文章编号：1000-
0550（2014）01-0001-07①“十二五”国家科技重大专项（编号：2011ZX05005-002）与国家重点基础研究发展计划（编号：973计划）项目（编号：2012CB214802）联合资助收稿日期：2013-
08-22；收修改稿日期：2013-11-06川北秦岭地区震旦—寒武纪岩相古地理研究新认识
①
胡方杰
1，2
张殿伟
2
田海芹
2
（1．中国石油大学（北京）
北京102249；2．中国石化石油勘探开发研究院
北京100083）
摘要前人研究多认为四川盆地北缘及秦岭地区震旦纪—寒武纪为深海斜坡或台地边缘斜坡，
而在该区古地理编图过程中发现，本区碳质泥岩、石煤为地表或近岸浅水滞留环境如沼泽、澙湖的沉积产物，非深水或深海环境的沉积产物。为此，通过对川北野外剖面精细观察和实测、钻井资料深刻分析和对比，并结合地震剖面的解释和控制，对研究区进行了综合剖面相分析、剖面对比相分析及平面剖面相分析；同时参考前人有关该区的构造层序古地理、定量古地理和生产古地理编图资料，通过优化编制震旦纪—寒武纪以世或段（期）为单元的古地理图，认为四川盆地北缘秦岭地区震旦纪—寒武纪的古地理格局主要由潮坪、澙湖、泥碳沼泽、滨岸、局限台地等相带或古地理单元所构成，而非深海盆地、斜坡或台地边缘斜坡。关键词
四川盆地北缘
秦岭
震旦—寒武纪古地理
潮坪白云岩
沼泽澙湖
第一作者简介胡方杰男1987年出生
硕士
油气田勘探地质
E-mail ：hufangjie100@163．com
中图分类号
P531
文献标识码
A
0引言
前人有关四川盆地北部（简称
“川北”）或北缘及秦岭地区岩相古地理研究中，多数专家学者
［1 7］
认为该地区震旦纪—寒武纪的古地理面貌为深海盆地、斜坡或台地边缘斜坡，均把碳质泥岩和硅质沉积（实为
成岩燧石［8］
）作为判识此古地理的重要依据。而近
期研究发现，
本区碳质泥岩实为震旦纪—寒武纪的石煤，为沼泽环境的产物，而硅质沉积则可能是泥岩、页
岩成岩变化的产物，且夹在潮坪—澙湖相的白云岩地层之中，并非深海斜坡或台缘斜坡沉积物。为此，在编制岩相古地理图时，本文则把碳质泥（页）岩置于沼泽或沼泽—澙湖相之中。如此看来，川北秦岭地区震旦—寒武纪的深海斜坡或台地边缘斜坡便不存在了。但限于篇幅，本文仅论述有关沼泽滨岸澙湖的几点证据，以供商榷。
1地质背景
晋宁运动以后，扬子地区特别是四川盆地地壳发展由活跃期逐渐进入相对稳定期。晚震旦世陡山沱期正是地壳由不稳定向稳定的转化阶段，此时华北地区海水已经全部退出，演变成陆地，秦岭与华北古陆连成一体，整体地势北高南低。汉南古陆较早震旦世有所缩小，海水沿汉南古陆西南和东南两个方向侵入
南秦岭地区。从晚震旦世开始，上扬子北缘进入相对
稳定的台地发展阶段，沉积物以碳酸盐岩为主，发育了早古生代初始碳酸盐台地，总体为局限台地环境［9］
。晚震旦世灯影期，秦岭地区基本继承了陡山沱期古地貌，但扬子海侵范围有所扩大，汉南古陆进一步缩小。到寒武纪，秦岭地区在灯影期古地貌的基
础上开始了更为广泛的自南而北的海侵［10］
。如此，从晚震旦世到寒武纪，秦岭地块是在一个相对稳定的阶段，遭受了广泛海侵而接受沉积，其沉积格局和古地理面貌演化具有一定的继承性，震旦纪—寒武纪不利于海槽、盆地或深水斜坡环境发育。
2石煤的发现及其意义
根据
《陕西省区域地质志》（陕西省地质矿产局，1989）描述，川北秦岭地区震旦—寒武系地层中普遍含碳，并夹碳质泥岩、页岩和石煤矿。上震旦统陡山沱组和灯影组均可见，而尤以寒武系最多，其下统、中统、上统均有产出。地层中所夹碳质泥岩、页岩中的碳质组分多为菌藻类物质。石煤的发现对本区地史时期的沉积环境具有重要的指相意义。2．1
石煤的原始物质
震旦—寒武纪发现的石煤原始物质主要为菌藻
类植物（大多生长在浅水环境）。理由如下：在地史
的早期（即远古宙到早泥盆世），低等植物如藻类和
第32卷第1期2014年2月沉积学报
ACTA SEDIMENTOLOGICA SINICA Vol．32No.1Feb．2014
菌类构成了当时植物的主体，多生活在水体中，成为植物发展演化的菌藻类植物时期。早泥盆世以前为低等植物发育时代，还没有高等植物出现，在由低等植物经过一系列成煤作用形成的煤，其灰分很高，有一定的发热量，这类煤称为“石煤”，如我国南方寒武纪的“石煤”［11］。
2．2石煤的堆积环境
对于植物残体的堆积方式存在着原地生成与异地生成的不同观点。原地生成说认为，造煤植物的残骸堆积于植物繁衍生存的泥炭沼泽内，没经过搬运，在原地堆积转变成泥炭；异地生成说认为，植物残骸经过长距离搬运后，在浅水盆地、澙湖、三角洲地带堆积而成。事实证明，这两种泥炭的堆积方式均存在，且以泥炭沼泽堆积比较常见。一般来说，地壳沉降速率与植物的堆积速率相对平衡时，在地面平坦的低洼地段造成地区泄水条件不畅，有利于泥炭沼泽的发育，如发生海陆交替作用的滨海平原、澙湖、海湾、潮坪等地带及与河流作用、冰川作用有关的河湖地带［11］。
石煤储量以早寒武世最多，其次为早志留世，聚煤期始于震旦纪，早古生代聚煤作用逐渐活跃并达到高潮，形成中国地史上第一个聚煤期和最早的海相聚煤模式形成期［12］。因此，在川北秦岭地区震旦系到寒武系地层中普遍见到碳和石煤矿就很正常了。如此，本区碳质泥岩并非大多数专家学者认为的发育在深水或深海环境［13 18］，而是指示滨岸沼泽、澙湖等近地表或浅水滞留环境。
3沉积相单元划分及古地理编图
