岩石地層單位

岩石地層單位

岩石地層單位是根據可觀察到並呈現總體一致的岩性(或岩性組合)、變質程度或結構特徵,以及與相鄰地層間關係所定義和識別的一個三維空間的岩石體。一個岩石地層單位可以由一種或多種沉積岩、噴出岩或其變質岩組成。單位的鑑別要求是整體岩石特徵的一致性。

概述

岩石地層單位是地層劃分的一種重要方法,以地層的岩石特徵和岩石類別作為劃分依據的地層單位。它是一般地質工作者的基本實用單位。岩石地層單位包括“群”、“組”、“段”和“層”四級

岩石地層單位必須以實際岩石組分的特徵為基礎,而不是以岩石的地球物理性能(電性、磁性、放射性和其他推論或度量的物理性質)、推論出的時間間隔、地質事件、成因等為基礎。因此,在岩石地層單位的定義中不考慮時間、成因、氣候、環境或事件等因素。但是,岩石地層單位本身是推論這些因素的物質基礎。

化石作為岩石中的一種物質成分,對於識別一個岩石地層單位有時具有重要作用。但是不論在什麼情況下,岩石地層單位的定義中不考慮時間、成因、氣候、環境或事件等因素。但是,岩石地層單位本身是推論這些因素的物質基礎。

劃分變質岩岩石地層單位,仍應遵循岩石特徵的整體一致性這一基本原則。原岩是沉積的或火山堆積的岩層序列,在剖面上呈疊覆關係,雖經區域變質,但原岩特徵清楚,原生面理保存良好,其層序雖然發生變化,但通過構造解析可以恢復原來的可信層序,仍按岩石地層單位劃分與命名。

種類

岩石地層單位分三種:正式岩石地層單位、非正式岩石地層單位和特殊岩石地層單位。

正式岩石地層單位

正式岩石地層單位(Formal lithostratigraphic units)是指符合《中國地層指南》關於岩石地層劃分和單位定義的規定,並按命名程式給予命名的岩石地層單位。

正式岩石地層單位的等級與術語:

群(Group)——兩個或兩個以上相鄰組的組合或行將劃分為若干組的序列。

組(Formation)——岩石地層劃分的基本單位。

段(Member)——組內命名的岩石實體。

層(Bed)——組內或段內命名的特殊岩層,或在火山岩序列中最小的獨特層狀岩石體——岩流層(Flow)。

組(Formation)

組是岩石地層劃分的基本單位,用於地質填圖、描述和闡明區域地質特徵。組是野外巨觀岩類或岩類組合相同、結構類似、顏色相近、呈現整體岩石和變質程度特徵一致、空間上有一定的延展性,並能據以填圖的地層體。

組或者由一種岩石(沉積岩、火山岩或變質岩)構成,或者以一種岩石為主間有重複出現的其他岩石的夾層;或者由兩估種岩石交替出現的互層所構成;還可能以很複雜的岩石組分或獨特的結構所構成並與其他組相區域區別。

對於一個獨立的組所要求的岩石變化程度,沒有嚴格的規定。主要視一個地區的地質複雜程度,並能較為準確地描述其岩石組合特徵和闡明地質歷史為原則。

關於組級單位的厚度,無標準限制。其厚度大小主要取決於能最好闡述該地區岩石發育所需要的地層單位規模的大小。

如果所建的一個組在一定比例尺的地質填圖中,或在橫剖面圖上不能填繪表示出來,則這個組應視為是不合理或無意義的。雖然用一條特殊線條誇大表示一個組的做法是允許的,但建立這樣薄的組組單位應特別慎重,除非其的確具有重要意義。

段(Member)

段是組內較其低一級的正式岩石地層單位。段總是組的一個組成部分,不能脫離組而獨立存在。

組不一定要整分成段。需要時可以僅把組的某個或某此間隔劃分成段。段可以從一個組側向進入另一個組。

凸鏡體(Lens Lentil)是組內兩端尖滅,地理分布窄,其特徵不同於其周圍岩石的一個特殊的凸鏡體狀的岩石體;楔狀體或舌狀體(Tongue),是一個組側向延伸超出其主體並插入其他組中的那個部分。它們都可以命名,被視為特殊形狀的段;未予命名和使用術語段代替時,應視為非正式岩石地層單位。

