剖面的程序與要求
在典型剖面(層型)上,被命名的地層單位的屬性必須說明清楚,界線必須準確。目的是向全球提供統(tǒng)一的標準,以便世界各國的使用者能夠確切地理解其含義,并能在典型剖面(層型)以外的地區(qū)將它們準確地識別出來,以達到地層的全球精確對比和全球高精度年代地層格架的建立。
對于各種類型的層狀地層單位(如巖石地層的、磁性地層的、年代地層的等)層型的建立,要求各不相同,必須分別加以考慮,這將在每種類型的有關(guān)章節(jié)中分別討論。這里對層型建立的通用性要求說明如下。
3.5.1 層型選擇的必備條件與概念的表達
確立層型的必備條件是:它是具體的模式,能恰當?shù)乇磉_該單位的概念。最理想的單位層型是:該層型所表達的地層單位從底到頂及其全部側(cè)向延伸范圍內(nèi)的巖石體出露十分完整,沒有覆蓋。然而,如此出露完整的層型是極其罕見的,地層學(xué)家只好依賴于出露最好的單個剖面或地區(qū)建立層型。由于巖層往往出露不連續(xù)或地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜,找到能完整反映某一地層單位的露頭一般比較困難。這時,就有必要借助于復(fù)合層型,或借助于補充和參考剖面(副層型、次層型),或者將單位層型簡單地表示為某種地層間隔,這種間隔位于兩個指定的界線層型之間,一個為該單位之底,另一個為頂。
對于全球性的年代地層單位(如系、統(tǒng)、階),國際地層委員會將其定義的重點放在其底界層型的選擇上,其頂界可以定義為其上覆單位的底界。“全球界線層型剖面和層型點”(GSSP)這一術(shù)語專門用來指全球年代地層表中各單位的典型界線層型(Cowie,1986)。
3.5.2 描述
層型的描述包括地理和地質(zhì)兩個方面。
地理描述的內(nèi)容為:①詳細的地理位置和地理位置圖;②到達典型剖面的交通狀況,說明如何到達典型剖面;③層型所在地區(qū)大比例尺的航空照片或衛(wèi)星圖像和大比例尺地形圖,以顯示該層型的地理延伸范圍及其界線的地理位置。
地質(zhì)描述的內(nèi)容為:①層型(典型剖面)的巖性、巖相、厚度、古生物、礦物、構(gòu)造、地貌顯示以及其他地質(zhì)特征;②詳細描述界線層型與剖面中其他地層單位的界線及其他重要層位的關(guān)系,并說明選擇該界線的理由;③附實測剖面圖、柱狀剖面圖、構(gòu)造剖面圖和相關(guān)照片;④提供層型所在地區(qū)的大比例地質(zhì)圖;⑤區(qū)域性展布特征的說明,包括該單位展布的地理范圍、厚度、巖石地層、生物地層或其他特征、地貌顯示等方面的區(qū)域性變化,區(qū)域地層關(guān)系,區(qū)域上同其他類型的地層單位的關(guān)系,典型地點以外地區(qū)的界線的性質(zhì)(明顯的、過渡的、不整合的等);⑥地質(zhì)年齡測定與說明,根據(jù)在全球標準年代地層(地質(zhì)年代)表中的位置而確定的相對年齡和(或)由同位素或其他方法測定的絕對年齡;⑦該單位巖石成因、古地理或地史演化等方面的敘述;⑧有關(guān)參考文獻。
另外,對于非成層火成巖體或變質(zhì)巖體的典型地點和參考地點的選擇,其要求與成層地層單位層型(典型剖面)選擇的要求近似。典型地點和參考地點都應(yīng)能反映該單位的概念,并應(yīng)在地理和地質(zhì)兩方面給予詳盡的描述,而且易于到達。
3.5.3 鑒定和標志
層型的一個重要的必備條件,就是它必須有明確的標志。界線層型應(yīng)以指定巖層序列中的一個點為依據(jù),說明界線面在此地的具體位置(界線面由該點向任意方向的側(cè)向延伸都通過地層對比來完成)。單位層型的頂、底界線應(yīng)由界線層型明確界定。界線層型或單位層型的上、下界線最好以一個永久性的人工標志物來指示,同時必須對界線進行詳盡的地理和地質(zhì)描述,確切無疑地告知其準確的地理位置。
