重建变质地层系统和层序的方法和步骤

作者&投稿:伯苏 (若有异议请与网页底部的电邮联系)
什么是地层的划分和对比?划分和对比的方法有哪些,各自的原理是什么~

这是个“说来话长”的问题
地层的划分与对比实际上是两个工作,包括地层划分与地层对比两个过程
地层划分:对一个地区的地层剖面中的岩层进行划分,建立地层层序的工作。
在地层划分的工作当中,传统的最重要的原理是Steno三定律(叠覆律、原始水平律、原始侧向连续律)、Walther相律和生物层序律,首先依据需要对比的不同剖面的岩性来进行岩石地层对比,建立地层格架,然后根据地层中的生物化石建立生物带和年代地层格架,地球化学的方法可以测定地层岩石的年龄,给出比较准确的地层新老关系和年龄值。当然现代地层学当中还有事件地层学、磁性地层学、层序地层学等不同的方法,它们也有各自的原理可用来进行地层划分。
地层对比:将不同地区的地层单位按照岩性、古生物化石等特征作地层层位上的比较研究。
地层划分与对比的主要方法有地层层序律法、岩石地层学方法、化石层序律法、构造学方法、同位素地质年龄法等。 生物层序律是地层对比最初利用也是最可靠的方法之一,含有相同化石的地层其时代也大致相同。现代地层学当中根据地层岩性、磁性、全球性事件等也可以进行地层对比,石油勘探当中,根据测井曲线也可以进行地层对比。

首先根据岩性、岩相特征进行岩石地层划分,然后根据系统采集的化石进行生物地层划分,进而建立年代地层顺序,但在划分一个地区的地层时,必须充分参考邻区已经建立的地层划分方案,便于地层对比。
地层分类(stratigraphic classification)是指根据岩石本身客观存在的不同特征或属性,将组成地壳的岩层划分为不同类型的地层。目前国际上主要把地层分为三大类型:①以岩性作为主要划分依据的岩石地层(岩性地层);②以化石作为划分依据的生物地层;③以形成时间作为划分依据的时间地层或年代地层。另外一种意见认为,年代地层也就是生物地层。尽管在年代对比方法上虽然有许多种,但以古生物和同位素年龄测定的方法具有普遍意义。并指出,虽然同位素年龄测定是前寒武纪和寒武纪以后的深度变质地层时代对比的重要方法,但它在显生宙地层的详细划分和对比方面,还不够完善。而古生物(生物地层)的方法,在地质时期划分和地层的时代对比方面,具有全球的相对同时性。而且,迄今为止,年代地层单位(界、系、统、阶)也像生物地层一样,都主要是以化石作为划分和对比依据的,因而年代地层也就是生物地层,进而主张把地层分为两大类型。20世纪中、后期,随着新技术、新方法的运用和新理论的产生,地层学出现一系列新分支学科,因而地层分类也随之扩大。目前除以上三大类以外,还出现了以岩石体剩余磁性方向的变化作为划分依据的磁性地层;以各种客观存在的,且易用近代地质地球物理方法追踪而识别的物理界面(不整合面、地层结构转换面等)作为划分标志的层序地层等等。

在高级变质地层中,多期变质变形使变质地层的原始状态遭到严重地破坏,在此情况下,地层层序和地层系统的重建需要通过多方面的工作来完成。以内蒙古大青山-乌拉山地区为例对其基本方法和步骤进行讨论:

1.在充分理解区内变质杂岩的构造变形历史、构造特征及其对变质地层改造的基础上,选择具有全区意义的组合标志层判定各构造岩石地层单位之间的关系

在内蒙古大青山-乌拉山地区,通过1∶5万和1∶25万地质填图,在高级变质杂岩中划分出7个构造岩石地层单位:中色麻粒岩岩组、浅色麻粒岩岩组、深色片麻岩岩组、浅色片麻岩岩组、榴云片麻岩岩组、透辉片麻岩岩组和大理岩岩组。这些变质地层均遭受到三期变形的改造,依次为早期的近水平顺层滑脱变形构造、主期的穹-褶构造和后期的近东西向陡倾叶理带,这些变形构造改造的结果,造成上述构造岩石地层单位在空间上以不规则条带状、透镜状或不规则团块状等形式产出(图5-2-2),并造成不同地层单位在空间上“相互掺杂,交错产出”和“地层缺失、隔层相触”的现象,从而导致地层排列的有序化程度甚低的状态。

