16.1.1　現(xiàn)代地層的概念

在《國(guó)際地層指南》(第二版，2000)第二章“地層分類原理”的“概述”中寫道:“從廣義上講，整個(gè)地球都是分層的，因此所有各類巖石——沉積巖、火山巖及變質(zhì)巖都屬于地層學(xué)和地層分類的研究范疇。”第三章“定義與程序”中，地層學(xué)被定義為:“非成層巖石體——沉積火山巖和侵入火成巖以及成因不明的塊狀變質(zhì)巖所提供的信息，在地層學(xué)方面的重要價(jià)值已變得非常明顯。……地層學(xué)的定義應(yīng)擴(kuò)展為包括對(duì)構(gòu)成地殼的所有巖石體的描述。……所有各類巖石——沉積的、火成的、變質(zhì)的，固結(jié)的和非固結(jié)的，都屬于地層學(xué)和地層分類的總體研究范疇?！?/p>

《中國(guó)地層指南及中國(guó)地層指南說(shuō)明書》(修訂版，2000)第一章將地層學(xué)定義為:“地層學(xué)(stratigraphy)是研究構(gòu)成地殼的所有層狀或似層狀巖石體固有的特征和屬性，并據(jù)此將它們劃分為不同類型和級(jí)別的單位，進(jìn)而建立它們之間的空間關(guān)系和時(shí)間順序的一門基礎(chǔ)地質(zhì)學(xué)科。構(gòu)成地殼的各類層狀或似層狀的巖石——沉積巖(包括固結(jié)的或未固結(jié)的沉積物)、火山巖及變質(zhì)巖都屬于地層學(xué)的研究范疇。”

兩個(gè)指南的地層含義有所不同，國(guó)際地層指南的含義非常廣泛，中國(guó)地層指南則將它限制為“構(gòu)成地殼的所有層狀或似層狀巖石體”，并未如國(guó)際地層指南那樣明確地說(shuō)“整個(gè)地球都是分層的”，特別是沒(méi)有明確包括如“侵入火成巖”“塊狀變質(zhì)巖”這些巖石類型。中國(guó)地層指南所說(shuō)的“構(gòu)成地殼的所有層狀或似層狀巖石體”，亦采取了一定的模糊性，并未明確指明沉積層以下被康拉德界面分隔的陸殼上層、陸殼下層，以及莫霍面、古登堡面、萊曼面等以不同地震波速面分開的層狀或似層狀巖石體是否屬于地層學(xué)的范疇。但是，在該指南中，有一節(jié)專述“特殊巖石地層單位”，包括巖群、巖組、雜巖、滑塌巖、構(gòu)造巖、混雜巖、蛇綠巖7種。這就明確地把洋殼中、洋陸轉(zhuǎn)換帶(縫合線)中，至少部分非沉積成因的上陸殼中形成的巖石算作地層了。從以上兩指南的敘述可見(jiàn)，地層的定義已擴(kuò)展到非沉積成因的巖石。

16.1.2　史密斯地層學(xué)的原理、概念及特點(diǎn)

回顧地層學(xué)產(chǎn)生、發(fā)展歷史，不難發(fā)現(xiàn)，地層學(xué)是基于地臺(tái)蓋層區(qū)地層的研究而形成的。一個(gè)多世紀(jì)以來(lái)，它已形成了一整套地層規(guī)范和系統(tǒng)的研究方法，這些規(guī)范和方法產(chǎn)生的基本出發(fā)點(diǎn)就是地層學(xué)的5個(gè)基本定律:層序疊覆律(若地層未經(jīng)變動(dòng)則下老上新)、地層側(cè)向連續(xù)律(若地層未經(jīng)變動(dòng)則呈連續(xù)體并逐漸尖滅)、地層水平律(若地層未經(jīng)構(gòu)造變動(dòng)則呈水平或大致水平產(chǎn)狀)、化石層序律(不同時(shí)代的地層所含化石不同，含有相同化石的地層屬同一時(shí)代)和瓦爾特相律(只有那些目前可以觀察到是彼此毗鄰的相和相區(qū)，才能原生地疊置在一起)。由于英國(guó)的威廉·史密斯(Willian Smith，1769－1839)提出著名的“化石層序律”并被譽(yù)為地層學(xué)之父，所以這類地層可以稱為史密斯地層，其對(duì)應(yīng)的學(xué)科則稱為史密斯地層學(xué)(Smith stratigraphy)。

史密斯地層的特點(diǎn)可以概括為:①序態(tài)上，構(gòu)造改造較弱，成層有序，橫向上可以遠(yuǎn)距離追溯對(duì)比;②位態(tài)上，不同沉積環(huán)境下形成的地層序列，空間上的相對(duì)位置沒(méi)有明顯變化，基本能夠反映原始沉積盆地的空間結(jié)構(gòu);③物態(tài)上，地層無(wú)變質(zhì)或變質(zhì)輕微，海相火山巖系不發(fā)育，具較廣的地理分布;④成因上，主要為機(jī)械作用下沉積成因的地層，包括火山－沉積成因的地層和沉積－變質(zhì)成因的地層。具備這些特點(diǎn)的地層主要分布于板塊內(nèi)部或地臺(tái)蓋層區(qū)。

16.1.3　史密斯地層學(xué)的局限性

將現(xiàn)代地層學(xué)的概念與史密斯地層相對(duì)照，不難發(fā)現(xiàn)，許多地層沒(méi)有包含在史密斯地層之中，史密斯地層學(xué)的規(guī)范和方法也不適用于這些地層。沒(méi)有包含在史密斯地層范疇之內(nèi)的地層主要分布于造山帶和地臺(tái)基底。

