地層

地層（Stratum）是在地殼發展過程中形成的各種成層巖石的總稱，包括變質的和火山成因的成層巖石在內。從時代上講，地層有老有新，具有時間的概念。地層和巖層這兩個名詞相似，但巖層一般是泛指各種成層巖石，而不必具有時代的概念。

所謂地層，是一切成層巖石的總稱，它包括變質的和火山成因的成層巖石在內。地層具有特定巖性特性和屬性的巖石層，將其與相鄰層區分開來。在《國際地層學指南》出版之前，較早的出版物將地層定義為要么相當于一個地層，要么由多個地層組成。作為厚度大于1厘米的層，構成床的一部分。總體上，相鄰地層之間可以為明顯的層面或沉積間斷所分開，也可以由某些不十分明顯的界線所分開。例如由巖性、礦物及所含化石、物理性質等特征的變化所導致的界線等。地層可以是固結的巖石，也可以是松散的堆積物。所以地層的外形必須是一層一層的。地層和巖層這兩個名詞相似，但地層往往具有特定地質時代的涵義。因為地層是在一定時代形成的，或新或老，每一層或每一組地層都有它自己形成的時代或年齡；而巖層則往往是泛指各種成層的巖石，例如砂巖層、灰巖層等，不必強調時代的概念。舉例來說：這里的地層是寒武紀的，這就是具有時代概念；又如，這種巖層是含水層，這就是沒有強調它的時代概念。但在實際應用時，地層和巖層也可以互相代替，不必嚴格區分。

巖層

地層學（Stratigraphy）是研究構成地殼的所有層狀或似層次巖石體固有的特征和屬性，并據此將它們劃分為不同類型和級別單位，進而建立它們之間的空間關系和時間順序的學科。它是地質學中的一門基礎學科。人類對于地層的感性觀察與認識可以追溯到古代希臘、中國和阿拉伯世界，其共同的特征是把陸地高山上巖層中所含的化石，作為“滄海桑田”海陸變化的證據；從17世紀就開始形成了一些地層的基本概念，丹麥學者尼古拉斯·斯坦諾（Niels Steensen）提出了地層層序律，表明地層沉積的原始位置近于水平，老者在下，新者在上；法國吉羅-蘇拉威J提出的化石順序律則認為不同的地層含有不同的化石。19世紀，地層學的主要工作是利用化石逐步建立統一的地層系統，即年代地層學。19世紀末，人們發現同時期形成的地層具有不同的巖性特征和化石內容，德國學者約翰內斯·瓦爾特（Johannes Walther）把巖相橫向變化同海侵作用聯系起來，解釋了時間界面同巖相界面的關系，稱為瓦爾特定律。19世紀40年代，從寒武系到第四系的地層層序已經初步建立，人們應用地層層序律、化石順序律、巖相對比定律等原理和方法，不斷完善各地區乃至全球的地層系統；20世紀30年代以來，人們通過對地層和生物群的對比研究，建立了生物地層學、年代地層學、巖石地層學、磁性地層學、地震地層學、事件地層學、層序地層學等學科體系，從而為重建地球演化歷史奠定了基礎。隨著“地層三定律”“大地質旋回理論”“化石順序定律”等地質學基礎理論的建立，使地質學進入有相對時間標尺的時代。1913年英國地質學家亞瑟·霍姆斯（Arthur Holmes）提出了xxx個帶有同位素年齡數據的地質年表，以后又陸續出現不同時間、不同國家、不同學者提出的地質年表。地質年表（或稱地質年代表、地質時代表）的編制標志著地球演化時間標尺的建立。

