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岩石地層學

岩石地層學（Lithostratigraphy）是地層學的一個分支學科，是研究地層或岩層的地質科學， 主要聚集於地質年代學、比較地質學和岩石學。

猶他州東南部科羅拉多高原地區二疊紀至侏羅紀的岩石地層構成了保護區內許多著名的突出岩層，如卡皮特爾沙岩國家公園和峽谷地國家公園。從上到下：納瓦霍砂岩的圓形棕褐色穹頂、層狀的紅色凱恩塔組、懸崖狀、垂直節理的溫蓋特砂岩、紫色斜坡狀欽迪層、淺紅色層狀的孟科匹組和白色、分層的卡特勒層砂岩，圖片來自猶他州格倫峽谷國家娛樂區。
阿根廷薩爾塔地層。

一般來說，地層主要是與岩石形成方式有關的火成岩或沉積岩。沉積層是由與風化過程相關的沉積物堆積、腐爛的有機物（生物成因）或化學沉澱而形成，這些地層通常含有許多可辨別的化石，對生物地層學的研究非常重要。以熔岩流堆積形式出現火成岩層和熔岩碎屑層（稱為火山噴發碎屑）都是通過火山噴發到地球表面，並在地下深處形成層狀侵入體（Layed intrusion）。火成岩層常沒有化石，代表着一個地區地質史上發生過的岩漿或火山活動。

有許多法則被用來解釋地層的外觀結構，當火成岩穿過沉積岩地層時，我們可以說火成岩侵入體比沉積岩年輕。疊加原理表明，在構造未擾動過的地層中，沉積岩層比其下方的年輕，比上方的更古老；而原始水平律則指出，沉積物的堆積基本上以水平層的形式出現。

岩層單位的類型

岩石地層學原理最早由丹麥博物學家尼古拉斯·斯坦諾在1669年的《緒論》論文中確立[1]。岩石地層單元符合疊覆律原理，其現代形式表明，自沉積以來未受到擾動或翻轉的任何地層序列中，較年輕的岩石總位於較老的岩石之上[2]；而側向連續律則指出地層在大區域範圍內連續延伸並可追蹤[3]。

岩石地層單元是根據可觀察到的岩石物理特徵（「岩性」）來識別和定義的，一個單元的岩性包括化學和礦物成分、結構、顏色、原生沉積構造、被視為造岩顆粒的化石，或其他有機物質如煤或油母質。化石的分類並非定義岩石地層單位岩性的基礎，地層的描述是依據物理外觀所確定的「岩相」（facies）[4]。

岩石地層單元的正式描述通常包括一個「典型剖面」的「層型」，理想的典型剖面應是能顯示整個厚度的良好暴露單元，如果該單元沒有完全暴露在外，或者顯示出明顯的橫向變異，則可定義其它的「參考剖面」。現代地層學編纂之前已長期建立的岩石地層單位，或缺乏扁平形狀的岩性地層單位（如火山穹丘），可用典型產區的剖面作為這類層型的替代剖面。定義該單元的地質學家應詳細描述層型，以便其他地質學家能夠明確識別該種單元[5]。

岩性體：性質基本一致的岩體，與相鄰不同岩性的岩體具有層位交錯關係，如頁岩岩質體、石灰岩岩質體。岩石地層的基本單位為「組」（Formation），組是一種岩性獨特的地層單位，其大小足以測繪和追蹤。組可細分為「段」（Member）和「層」（Bed），並與其他地層組合為群（Group）和超群（Supergroup）。