在大量野外地质考察的基础上，结合地震、钻井等资料的解释，同时参考前人有关该区的构造层序古地理、定量古地理、生产古地理编图资料，综合优化编制了震旦纪—寒武纪以世或期为单元的古地理图。根据其沉积特征，川北秦岭地区震旦纪—寒武纪主要发育潮坪、滨岸、沼泽、澙湖、局限台地等5种沉积相单元。
3．1单剖面相分析
以川北南江县杨坝—桥亭乡震旦—寒武系实测剖面为例（图1）。晚震旦世灯影期早中期沉积了几百米厚的藻云岩；上部以粉晶白云岩为主，可见纹理和鸟眼构造；中上部夹约42m厚的灰色粉砂岩夹黑色碳质泥岩，粉砂岩中可见交错层理。根据其沉积特征，上震旦统灯影组自下而上可划分为云坪（包括藻云坪）、滨岸—沼泽等2个沉积相单元
。
图1南江县杨坝—桥亭地区震旦系实测剖面Fig．1Measured profile of Sinian in Yangba-Qiaoting area，
Nanjiang county
上寒武统普遍缺失，中统—下统发育较完整，其沉积特征见图2。值得一提的是，筇竹寺组中下部沉积了一套深灰色—黑色的碳质泥岩、碳质粉砂岩，厚度达两百多米，水平层理或页理发育。为此，本文将此段划分为泥炭沼泽—澙湖沉积，而非深水沉积。整套寒武系自下而上可划分为沼泽澙湖、滨岸、浅滩和潮坪等4个沉积单元。
3．2剖面对比相分析及编图
川北秦岭地区震旦纪—寒武纪古地貌具继承性。剖面对比相分析表明，灯影期总体处于浅水潮坪沼泽澙湖环境，中上部粉砂岩、碳质泥岩发育；灯影晚期以（藻）云坪为主（图3）。因此，本区灯影期从南到北
2沉积学报第32卷
图2南江县杨坝—桥亭地区寒武系实测剖面Fig．2Measured profile of Cambrian in Yangba-Qiaoting
area，Nanjiang county
主要发育白云岩潮坪，局部发育碳质泥岩、含碳粉砂岩等滨岸沼泽—澙湖环境。
本区寒武纪的古地理面貌是在灯影期沉积的基础上发展起来的。从剖面对比相分析来看（图4），早寒武世—中寒武世本区经历3次海侵海退旋回。其中早寒武世（纽芬兰期）发生了第一次海侵，沉积了几百米厚的粉砂质泥岩夹碳质泥岩和含碳泥质粉砂岩，主要分布在下寒武统郭嘉坝组或筇竹寺组。
因此，根据相分析资料，在平面上投点，然后结合区域地质资料，以沉积学、层序地层学理论为指导，编制了相关的古地理图（图6a，b，c）。与以前的（多数）古地理图比较，差别就是深海、深海斜坡、深水盆地“消失”了，潮坪沼泽澙湖占据了主体；进而将引申或隐含川北秦岭地区古构造及古地理格局的重大变化。为了进一步证实这一新的重大转变，笔者又对秦岭地区震旦纪—寒武纪古地理进行了复合研究，并又重新编制了一套新的岩相古地理图（图6a，b，c，d，e）。
4川北秦岭岩相古地理
4．1晚震旦世陡山沱期岩相古地理
本区陡山沱期沉积相在纵向上演化较为迅速，相的特征均具有过渡性质，生物和其他相标志很少，主要有3个相带（图6a）：（1）滨岸相带，沿秦岭古陆和汉南古陆分布，以碎屑岩沉积为主好，含少量碳酸盐岩，主要受古陆的控制。（2）澙湖—潮坪相带，主要发育在汉南古陆西侧勉县—略阳宁强一带，以灰质白云岩为主。下部含碳质泥岩，上部含硅质灰岩和白云质灰岩。沉积中心可能在阳平关、胡家坝一带。（3）澙湖—泥炭沼泽相带，主要分布在紫阳—平利一带，可能受汉南古陆和武当古陆的影响，海水流通不畅，形成局限滞留环境，沉积物普遍以含碳为特征，岩性主要为碳质泥夹页岩为主，含硅质岩，可见石煤矿。4．2晚震旦世灯影期岩相古地理
灯影期承袭了陡山沱期的古地理面貌。扬子海侵范围有所扩大，汉南古陆仅限于西乡—城固一带，形成近南北向狭窄的海岛。本期以藻类碳酸盐岩发育为特征，岩性比较单一，大致分为3个相带（图6b）：（1）（藻）云坪相带，包括两个沉积区，即山阳—商南一带和南郑—广元一带。岩性主要为泥晶、粉晶白云岩，纹理发育，以叠层石和藻礁普遍发育为特征。（2）滨岸相带，仅分布在汉南古陆的边缘，岩性以石英砂岩为主，夹颗粒结构的藻灰岩；表明由汉南古陆边缘向东西两侧延伸逐渐过渡至潮坪环境。（3）沼泽—云坪，分布在紫阳—镇坪一带，岩性以白云质灰岩和白云岩为主，夹碳泥质岩，是在陡山沱期泥炭沼泽的基础上海水稍有变浅而形成的。
4．3早寒武世岩相古地理
早寒武世仍以较为局限的滨岸澙湖环境为主，西边由于海水退出而露出摩天岭古陆，根据其沉积特征，大致划分为4个相带（图6c）：（1）泥炭沼泽相带，指紫阳、平利和镇平一带发育的一套黑色岩系。岩性以碳质页岩为主夹粉砂岩和灰岩。（2）泥沼—澙湖相带，指宁强、镇巴、阳平关一带。梅树村期和筇竹寺期以页岩和粉砂岩为主，含碳质页岩和硅质层，沧浪铺期仙女洞组发育一套稳定的灰岩，阎王碥期则以碎屑岩沉积为主，龙王庙期沉积白云岩、泥质白云岩和白云质灰岩。反映了早寒武世由沼泽（澙湖）演化为
3
第1期胡方杰等：川北秦岭地区震旦—寒武纪岩相古地理研究新认识
图3
川北秦岭地区震旦系剖面对比相分析
Fig．3
Analysis of cross section facies of Sinian in the northern Sichuan Basin and Qinling
area
图4
川北秦岭地区寒武系剖面对比相分析
Fig．4
Analysis of cross section facies of Cambrian in the northern Sichuan Basin and Qinling area
4沉积学报第32卷
图5川北秦岭地区震旦纪—寒武纪岩相古地理
a．晚震旦世陡山沱期岩相古地理（据陕西省区域地质志，1989，修改）；b．晚震旦世灯影期岩相古地理；c．早寒武世岩相古地理（据陕西省区域地质志，1989，修改）；d．中寒武世岩相古地理（据陕西省区域地质志，1989，修改）；e．晚寒武世岩相古地理
