第四节
地质年代

地质年代是指地壳发展历史与地壳运动、沉积环境及生物演化相应的时代段落。地质年代在工程实践中会经常用到，当需要了解一个地区的地质构造，岩层的相互关系，以及阅读地质资料或地质图时，都必须具备地质年代相关知识。

一、地质年代的划分

地质环境和生物种类在漫长的地质演化历史过程中经历了多次变迁。地质历史上某一时代形成的一套岩层称为地层。年代地层单位是指特定的时间间隔内形成的全部地层。无论其岩性、厚度和化石内容有无变化，其顶底界线都以等时面为界。地质年代分为5代12纪，5代是太古代、元古代、古生代、中生代和新生代，每一代分为几个纪，每个纪中又分几个世。年代地层单位包括宇、界、系、统、阶、带等6个等级，与6级地质年代单位宙、代、纪、世、期、时严格对应。表2-7为地质年代表及相应的地层系统。

除表2-7中所示的国际性地层单位外，还有以地层的岩石特征作为划分依据的地层单位，称为岩石地层单位（地方性地层单位），它包括群、组、段、层等4级。群是岩石地层的最大单位，常常包含岩石性质复杂的一大套岩层，它可以代表一个统或跨两个统，如南京附近有象山群。群与群之间有明显的沉积间断或不整合，群的内部不应有不整合接触，即群内各组、段应是连续沉积的地层实体。组是岩石地层划分的基本单位，岩石性质比较单一。组可以代表一个统或比统小的年代地层单位，如巢湖北部地区出露有石炭系金陵组、高骊山组、和州组、黄龙组、船山组，二叠系栖霞组、孤峰组、龙潭组、大隆组等。段是组内次一级的岩石地层单位，代表组内具有明显特征的一段地层，如巢湖北部地区栖霞组可以分为梁山煤线段、臭灰岩段、下硅岩层、本部灰岩段、上硅岩层和顶部灰岩段。群、组、段的前面常被冠以该地层发育地区的地名。层是岩性相同的一个单位，它是岩石地层单位中级别最低的一级。

二、地质年代的确定

岩层的地质年代有两种，一种是绝对地质年代，另一种是相对地质年代。绝对地质年代是指组成地完的岩层从形成到现在有多少年，它能说明岩层形成的确切时间，但不能反映岩层形成的地质过程。相对地质年代能说明岩层形成的先后顺序及其相对的新老关系，如哪些岩层是先形成的，是老的，哪些岩层是后形成的，是新的，它并不包含用年表示的时间概念。可以看出，相对地质年代虽然不能说明岩层形成的确切时间，但能反映岩层形成的自然阶段，从而说明地壳发展的历史过程。因此，在地质工作中，应用时一般以相对地质年代为主。

（一）绝对地质年代的确定——同位素年龄

该方法是由英国物理学家卢福于20世纪初首先提出的，其基本原理是基于放射性元素具有固定的衰变系数（衰变系数λ代表每年每克母体同位素能产生的子体同位素的克数）。假设岩石形成时，含有一定量的具放射性的母体同位素，随着时间的流逝，该母体同位素蜕变，其含量逐渐减少，蜕变后形成的子体同位素则逐渐增多。只要测定矿物中放射性同位素蜕变后剩余的母体同位素含量（N）和蜕变而成的子体同位素含量（D），则二者比值就可作为岩石形成以来的时间的尺度。计算公式为

式中 λ——衰变系数，其计算出的是该同位素的形成年龄，也就代表了岩石的形成年龄。常见的测年同位素有钾（K）-氩（Ar）、铷（Rb）-锶（Sr）、铀（U）-铅（Pb）和 ¹⁴ C。

（二）相对地质年代的确定

相对年代的确定就是要判断一些地质事件发生的先后关系。这些地质事件保留在地质历史留下的物质记录中，可根据三个基本规律来判断，即地层层序律、生物层序律及切割律。

1.地层层序律

原始产出的地层具有下老上新的层序规律。地球发展历史的主要记录是岩石，特别是成层岩石。成层岩石的形成是自下而上顺次叠置而成的，即先形成的岩层在下，后形成的岩层在上。在岩层未发生倒转或未发生逆掩断层的情况下，-上覆岩层新于下伏岩层-（图2-8）。这个规律称为“地层层序律”。

对于后期地壳运动使地层变动-（倾斜、倒转）-的地层层序，可用沉积构造中的层面构造（波痕、泥裂、雨痕等）作为“示底构造”恢复顶底后来判断先后顺序-（图2-9）。

2.生物层序律

沉积岩中保存的地质历史时期生物遗体和遗迹称为化石。化石的成分常常已变为矿物质，但原来生物骨骼或介壳等硬件部分的形态和内部结构却在化石中保存下来。人类从对现代生物及古生物的研究中认识到：生物的演化是从无到有、从简单到复杂、从低级到高级，其演化过程是不可逆转的。不同地质时代的岩层中含有不同类型的化石及其组合，而含有相同的化石及其组合，无论相距多远，都是在相同地质年代中形成的。因此，根据地层中化石生物的特征来推断地层相对年代或先后顺序，这就是“生物层序律”，如图 2-10所示。

柱状图内用不同符号代表不同时期的岩层，柱状图右侧用生物图案代表不同的化石及其组合。各柱状图中同一时代的岩层用虚线相连。综合柱状图归纳了所研究的各个地区岩层形成的顺序及生物的演化顺序。运用地层层序律和生物层序律对地层相对年代的确定，其实际工作就是地层的划分和对比。

3.切割律

由于各种地质作用，不同时代的岩层、岩体或地质体常相互切割或呈穿插关系。在此情况下，被切割或被穿插的岩层比切割或穿插的岩层老，这就是切割律。利用切割律可以确定一切有穿插或切割关系的地质体形成的先后顺序（图2-11）。如侵入体中捕虏体形成年代要晚于侵入体，砾岩中砾石的形成年代比砾岩晚。此法还适用于有交切关系的地质体，在岩层未发生倒转的前提下，不整合面以下的岩层时代老于以上的岩层。