、古生物化石豐富等特征，早已在國(guó)內(nèi)外享有相當(dāng)?shù)穆曌u(yù)，具有重要的科學(xué)價(jià)值，特別在地學(xué)研究中的地位舉足輕重，直接或間接地影響全球地學(xué)研究的進(jìn)步和發(fā)展。,65,華北地層區(qū)-山西太原剖面,66,中國(guó)石炭系柱狀剖面對(duì)比圖,67,中國(guó)的二疊系,中國(guó)二疊系發(fā)育良好，全國(guó)各?。▍^(qū)均有不同程度分布。具有穩(wěn)定型、活動(dòng)型和過(guò)渡型的海相及陸相沉積，出露面積為323700km2。      穩(wěn)定型沉積海相：淺海

51、臺(tái)地相碳酸鹽沉積分布于上揚(yáng)子區(qū)，巖相及厚度穩(wěn)定，生物發(fā)育，以特提斯型底棲類(lèi)動(dòng)物群為主；淺海相碳酸鹽、碎屑及近海含煤碎屑沉積分布于江南及東南地區(qū)，巖相復(fù)雜，厚度變化大，動(dòng)物群有頭足類(lèi)、腕足類(lèi)、雙殼類(lèi)等，壽昌菊石群豐富，華夏植物群繁盛；淺海相碎屑及碳酸鹽沉積分布于藏南地區(qū)，為河湖沼相含煤碎屑和以紅色為主的雜色碎屑沉積，下部局部夾濱海相沉積 ，巖性巖相穩(wěn)定，華夏植物群豐富，上部含歐美植物群。     

52、 活動(dòng)型沉積海相：主要分布于天山一興安區(qū)，完達(dá)山一帶、臺(tái)灣省亦有出露，為厚度巨大的淺海相 、海陸交替相碎屑、中酸性火山噴發(fā)夾碳酸巖沉積，動(dòng)物群為冷水型、冷暖交替及混生型，并含有安加拉植物群。陸相：分布于塔里木地區(qū)，為山前河湖相以紅色為主的粗碎屑夾火山噴發(fā)沉積，含安加拉、華夏植物群（不混生）。      過(guò)渡型沉積海相：分布于昆侖一南祁連、藏北、青海及滇西地區(qū)，為碎屑、碳酸鹽及火山噴發(fā)沉積，局部有

53、含煤碎屑沉積，巖相及厚度變化急劇，生物為特提斯型動(dòng)物群及華夏植物群。陸相：分布于準(zhǔn)噶爾、吐魯番等地，為山間、山麓河湖相碎屑沉積，含安加拉、華夏、歐美植物群及二齒獸動(dòng)物群。    二疊系是我國(guó)主要的產(chǎn)煤地層，還有鋁土礦、耐火粘土、油頁(yè)巖等。,68,69,,70,中國(guó)石炭-二疊紀(jì)年代地層劃分問(wèn)題,二疊系（中國(guó)地調(diào)局，2005；中國(guó)區(qū)域年代地層，2002 ） 上統(tǒng)（樂(lè)平統(tǒng)）

54、 長(zhǎng)興階 吳家坪階 中統(tǒng)（陽(yáng)新統(tǒng)） 冷塢階 茅口階 祥潘階 棲霞階 下統(tǒng) （船山統(tǒng)） 隆林階

55、 紫松階,71,華南地層區(qū)-貴州龍里剖面,72,浙江長(zhǎng)興剖面-P/T 金釘子,73,華北地層區(qū)-山西太原剖面,74,中國(guó)二疊系柱狀剖面對(duì)比圖,75,基本參考文獻(xiàn)《中國(guó)地層典》編委會(huì)編，1996，中國(guó)地層典（太古宇-新近系）。地質(zhì)出版社A. 薩爾瓦多主編， 2000，國(guó)紀(jì)地層指南：地層分類(lèi)、術(shù)語(yǔ)和程序全國(guó)地層委員會(huì)編，2001，中國(guó)地層指南及中國(guó)地層指南說(shuō)明書(shū)。地質(zhì)出版社。全國(guó)地層委員會(huì)編，2002，中國(guó)區(qū)域年代