組內的生物礁和碳酸鹽岩丘可以命名而被視為正式的段(未予命名和以術語段代替時,應視為非正式岩石地層單位)。

一個組側向伸入其他組內的部分可以處理其他組的一個段而另外命名段的次級劃分是層。

層(Bed)

層是最小的正式岩石地層單位。一般只限於對那些能識別出來而且特別有用的一個層,或許多單層組成的單位才給予命名,並指定一個正式岩石地層單位。

像煤層、油砂或基他有經濟價值的一些層,一般也給予命名,但這樣的單位及其名稱通常不屬於正式岩石地層名稱的範疇。

標誌層是一個分布廣而岩性特殊的薄層,可以命名作為正式岩石地層單位。

岩流層(Flow)是火山熔岩中最小的岩石地層單位,等級上與沉積岩中的“層”相當。它可用其結構、成分、疊加序列等加以辨別。一般岩流層都是非正式岩石地層單位。

層的厚度通常為1厘米到幾米厚。厚度更小的層稱作“紋層”(Laminae)。只有由層面限制的層才是岩石地層單位的層。

層可以在段中存在,也可以不分段的組中存在。一個特殊層可以從一個段或組穿入另一個段或組而保持原來名稱。

群(Group)

群是比組高一級的正式岩石地層單位。群可以由兩個或兩個以上相鄰或相關的具有共同岩性(或岩性組合)特徵的組組合而成;有時也可能是一套尚未經深入研究,暫未分組,一經詳細研究後有可能被劃分成若干組的岩石系列。必要時,群可以再分成幾個亞群,或將兩個或兩個以上相鄰並具有共同岩性(岩性組合)特徵的群組建成一個超群。群的單位層型,就是它所包容的各個組的單位層型。組不一定要合併為群,只有為了更有效地在大範圍內進行對比研究,或為編制小比例尺圖件的需要才並組為群。地層厚度大小和沉積時間間隔的長短不是建群的有效理由。

非正式岩石地層單位

非正式岩石地層單位(Informal lithostratigraphic units)是為某些特殊需要而提出的一個無需命名,也不符合命名為正式岩石地層單位的岩石體。從考慮實用目 的而非考慮岩石特徵一致性所識別的岩石體,如含水層、煤層、油砂、採石層、含礦礁或其他有經濟價值的層,即使給了地理專名,也是非正式岩石地層單位。當使用漢語拼音或譯成英文時,單位術語第一個字母不大寫。

依據岩石形成方式、形狀或其他非岩石特徵所鑑別的岩石體,如滑積物、滑移體、滑來層、滑來岩塊、底辟、鹽栓、旋迴層等,均可作為非正式岩石地層單位的名稱。

特殊岩石地層單位

特殊岩石地層(Special lithostratigraphic units)是相對於正常岩石地層提出的,二者分別使用於不同類型的岩石體(地層)。正常岩石地層的形成,符合地層學的地層疊覆律、化石層序律和瓦爾特相律,其岩石(或岩石組合)特徵與結構、層序與地層關係在實地地層剖面上易於識別和縱、橫向追索;而特殊岩石地層,主要是原始層狀或非層狀岩石體(地層)遭受後期不同程度和期次的構造作用、變質作用和岩漿作用等的強烈影響與改造後形成的一套岩石體(地層),其原始地層的順序受到嚴重破壞,岩石特性、結構與構造部分或全部遭受明顯改造與重組,或發生大幅度構造推覆與位移,致使難以用於正常岩石地層的分類方法對其進行或分與對比。

一個特別岩石地層單位可以由一種或多種原始層狀或非層狀岩石(地層)體經受構造、變質作用、岩漿活動等改造、重組面成;也可以是由一種原始層狀或非層狀岩石(地層)體經構造、變質作用等改造重組成多個特殊岩石地層單位。