在查明后期构造改造的基础上,以榴云片麻岩岩组为综合标志层讨论不同单位之间的关系,就可以发现他们在空间上有明显的分布规律,当榴云片麻岩岩组单独产出时,其通常与麻粒岩系接触,又可与黑云角闪片麻岩系相邻,而透辉片麻岩岩组或大理岩岩组虽然单独产出时也有这样的接触关系,但在与榴云片麻岩岩组共生的情况下,则表现为大理岩岩组—透辉片麻岩岩组—榴云片麻岩岩组—麻粒岩系或黑云角闪片麻岩系的排列关系。之外,部分地段可以发现,以透辉片麻岩岩组或大理岩岩组为核,两侧对称出现榴云片麻岩岩组的情况,如图5-2-1中毛忽洞的北侧。这样,可以初步确定榴云片麻岩岩组是孔兹岩系的底部地层单位,之上依次为透辉片麻岩岩组和大理岩岩组,孔兹岩系覆盖在麻粒岩系或黑云角闪片麻岩系之上。

2.寻找后期变形构造的弱变形域

在弱变形域观察不同构造岩石单元之间的叠覆关系,然后根据变形特征进行大量贯通性剖面的恢复。在图5-2-4中,尽管在剖面上(图5-2-4a)榴云片麻岩岩组和中色麻粒岩岩组以陡倾叶理为界面交替产出而表现为“假夹层”或“假互层”的特征,但对其中一层榴云片麻岩的顺层追索,发现其沿走向出露宽度迅速膨大的特征,并发现榴云片麻岩岩组以近水平叶理为界面叠置在中色麻粒岩岩组之上。同时,沿剖面(图5-2-4a)继续向北测量,可以发现榴云片麻岩岩组也叠置在浅色片麻岩岩组之上。同样,在其他弱变形域中,也可发现大理岩岩组或透辉片麻岩岩组覆盖在榴云片麻岩岩组之上(图5-3-1,5-3-2)、大理岩岩组覆盖在透辉片麻岩岩组之上的事实。这也证实上述结论。这样的事实在区内不同位置的多个弱变形域的普遍存在意味着不可能是倒转层序。

3.根据原岩建造分析其沉积规律,地层层序所显示的沉积旋回和沉积韵律应符合沉积学原理

在变质沉积地层中,虽然像斜层理、递变层理(粒度层理)、波痕、泥裂等可以指示地层变新方向的示顶标志大部分消失,但地层的沉积韵律和沉积旋回通过详细的地质工作大致还是可以确定出来。上述孔兹岩系中,由榴云片麻岩岩组、透辉片麻岩岩组、大理岩岩组所反映的碎屑沉积—碎屑沉积加化学沉积—化学沉积的规律,基本构成一个较大的沉积旋回,符合沉积学原理。之外,在孔兹岩系的榴云片麻岩岩组中,下部为石榴石英岩与石榴长英片麻岩(浅粒岩)互层(下部组合),中部石榴黑云片麻岩、矽线堇青石榴黑云片麻岩、石榴长英片麻岩夹石榴紫苏石英岩、矽线石英岩和磁铁石英岩(中部组合),上部为石榴石墨片麻岩、石墨片麻岩(上部组合),总体上表现为由粗碎屑沉积-细碎屑沉积的韵律。尽管这些岩石组合在不同地点的榴云片麻岩岩组并不能全部存在,但这些组合产出的普遍规律是,靠近大理岩岩组或透辉片麻岩岩组的通常是上部组合,而与麻粒岩系或黑云角闪片麻岩系接触的大部分是中部组合或下部组合,这进一步证实上述孔兹岩系地层层序的正确性。

4.根据空间共生关系和成因类型对各构造岩石地层单位进行归类组合,确定区内的变质地层系统

在内蒙古大青山-乌拉山地区的高级变质杂岩中划分出7个构造岩石地层单位,由下向上依次为:中色麻粒岩岩组、浅色麻粒岩岩组、深色片麻岩岩组、浅色片麻岩岩组、榴云片麻岩岩组、透辉片麻岩岩组和大理岩岩组。通过对不同岩组的原岩性质的恢复,其中榴云片麻岩岩组、透辉片麻岩岩组和大理岩岩组的原岩建造分别为碎屑沉积、化学沉积和碎屑沉积的混合、化学沉积建造;深色片麻岩岩组和浅色片麻岩岩组是一套火山碎屑沉积建造,地球化学特征相当于大陆裂古沉积环境;中色麻粒岩岩组和浅色麻粒岩岩组也是一套火山沉积建造,化学成分上相当于活动大陆边缘沉积环境。排除后期构造的影响后,它们分别在空间上密切共生(图5-2-1),因此可将这7个构造岩石地层单位划分为3个岩石组合系列:麻粒岩系、黑云角闪片麻岩系和孔兹岩系,并归并为两个岩群,其中麻粒岩系属兴和(或桑干)岩群,后二者属乌拉山岩群(参见表8-1-1)。

5.同位素测年是确定地层层序的重要手段

近年来,同位素测年方法和技术发展较快,尤其是锆石的离子探针法(SHRIMP),它可以对具有复杂环带和复杂结构构造的锆石进行微区定年,测定其原岩形成年龄和变质年龄。




地层时代及层序
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