地層（Stratum）是在地殼發(fā)展過程中形成的各種成層巖石的總稱，包括變質(zhì)的和火山成因的成層巖石在內(nèi)。從時(shí)代上講，地層有老有新，具有時(shí)間的概念。地層和巖層這兩個(gè)名詞相似，但巖層一般是泛指各種成層巖石，而不必具有時(shí)代的概念。
地層學(xué)（Stratigraphy）是地質(zhì)學(xué)的基礎(chǔ)學(xué)科、分支之一，發(fā)展于19世紀(jì)初，主要研究構(gòu)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(jù)此將它們劃分為不同類型和級別單位，進(jìn)而建立它們之間的空間關(guān)系和時(shí)間順序的學(xué)科。地層系統(tǒng)分兩類：一是區(qū)域性或地方性的，以巖性變化為主的地層劃分，稱為巖石地層分類系統(tǒng)，地層單位為群、組、段等；一是國際性的、全國性或大區(qū)城性的，以時(shí)代為準(zhǔn)的地層劃分，稱為年代地層分類系統(tǒng)，地層單位為宇、界、系、統(tǒng)、階等，與其相對應(yīng)的地質(zhì)時(shí)代為宙、代、紀(jì)、世、期等。根據(jù)巖層等的不同特征或?qū)傩詣澐譃椴煌瑔挝唬饕袔r石地層單位、年代地層單位、生物地層單位等。
地層在地質(zhì)學(xué)中具有不可替代的重要意義，它是研究地球歷史、地質(zhì)構(gòu)造、礦產(chǎn)資源和地質(zhì)災(zāi)害的重要依據(jù)和基礎(chǔ)。
定義
所謂地層，是一切成層巖石的總稱，它包括變質(zhì)的和火山成因的成層巖石在內(nèi)。地層具有特定巖性特性和屬性的巖石層，將其與相鄰層區(qū)分開來。在《國際地層學(xué)指南》出版之前，較早的出版物將地層定義為要么相當(dāng)于一個(gè)地層，要么由多個(gè)地層組成。作為厚度大于1厘米的層，構(gòu)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面所分開，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(zhì)等特征的變化所導(dǎo)致的界線等。地層可以是固結(jié)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(gè)名詞相似，但地層往往具有特定地質(zhì)時(shí)代的涵義。因?yàn)榈貙邮窃谝欢〞r(shí)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(shí)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、大理石層等，不必強(qiáng)調(diào)時(shí)代的概念。舉例來說：這里的地層是寒武紀(jì)的，這就是具有時(shí)代概念；又如，這種巖層是含水層，這就是沒有強(qiáng)調(diào)它的時(shí)代概念。但在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，地層和巖層也可以互相代替，不必嚴(yán)格區(qū)分。
地層學(xué)理論的建立
地層學(xué)（Stratigraphy）是研究構(gòu)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(jù)此將它們劃分為不同類型和級別單位，進(jìn)而建立它們之間的空間關(guān)系和時(shí)間順序的學(xué)科。它是地質(zhì)學(xué)中的一門基礎(chǔ)學(xué)科。
人類對于地層的感性觀察與認(rèn)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(jù)；從17世紀(jì)就開始形成了一些地層的基本概念，丹麥學(xué)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(rèn)為不同的地層含有不同的化石。
19世紀(jì)，地層學(xué)的主要工作是利用化石逐步建立統(tǒng)一的地層系統(tǒng)，即年代地層學(xué)。19世紀(jì)末，人們發(fā)現(xiàn)同時(shí)期形成的地層具有不同的巖性特征和化石內(nèi)容，德國學(xué)者約翰內(nèi)斯·瓦爾特（Johannes Walther）把巖相橫向變化同海侵作用聯(lián)系起來，解釋了時(shí)間界面同巖相界面的關(guān)系，稱為瓦爾特定律。
19世紀(jì)40年代，從寒武系到第四系的地層層序已經(jīng)初步建立，人們應(yīng)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(qū)乃至全球的地層系統(tǒng)；20世紀(jì)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(xué)、年代地層學(xué)、巖石地層學(xué)、磁性地層學(xué)、地震地層學(xué)、事件地層學(xué)、層序地層學(xué)等學(xué)科體系，從而為重建地球演化歷史奠定了基礎(chǔ)。