特殊岩石地層往往代表了早期地殼的岩石組合或複雜構造帶(造山帶)的重要組分,是地殼演化與古陸、古洋變遷的直接記錄。因此,加強對特殊岩石地層的研究具有重要意義,是運用現代地層學參與解決地球演化這一重大課題的一個重要方向。為此,本指南列述以下一些特殊岩石地層單位:岩群、岩組、雜岩、混雜岩、蛇綠岩、滑塌岩、構造岩等(前三類作為正式地層單位,後四種一般是非正式地層單位),以引起廣泛關注。

岩群(Group-complex)

岩群是特殊岩石地層單位中相當於正常岩石地層單位群一級的正式單位。它們是在中—高級變質岩區,或造山帶的主體部位,由於受複雜或強烈花崗岩岩漿活動影響,或受因深熔作用導致的區域混合岩化作用而形成的一套無法建立完整層序的變質表殼岩岩石組合。這類岩石組合,往往呈現頂、底不全,並為特殊構造面所圍限,或被變質花崗質侵入體或成因複雜的花崗質岩石所包容;其岩層往往受強烈韌性剪下作用而產生強烈糜棱岩化,使原始地層順序遭受強烈破壞,難以恢復完整的地層層序。

這套變質表殼岩組合,包括變質基性和超基層火山岩、副片麻岩、變粒岩、麻粒岩、大理岩、鐵英岩、不同程度糜棱岩化石,以及由上各類岩石經受不同深熔作用改造形成的層狀區域混合岩類.等。這套岩石組合在較大範圍內巨觀上具有相對的層序意義,可進行較大範圍內的對比。岩群一般包括兩個或多個岩組,有時其間還可包括有正常岩石地層單位的組。

岩組(Formation-complex)

岩組是岩群中根據岩石(或岩石組合)特徵,進一步再分的相當於正常岩石地層單位組一級的正式岩石地層單位。其岩層具深淺不等的變質程度,有時呈現中等至強烈糜棱岩化、片理化、布丁化,或在強幹性弱的岩層中呈現為複雜的褶皺疊加和各種塑性變形特徵;其原生面理往往部分或全部為後生面理所置換;其頂、底界常被次生構造成(如區域性斷層、韌性剪下帶或強變形帶)所限;岩組與岩組之間的接觸關係,一般不符合原始正常岩石地層的疊覆原理,而是構造疊覆關係。岩組可有一定區域延伸,在一定範圍內可進行對比。

雜岩(Xomplex)

雜岩是一種特殊岩石地層單位。它是一套厚度巨大、常不見底、由各種不同類型的一種或數種岩類(沉積岩、火成岩、變質岩)構成的岩石複合體,並以不規則混合的岩性或極為複雜的構造關係為特徵,以致組成岩石體的原始層序模糊不清,難以對其中的單獨岩石或岩石層序進行劃分與填圖。雜岩可作為正式岩鹼於層單位名稱的一部分,即作為其名稱中的岩石學術語,如桑乾雜岩、東海雜岩等。雜岩不等級。

混雜岩(Melange)

混雜岩是一種特殊的岩石(地層)體。它是在活動大陸邊緣或陸內碰撞造山帶範圍內,由各種不同類型(沉積岩、火成岩、變質岩)、不同地質時代地層(岩石)體,因構造作用的結果,使其無規律地混合堆積在一起的岩塊集合體。它們沿構造邊界分布,有的岩塊成一條混雜岩帶,長達幾十至上百公里,少數可達上千公里。在混雜岩帶中,有的岩塊(或地層體)還保存有自身的層序關係,可建立低組別的正常岩石地層單位;而岩塊(或地層體)之間的接觸關係,一般是特殊的構造關係。因此,在混雜岩帶內通常難以從整體上建立正常的正式岩石地層單位系列,只能建立一種特殊岩石地層單位中的無級別非正式岩石地層單位。混雜岩因其所處構造環境不同而形成不同性質的混雜岩帶,在活動大陸邊緣因板塊俯衝形成的常是沉積混雜岩;在陸內碰撞造山帶內形成的常是構造混雜岩。