地層具有時代的概念，所以地層就有所謂上下或新老關系，這叫做地層層序，也就是相當于一本書的頁次。如果地層沒有受過擾動，愈處于下部的地層時代愈老，愈處于上部的地層時代愈新，叫做正常層位。這種上新下老的關系叫地層層序律。但是，組成地殼的地層是錯綜復雜的，或者由于地殼運動造成地層缺失，或者由于構造變動弄得層序顛倒，或者由于巖漿活動和變質作用改變了地層的產狀和面貌。地層如同一本年代久遠且保存不佳的古書，已經變成殘篇斷簡，字跡模糊，必須展開校訂考證、分章劃段，既要把地層整理出上下順序又要劃分出不同等級的階段和確定其時代，這就是地層的劃分。因為一個地區的全部地層就是該地區地殼歷史發展的“書頁”。地層劃分必須有一定根據，一是以巖性為根據，例如礫巖層、砂巖層、灰巖層、砂頁巖互層等；二是以生物化石為根據，因為不同時代的地層常含有不同種類的古生物或古生物群；三是根據沉積旋回，例如某個時代從海侵到海退，沉積巖層往往表現為從粗到細（如從礫巖、砂巖、頁巖到灰巖等）、又由細到粗（如從灰巖、頁巖、砂巖到礫巖等）的有韻律的變化，這種現象稱為一個沉積旋回。沉積旋回可以反映海陸變遷及地理環境的變化；四是根據地層接觸關系，如整合、平行不整合、角度不整合等，它們可以反映在沉積過程中地殼的升降運動或褶皺變動（亦稱造山運動）；五是根據地層的同位素年齡，特別是對那些缺少化石的古老地層更具有重要意義。

地層的劃分是指對一個地區的地層進行時代的劃分；如果把不同地區的地層進行層位和時代的比較，則稱為地層對比。根據一個地區的地層劃分，只可了解一個地區的地史發展情況；根據幾個地區的地層對比，則可了解更廣范圍內的地史發展的共性和差異性，認識廣大地區的地層區域特征，掌握地層空間分異的規律，換言之，才可能重塑較大地區的甚至全世界的地殼發展歷史和古地理環境。地層對比首先是地質時代或層位的對比，對比的主要根據是生物化石。在三個地點的地層中凡含有相同化石的，就可以用點線連接起來，表示它們的層粒（用A、B、C、D表示）或時代是相同的。地點3缺失B層，可能因地殼抬升沒有沉積，也可能有沉積而被剝蝕掉了。不含化石的地層一般稱為“啞地層”，在這種情況下，就不能用古生物方法進行對比，而利用巖性、沉積旋回、巖層接觸關系、同位素年齡等進行對比就成為重要方法。

地層對比級綜合柱狀圖

國際上趨向把地層主要分為大三類：以巖性為主要劃分依據的巖性地層；以化石為劃分依據的生物地層；以形成時間作劃分依據的時間地層或年代地層。地層單位在地層學中是指根據巖層的不同特征或屬性將其劃分成的不同單位。由于劃分依據的不同，根據巖性、巖相劃分的巖石地層單位，根據化石劃分的生物地層單位，根據地質時代劃分的年代地層單位。有時也可以根據地層的其他特征（如礦物成分、化學成分、放射性等）而劃分為非正式地層單位。

巖石地層單位根據巖石學特征進行劃分，包括：

• 超群（Supergroup）：兩個或兩個以上相鄰群的組合；
• 群（Group）：兩個或兩個以上相鄰組的組合；
• 組（Formation）：巖石單位系統的基本單位；
• 段（Member）：組內的巖石實體；
• 層（Bed）：組內或段內的獨特巖層。

年代地層單位根據地層形成的時代進行劃分，并與地質年代相對應，包括：

• 宇（Eonothem）：xxx的年代地層單位，與地質年代的的“宙”對應；
• 界（Erathem）：與地質年代的“代”對應；
• 系（System）：與地質年代的“紀”對應；
• 統（Series）：與地質年代的“世”對應；
• 階（Stage）：年代地層的基本單位，與地質年代的“期”對應；
• 時帶（Chronozone）：最小的年代地層單位，與地質年代的“時”對應。

生物地層單位是以生物化石為依據進行的劃分，包括以下類型：

• 延限帶（Range zone）：特定的化石從出現到消失所占用的地層；
• 間隔帶（Interval zone）：兩個生物地層面間的包含化石的地層；
• 種系帶（Lineage zone）：進化種系中特定片斷化石標本的地層；
• 組合帶（Assembleage zone）：特定的化石組合所占有的地層；
• 富集帶（Abundance zone）：特定化石最為繁盛的地層。

