词条 | 地层沉积组合 |
释义 | § 正文 地层沉积组合与大地构造环境密切相关,如在岩石组分、结构构造、地层层序和地质体几何形状等方面。在组分上,是成分分选和集中的程度(成熟度)、火山物质的比例,以及岩石化学和地球化学特征等;在沉积结构构徐上,表现为粒级分选、磨圆度、球度、层面和层理构造等;在地层层序和几何形体上,体现为韵律交互和旋回更叠的频度以及规则席状、尖灭透镜状以及巨厚楔状体等的区别。此外,如地层厚度大小、形成时水体深浅、地层接触关系、成岩特征和所含化石的生态组合、埋葬状态等,都在一定程度上反映了构造运动的速度、幅度和对比度,指明了其形成的构造环境。因此,地层沉积组合研究在阐明地壳构造运动性质及演化历史、了解矿产资源分布方面都有重要意义。 § 研究简史 18世纪中叶至19世纪初,欧洲学者开始采用不同的术语表示不同的岩石地层组合。1827年,瑞士B.施图德在研究阿尔卑斯第三纪地层时,把坚硬的黑灰色页岩、砂岩韵律性组合称为复理石(flysch,瑞士方言,页岩状岩石之意),把松散的长石砂岩组合称为磨拉石(molasse,法语方言,松软之意),当时也仅有岩石地层组合的意义。1897年,法国的M.A.贝特朗首先提到岩石地层组合与地槽发展的关系,认为复理石和磨拉石是地槽旋回中一种周期性出现的相。这就使复理石、磨拉石等概念失去了岩石地层的含义,而具有了新的意义。1938年,英国O.T.琼斯根据早古生代壳灰岩相和笔石页岩相的分异,已经注意到沉积作用与大地构造背景关系。1951年,美国W.C.克伦宾等提出控制沉积岩形成构造环境的构造境(tectotope)概念,并指出杂砂岩相与优地槽有关,纯净的石英砂岩相与稳定陆架有关。1957年,F.J.裴蒂庄结合地槽旋回提出不同阶段的沉积作用特点,认为复理石属杂砂岩套,磨拉石为次杂砂岩套。1965年,法国J.奥布万在总结地槽发展史时,提出了前造山期-前复理石-复理石-磨拉石4个阶段的沉积组合特征。在火山-沉积组合方面,1941年荷兰P.H.奎年根据印度尼西亚资料,提出优地槽带的火山-沉积岩共生组合特征,并认为沉积物主要来自地槽内部的中基性火山岩。 § 沉积建造学说 1933年,苏联学者А.Д.阿尔汉格尔斯基和Н.С.沙茨基提出沉积建造的定义,1939年沙茨基又作了修定;40年代起已广泛用于高加索、乌拉尔(复理石)、中亚、乌拉尔西坡(磨拉石)和俄罗斯地台(碳酸盐岩、含磷岩)等区域地质研究。50年代,沙茨基首先区分陆台、过渡区和地槽建造,分别建立了纵向建造序列(表1), 地层沉积组合并认为建造的特征受到构造、气候、时代3大因素制约,标志着沉积建造较完整的学术体系已经形成。 Н.М.斯特拉霍夫(1960) 强调古气候因素在划分建造中的作用,提出了冰川、潮湿气候、干燥气候和喷发沉积4种建造类型(表2); 地层沉积组合还首先提出沉积岩石组合(建造)在地史中的演变趋势,指出条带状含铁建造 (BIF)仅出现于特定的太古宙至元古宙早期阶段等。前苏联的建造学派在传统的地槽、地台学说发展中作出了重要贡献。 § 板块-沉积学说 20世纪60年代后期,提出板块构造学说后,欧美迅速出现了研究板块构造与沉积作用关系的高潮。美国W.R.迪金森的《板块构造与沉积作用》(1974)一书,在大地构造对沉积作用的控制和沉积盆地的分类方面具有代表性,全球构造中沉积盆地分布如图。英国H.G.雷丁在其著作《沉积环境和相》中,根据现代资料和地史实例,系统地论述了板块构造与沉积作用关系。对于与扩张作用有关的裂谷和大洋中脊,与消减作用有关的弧-沟-盆体系,与转换断层有关的拉分盆地,以及与大陆碰撞有关的残留洋盆和晚造山期盆地的沉积组合特征都作了深入的阐述。 地层沉积组合 前苏联学者А.В.裴伟,于1972年提出了重建陆壳形成过程中物质演化的观点,在扩大传统建造学说研究内容以及与板块构造结合方面起了很好的作用。 § 中国研究现状 叶连俊于1960年探讨了沉积建造分类原则及划分方法,并对华北地台沉积建造进行过较系统的研究。陈国达(1965)提出过地洼型建造新类型。孟祥化(1979)结合中国情况,联系成矿特征,较系统地介绍了建造学说。王鸿祯(1979、1985)根据由构造性质决定的地势分异控制沉积组合的见解,提出6种沉积类型和22种沉积组合(表3)。 地层沉积组合 § 展望 地层沉积组合(建造)及其与大地构造环境相互关系的研究,目前仍处于蓬勃发展的探索阶段。虽然在术语名词上仍不一致,使用概念上有广义和狭义之分,对控制因素也强调不同的方面,但研究的根本目标是一致的。 