3.5.4 易于到達和妥善保護
為使層型起到全球標準的作用,就必須保證任何對此感興趣的人都能順利到達其所在地,并確保已建層型受到長期的妥善保護。
3.5.5 地下層型建立的要求
許多實用的地層單位是依據(jù)地下(鉆井、礦坑或隧道)剖面建立的。隨著遠岸水域沉積物勘測的日益發(fā)展,無疑將會出現(xiàn)更多的地下地層單位。如果缺乏合適的地表剖面,而又能獲得恰當?shù)牡叵聵悠泛蜏y井記錄,則可采用地下層型。如果地下剖面明顯不同于側(cè)向上與之對應(yīng)的地表剖面,或地下剖面與地表剖面間的相互對應(yīng)關(guān)系存在疑義,這時確定地下層型是必要的。這樣的地下剖面可以正式地作為新地層單位來提出、定義和描述。
適用于地表剖面上地層單位命名的一般規(guī)定和程序規(guī)則同樣適合于根據(jù)礦坑、隧道或鉆井剖面定義的地下地層單位。新的地下地層單位一經(jīng)提出,其典型剖面所在的鉆井或礦坑就成為典型地點。在鉆井剖面中層型不是由地表標志物來標定,而是靠井深和測井記錄來確定的,而建立這種層型的地質(zhì)依據(jù)主要是鉆井樣品和測井記錄。對于出露不好的地表層型或典型地點,地下的副層型和次層型可以作為一種有益的補充。建立地下地層單位要有以下資料:
(1)鉆井或礦坑的指定:典型鉆井或礦坑的名稱;其地理位置的文字說明、地圖、確切的地理坐標、村鎮(zhèn)或其他任何有助于確定位置的地理標志;開采者或公司的名稱。對礦坑而言,要求說明開采深度的標高;對鉆井則要求說明打鉆日期、總深度和地表高程。如果一口鉆井不能滿足建立一個層型或典型地點所需要的全部資料,則需要使用兩個或更多的鉆井資料,指定其中之一為正層型,其余的則為副層型或次層型。
(2)地質(zhì)測井記錄:鉆井的巖性和古生物資料,礦坑的地理位置和橫剖面均需用文字和圖表形式說明。新地層單位的界線和再分也應(yīng)在測井記錄和圖表中明確說明。
(3)地球物理記錄和剖面:需要電法測井或其他電測井(最好是相鄰幾口鉆井的)和地震剖面資料。地層單位的界線和再分應(yīng)標明并以足夠大的比例尺顯示出來,從而使有關(guān)的細節(jié)得到全面評估。
(4)存放:應(yīng)確保關(guān)于地下地層單位典型剖面的各種巖芯、巖屑或其他樣品,化石材料,測井記錄等隨時可供研究。這些材料應(yīng)保存在地質(zhì)調(diào)查所、大學(xué)、博物館或具有良好管理設(shè)施的機構(gòu)中,并應(yīng)通告存放的地點。
3.5.6 公認性
全球通用的年代地層單位的界線層型必須得到國際有關(guān)最高地質(zhì)機構(gòu)的認可。各年代地層界線的全球?qū)有推拭婧忘c在國際上是唯一的,它是在國際上眾多的界線地層剖面中,按照國際地層委員會對界線層型的嚴格要求,通過國際界線地層工作組、斷代地層分會和國際地層委員會3輪投票,60%以上贊同后,由國際地質(zhì)科學(xué)聯(lián)合會最后審定,嚴格篩選出來的。因此它的確定無疑代表了國際領(lǐng)先水平和最高榮譽。如殷鴻福等(殷鴻福等,1988;Yin et al.,1996,2001)在中國浙江省長興縣煤山所定義的全球二疊系—三疊系界線層型的3輪國際投票支持率均在80%以上(分別為87%、81%和100%),表明其絕對領(lǐng)先地位。2001年3月初,國際地質(zhì)科學(xué)聯(lián)合會正式確認:全球二疊系—三疊系界線層型剖面和點(GSSP)選定在中國浙江省長興縣煤山D剖面第27c層之底(圖3-2至圖3-5)即牙形石Hindeodus parvus首現(xiàn)點上(圖3-5、圖3-6)。
僅有局部分布范圍和局部意義的各種地層單位的層型,只要得到地方或國家的地質(zhì)調(diào)查機構(gòu)或地層委員會的批準即可。
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