Fig．5Lithofacies palaeogeography of northern Sichuan Basin and QinlingＲegion during Sinian-Cambrian
云坪的过程。（3）潮坪相带，指安康—石泉以北，白河—镇安青铜关以南地带。该地区资料少，研究程度差，仅牛山地区有未分的寒武系，岩性主要为石英片岩夹硅质岩、碳质板岩和火山碎屑岩，恢复原岩特征也应为粉砂岩和碳质泥岩（与火山碎屑岩）。东部郧西太阳山及其以南地区则为硅质岩和石英片岩（恢复原岩特征应为泥岩和粉砂岩），沉积厚度较薄，暂划为潮坪环境。（4）澙湖—泥炭沼泽相带，指秦岭古陆南侧商南、山阳一带，主要沉积含碳的泥质岩、粉砂岩，剖面上部往往为灰岩或含生屑灰岩（推测乃受汉南古陆的影响而形成的局限环境）。
4．4中、晚寒武世岩相古地理
中、晚寒武世基本继承了早寒武世的古地理面貌，仍以滨岸云坪澙湖环境为主，但海侵范围有所扩
5
第1期胡方杰等：川北秦岭地区震旦—寒武纪岩相古地理研究新认识
图6四川盆地及周缘震旦纪—寒武纪典型岩相古地理a．晚震旦世灯影期三段岩相古地理；b．寒武纪第二世（梅树村—筇竹寺期）岩相古地理；c．寒武纪第三世（沧浪铺—龙王庙期）岩相古地理
Fig．6Typical lithofacies palaeogeography in Sichuan Basin and its periphery during Sinian-Cambrian
大。摩天岭古陆与汉南古陆连成一体。沿秦岭古陆南北一带演变成灰云岩局限台地（潮坪）相；川北广元、南江、宁强等地区地势有所上升，演变成含膏云岩的云坪相；紫阳平利一带以及汉南古陆以南地区以含碳页岩和灰云岩为主（图5-d，e）。5结论
（1）碳质泥页岩和石煤是典型的相标志，是浅水滞留环境泥沼、澙湖的产物。川北秦岭地区碳质泥页岩和石煤发育，指示了潮坪、沼泽、澙湖环境。
（2）川北秦岭地区震旦纪—寒武纪主要发育潮坪、沼泽、澙湖、滨岸等沉积体系，而非深海盆地、斜坡或台地边缘斜坡。
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New Views on the Lithofacies Palaeogeography of Northern Sichuan
Basin and Qinling Area during the Sinian-Cambrian
HU Fang-jie 1
ZHANG Dian-wei 2
TIAN Hai-qin 2
（1．University of Petroleum （Beijing ），Beijing 102249；
2．SINOPEC Petroleum Exploration and Production Ｒesearch Institute ，Beijing 100083）
Abstract ：Most previous studies suggest that the lithofacies palaeogeography of northern Sichuan Basin and Qinling ar-ea is the deep-sea slopes or slopes of platform margin during the Sinian-Cambrian．However ，in the process of paleo-geographic mapping in this area ，it was discovered that the Carbonaceous mudstone and the stone coal are deposited in the surface water or near shore shallow water ，such as swamps and lagoons ，rather than in the deep water or the deep sea．Therefore ，based on the detailed observation ，the measurement of outcrop profiles and the profound analysis of the well datas ，and combined with the interpretation ofseismic profiles in the northern Sichuan Basin ，the comprehen-sive analysisof the single section facies ，cross section facies and facies mapping were made ；meanwhile ，by referring to the tectonic palaeogeography ，quantitative palaeogeography and production palaeogeography in the area ，the paleo-geographic maps were drew optimally from the Sinian to Cambrian．It was concluded that the palaeogeographic frame-work in the area of northern Sichuan Basin to Qinling area mainly consists of tidal flats ，lagoons ，peat swamps ，shores and restricted platform facies ，rather than the facies of the deep －sea basin ，slopes or margin slopes of platform during the Sinian-Dambrian．