蛇綠岩(Ophiolite)

蛇綠岩是地球殼-幔層圈間相互作用的產物,是一種洋殼岩石組合體。它們記錄了殼-幔作用過程中的許多重要信息,包含了一套殼-幔不同層圈的岩石單元系列,這套系列一般按自下而上(超基性-基性岩、堆晶岩、輝長輝綠岩、席狀岩牆群、玄武岩或含深海沉積岩夾層的層狀玄武岩、矽質岩及深海泥質岩等)的順序生成。它們不是單一的岩石地層單位,更不是雜亂無序的各類岩石混合成的雜岩,而是一套具有明顯成因聯繫和嚴格定位的岩漿岩-深水沉積岩的組體。蛇綠岩常因構造作用而使其各類岩石間形成較複雜的疊置關係且呈現出頂底不全和層狀無序狀態,因此,將其作為特殊岩石地層單位中的一種無級別非正式單位。在野外填圖時,只有在查清各類岩石單元音質相互順序關係後,才能以蛇綠岩稱之,否則只能以各單獨岩類的岩石單元表示。蛇綠岩在一個構造帶內有一定的延伸範圍,可以進行對比。

滑塌岩(Slump rock或Olistolith)

指已生成的正常或特殊岩層(或岩石體),因受構造或重力(或其他地質)作用影響,產生滑移或崩塌而嵌進或掉入正在沉積的異地地層體中的部分。它們的生成時代一般都不同程度地老於其圍岩,其周邊與圍岩間完全被特殊地層面所圍限。當滑移(或崩塌)距離較短時,其滑移(或崩塌)物常被稱為“滑移岩、滑移層、滑坡堆積”,其生成時代僅略老於圍岩,其岩性亦與圍岩相近,只能據其紊亂層理或折斷層理等特徵予以識別。此種滑移岩可作為包圍它的正常岩石地層單位內的一個次一級非正式地層單位或標誌層進行描述。

較典型的滑塌岩是指具有一定厚度、在構造作用下產生較長距離滑移,或崩塌位移較遠的地層(岩石)體。其生成年代一般明顯老於圍岩,其岩性特徵與圍 岩亦明顯不同,其周邊與圍岩間完全為特殊地層面所圍限。這種滑塌岩體自身常呈現為一個良好的地層剖面,其內部可進行低級別的正常岩石地層單位劃分。但其與圍岩的關係,應通過岩石地層、生物地層、年代地層等方法的詳細綜合以區分,否則易導致將其與圍岩當做相同層位看待,從而對某些重大理論問題可以得出不正確的結論。

滑塌岩,就其成因講是一種特殊的岩石地層單位;就其物質組成講,當它由層狀或似層狀岩石體構成時,它可以是正式岩石地層單位,並可進行低級別的正式岩石地層劃分;當它由非層狀岩石體組成時,則是無級別的非正式岩石地層單位。

構造岩(Tecto-rock)

指在構造帶或構造面上形成的具特殊次生結構的岩石組合,如構造角礫岩、糜棱岩等。當其厚度不大時,可作為一種特殊地層面或特殊標誌層看待;當其厚度達到一定規模並在側向有相當的延伸範圍時,可構成獨立的特殊岩石地層單位,其邊界為構造面所圍限,其內部結構已完全因構造作用的結果而產生強烈剪下變形或呈非層狀無序狀態。構造岩是特殊地層單位中一種無級別的非正式地層單位。

建立程式

指定作為定義標準的層型或典型地點

不論哪一級或什麼岩類組成的每個正式岩石地層單位,都應當有一個高度概括、文字精煉的明確定義;同時指定一個該單位賴以定義的層型(典型剖面)或典型地點是重要的。

對於層狀岩石地層單位而言,定義的基礎是一個岩層序列的單位層型。對於非層狀或成因不明的變質岩體的岩石地層單位而言,定義的基礎應該是一個單位據以下定義的特殊地點,即典型地點。