與地臺(tái)區(qū)蓋層地層相比，造山帶地層的基本特征可以概括為:①沉積建造特征。造山帶巖石類型復(fù)雜多樣，具體表現(xiàn)在兩個(gè)方面:一是巖石種類多樣，三大巖類均發(fā)育?；鹕綆r、火山碎屑巖廣泛分布，沉積巖除臺(tái)區(qū)常見(jiàn)的灰?guī)r和碎屑巖外，還大量發(fā)育層狀硅質(zhì)巖。沉積巖和火山巖有不同程度的變質(zhì)，從而形成多種類型的變質(zhì)巖。二是成因類型的多樣性，如玄武巖有洋殼、洋島、陸緣弧、洋內(nèi)弧等成因。造山帶巖石類型的復(fù)雜性，導(dǎo)致了造山帶巖相類型的多樣性。與巖石類型的復(fù)雜性相反，造山帶化石通常單調(diào)、稀少。這是因?yàn)樵焐綆У貙右陨詈?、半深海沉積為主，不適合底棲生物生存，大化石稀少。在造山過(guò)程中，大化石受變質(zhì)作用和構(gòu)造作用破壞幾率較大。因而能夠用于生物地層學(xué)研究的資料主要為微體化石。②地層改造特征。造山帶由古海洋演化而來(lái)，從古海洋向造山帶轉(zhuǎn)化過(guò)程中，各類地質(zhì)體發(fā)生了大幅度水平位移，沉積地層被擠壓成為許多地層斷片，相互疊置，形成規(guī)模宏大的造山帶。地層的連續(xù)性、延展性及時(shí)代有序性普遍遭到破壞，不同時(shí)代地層斷片混合堆積，相同時(shí)代地層斷片多次重復(fù)出現(xiàn)，某些地層被剝蝕或俯沖消失，絕大多數(shù)地質(zhì)體、地層單元之間呈斷層關(guān)系。有些地區(qū)這類地層斷片受較強(qiáng)構(gòu)造作用改造，形成大小不等的巖塊，被稱為構(gòu)造混雜巖。由此可見(jiàn)，在序態(tài)上，造山帶地層宏觀上是無(wú)序的，具體每個(gè)地層斷片內(nèi)基本是有序的;在位態(tài)上，造山帶地層不能反映原型盆地的結(jié)構(gòu)，應(yīng)當(dāng)是無(wú)序的。③成因特征。造山帶許多地層體的形成并非僅重力作用所致，熱力作用、構(gòu)造應(yīng)力作用及其復(fù)合作用形成的地層體隨處可見(jiàn)。

與地臺(tái)區(qū)蓋層地層相比，臺(tái)區(qū)基底地層全部由變質(zhì)巖組成，這些地層在位態(tài)和序態(tài)上基本是無(wú)序的，在成因上基本為熱力和構(gòu)造力機(jī)制下形成。

因此，傳統(tǒng)的史密斯地層學(xué)理論與方法，已難以滿足造山帶地層和基底地層研究的需要，根據(jù)這些地層的特點(diǎn)，提出一種新的地層學(xué)分支學(xué)科對(duì)其進(jìn)行補(bǔ)充，十分必要。

中國(guó)大陸新元古代以來(lái)是由泛華夏陸塊群、勞亞和岡瓦納兩個(gè)大陸邊緣、三個(gè)大洋(古亞洲洋、特提斯洋和太平洋)洋陸轉(zhuǎn)換逐漸集合長(zhǎng)大而成的(潘桂棠等，1997，2009)。洋陸轉(zhuǎn)換過(guò)程中島弧增生、?。∨鲎病⒒。懪鲎?、陸－陸碰撞是大陸生長(zhǎng)的主要方式。在中國(guó)大陸增生中，經(jīng)歷了多個(gè)大洋巖石圈板塊構(gòu)造向大陸巖石圈構(gòu)造轉(zhuǎn)換、增生、碰撞聚集，形成了以華北、塔里木、揚(yáng)子為核心的3個(gè)地臺(tái)(陸塊)區(qū)，8個(gè)造山帶(阿爾泰－興蒙、天山－準(zhǔn)噶爾－北山、秦－祁－昆、羌塘－三江、岡底斯、喜馬拉雅、武夷－云開、臺(tái)東)鑲嵌組成的復(fù)式大陸(潘桂棠等，2009)。在造山帶中，還包含了大洋消亡、陸陸碰撞形成的對(duì)接帶(額爾齊斯－西拉木倫、南天山、寬坪－佛子嶺、班公湖－雙湖－怒江－昌寧－孟連、雅魯藏布、江紹－郴州－欽防)，以及眾多的由陸緣弧－弧碰撞增生、弧－陸碰撞增生形成的疊接帶(王鴻禎，1985)。中國(guó)大陸地臺(tái)(穩(wěn)定陸塊)區(qū)與造山帶相比，造山帶面積遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于地臺(tái)區(qū)面積(張克信等，2015)。在造山帶調(diào)查與研究中，如何對(duì)造山帶混雜巖區(qū)進(jìn)行精細(xì)的地層學(xué)調(diào)查是亟待解決的問(wèn)題，這就要求我們必須更新觀念，非史密斯地層(non－Smithian strata)這一新的地層學(xué)概念因此應(yīng)運(yùn)而生(馮慶來(lái)，1993;王乃文等，1994;杜遠(yuǎn)生等，1995;龔一鳴等，1996a，b;郭憲璞等，1996;殷鴻福等，1998，1999;張克信等，1997，2001a，2003)，旨在精細(xì)恢復(fù)造山帶組成、結(jié)構(gòu)、形成和演化歷程，進(jìn)一步提高我國(guó)造山帶地質(zhì)研究與環(huán)境資源調(diào)查評(píng)價(jià)水平。