Key words ：the northern Sichuan Basin ；Qinling ；Sinian-Cambrian ；palaeogeography ；dolomite of tidal flat ；swamp and lagoon
7
第1期胡方杰等：川北秦岭地区震旦—寒武纪岩相古地理研究新认识
绪论 1.什么是古生物学，地史学？ 古生物学：是研究地史时期的生物及其发展规律的科学。 ①以保存在地层中的生物遗体和遗迹为对象， ②研究古生物的形态、构造、分类、生态、地理及地史分布和演化发展规律。 ③了解生命的起源，生物进化，阐明生物界的发展史，充实和提高生物进化理论， ④解决地层时代的划分和对比，恢复古地理，古气候。 地史学：是研究地壳发展历史的科学，研究内容包括生物发展史，沉积作用（及古地理变迁）发展史，地壳构造发展史等方面。 2.研究古生物学的意义？ ①再造地史时期中的古地理，古气候，恢复古代的自然地理环境.再造古地理，古气候：依据不同的生物相代表不同的生活环境 ②探讨各地质时期古地理环境的变化及演变规律，揭示有关沉积矿产的形成和分布规律。 ③建立地质年代系统，地层层序律，生物层序律 第一篇古生物学 第一章古生物学的基本概念 1.化石 化石是保存在地层中的古生物遗体和遗迹。遗体是保存的生物体本身部分，遗迹则是被保存下来的生物生活活动的痕迹。 2.化石的形成条件：a.硬体部分 b.迅速掩藏、密封冷冻或干燥 c.石化作用 化石的保存类型：a实体化石b模铸化石c遗迹化石 3.石化作用的类型 （1）矿物填充作用（2）置换作用 （3）升溜作用 4.水生生物的生活方式 底栖生物，游泳生物，浮游生物 5.指相化石 分布范围广，原地埋藏，适应性狭窄，并且能够反映某种气候特征的化石 第二章古无脊椎动物 1.蜓壳旋壁结构的类型 致密层，透明层，疏松层，蜂巢层 2.四射珊瑚构造类型 （1）单带型（仅有隔壁和横板） （2）双带型（具有隔壁横板和鳞板） （3）三带型（具有隔壁，横板，鳞板及中轴或中柱） （4）泡沫型（隔壁不连续呈刺状，横板和鳞板均呈泡沫状）
地史学复习思考题 第一章绪论 1、地史学的概念和任务。 2、了解地质学发展简史。集群绝灭、背景绝灭的概念，新灾变论、进化论、均变论对地层学基本理论的影响，地层学的五大定律（地层层序律，原始侧向连续律，原始水平定律，生物层序律，瓦尔特相对比定律） 第二章地层形成的沉积环境及沉积作用 3、岩层及地层的概念；沉积环境、沉积相及相分析的概念。简述相对比定律（瓦尔特定律）的主要内容。 4、简述“将今论古”的现实主意原则在古生物地史学中的应用及其注意事项。 5、相标志的概念及其主要的相标志（物理标志：颜色、沉积构造、准同生变形构造、化学及生物成因的构造；岩矿标志：沉积物组分和结构、自生矿物；生物标志：指相化石、形态功能分析、群落古生态分析） 6、主要的沉积环境和沉积相类型；图示完整的鲍玛序列。地层形成的沉积作用（纵、横向堆积作用和生物筑积作用；旋回沉积作用和非旋回沉积作用。纵向堆积作用引申出地层层序律，横向堆积作用引申出普遍穿时性原理）。海进与超覆、海退与退覆。 第三章地层系统及地年代质， 7、地层划分和地层对比的概念；地层划分和对比的依据及原则。等时面和穿时的概念。 8、岩石地层单位和地层系统；年代地层单位和地层系统；生物地层单位和地层系统；地磁极性等其他地层单位和地层系统。简述各类地层单位和地层系统之间的关系。 9、层型的概念、单位层型和界限层型；正层型、副层型、选层型、新层型、次层型的概念。 10、前积式、退积式、加积式准层序组 11、层序地层学的基本指导思想，主要的研究内容。低水位体系域、高水位体系域、海进体系域、Ⅰ型层序、Ⅱ型层序的概念。什么是最大海泛面和饥饿段（浓缩段），如何识别？ 12、古地磁地层学的基本原理，目前的古地磁极性年代表[布容正向极性时0-0.73Ma（带）、松山反向极性时0.73-2.48Ma（带）、高斯正向极性时2.48-3.40Ma（带）、吉尔伯特反向极性时3.40-5.00Ma（带） 第四章地层沉积组合类型与历史构造分析 13、历史构造分析的概念，历史大地构造分析的内容(沉积组合和沉积物组合（沉积建造），沉积厚度分析（补偿盆地、非补偿盆地、超补偿盆地），沉积相和沉积古地理分析，沉积盆地分析，构造运动面分析)。 14、岩石圈、软流圈、海沟、洋中脊、大洋盆地、转换断层、海底扩张、活动褶皱带、沟—弧—盆体系、沟—弧体系、主动大陆边缘、被动大陆边缘、发散（背离）板块边界、聚合（收敛）板块边界、板块构造理论、大陆漂移学说、槽台构造学说、地台（地盾、地轴、台向斜、台背斜、裂陷槽）、地槽（优地槽、冒地槽、地背斜、地向斜）、中间地块、地槽旋回、威尔逊旋回、变质双带、B式俯冲、A式俯冲、构造旋回和构造阶段的概念，劳伦斯古陆，冈瓦纳古陆，劳俄古陆，劳亚古陆，罗迪尼亚古大陆，联合古大陆，古特提斯洋等概念 15、简述板块学说对地台和地槽的解释。简述地史中恢复古板块的方法。了解我国几条主要的板块缝合线。 16、海退序列的出现是否必定与地壳上升有关？为什么？补偿非补偿沉积对岩相变化和地层厚度或沉积厚度有何影响？地台的基底与盖层必定是角度不整合关系，是否具角度不整合关系的上覆和下伏地层就是盖层与基底。 17、大地构造分区和板块划分的依据。了解世界各大陆主要大地构造分区以及现代六大板块，掌握我国大地构造分区及古板块划分情况。