隨著“地層三定律”“大地質(zhì)旋回理論”“化石順序定律”等地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)理論的建立，使地質(zhì)學(xué)進(jìn)入有相對時(shí)間標(biāo)尺的時(shí)代。1913年英國地質(zhì)學(xué)家亞瑟·霍姆斯（Arthur Holmes）提出了第一個(gè)帶有同位素年齡數(shù)據(jù)的地質(zhì)年表，以后又陸續(xù)出現(xiàn)不同時(shí)間、不同國家、不同學(xué)者提出的地質(zhì)年表。地質(zhì)年表（或稱地質(zhì)年代表、地質(zhì)時(shí)代表）的編制標(biāo)志著地球演化時(shí)間標(biāo)尺的建立。
地層的劃分與對比
地層劃分
地層具有時(shí)代的概念，所以地層就有所謂上下或新老關(guān)系，這叫做地層層序，也就是相當(dāng)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(shí)代愈老，愈處于上部的地層時(shí)代愈新，叫做正常層位。這種上新下老的關(guān)系叫地層層序律。但是，組成地殼的地層是錯(cuò)綜復(fù)雜的，或者由于地殼運(yùn)動造成地層缺失，或者由于構(gòu)造變動弄得層序顛倒，或者由于巖漿活動和變質(zhì)作用改變了地層的產(chǎn)狀和面貌。地層如同一本年代久遠(yuǎn)且保存不佳的古書，已經(jīng)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(shí)代，這就是地層的劃分。
因?yàn)橐粋€(gè)地區(qū)的全部地層就是該地區(qū)地殼歷史發(fā)展的“書頁”。地層劃分必須有一定根據(jù)，一是以巖性為根據(jù)，例如礫巖層、砂巖層、大理石層、砂頁巖互層等；二是以生物化石為根據(jù)，因?yàn)椴煌瑫r(shí)代的地層常含有不同種類的古生物或古生物群；三是根據(jù)沉積旋回，例如某個(gè)時(shí)代從海侵到海退，沉積巖層往往表現(xiàn)為從粗到細(xì)（如從礫巖、砂巖、頁巖到灰?guī)r等）、又由細(xì)到粗（如從灰?guī)r、頁巖、砂巖到礫巖等）的有韻律的變化，這種現(xiàn)象稱為一個(gè)沉積旋回。沉積旋回可以反映海陸變遷及地理環(huán)境的變化；四是根據(jù)地層接觸關(guān)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(yùn)動或褶皺變動（亦稱造山運(yùn)動）；五是根據(jù)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。
地層對比
地層的劃分是指對一個(gè)地區(qū)的地層進(jìn)行時(shí)代的劃分；如果把不同地區(qū)的地層進(jìn)行層位和時(shí)代的比較，則稱為地層對比。根據(jù)一個(gè)地區(qū)的地層劃分，只可了解一個(gè)地區(qū)的地史發(fā)展情況；根據(jù)幾個(gè)地區(qū)的地層對比，則可了解更廣范圍內(nèi)的地史發(fā)展的共性和差異性，認(rèn)識廣大地區(qū)的地層區(qū)域特征，掌握地層空間分異的規(guī)律，換言之，才可能重塑較大地區(qū)的甚至全世界的地殼發(fā)展歷史和古地理環(huán)境。
地層對比首先是地質(zhì)時(shí)代或?qū)游坏膶Ρ龋瑢Ρ鹊闹饕鶕?jù)是生物化石。在三個(gè)地點(diǎn)的地層中凡含有相同化石的，就可以用點(diǎn)線連接起來，表示它們的層粒（用A、B、C、D表示）或時(shí)代是相同的。地點(diǎn)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(jìn)行對比，而利用巖性、沉積旋回、巖層接觸關(guān)系、同位素年齡等進(jìn)行對比就成為重要方法。
地層系統(tǒng)
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(jù)的巖性地層；以化石為劃分依據(jù)的生物地層；以形成時(shí)間作劃分依據(jù)的時(shí)間地層或年代地層。地層單位在地層學(xué)中是指根據(jù)巖層的不同特征或?qū)傩詫⑵鋭澐殖傻牟煌瑔挝弧Ｓ捎趧澐忠罁?jù)的不同，根據(jù)巖性、巖相劃分的巖石地層單位，根據(jù)化石劃分的生物地層單位，根據(jù)地質(zhì)時(shí)代劃分的年代地層單位。有時(shí)也可以根據(jù)地層的其他特征（如礦物成分、化學(xué)成分、放射性等）而劃分為非正式地層單位。
巖石地層單位
巖石地層單位根據(jù)巖石學(xué)特征進(jìn)行劃分，包括：
年代地層單位
年代地層單位根據(jù)地層形成的時(shí)代進(jìn)行劃分，并與地質(zhì)年代相對應(yīng)，包括：
生物地層單位
生物地層單位是以生物化石為依據(jù)進(jìn)行的劃分，包括以下類型：
磁性地層單位
磁性地層單位是以巖石磁學(xué)性質(zhì)為依據(jù)進(jìn)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。
