2.1　地史概要

2.1.1　地质年代的划分

地史即地质历史，也就是地壳发展演变的历史。

地壳形成至今大约已有46亿年，在这漫长的地质历史中，地壳发生过多次强烈的构造变动和自然地理环境的变化，不同时期形成了不同的岩层、不同的地质构造形迹以及有不同的生物繁衍生息。因此，据这些特征可将地质历史划分为若干大小级别不同的时间段落或时期。按时间的长短依次为宙、代、纪、世、期。即从地球形成至今，首先分为四个大的段落，称为冥古宙、太古亩、元古宙及显生宙。每个宙以下又分为若干个代，每个代冠以不同名称，如中元古代、古生代等。各代又分为若干个纪，纪下分世，世下分期。其中宙、代、纪、世的划分方法及所用代表符号是世界统一的。具体划分和各时代的简要特征见表2.1。

表2.1是据相对地质年代进行划分的，但其中也列有绝对年龄。它是根据岩石中所含放射性元素及其蜕变产物测定的。如每克铀（238U）每年可按固定速度蜕变为7.4×10-9g的同位素铅（206Pb），同样还有钍—铅法、钾—氩法、铷—锶法和碳（14C）法等，但碳法只适用于近期年龄的测定（5万～6万年）。

表2.1中主要构造运动一栏是表示世界和我国主要地壳构造运动的时间段落和名称，它们都是以最早发现并经过详细研究的典型地区的地名来命名的，但在这里地名加运动完全是表示时间概念。如燕山运动，在华北燕山地区表现得最强烈、最完整，从侏罗纪早期开始至白垩纪末结束，地壳活动频繁，岩层发生褶皱、断层以及有大范围的岩浆侵入和喷出，因此得名。在全国其他地区这一时段的构造运动也称燕山运动，但在欧洲则称为老阿尔卑斯运动。

2.1.2　年代地层及其确定方法

地层是指在一定地质时期内先后形成的具有一定层位的层状和非层状岩石的总称。它与岩层一词的区别主要是含有时间概念，同一个地层单位可以包含数种岩性不同的岩层。地质历史的划分主要是根据对地层的观察研究得来的。岩性能说明该地层形成时的自然地理环境，地层中的构造形迹记录着地壳运动的情况，而地层中的化石能更清楚地说明生物进化、气候、环境等自然条件。因此一层层的岩石地层，就像是一页页记录着地质发展历史情况的书本。

年代地层的划分和地质年代的划分是完全一致的，但单位名称不同。与地质年代单位——宙、代、纪、世、期相对应，年代地层单位为宇、界、系、统、阶。如寒武纪时期形成的地层称为寒武系等。另外，表示时间的早、中、晚，在地层中则用下、中、上。

此外，有些地区地层不含化石或化石很稀少，其时代不能准确划定，因此，只能根据岩性特征和沉积间断等情况来划分地层的单位和时代。这种只限于在某个地区适用的划分，按级别由大到小称为群、组、段。其中组是最常见的基本单位，群是最大的单位。这些名称多用于寒武纪以前的变质岩地层，如泰山群、登封群等。

确定和了解地层的时代，在工程地质工作中是很重要的，同一时代形成的地层常有共同的工程地质特性。如在四川盆地广泛分布的侏罗系和白垩系地层，因含有多层易遇水泥化的黏土岩，致使凡有这个时代地层分布的地区滑坡现象都很常见。而不同时代形成的相同名称的岩层，往往岩性也有区别，如我国西北地区中更新世（Q2）末以后形成的黄土（Q3，Q4），土质疏松，有大孔隙，承载力低，并具遇水湿陷的性质；而中更新世末以前形成的黄土，通称老黄土（Q1，Q2），则较紧密，没有或只有少量大孔隙，承载力较高，且往往不具有湿陷性。此外，在分析地质构造时，必须首先查明地层的时代关系。

在野外工作中确定地层的相对年代，即判别其新老关系，有以下几种方法。

1.地层层位法

在地壳表层广泛分布的沉积岩层，如未经剧烈构造变动，则位于下面的地层时代较老，上面的较新。

2.古生物法

古生物法指根据所研究地层中含有的标准化石确定其年代。生物进化是由简单到复杂，由低级到高级，其演化发展是不可逆的。自然条件的改变会使某些生物灭绝，并可形成化石。那些只在某个较短时代段落出现并分布较广的生物化石，就形成了确定地层时代的最好标志，这样的化石称为标准化石（图2.1）。

3.岩性对比法

同一时代、同一沉积环境下形成的岩石，其成分、结构、构造以及上、下相邻岩层的特征，都应是相同或相似的。因此，当某地区地层时代为已知时，则可通过岩性对比来确定其他地区的地层时代。

4.地层接触关系法

不同时代形成的地层，其分界面的特征和互相接触的关系，可以反映各种构造运动和古地理环境等在空间和时间上的发展演变过程。因此，它是确定和划分地层时代的重要依据。地层接触关系有以下几种类型（图2.2）。

（1）整合接触。指上、下两套地层互相平行，时代连续，岩性和古生物特征是递变的。它反映地层形成期间地壳比较稳定，没有强烈的构造运动，古地理环境变化不大。

（2）不整合接触。反映由于构造运动，使沉积中断，形成时代不连续的岩层。进一步分为以下两种类型。

1）平行不整合接触。也称假整合接触，指上、下两套地层产状虽大致平行一致，但其分界接触面则是起伏不平的，其间缺失一段时期的沉积地层。有时下部地层的顶部还保存有古风化岩石，而上部地层的底部常是一层砾岩、砂砾岩或粗砂岩，常称为底砾岩。平行不整合代表着两套地层之间曾有过一次地壳升降运动和沉积间断，即下部地层形成后地壳上升，变为陆地，遭受风化剥蚀后，地壳下沉，重新接受沉积。

2）角度不整合接触。指上、下地层产状不同，彼此呈角度接触，其间缺失某时间段落的地层，接触面多起伏不平，也常有底砾岩和古风化壳。角度不整合代表着两套地层之间曾发生过剧烈构造运动和海陆变迁。即下部地层形成后，发生造山运动，地层受挤压产生褶皱和断裂，地壳隆起、海退，遭受风化剥蚀。过一段时期后，地壳下沉、海侵，又接受沉积，形成上部地层。

上述两大类接触关系是沉积岩之间或某些变质岩之间的关系。此外，岩浆岩之间或岩浆岩与围岩之间尚有以下两种接触类型可以判断其新老关系。

（1）沉积接触。指先形成的岩浆岩体由于剥蚀作用而露出地表，然后随着地壳下降，在其上又沉积了新的地层（图2.2中的BA及EF界面）。在沉积接触面以下，岩浆岩可有古风化现象，该面以上沉积岩无岩浆烘烤蚀变现象。

（2）侵入接触。是由岩浆侵入于先形成的地层中所形成的（图2.2中的AC及ED界面）。被穿插的围岩接触面附近常有烘烤蚀变或接触变质现象，且易风化破碎。后侵入的岩浆中则常混入围岩的岩块，也称为捕虏体。