1、印支运动及其对中国东部地区构造古地理格局的影响 印支运动:三叠纪时期发生的一系列构造运动，主要在中印半岛及中国东部地区（华南与华北之间）发生在：T2/T3/J1。 主要表现： 1）古气候重大变化，华南、华北T二分性明显，大海退 2）古地理格局变化，中东部由南北对峙转变为东西分异，西部大型稳定盆地发育 3）板块拼合——中央造山带形成，青藏海域古特提斯封闭，中国大陆已具雏形 4）岩浆岩活动与成矿作用：有190-230Ma岩浆岩发育，长江中下游、秦岭、三江形成内生金属矿床，环太平洋开始发育 2、威尔逊旋回 加拿大学者威尔逊（J.T.Wilson,1973）将岩石圈从大陆破裂、裂谷出现到洋盆形成，再从洋盆俯冲、缩小到闭合的完整过程，划分为六个阶段（期） 胚胎期：大陆裂谷，如东非裂谷 幼年期：出现洋中脊和狭窄洋盆，如红海、亚丁湾 成年期：出现大型成熟洋盆，如大西洋 衰退期：洋盆开始收缩，洋壳向大陆下俯冲， 如太平洋 残余期：洋脊扩张减弱，两侧大陆逼近，仅存残留 海盆，如地中海 消亡期：海域完全消失，两侧大陆直接碰撞拼合， 形成高峻山系，如阿尔卑斯－喜马拉雅山脉 3、岩石地层单位和年代地层单位及其关系 岩石地层单位主要根据地层的岩性特征进行划分，对比，建立起不同等级的地层系统，岩石地层单位以组为基本单位。按级别可分为群，组、段、层。组的构成强调基本层序。 年代地层单位是以地层形成的时限（或地质时代）作为依据划分的地层单位，年代地层单位与统一的地质年表中的年代单位是相互对应的，可分为宇，界、系、统、阶，时带，分别与地质年代单位宙、代、纪、世、期、时相对应。 岩石地层单位虽然也有先后顺序之分，但它的划分与对比不受等时面的限制，与时间地层单位也没有相互对应的关系，岩石地层单位可以穿越年代地层单位的界线（即可以穿时的）而年代地层单位则不受岩石特征的限制，从理论上讲，它是严格等时的。两种地层单位的界线局部可以是一致的，但大多数情况下是相互穿越的。
010121-郭文伟-I I
《地史学》课程学习设计-Ⅱ郭文伟 地球科学学院基地班，010121 2014-05-04(日）
目录 第一章地层学和古地理学基本概念和方法第二章历史大地构造 第三章地球早期史和前寒武纪地史 第四章古生代地史 第五章中生代地史 第六章新生代地史 第七章各时代标准地层剖面对比 第八章《地史学》需要解决的三个重要问题第九章采取的学习方式 第十章学习目标完成情况 第十一章对课程的建议 第十二章小论文
第一章地层学和古地理学基本概念和方法 1.相：表示同一时期形成的不同岩石类型和生物组合。 2.沉积相：反映沉积记录成因的原生岩石和生物特征的总和。 3.相分析：根据地层原生岩石和生物特征，推断地层成因。相分析三要素包括材料、方法（归纳法，演绎法）、原理（将今论古）。 4.相标志：反应地层形成环境条件的原生沉积特征。包括物 理标志、化学标志、生物标志及其他们之间的相互组合。 5.相变：地层的岩石特征和生物特征及其所反映的沉积环境和沉积作用在空间（横向）上的变化。 6.相对比定律：只有那些目前可以观察到是彼此毗邻的相和 相区，才能原生地叠加在一起。 7.地层的概念和地层叠覆律：成层的岩石（沉积岩、火山岩及其变质岩）泛称为岩层；地层叠覆律又称地层层序律，指在未受强烈构造改变的情况下，先形成的地层在下，后形成的地层叠覆其上，即地层上老下新。 8.地层之间的关系 ①地层接触关系类型：整合接触、平行不整合接触、角度不整合、侵入接触与沉积接触 ②海侵超覆与海退超覆 ③沉积旋回
9.地层的划分与对比 ①地层划分的方法：构造学方法、岩石学方法、古生物学方法 ②地层对比的方法：野外直接追溯对比、岩石相似性对比、古生物对比、地质事件对比、古地磁极性对比、同位素年龄对比。 10.地层单位: ⑴组是基本岩石地层单位，要求具有相同的岩性、岩相和变质程度。建组依据有：①具有一定的结构②通常由一种基本层序所构成，可具旋回性③顶、底界限明显④厚度适中
贵州区域地质地史概述 贵州地处祖国西南腹地，属于云贵高原的一部份。位于西部特提斯构造域和东部濒太平洋构造域的交接地带，在长达10多亿年的地质演化过程中，铸就了现今的地质面貌。 贵州区域地质的主要特征是： （1）沉积地层发育齐全，自中元古界至第四系均有出露，海相地层层序连续。中晚元古代以海相碎屑沉积为主，古生代至晚三叠中期则以海相碳酸盐沉积占优势，晚三叠世晚期以后全为陆相碎屑沉积。地层中富含古生物化石，并赋存有丰富的煤、磷、铝、锰等沉积矿产。 （2）沉积岩发育，不仅分布广泛，岩类繁多，且形成环境变异多姿、相带发育齐全，其中碳酸盐岩最为发育，约占全省陆地总面积的61.9%，尤以生物碳酸盐岩占绝对优势。 （3）火成岩出露面积不大，分布零星，但岩类较多，属性较全，从超基性-基性-中性-酸性的岩石中皆可见及，尤以基性岩发育最佳。岩浆活动时间漫长，在中元古代-古生代-中生代十余亿年间的地史时间内均有活动，以中元古代和二叠纪两期最为强烈。成因类型复杂，既有幔源岩浆喷溢的基性熔岩和侵位基性岩，超基性岩，又有陆壳改造型花岗岩，其形成的原始构造背景以伸展为主。 （4）变质岩以层状浅变质岩系为主，属绿片岩相，具面型分布，相带宽阔，单相变质的特点，原岩以硅质碎屑岩为主。 （5）在长达10多亿年的地质历史的时期中，构造经历了武陵、雪峰、加里东、华力西-印支和燕山-喜马拉雅等5个阶段，构造运动既有激烈的褶皱运动，又有缓和的升降运动。