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地層學是研究地殼表層成層岩石的學科。是地質學的一個基礎學科。地層學研究的主要範圍是地層層序的建立及其相互間時間關係的確定,即地層系統的建立和地層的劃分與對比。地層學是一切地質工作的基礎,許多重要礦層和有用岩石都直接屬於地層的一部分。地層指地殼表層成帶狀展布的層狀岩石。在地表岩石露頭中,層狀岩石佔有很高的比例。

1發展簡史

為了建立地層之間的時間關係﹐19世紀初期就形成了一些地層的基本概念。地層層序律說明地層沉積的原始位置近於水平﹐老者在下﹐新者在上。化石順序律認為不同的地層含有不同的化石﹐可利用不同化石特徵鑒別地層。19世紀地層學的主要工作是利用化石逐步建立了統一的地層系統﹐就是現代所稱年代地層學。到19世紀末﹐人們發現同時期形成的地層具有不同的岩性﹐這種橫向變化導出了岩相橫變的概念。德國學者瓦爾特﹐J.把岩相橫變同海侵作用聯繫起來﹐解釋了時間界面同岩相界面的關係﹐稱為瓦爾特定律。岩相的研究說明岩性界限在多數情況下﹐並非時間界限﹐所以除年代地層學以外﹐還須建立岩性或岩石地層學。20世紀30年代以來﹐詳細的地層和生物群的對比研究建立了生物地層學。年代地層學﹑岩石地層學和生物地層學一直是地層學中的主要分支學科。50年代以後﹐由於研究範圍的擴大和研究手段的發展﹐出現了不少新的地層分支學科﹐如磁性地層學﹑地震地層學﹑事件地層學﹑層序地層學等等。

2研究內容

地層學主要研究地層的層序關係﹑接觸關係和空間變化的關係。地層之間的接觸關係可以是連續的也可以是不連續的,短期的沉積中斷形成地層間的間斷關係。長期的沉積間斷,經過基盤抬升,構造變動和陸上剝蝕,與上覆地層間則形成多種類型的不整合關係(見地層接觸關係﹑不整合)。關於地層之間的空間變化關係,也有一系列的分析方法和概念。多數地層屬於沉積成因。根據現代沉積與其生成環境的關係﹐判斷地層形成時的沉積環境,稱為沉積相分析或岩相分析。同樣,根據現代大陸內部﹑大陸邊緣和海盆不同構造條件下形成的沉積特徵,判斷地層沉積時構造環境﹐稱為沉積組合分析或建造分析。在較長時間內形成的一系列地層反映了所處構造環境的不斷變化,可稱為沉積組合序列。組合系列的總體特徵即是地層沉積類型。地層的沉積類型反映了構造環境的空間分異。一般可按構造活動性區別為穩定類型﹑過渡類型和活動類型(見地層沉積組合)。為了概括地反映各區地層沉積類型的總體特徵及其在時間上的發展交替,就有必要進行地層區劃,稱為地層分區(見地層區劃)。為了使地層知識﹑概念﹑方法系統化和規範化,使地層學者在工作中有所遵循,有共同語言,便於學術交流,還須研究地層分類和名詞術語等,這些內容都可歸入地層指南(地層規範)。
地層學的主要分支包括年代地層學﹑岩石地層學和生物地層學。
磁性地層學
利用地層的岩石磁性可作岩性劃分的依據,更重要的是利用天然剩磁確定地層形成時古磁極的位置和正反方向等,作為全球性對比和古大陸位置再造的依據。
地震地層學
使用地震波反射提供的地層界面信息,用於地下和海底地層界面的確定。層序地層學利用由間斷面分開的、由沉積體系構成的地層層序劃分和對比地層。間斷面接近於等時面,層序接近於旋迴層。層序地層學是地震地層學的深化和發展。
化學地層學
依據地層中化學元素含量分佈特徵,進行區域地層的對比;也可利用不同時代化學元素含量的變化,推斷地球化學環境演變的規律。
同位素地層學
利用放射性同位素測定岩石生成年齡,為年代地層系統提供年齡標定數據,稱為地質測時學或地質紀年學。
生態地層學
主要從事古生物生態環境的研究,與沉積環境研究相結合,使生物地層學的研究有了明顯的提高。
定量地層學
是指利用計算技術對地層的各種信息數據進行處理(使用較多的是用化石群的統計分析),以優化地層的劃分和對比,提高生物地層學的研究精度。
事件地層學的出現與地質事件概念和災變概念的提出密切相關。

3發展展望

現代地層學發展有2個方面:擴展了研究範圍,深化了地層類型及其時空分佈與古環境﹑古構造的關係,加強了歷史的﹑綜合的研究;使用新的技術方法﹐開闢了新的領域,形成了新的分支學科,使地層學研究更為深入和準確。
磁性地層學
地震地層學,層序地層學利用由間斷面分開的﹑由沉積體系構成的地層層序劃分和對比地層。生態地層學,主要從事古生物生態環境的研究,與沉積環境研究相結合,使生物地層學的研究有了明顯的提高(見古生態學)。
事件地層學
事件地層學將突然發生的災變事件形成的影響用於地層的對比,和用於地層界限的劃分,取得了重要的成果。所謂突發的災變事件主要指全球性事件,例如全球性地磁場的變化,全球性海平面的變化以及水圈﹑氣圈物化條件的階段變化,以及由此引起的沉積作用和生物界的明顯改變。此外,還有地外事件,如隕星撞擊等形成的災變。事件地層學的重要性在於其全球同時性特徵,以多學科綜合研究為手段,用於地層界限和地層對比的研究,提高了準確性,也促進了地層學研究的全面發展。

4分支學科

地層中年代久遠的化石
地層學的主要分支包括年代地層學、岩石地層學和生物地層學。年代地層學以地層的地質年代歸屬為主要研究內容,以時間界面為準劃分地層,與地質年代表一致是建立地層系統的基本要求。岩石地層學以地層的岩性特徵為主要研究內容,以岩性界面變化為準,劃分地層,是建立區域地層層序的主要方法。生物地層學以地層所含生物化石為主要研究內容,以生物群的交遞變化為準劃分地層。由於生物演化具有全球的同時性和一致性,所以生物地層研究是確立地質時代表的重要手段。 現代地層學擴展了研究範圍,深化了地層類型及其時空分佈與古環境、古構造的關係,加強了歷史的、綜合的研究。現代地層學還大量的使用了新的技術方法,開闢了新的領域,形成了新的分支學科,使地層學研究更為深入和準確。
事件地層學的出現與地質事件概念和災變概念的提出密切相關。
地震地層學
以反射地震資料為基礎,進行地層劃分對比、判斷沉積環境、預測岩相岩性的學科。地震地層學研究主要用於各種沉積礦產,特別是油氣資源的調查勘探。
層序地層學
研究利用由間斷面分開的、由沉積體系構成的地層層序劃分和對比地層的學科。

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