岩石地层单位是以宏观岩石学特征变化为划分基础的岩石地层体。它是一种岩石,或以一种岩石为主,或数种岩石类型的联合;或是具有明显的整体的或统一的岩性特征和岩性的组合,它必须是野外易于识别和可划分的原始沉积层序的四度时空岩层体。它强调了宏观岩石学特征,整体统一,宏观地层实体。根据其准确程度及延展范围分别划分为正式或非正式单位,并有相应的等级划分。
依据《中国地层指南及中国地层指南说明书》中的基本精神,所有岩石地层单位内部不允许有重要的沉积间断或不整合存在。现行的岩石地层单位主要有以下4种。
1.组(formation)
组是岩石地层划分中的最基本、最正式的单位。按《中国地层指南》要求,任何地区的全部地层柱,都以组为单位作无遗漏的整分;组是可鉴别、可填图的岩石地层体。它虽然是客观上具有成因联系,但它并不是以成因为基础所划分的单位;组的厚度可大可小,从大于1米到数千米,总体具划分适度、等级居中的特点;其界线和延伸必须清楚,易于鉴定,如特殊岩性、特殊结构构造标志层、单一岩性中的复杂互层或复杂岩性中的单一岩性夹层、生物层、火山岩夹层等,但不允许存在长期间断;组级单位的延展和建立应与相应的地层分区或地层小区大体一致或基本吻合;为避免产生混乱,组宜概分而不宜细分,以保持实际效用最大,数量最小的原则。
煤山剖面上的长兴组(24层)岩性主要为灰岩,以灰白色生物碎屑泥灰岩—泥灰岩的韵律层为特征。殷坑组(30层)岩性主要为泥岩,以灰绿色白云质泥岩、黑色富有机质白云质泥岩与灰白色薄层瘤状白云质灰岩的高频旋回层为特征。殷坑组最底部为黑黏土层和白黏土层,显著有别于其下的长兴组灰白色生物碎屑泥灰岩—泥灰岩(图版Ⅰ—a)。这两个组不仅是可鉴别的(可识别并可区别),而且区域地质填图证实它们是可填图的岩石地层体(图2-1)。又如,贵阳花溪地区的二桥组以长石石英砂岩为主,三桥组以钙质页岩为主,改茶组以灰岩为主,三组岩性明显有别(表2-2),并经填图证实可填性好。
图2-1 浙江长兴煤山地质简图
(据刘育燕等,1999,有改动)
1—第四系;2—同山组;3—南陵湖组;4—和龙山组;5—殷坑组;6—长兴组;7—龙潭组;8—孤峰组;9—栖霞组;10—梁山组;11—上石炭统;12—下石炭统;13—中泥盆统;14—中志留统;15—地质界线;16—剖面位置;17—正断层;18—逆断层;19—地层产状
2.段(member)
大多数情况下,段是级别低于组的正式岩石地层单位,是组的组成部分,段具有与组内相邻岩石不同的岩石特征,如为区域性分布的特殊岩性实体,则选定层型使用地理名称命名;如为非区域性分布的特殊岩性实体可作为非正式单位处理。
段的厚度无固定的标准,这种岩段即是传统划分方案中组内段,一般可将某个组的地层自下而上分为一段、二段、三段……(如花溪地区的杨柳井组、安顺组、大冶组均自下而上划分出一段、二段、三段),有时还见有a段、b段、c段……划分方案,一个组内只能分出两个段时,常常称为上段和下段(如花溪地区的垄头组只划分出上段和下段)。另一种是特殊岩段,它由一个组横向延至另一个组,是特指的其中独有的一部分沉积岩性段,是特殊沉积环境形成的,具有特殊沉积相和环境意义的岩段,如花溪地区的青岩段(在区内延伸较大,可以作为一个段填图,属关岭组与新苑组共有),由关岭组横向延入新苑组(图2-2)。而沙堡湾段则是大冶组和罗楼组共有的特殊段,由大冶组横向延至罗楼组。
3.层(bed)
层是等级最低的岩石地层单位,层由岩石特征上明显区别上、下相邻层的单层或复层所组成,并可穿过不同的段或组;对区域对比和填图有用的标志层如事件层、凝缩层等可作为正式岩石地层单位并命名;其余标志层如特殊岩性或均一岩性夹层(煤层、铁矿层、灰岩、凝灰岩、砂岩),各种岩石舌状体、透镜体、礁体、生物富集层、含矿层及其他岩石体等,则作为非正式单位实体尽可能填绘。一般有专用名的岩楔,如花溪地区孟关角砾岩楔(mw)、青岩角砾岩楔(qt)为正式单位,但级别低于段(相当于“层”级别),而无专用名的岩舌(bt、lst)为非正式且级别低于段的特殊地质体,在区内主要呈夹层。如花溪地区的罗楼组内的角砾岩楔(bt)。这些的特殊的“层”分别与盆地相的罗楼组薄层泥灰岩及页岩、新苑组的陆源碎屑岩呈齿状穿插相变关系,与碳酸盐岩台地前缘斜坡呈侵蚀不整合关系,与上覆的安顺组或杨柳井组白云岩呈顶超不整合关系。利用这些非正式单位填图,以增加地质信息、便于综合分析。