雪峰运动奠定了扬子陆块的基底，广西运动使黔东南地区褶皱隆起与西北的扬子陆块融为一体，事后又经受了后期的裂陷作用和俯冲造山作用。多次造山运动形成了复杂的构造形迹，其中以规模宏大的侏罗山式褶皱分布最广，发育最好。 （6）矿产资源较丰富，矿种较多，但以沉积矿产和低温热液矿产为主。 地层 地层是具某种共同特征或属性，并能以明显或经研究后推论的某种解释性界面与相邻岩石体相区分的岩石体。贵州地层发育较全，自中元古界至第四系均有分布，且富含化石，层序大多连续。中晚元古界以海相碎屑岩为主，次为火山岩及火山碎屑岩，且大部份变质为绿色岩系。下古生界至上三叠统中部以海相碳酸盐岩为主，次为陆源碎屑岩及火山碎屑岩。上三叠统上部及侏罗系为大型内陆盆地的陆相硅质碎屑岩。上白垩统及以上地层为分散小型红色盆地的粗粒碎屑岩，总厚度在55千米以上。 据全国地层区划，贵州属华南地层大区中的扬子地层及东南地层区。纵观贵州地层具有如下几个特点： 1，主要由沉积岩组成，又以碳酸盐岩地层最为发育。 2，沉积类型多样，相变颇为复杂，但以浅海台地相沉积为主。 3，受后期变形、变质作用影响较弱，剖面完整，层序较全。 4，富含化石。地层划分的依据是多种多样的，但最常使用的是岩石地层，生物地层及年代地层。
古生物地史学 绪论 1.什么是古生物学，地史学？ 古生物学：是研究地史时期的生物及其发展规律的科学。 ①以保存在地层中的生物遗体和遗迹为研究对象。 ②研究古生物的形态、构造、分类、生态、地理及地史分布和演化发展规律。 ③了解生命的起源、生物进化，阐明生物界的发展史，充实和提高生物进化理论。 ④解决地层时代的划分和对比，恢复古地理、古气候。 地史学：是研究地壳发展历史的科学，研究内容包括生物发展史、沉积作用（及古地理变迁）发展史、地壳构造发展史等方面。 2.研究古生物学的意义？ ①再造地史时期中的古地理、古气候，恢复古代的自然地理环境。再造古地理、古气候的依据是不同的生物相代表不同的生活环境。 ②探讨各地质时期古地理环境的变化及演变规律，揭示有关沉积矿产的形成和分布规律。 ③建立地质年代系统，地层层序律，生物层序律 第一篇古生物学 第一章古生物学的基本概念 1.化石 化石是保存在地层中的古生物遗体和遗迹。遗体是保存的生物体本身部分，遗迹则是被保存下来的生物生活活动的痕迹。 2.化石的形成条件：a硬体部分 b迅速掩藏、密封冷冻或干燥c石化作用 化石的保存类型：a实体化石b模铸化石c遗迹化石 3.石化作用的类型 （1）矿物填充作用（2）置换作用（3）升溜作用 4.水生生物的生活方式 底栖生物，游泳生物，浮游生物 5.指相化石 分布范围广，原地埋藏，适应性狭窄，并且能够反映某种气候特征的化石。 第二章古无脊椎动物 1.蜓壳旋壁结构的类型 致密层，透明层，疏松层，蜂巢层 2.四射珊瑚构造类型 （1）单带型（仅有隔壁和横板） （2）双带型（具有隔壁、横板和鳞板）
（3）三带型（具有隔壁、横板、鳞板及中轴或中柱） （4）泡沫型（隔壁不连续呈刺状，横板和鳞板均呈泡沫状） 3.各古生物的生存年代 蜓是灭绝的海生有孔虫，分布于石炭、二叠纪。 小纺锤蜓：中石炭纪 贵州珊瑚：早石炭纪 弓石燕：晚泥盆世至早石炭世 尖棱菊石：晚泥盆世 六方珊瑚：泥盆纪 弓笔石：中志留世 王冠虫：志留纪 震旦角石：中奥陶世 叉笔石：奥陶纪 蝙蝠虫：晚寒武世 第三章古脊椎动物 1.简述脊椎动物的演化史 脊椎动物由无颌纲开始进化到鱼纲，其中盾皮鱼亚纲，为现代鱼的祖先，已经灭绝，硬骨鱼中总鳍鱼发展成为古老的两栖类；接着发展到两栖纲，其中鱼石螈是最古老的两栖类化石；两栖动物进化出羊膜卵向陆地发展，进化成爬行纲；爬行纲的一个旁支进化成了鸟类，最早的鸟类出现在晚侏罗世，即始祖鸟；爬行纲的另一个分支发展成为哺乳纲，其中人类是最高等的哺乳动物。 2.各古生物的生存年代 盾皮鱼亚纲：晚志留世到泥盆纪，少数延续到二叠纪 鱼石螈：晚泥盆世 中华龟：侏罗纪 始祖鸟：晚侏罗世 大熊猫：更新世至全新世 三趾马：上新世至早更新世 叠层石：广泛分布于前寒武纪，奥陶纪开始衰退，现代的叠层石较少。 第四章古植物 1.叠层石 定义：具有叠状层的藻类沉积结构物。叠层石不仅包括藻本身，还包括其生命活动痕迹所形成的综合产物。 意义：研究叠层石对恢复古地理环境及划分对比地层（前寒武系）等有很大意义2.各植物的的生存年代 鳞木：石炭纪至二叠纪 脉羊齿：石炭纪至早二叠世
第一章 1、地层：具有一定层位或形成时间的岩层（地质历史中形成的层状岩石的总称）。 2、地层学：研究岩层的形成顺序和年代，进而阐明各种岩石的相互关系及其时空展布规律的科学。 3、史密斯地层学：是指研究那些层序正常，构造简单，横向上可以远距离追索对比，无变质，海相火山岩不发育，具有较广地理分布的地层的学科。 4、化石层序律：地层形成的时代越早，其中含有的化石构造越简单，形成时代越晚的地层其中含有的化石越高等构造越复杂。同一时代形成的地层中所含的化石基本相同；不同时代形成的地层，其中所含的化石也不同。 5、地层叠覆律（地层层序律）：在沉积岩层未发生构造变动(如逆掩断层和褶皱倒转)的情况下，沉积层序保持着正常层序，先形成的岩层在下，后形成的岩层在上，既上覆岩层比下伏岩层为新(下老上新)。 6、原始侧向连续定律：每一岩层一定延伸很远，分布面积很广。 7、原始水平律：在水中沉积的一层一层岩层的原始产状都是近水平分布的。 8、生物地层带：地层学的一个分支学科，研究地层记录中的化石分布，并根据地层所含化石将地层划分为若干单元。其理论为生物演化的不可逆性及化石层序律。 