前苏联的沉积建造学说建立于传统地槽、地台理论基础上,如何进一步与活动论大地构造观点结合;欧美的沉积组合学说兴起于板块构造之后,在解释现代海洋地质、2 亿年来地史发展以及与板块结合方面有明显优点,但如何运用到更古老的大陆地质中去,均待探索。 § 发展简史 为了建立地层之间的时间关系,19世纪初期就形成了一些地层的基本概念。地层层序律说明地层沉积的原始位置近于水平,老者在下,新者在上。化石顺序律认为不同的地层含有不同的化石,可利用不同化石特征鉴别地层。19世纪地层学的主要工作是利用化石逐步建立了统一的地层系统,就是现代所称年代地层学。到19世纪末,人们发现同时期形成的地层具有不同的岩性,这种横向变化导出了岩相横变的概念。德国学者瓦尔特,J.把岩相横变同海侵作用联系起来,解释了时间界面同岩相界面的关系,称为瓦尔特定律。岩相的研究说明岩性界限在多数情况下,并非时间界限,所以除年代地层学以外,还须建立岩性或岩石地层学。20世纪30年代以来,详细的地层和生物群的对比研究建立了生物地层学。年代地层学、岩石地层学和生物地层学一直是地层学中的主要分支学科。50年代以后,由于研究范围的扩大和研究手段的发展,出现了不少新的地层分支学科,如磁性地层学、地震地层学、事件地层学、层序地层学等。 § 研究内容 地层学主要研究地层的层序关系、接触关系和空间变化的关系。地层之间的接触关系可以是连续的也可以是不连续的。短期的沉积中断形成地层间的间断关系。长期的沉积间断,经过基盘抬升,构造变动和陆上剥蚀,与上覆地层间则形成多种类型的不整合关系(见地层接触关系、不整合)。关于地层之间的空间变化关系,也有一系列的分析方法和概念。多数地层属于沉积成因。根据现代沉积与其生成环境的关系,判断地层形成时的沉积环境,称为沉积相分析或岩相分析。同样,根据现代大陆内部、大陆边缘和海盆不同构造条件下形成的沉积特征,判断地层沉积时构造环境,称为沉积组合分析或建造分析。在较长时间内形成的一系列地层反映了所处构造环境的不断变化,可称为沉积组合序列。组合系列的总体特征即是地层沉积类型。地层的沉积类型反映了构造环境的空间分异。一般可按构造活动性区别为稳定类型、过渡类型和活动类型(见地层沉积组合)。为了概括地反映各区地层沉积类型的总体特征及其在时间上的发展交替,就有必要进行地层区划,称为地层分区(见地层区划)。为了使地层知识、概念、方法系统化和规范化,使地层学者在工作中有所遵循,有共同语言,便于学术交流,还须研究地层分类和名词术语等,这些内容都可归入地层指南(地层规范)。 地层学的主要分支包括年代地层学、岩石地层学和生物地层学。年代地层学以地层的地质年代归属为主要研究内容,以时间界面为准划分地层,与地质年代表一致是建立地层系统的基本要求。岩石地层学以地层的岩性特征为主要研究内容,以岩性界面变化为准,划分地层,是建立区域地层层序的主要方法。生物地层学以地层所含生物化石为主要研究内容,以生物群的交递变化为准划分地层。由于生物演化具有全球的同时性和一致性,所以生物地层研究是确立地质时代表的重要手段。 磁性地层学,利用地层的岩石磁性可作岩性划分的依据,更重要的是利用天然剩磁确定地层形成时古磁极的位置和正反方向等,作为全球性对比和古大陆位置再造的依据。 地震地层学,使用地震波反射提供的地层界面信息,用于地下和海底地层界面的确定。层序地层学利用由间断面分开的、由沉积体系构成的地层层序划分和对比地层。间断面接近于等时面,层序接近于旋回层。层序地层学是地震地层学的深化和发展。 化学地层学,依据地层中化学元素含量分布特征,进行区域地层的对比;也可利用不同时代化学元素含量的变化,推断地球化学环境演变的规律。 同位素地层学,利用放射性同位素测定岩石生成年龄,为年代地层系统提供年龄标定数据,称为地质测时学或地质纪年学。 生态地层学,主要从事古生物生态环境的研究,与沉积环境研究相结合,使生物地层学的研究有了明显的提高。 定量地层学,是指利用计算技术对地层的各种信息数据进行处理(使用较多的是用化石群的统计分析),以优化地层的划分和对比,提高生物地层学的研究精度。 事件地层学的出现与地质事件概念和灾变概念的提出密切相关。事件地层学将突然发生的灾变事件形成的影响用于地层的对比,和用于地层界限的划分,取得了重要的成果。所谓突发的灾变事件主要指全球性事件,例如全球性地磁场的变化,全球性海平面的变化以及水圈气圈物化条件的阶段变化,以及由此引起的沉积作用和生物界的明显改变。 |
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