這些分層岩石層所劃分為的地層單位的更多資訊：地層單位 § 岩石地層單位

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地層關係

 
地層關係示意圖：A：角度不整合；B：平行不整合；C：非整合。
 
德克薩斯州下白堊統愛德華茲組與被它覆蓋的下二疊統石灰岩之間為非整合關係；二者間斷時間約為1.65億年。

兩種接觸類型：「整合」和「非整合」。

「整合」：完整連續的沉積，無斷裂或中斷（地質記錄連續性的破裂或中斷），由此產生的表層地層稱為「整合」。

整合地層之間的兩種接觸類型：「突變接觸」（岩性明顯不同的直接分隔層，略微的沉積間斷，被稱為「小間斷」）和「漸變接觸」（沉積物、混合區逐漸變化）。

「非整合」：侵蝕/非沉積期間產生的岩層表面稱為非整合。

四種不整合類型：

  • 「角度不整合」：較年輕的沉積物坐落在古老傾斜或褶皺岩石的受侵蝕表面上，較老岩石的傾向坡與較年輕岩石處於不同的角度。
  • 「平行不整合」：新舊層之間的接觸以可見到的不規則侵蝕面為標誌。由於無沉積環境，古土壤（Paleosol）可能在不整合面正上方發育。
  • 「准整合」：不整合面上下方層面平行，存在時間間隙，如動物區系中斷所示，但是沒有侵蝕，只是一段時間內沒有沉積。
  • 「非整合」：相對年輕的沉積物堆積在較老的火成岩或變質岩正上方。

岩石地層對比

為對比岩石地層單位，地質學家定義岩相，並尋找可作為基準的關鍵層或關鍵層序。

  • 直接對比：基於岩性、顏色、結構、厚度...
  • 間接對比：電測記錄關係（伽馬射線、密度、電阻率...）[6]
 
（A）關聯方案表明在不同位置被穿透的層屬於同一主體

地質對比[7]是重建沉積盆地中分層幾何結構的主要工具，岩性對比是一個過程，它決定了地質剖面中位於不同位置的那些層（地層）現在（或過去）[8]屬於同一地質體。該種鑑定是依據對岩石物理和礦物學特徵的比較，以及被稱為斯坦諾的一般假設原理 （頁面存檔備份，存於互聯網檔案館）：

1. 沉積地層按時間順序出現：最年輕的在頂部；
2. 地層原本是水平的；
3. 地層向各個方向延伸，直到變薄或遇到障礙物。

結果顯示為關聯方案（A）。實際的關聯有很多困難：各層間邊界模糊，層中岩石成分和結構多樣，岩序間的不整合等，這就是為什麼在關聯方案中錯誤並不罕見的原因。當可用剖面間的距離縮小時（例如，鑽探新的探井），關聯質量正在提高，但與此同時，錯誤的地質決策可能將增加地質項目費用。

岩相地層學

疊覆律不適用於缺少原生層理的侵入體、高度變形或變質的非層狀岩體，此類岩體被描述為「岩相」，並根據岩石特徵加以確定和劃分。1983年《北美地層規範》採用了與地層類似的正式術語「岩體」，它相當於一個組；而一個「岩套」，類似於一個「群」；一個「超套」，則類似於一個「超群」。「岩體」是一個基本單元，應具有獨特且一致的岩性特徵，由單一岩石類型或兩種或兩種類型以上的岩石混合組成，從而將該單元與其周圍的岩石區分開來。與組一樣，一個岩相單位將被賦予一個與岩石名或類型描述詞相結合的地理名稱。術語「岩套」則不推薦使用，同樣已正規化的術語「複合體」適用於兩種或兩種以上成因類（沉積、變質或火成）岩體。為此建立了兩種岩體單位層級[9]：

超級岩套 超複合體
岩套 複合體
岩體 (無相等物)

瑞典也採用了類似的規則。但，1994年《國際地層學指南》將來源不明的深成岩體和非層狀變質岩視為岩石地層學中的特例[9]。

另請查看

腳註

  1. ^ Steno 1916.
  2. ^ Boggs 2006，第399頁.
  3. ^ Brookfield 2004，第116頁.
  4. ^ North American Commission on Stratigraphic Nomenclature 2005，第1547–1591頁.
  5. ^ North American Commission on Stratigraphic Nomenclature 2005，第1563頁.
  6. ^ Olea & Sampson 2003.
  7. ^ Web Solutions LLC.
  8. ^ Voronin 1973.
  9. ^ 9.0 9.1 Subcomission on Quaternary Stratigraphy 2002.

參引文獻

外部連結

 

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