層狀岩石地層單位的層型和非層狀岩石地層單位的典型地點可以選在露頭上、巷道中、礦井中或鑽孔內。單位的名稱最好就取自層型所在地和典型地點的名稱。

層型或典型地點一旦指定,一般不變更,只有當發現它被指定或描述明顯有誤時才予以變列。如果原始層型或典型地點出露得極差,構造複雜,難以接近或不能代表該單位,則應補充指定一個(或若干個)參考剖面(次層型)或參考地點。但參考剖面或參考地點只應是輔助於原始層型或原始典型地點,而不是去取代原始層或典型地點。

組和組以下的岩石地層單位的層型通常都是單位層型。群通常都是複合層型。

在一個地區範圍內,地層傾解緩、出露不好和不能做到指定任何完整和連續剖面作為單位層型時,只指定典型地區或典型地點而不指定層型剖面。在這種情況下,在能夠見到下伏和上覆單位變化處的剖面上明確鑑別下、上界線層型是非常重要的,此時的單位層型就是由典型地點或典型地區內介於上、下界線層型間的岩層所組成。

在別處識別該單位時,不是考慮剖面上的地層厚、薄或時間跨度,而是必須符合與層型面定義相同的岩石組成和在層型剖中的相當地層位置。

界線

岩石地層單位的界線劃在岩性空變處,但也可以人為地放在漸變帶內。無論在縱向上還是橫向上,界線的確定都應清楚地體現岩石的變化。

岩石地層單位的界線經常斜切時間面或化石帶的界線或其他地層單位的界線。

不整合和間斷

岩性十分相似的岩石(地層)體往往包含著局部的或小的間斷、假整合或不整合,一般不應當僅僅因為存在著這種類型的沉積間斷而被劃分成兩個或兩個以上的岩石地層單位,除非同時還存在著一個易於確定岩石特徵改變的界線。總體上發生變化,而且被區域性的不整合或大間斷隔開的相鄰地層,即使不存在明確的岩性差異證明其可分時,也應避免將它們聯繫成一個岩石地層單位。一般情況下,群(尤其是組和段)內不應當有不整合;嵌入不連續不應當見於組內,群內也很少見。群內可以有平行不連續,組內也可能有規模不大的平行不連續。

一個岩石地層單位及其界線應該從層型剖面或典型地點儘量向外延伸。這種延伸可遠到只要確信在其層型或典型地點建立該單位所依據的典型岩石特殊的確存在,或通過間接證據相信其存在的地方。

在出露不好,岩石特徵一致性難以證實的地方,單位及其界線可以借用曾經使用過的地貌形態、岩石成分的證據、電測曲線特徵、地震反射波譜和明顯的植被特徵為基礎來間接地指示岩石的組成而進行識別和對比。特殊化石的存在對於岩石地層單位的對比十分有用。應該承認,那些僅僅靠運用推論岩石成分的方法追索識別的岩石地層單位,雖然有用,但不是直接以岩石地層標誌為基礎的。岩石地層單位的地表形成是填圖的一種重要輔助手段,如果在沒有其他因素干擾的地方,把岩石地層單位的界線確定在地貌所表現的特徵與岩石變化一致珠地方是可取的。

用標誌層作界線

當標誌層出現在岩石縱向上發生改變的地方時,該標誌層的頂或底就可以當做一個正式岩石地層單位的界線。當兩個標誌層間的岩石橫向變得與層型上的岩石有本質區別時,則應該另建一個新單位,即使兩個標誌層可以追索到遠離層型以外的地區,也不能把兩種不同岩性的岩石地層當做同一岩石地層單位處理。