其他地層單位
除上述幾種常用的地層單位外，還中根據(jù)劃分依據(jù)的不同，建立化學(xué)地層單位、生態(tài)地層單位、地震地層單位、礦物地層單位、構(gòu)造地層單位等。
地質(zhì)年代與地層
地質(zhì)年代是指地殼上不同時(shí)期的巖石和地層，時(shí)間表述單位：宙、代、紀(jì)、世、期、時(shí)；地層表述單位：宇、界、系、統(tǒng)、階、帶。在形成過程中的時(shí)間（年齡）和順序。
它包含兩方面含義：其一是指各地質(zhì)事件發(fā)生的先后順序，稱為相對地質(zhì)年代；其二是指各地質(zhì)事件發(fā)生的距今年齡，由于主要是運(yùn)用同位素技術(shù)，稱為同位素地質(zhì)年齡（絕對地質(zhì)年代）。這兩方面結(jié)合，才構(gòu)成對地質(zhì)事件及地球、地殼演變時(shí)代的完整認(rèn)識，地質(zhì)年代表正是在此基礎(chǔ)上建立起來的。
年代地層與地質(zhì)時(shí)代符號
在地質(zhì)制圖和地質(zhì)記錄等實(shí)際工作中，各級地層單位及其所屬地質(zhì)時(shí)代經(jīng)常用各種專門地層符號來表示地層單位（宇、界、系、統(tǒng)、階）的名稱代號。根據(jù)2000年第三屆全國地層委員會《中國地層指南》規(guī)定：國際性的地層單位——宇、界、系、統(tǒng)等代號，用英文大、小寫正體字母并配合阿拉伯?dāng)?shù)字表示；全國性或大區(qū)域性年代地層單位——階（期）的代號，是在統(tǒng)的符號右上角注以該階在統(tǒng)內(nèi)所處序列位置，用阿拉伯?dāng)?shù)字順序號表示；但階的符號國內(nèi)的傳統(tǒng)用法是在統(tǒng)的符號后加階名漢字詞拼音頭一個(gè)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第一個(gè)字母或再加一個(gè)字母表示。
地層表
地層表作為研究地球歷史的時(shí)間標(biāo)尺、地質(zhì)填圖的基本指南、地質(zhì)調(diào)查評價(jià)的基本工具。按地質(zhì)年代順序排列來描繪某地區(qū)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(shí)按順序（上新下老）、相互關(guān)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(biāo)明各層厚度，以求更具有直觀印象。
中國區(qū)域年代地層年代表的102個(gè)階中，已有59個(gè)階得到了較深入的研究；10個(gè)全球?qū)有推拭婧忘c(diǎn)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。
研究意義和作用
地層學(xué)研究對人類認(rèn)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(xué)意義；同時(shí)對國家的經(jīng)濟(jì)建設(shè)和社會發(fā)展，如國土資源調(diào)查、能源和礦產(chǎn)資源的勘探與開發(fā)、生態(tài)環(huán)境的保護(hù)及基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)等，均具重要的實(shí)踐意義。
地層學(xué)從“存在的時(shí)間”和“演化的時(shí)間”中，依據(jù)客觀規(guī)律和需要選定自己的時(shí)間坐標(biāo)單位譜（如時(shí)、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(shí)間單位譜和地質(zhì)學(xué)時(shí)間坐標(biāo)。
地層學(xué)的研究對象已從沉積巖和層狀火成巖擴(kuò)展到所有具有層狀構(gòu)造的巖石，即除了沉積巖和層狀火成巖外，還包括了相當(dāng)部分的變質(zhì)巖和巖漿巖。通過對地層構(gòu)造的研究，可以了解地球上的地質(zhì)構(gòu)造演化過程，如山脈的形成、地震斷裂帶的產(chǎn)生等。
地層中含有豐富的礦物資源和化石資源，尤其中國區(qū)域年代地層年代表的102個(gè)階中，已有59個(gè)階得到了較深入的研究；10個(gè)全球?qū)有推拭婧忘c(diǎn)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(xué)理論和實(shí)踐的需求以及新技術(shù)方法的引進(jìn)和使用，為礦產(chǎn)資源的尋找與勘探和環(huán)境工程規(guī)劃整治提供重要依據(jù)。
地層的分布和變形反映了地球歷史上的地質(zhì)災(zāi)害事件，如地震、火山噴發(fā)、泥石流等。通過對地層的研究，可以了解地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生規(guī)律和演化過程，為地質(zhì)災(zāi)害預(yù)測和防治提供科學(xué)依據(jù)。
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