磁性地層單位是以巖石磁學性質為依據進行的劃分，基本單位為極性帶（Polarity zone）。此外還可分為極性超帶、極性亞帶等。

除上述幾種常用的地層單位外，還中根據劃分依據的不同，建立化學地層單位、生態地層單位、地震地層單位、礦物地層單位、構造地層單位等。

多重地層劃分示意圖

地質年代是指地殼上不同時期的巖石和地層，時間表述單位：宙、代、紀、世、期、時；地層表述單位：宇、界、系、統、階、帶。在形成過程中的時間（年齡）和順序。它包含兩方面含義：其一是指各地質事件發生的先后順序，稱為相對地質年代；其二是指各地質事件發生的距今年齡，由于主要是運用同位素技術，稱為同位素地質年齡（xxx地質年代）。這兩方面結合，才構成對地質事件及地球、地殼演變時代的完整認識，地質年代表正是在此基礎上建立起來的。

地質年代與地層系統

在地質制圖和地質記錄等實際工作中，各級地層單位及其所屬地質時代經常用各種專門地層符號來表示地層單位（宇、界、系、統、階）的名稱代號。根據2000年第三屆全國地層委員會《中國地層指南》規定：國際性的地層單位——宇、界、系、統等代號，用英文大、小寫正體字母并配合阿拉伯數字表示；全國性或大區域性年代地層單位——階（期）的代號，是在統的符號右上角注以該階在統內所處序列位置，用阿拉伯數字順序號表示；但階的符號國內的傳統用法是在統的符號后加階名漢字詞拼音頭一個正體小寫字母，其中宇、界、系的符號基本上是采用原拉丁文名稱的xxx個字母或再加一個字母表示。

年代地層與地質時代符號表

不同時期地層中的古生物種類

地層表作為研究地球歷史的時間標尺、地質填圖的基本指南、地質調查評價的基本工具。按地質年代順序排列來描繪某地區或某露頭或某鉆井記錄的巖系柱狀圖（一般附有簡要文字說明），又稱“地層柱狀剖面圖”。有時按順序（上新下老）、相互關系、巖性、化石和厚度等只作文字描述，地層間只用線段分開，而不考慮巖層平均厚度的比例。但通常地層表要求按巖層平均厚度比例繪出，標明各層厚度，以求更具有直觀印象。中國區域年代地層年代表的102個階中，已有59個階得到了較深入的研究；10個全球層型剖面和點位（金釘子）被確立在中國，使中國成為擁有“金釘子”最多的國家。

國際年代地層表

中國年代地層表

地層學研究對人類認識和理解地球上巖石圈、水圈、大氣圈和生物圈的組成和演化具有重要的科學意義；同時對國家的經濟建設和社會發展，如國土資源調查、能源和礦產資源的勘探與開發、生態環境的保護及基礎設施建設等，均具重要的實踐意義。

• 記錄地質歷史

地層學從“存在的時間”和“演化的時間”中，依據客觀規律和需要選定自己的時間坐標單位譜（如時、天、月、年，以及歲差、斜度、偏心率周期等），建立能與人類社會接軌的時間單位譜和地質學時間坐標。

• 研究地質構造

地層學的研究對象已從沉積巖和層狀火成巖擴展到所有具有層狀構造的巖石，即除了沉積巖和層狀火成巖外，還包括了相當部分的變質巖和巖漿巖。通過對地層構造的研究，可以了解地球上的地質構造演化過程，如山脈的形成、地震斷裂帶的產生等。

• 勘探礦產資源

地層中含有豐富的礦物資源和化石資源，尤其中國區域年代地層年代表的102個階中，已有59個階得到了較深入的研究；10個全球層型剖面和點位（金釘子）被確立在中國，使中國成為擁有“金釘子”最多的國家。通過對地層學理論和實踐的需求以及新技術方法的引進和使用，為礦產資源的尋找與勘探和環境工程規劃整治提供重要依據。

• 研究地質災害

地層的分布和變形反映了地球歷史上的地質災害事件，如地震、火山噴發、泥石流等。通過對地層的研究，可以了解地質災害的發生規律和演化過程，為地質災害預測和防治提供科學依據。