9、富集带（顶峰带）：是一个地层或地层体，其中一个特有的分类单元或一组特定的分类单元的丰度，明显高于该剖面相邻地层的一般丰度，而不考虑生物的伴生或延限情况。 10、组合带：是单个地层或地层体，其特征是将一个独特的由三个或更多的化石分类单元构成的组合或伴生视为一个整体，而区别于相邻地层的生物地层特征。 11、延限带：是指从地层序列的化石组合中，经过选择的任何一个或几个化石分子的已知延限所代表的那段地层体。 12、共存延限带：是包含两个特定的分类单元延限带的共存、一致或重叠部分的地层体。 13、分类单元延限带：一特定分类单元标本的已知（地层与地理）产出延限所代表的地层体。 14、标准化石： 15、岩石地层单位：以岩性特征作为主要依据所划分的地层单位；根据可观察到的和可鉴别的岩石学特征，或岩石学特征组合（如沉积韵律）及其地层关系所定义的岩石体。 16、岩石地层对比：是对一定范围内不同地点的岩石地层单位进行比较，以确定这些地层单位岩性特征与地层位置是否相当。 17、组：岩石地层等级系列中属于中等级别的，根据其岩性组成和地层位置进行定义和鉴别的岩石体。是岩石地层的基本单位。用于区域地质填图、描述及解释。 18、群：在等级上高于组一级的正式岩石地层单位。该术语最常用于一系列明显具有共同岩性特征的两个或多个邻接的相互关联的组。群与群之间有明显的沉积间断和不整合。 19、地层的划分：地质时期中无机界和生物界的演化都有阶段性和不可逆性的特征，根据这个特征将地层分为若干自然组合的过程称为地层的划分。 根据地层的各种属性（如岩性、化石和不整合界面等）将地层分为大小不同的单位，称地层的划分。 20、地层的对比：将不同地区的地层单位，根据地层的特征进行层位上的比较,论证它们是否相当。 21、多重地层划分：组成地层的岩石是客观物质，它有多少种能够用于划分地层的不同特征，地层就有多少种类的划分方法，一种特征的变化不一定和另一种特征的变化一致。地层有多少种类的划分，地层就有多少种类的单位。 22、年代地层单位：是指在特定地质时间间隔内形成的岩石体。其顶底界线都是以等时面为界，因此，这种地层单位的界线是全球等时的。
沉积环境:具有独特物理、化学、生物条件的自然地理单元。如河流、湖泊、滨海等。 沉积相:能够反映沉积环境的岩石特征(岩性相)和古生物特征(生物相)的总和，包括沉积环境和物质记录两方面。 根据沉积岩原始物质不同把碎屑岩沉积相分为：陆相、过渡相、海相 相分析方法:将今论古的现实主义原则。即以研究现代各种地质作用及其所产生的物质记录作为基础，来分析判断地质时期沉积物的沉积环境。 沉积相鉴别标志： 1、沉积岩石学标志:颜色、矿物组成和化学成分、结构和构造、岩相序列、产状、瓦尔特相律 2、古生物和古生态标志:古生物种类、生态 3、地化标志:微量元素、同位素地球化学，特殊矿物组合 沉积构造研究意义： 1.确定沉积环境 2.分析恢复水流系统、指出水流状态 3.确定地层的顶底和层序 陆相沉积 陆相沉积：沉积物以碎屑岩和粘土岩为主，分选性和磨圆度较差，碳酸盐类岩石少见(仅见于湖泊);层理类型多样;生物为陆上生物(脊椎动物、昆虫等)、淡水动物和陆生植物。 1、冲积扇相;快速堆积，形成洪积扇。沉积物以粗砾为主，多呈棱角状，还有砂和粉砂，分选性和磨圆度极差，扇根处最粗，向扇端和两侧逐渐变细。层理不发育，常块状。 冲积扇相: 扇根：叠瓦状砾岩、块状混杂砾岩 扇中：平行层理砂岩、交错层理砂岩、叠瓦状砾状砂岩. 扇端：枕状构造，水平纹理砂岩、冲刷充填构造、泥岩 2、河流相沉积特点： 分为平原河流和山间河流两类。 平原河流:流速小、河谷宽广、河曲发育，有“二元结构”即河床沉积和河漫滩沉积两部分。山间河流:流速大、切割深，河曲一般不发育，主要是河床沉积，河漫滩沉积不发育。 河漫滩沉积:包括堤岸、决口扇、河漫湖、岸后沼泽及牛扼湖等沉积。为洪水泛滥期产物。沉积较细，主要为细砂岩、粉砂岩和泥岩，一般有微斜层理。河漫滩、牛扼湖中可发育沼泽，见泥炭层、植物和动物化石。 边滩沉积:小型交错层理、爬升波浪层理中一大型板状、柑状交错层理。细砂岩、中粗粒砂岩 河床沉积:包括河床滞留砾石沉积、边滩及心滩的砂质沉积。河床沉积的砂砾磨圆度、分选性较好，砾石排列常逆流倾斜，具单向倾斜层理和韵律性。
地球地质发展史 Geologic History of the Earth 太古宙（46～25亿年前）Archaean(4.6 to 2.5 billion years ago) 太古宙是古老的地史时期。从生物界看，这是原始生命出现及生物演化的初级阶段，当时只有数量不多的原核生物，如细菌和低等蓝藻，他们只留下了极少的化石记录。从非生物界看，太古宙是一个地壳薄、地热梯度陡、火山—岩浆活动强烈而频繁、岩层普遍遭受变形与变质、大气圈与水圈都缺少自由氧、形成一系列特殊沉积物的时期。 元古宙（25～5.4亿年前）Proterozoic(2.5 billion to 540 million years ago) 元古宙是一个重要成矿期，主要矿产有铁、金、铀、锰、铜、硼、磷、菱镁矿等。 前寒武纪两个分期的晚期。这一时期形成的地层称元古宇，位于太古宇之上，古生界之下。元古宙原名元古代，是1887年由S.F.埃蒙斯命名的。Proterozoic属希腊字源，意为早期原始生命。一般把元古宙分为古元古、中元古和新元古3个代，界限分别是18亿年前和10亿年前。 元古宙时藻类和细菌开始繁盛，是由原核生物向真核生物演化、从单细胞原生动物到多细胞后生动物演化的重要阶段。叠层石始见于太古宙，而古元古代时出现第一个发展高潮。 