地层的岩相变化及厚度

地层是一定地质历史时期形成的层状岩石。其中，沉积岩地层往往是在一定的地表沉积环境（如浅海、滨海、湖泊、河流等）中形成的，不同的沉积环境形成了不同的岩石特征及生物化石组合，这种能反映沉积岩或沉积物形成环境的岩石及所含生物化石的各种特征称为岩相。因此，一定的岩相就代表了一定的沉积环境，岩相变化就意味着沉积环境的变化。

沉积环境可简单地分为两类：海洋环境与大陆环境。海洋环境中又有深海、半深海、浅海、滨海等环境；大陆环境中又有湖泊、沼泽、河流、冰川等环境。一个地区沉积环境或岩相的剧烈变化，与构造运动存在着千丝万缕的联系。例如，一个地区从早期的浅海沉积，逐渐转变为滨海沉积，此后又转变为陆上河流沉积，这说明了该地区的地壳是逐渐上升、海水逐渐退出的；相反，如果一个地区从早期的陆上河流、湖沼沉积，逐渐变为滨海、浅海、甚至深海沉积时，则说明了这个地区的地壳是逐渐下降、海水逐渐侵入并加深的。因此，研究一个地区不同时期的岩相变化，一方面能查明沉积环境或古地理的变迁情况，同时也揭露了地壳升降运动的过程。图8-8是我国河北开平下寒武统地层的柱状剖面，岩相所反映的沉积环境变迁历史为：浅海—陆上—滨海—浅海，说明了早期上升、晚期下降的构造运动历史。

利用沉积物或沉积岩的厚度资料，不仅可以分析地壳升降运动的性质，而且还能定量地确定古代地壳垂直运动的幅度。在地壳稳定的情况下，一定沉积环境下形成的沉积物厚度有一极大值，如浅海中沉积厚度的极大值一般不超过200 m，河流沉积的最大厚度不超过河谷的深度，湖泊沉积的最大厚度不超过湖盆的深度等。如果达到其极大值时，水体将会被排出，沉积凹地被填满，从而终止沉积作用。但是，许多地区都发现岩相类型不变，而沉积物的厚度却大大超过了相应沉积环境的极大值。这表明是在地壳不断下降的同时不断接受沉积的条件下形成的，地壳下降幅度抵消了沉积填充的厚度，使原来的沉积环境基本保持不变，这时沉积厚度可大致作为该时期地壳下降幅度的代数和（图8-9）。例如我国北京西山、河北蓟县一带，中-新元古代的浅海相沉积岩厚达1万多米，说明这个地区在中、新元古代时，地壳处于不断下降、不断沉积并始终保持浅海的沉积环境，这一时期地壳下降的幅度也大致为1万多米。

图8-8 河北开平下寒武统地层柱状图，曲线表示地壳升降运动

（据王鸿祯等，1980）

1—燧石灰岩；2—砾岩及砂岩；3—石英砂岩；4—泥质砂岩；5—含海绿石砂岩；6—页岩；7—泥页岩；8—块状灰岩

图8-9 沉降幅度与沉积厚度关系示意图

a—浅海盆地刚开始接受沉积；b—海盆保持浅海环境，地壳下降，沉积厚度为h₁；c—海盆仍保持浅海环境，地壳继续下降，又沉积了h₂；海盆的总沉积厚度为h₁ ＋h₂，大致相当于同时期的地壳下降幅度