图2-2 青岩段属关岭组与新苑组共有
(由关岭组横向延至新苑组,据魏家庸等,1991,有改动)
4.群(group)
群是具有某种共同岩性特征的两个或多个上下相邻的组归并而成的高级岩石地层单位,它应该是研究程度的提高和小比例尺编图以及综合研究需要的产物。因此,我们提倡在条件许可时并组为群,改变将群的建立仅限定在工作或研究程度低的地区或先建群再建组的观念。但具有与上、下相邻群不同岩性特征的组都不能并入相邻的群,而应单独存在于地层柱中。群内不允许有重要的沉积间断或不整合存在。
实际上,在我国有关群的使用极为混乱。这主要是由于我国在修订《中国地层指南及中国地层指南说明书》时,对群的定义与修订前的定义产生歧义造成的,即在我国关于群级地层单位实际上出现了低级群(或称传统群)和高级群(或称修订群)在文献中并存这一现象。在《中国地层指南及中国地层指南说明书》诞生前,我国对群的定义总体是指一套研究程度极低,难以精细划分和解体到组,构造复杂,地层层序混乱,顶底未知和不全,变形强烈,变质较深,时代不明或多个时期地层的无序乱堆的堆叠层。如《地史学教程》(王鸿祯、刘本培主编,1980年)中指出,群是岩性和成因比较复杂,厚度巨大,内部包括一些不连续面,但又不能分组的一套岩系。事实上,在20世纪60~80年代建立、命名和广泛使用的群绝大多数都是研究程度极低的低级群类(本书称低级群),如我国极有名的太华群、大别群、秦岭群等。甚至到2005年出版的《地球科学大辞典》中指出,“群是最大的地方性地层单位,包括很厚的、组分不同的岩层。群有时也适用于一套还没有作过深入研究,而很可能划分为几个组的岩系”。尽管1980年版的《中国地层指南及中国地层指南说明书》中规定:“群是由两个或两个以上经常伴随在一起而又具有某些统一的岩石学特征的组联合构成”,但又指出“一大套地层厚度巨大,岩类复杂,又因受构造扰动致使原始顺序无法重建时,可视为一个特殊的群”,即基本肯定了在我国长期使用和多数人认可的低级群,两种群的含义相互矛盾。
在2001年出版的《中国地层指南及中国地层指南说明书》修订版中,又提出了岩群(group complex)这一定义。岩群是特殊变质岩石地层单位中相当于正常岩石地层单位群一级的正式单位。它们是在中—高级变质岩区,或造山带的主体部位,由于受复杂构造或强烈花岗岩岩浆活动影响,或受因深熔作用导致的区域混合岩化作用而形成的一套无法建立完整层序的变质表壳岩岩石组合。这类岩石组合,往往呈现顶、底不全,并为特殊构造面所围限,或被变质花岗质侵入体、成因复杂的花岗质岩石所包容;其岩层往往因受强烈韧性剪切作用而产生强烈糜棱岩化,使原始地层顺序遭受强烈破坏,难以恢复完整的地层层序。这套变质表壳岩组合,包括变质基性和超基性火山岩、副片麻岩、变粒岩、麻粒岩、大理岩、铁英岩、不同程度糜棱岩化岩,以及由上述各类岩石经受不同深熔作用改造形成的相关区域混合岩类等。这套岩石组合在较大范围内具有相对的层序意义,可进行较大范围内的对比。岩群一般包括两个或多个岩组,有时其间还可包括有正常岩石地层单位的组。显然,修订版中的“岩群”与修订前的“群”含意基本相当,这就必然造成使用上的混乱。在一个区域地质填图项目中,极有可能出现类似研究程度仍然无法提高的低级群,而同时存在通过研究并组为群的高级群并存的情况与可能。即使将这些低级群重新称为“岩群”,也同样存在现今的“岩群”其真正的实体仍是过去的“群”(这是另一性质的同物异名)。
目前还没有一个好的办法解决这一歧义,建议只能对各自所称的“群”做出必要的注释(即注明是低级群或是高级群),这样才有可能避免读者产生的误解。
另外,在查阅前人资料时,一定要注意对地层划分表中多个组与一个群的对应关系,因为通常会有两种可能性,一是旧的低级群解体后新建立了多个组(先建群后分组),另一个是由多个组并成一个新的高级的群(先建组后并群)。