古生代（5.4～2.5亿年前）Paleozoic (540 to 250 million years ago) 古生代（Paleozoic，符号PZ)是地质时代中的一个时代，开始于542±0.3百万年(Ma)，结束于251±0.4Ma。古生代包括了寒武纪、奥陶纪、志留纪、泥盆纪、石炭纪、二叠纪。泥盆纪、石炭纪、二叠纪又合称晚古生代。动物群以海生无脊椎动物中的三叶虫、软体动物和棘皮动物最繁盛。在奥陶纪、志留纪、泥盆纪、石炭纪，相继出现低等鱼类、古两栖类和古爬行类动物。鱼类在泥盆纪达于全盛。石炭纪和二叠纪昆虫和两栖类繁盛。古植物以海生藻类为主。 1:寒武纪Cambrian （Cambrian ）距今约5.4亿至5.1亿年，寒武纪是现代生物的开始阶段，是地球上现代生命开始出现、发展的时期。这个时期的地球大陆特征完全不同于今天。寒武纪常被称为“三叶虫的时代”，这是因为寒武纪岩石中保存有比其他类群丰富的矿化的三叶虫硬壳。
绪论 1、1）古生物学：是研究地史时期的生物及其发展规律的科学。 ①以保存在地层中的生物遗体和遗迹为对象。②研究古生物的形态、构造、分类、生态、地理及地史分布和演化发展规律。③了解生命的起源，生物进化，阐明生物界的发展史，充实和提高生物进化理论。 ④解决地层时代的划分和对比，恢复古地理，古气候。 2）地史学：是研究地壳发展历史的科学，研究内容包括生物发展史，沉积作用（及古地理变迁）发展史，地壳构造发展史等方面。 2、研究古生物的意义？ （一）地史学意义 1）再造地史时期中的古地理，古气候，恢复古代的自然地理环境.再造古地理，古气候：依据不同的生物相代表不同的生活环境2）探讨各地质时期古地理环境的变化及演变规律，揭示有关沉积矿产的形成和分布规律。 3）建立地质年代系统，地层层序律，生物层序律。 （二）生物学意义 1）生物层序律2）植物界演化3）动物界演化 第一篇古生物学 第一章古生物学的基本概念 1、化石：化石是保存在地层中的古生物遗体和遗迹。遗体是保存的生物体本身部分，遗迹则是被保存下来的生物生活活动的痕迹。 2、1）化石的形成条件：a.硬体部分 b.迅速掩藏、密封冷冻或
干燥 c.石化作用。2）化石的保存类型：a实体化石b模铸化石c遗迹化石 3、石化作用的类型：1）矿物填充作用2）臵换作用3）升溜作用（碳化作用） 4、水生生物的生活方式：底栖生物，游泳生物，浮游生物 5、指相化石：分布范围广，原地埋藏，适应性狭窄，并且能够反映某种气候特征的化石。 第三章古脊椎动物 1、简述脊椎动物的演化史？ 脊椎动物由无颌纲开始进化到鱼纲，其中盾皮鱼亚纲，为现代鱼的祖先，已经灭绝，硬骨鱼中总鳍鱼发展成为古老的两栖类；接着发展到两栖纲，其中鱼石螈是最古老的两栖类化石；两栖动物进化出羊膜卵向陆地发展，进化成爬行纲；爬行纲的一个旁支进化成了鸟类，最早的鸟类出现在晚侏罗世，即始祖鸟；爬行纲的另一个分支发展成为哺乳纲，其中人类是最高等的哺乳动物。 第四章古植物 1、1）叠层石定义：具有叠状层类的藻类沉积结构物。叠层石不仅包括在藻本身，还包括其生命活动痕迹所形成的综合产物。2）叠层石意义：研究叠层石对恢复古地理环境及划分对比地层（前寒武系）等有很大意义。 第六章遗迹化石 1、遗迹化石定义：遗迹化石是指保存在地层中地史时期生物活
第4章地质构造 华北地台基底形成于距今18亿年左右的吕梁运动时期，兴城地区形成了呈东西走向展布的巨大隆起，南部为山海关隆起，北部为燕山裂陷槽盆地，兴城地区恰好处于燕山裂陷槽的东部边缘[11]。 兴城地区自太古宙以来发生了一系列的构造地质作用，在内外地质作用力的作用下，包括内动力地质作用使地层下降或抬升，使较为韧性的水平岩层隆起形成褶皱，或较为脆性的岩层发育形成断层等各种地质构造；而在外动力地质作用下，地层遭受风化剥蚀或侵蚀，最终让地貌裸露出地表，形成各种形状的岩石或地层，在地质构造形态中也逐渐形成了一系列较为复杂的褶皱构造和断层构造。 4.1 褶皱 实习区褶皱现象发育广泛，多数为断层相关褶皱。 白庙子地区杨庄组组地层所在处的连续褶皱（如图 4.1）。白庙子褶皱构造发育较为明显，这里一共出现了4个向斜和3个背斜。第一个向斜：在距离公路约120米的地方出现第一个向斜，该向斜左翼产状为28°角29°，右翼产状为13度角23度。第一个背斜紧接着第一个向斜，不过由于无露头，所以该背斜其他重要星系无法观察。在该背斜之后发育的是一个稍大的向斜右翼产状为75度角21度。左翼产状无法测量。第二个背斜：在该向斜之后紧接着一个很小的背斜，左翼产状为28度角25度，右翼产状为66度角24度。第三个向斜：紧接着上个背斜的是一个向斜，该向斜左翼产状为146度角28度，右翼产状为141度角20度。第三个背斜紧接着上个向斜，其左翼产状为305度角16度，右翼产状为353度角19度。第四个向斜：紧接着上个背斜，左翼产状为310度角25度，右翼产状黄为80度角25度。
4.2 断层 早新生代，由于受到太平洋板块北西方向的运动俯冲，中国东部地区形成了北西—南东方向的主压应力场，发育了以郯庐断裂为代表的北北东向断裂。喜马拉雅期晚期，太平洋运动方向发生转折，太平洋板块对华北的挤压方向改为东西向，改变了断裂构造样式，发育了北东、北西向的共轭断裂系。因此，实习区的断层也以这两期为主，即北北东向和北西、北东共轭断裂系。实习区断层十分发育，时代主要为中新生代，也有一些已经弥合的古生代断层和韧性变形下形成的韧性剪切带。 4.2.1 台里海滨地区 韧性剪切带主要出露于台里海滨地区，有明显的韧性变形特征，同时糜棱岩中出现眼球状的残斑（如图4.2）。 4.2.2白庙子地区