命名規則

一般規定岩石地層單位的名稱應遵循本指南有關地層單位命名的一般規定(見8.4)。此外還有如下一些補充規定:岩石地層單位的名稱應由一個適當的地方性地理名稱(專名)和一個表示其級別的單位術語(群、組、段、層),或者一個代表該單位的主要岩石類型的簡單岩石名稱聯合形成(如:太原組,霍山砂岩,富家溝片麻岩,西康板岩),或者三者聯合形成(如東大窯石灰岩段)。構成正式岩石地層單位名稱的漢語拼音的所有單詞的第一字母均應大寫。為便於對外交流,單位術語不用漢語拼音而用英文,如,長興石灰岩用Changxing Limestone, 不用Changxing Shihuiyan;五通群用Wutong Group,不用Wutong Qun。

“軟的”、“硬的”和“角礫狀的”等描述性形容詞,不套用一個岩石地層單位名稱的岩石術語中。

噴出的(extrusive)、變質的(metamorphic)等形容詞原則上不套用於岩石地層單位名稱中。但當它們有助於澄清一個單位的性質,或能提供有價值的信息時可以使用,如變質雜岩、火山雜岩等。

形容詞“上”、“中”、“下”不套用於正式岩石地層單位蝗級資助劃分。如果使用了,應視為非正式岩石地層單位。

地理組分

關於地層單位命名地理名稱的用法包括在8.4.1條款內,對於一些特殊情況下的岩石地層單位,還有如下一些補充規定:

當一個岩石地層單位在岩性上,或因沉積作用的原因,或因變質或成岩的原因橫向發生變化的時候,是否需要改變地理名稱,要取決於其變化的程度,變化後的持續性(或穩定性),以及對比和連續的可靠性。對於區域性的變化,可考慮改變名稱,但這樣的改變應慎重,以免僅據一些微小的岩性變化就提議建立一個新的岩石地層單位名稱而帶來混亂,尤其在岩性變化界線很不明顯的情況下,用一個廣義的名稱,比使用兩上或兩個以上的名稱更好。

地理專名加岩石名稱構成的簡單岩石地層單位名稱僅限於組級單位使用,如霍山砂岩,其等級相當於組。段名或層名也可使用岩石術語,但是,在岩石術語之後務必再增加一個單位的級別術語——段或層。一般不用岩石名稱表示群。

作為一個成因未定的非層狀變質岩體的岩石地層單位名稱,應由一個適當的地理專名與一個代表組別的單位術語,或一個代表主要岩石類型的簡單野外岩石名稱聯合構成。

許多地區的遠岸海洋鑽探存在給井內岩石地層單位選擇正式地理名稱的問題。有些情況下,鑽井內的岩石地層單位在較大地區內不能與地表岩石地層單位進行對比,而又難以給新建組找到一個合適地名,這時可以從海岸,或海洋,或其他特徵取一個名稱。即使如此,這樣的名稱也很少見,因而常需要使用純人為的命名方法標示遠岸海洋鑽井內的岩石地層單位。本規定亦適用於水下填圖所識別出的岩石地層單位。

岩石組

在一個岩石地層單位的名稱中,當使用岩石術語時,這個術語應該最簡單而又易被接受,且能代表該單位的主要特徵的岩石名稱,如石灰岩、砂岩、頁岩、流紋岩、石英岩、片麻岩、雜岩、雜礫岩等。像“粘土頁岩”或“砂質石灰岩”這樣的複合術語和“頁岩和砂岩”這樣的合成術語,都不宜作為岩石單位名稱中的岩石術語使用。也不應把形容詞用於地名和岩石術語之間,如某某黑頁岩。

像冰磧岩(Tillite)、風暴岩(Tempestite)、復理石(Flysch)和滑來岩塊(Olistolite)這樣的成因術語和構造岩相術語,應避免用於正式岩石地層單位名稱。因為這樣的術語和處理方法違背研究中的多重假沒原則,而且採用成因限制的做法影響了單位概念本身的可信度,易引起不必要的爭議。

修訂條件

修訂或重新定義一個已建立的正式岩石單位而不變更其名稱時,應具備提議建立一個新單位同樣多的理由和相同程式(參閱8.7)。關於要更改單位的地理名稱、岩石術語或級別術語。

相關詞條——地質年代單位、年代地層單位、生物地層單位

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