地层叠覆律

地球科学

dì céng dié fù lǜ

地层叠覆律指出,在未受扰动的沉积岩层中,每一层都比其上方的地层古老,比其下方的地层年轻。

Visualization

Definition

地层叠覆律指出,在一叠未曾被翻转过的岩层中,最底层是最古老的,最顶层是最年轻的。这一定律由尼古拉斯·斯泰诺于 1669 年提出,认为在一套未经变形的沉积岩或熔岩流序列中,每一层都比其下方的地层年轻,比其上方的地层古老,且该定律仅适用于未曾因褶皱或断层作用而发生倒转的地层,地质学家会利用波痕、泥裂和递变层理等特征来加以检验。地层叠覆律是斯泰诺三大地层学原理之一,另外两项是原始水平律和侧向连续律。它为相对定年提供了顺序框架,但并不能说明经过了多长时间,因为沉积速率各不相同,而不整合面所代表的缺失时间可能比保存下来的岩石记录更长。在经历构造变形的地体中,平卧褶皱的倒转翼和逆冲岩席会使较老的岩石覆盖在较年轻的岩石之上,因此在应用这一定律之前,必须先检验“层序方向”指示标志(交错层截切、印模构造、地质水准填充等)。

Example

可以把它想象成门廊上堆放的一摞报纸:最底下的那份是最先送到的。在大峡谷中,最底部的维什努片岩距今近 $1.7$ 十亿年,峡谷边缘的凯巴布石灰岩约有 $270$ 百万年历史,中间的每一层都按顺序排列。在阿巴拉契亚谷岭地带,阿勒格尼造山运动形成的逆冲断层,把寒武纪碳酸盐岩堆叠在了较年轻的泥盆纪页岩之上。若在此处简单套用地层叠覆律,就会得出颠倒的顺序;而地质水准构造显示,这些逆冲岩席本身方向并未颠倒,只是发生了位移。

Key Insight

这听起来显而易见,但正是这条简单的规则,构成了从岩层中解读地球全部历史的基础。地层叠覆律适用于一切不断堆积的物质,从积雪层到垃圾填埋场的垃圾,再到诺曼湖中的沉积物,考古学家和地质学家一样都要依赖这一原理。正因如此,地质年代表才能够在放射性定年法出现之前就被构建出来。后来的绝对年代测定,证实了它所得出的每一个主要顺序。