地层学的形成和发展

地层学的形成和发展

地层学是地质学中奠基性的基础学科，其发展历程可以分为三个主要阶段：原始地层学、狭义地层学和现代地层学。本文将详细回顾地层学的发展历程及其重要科学事件，帮助读者了解地层学的内涵和科学精髓。

地层学是地质学中奠基性的基础学科(王鸿祯，1995，2006)，回顾地层学悠久的发展历程及其中重要的科学事件，对了解地层学的内涵，领会地层学乃至地质学的科学精髓，掌握地层学的主要内容，把握地层学的前进方向均具有重要意义。地层学从产生至今已有300余年的历史，形成了以原始地层学、狭义地层学和现代地层学为特色的三大发展阶段(图1－1)。

原始地层学阶段——地层学基本概念、定律的提出和建立(1669—1900)

地层学基本概念的提出和建立可追溯到17世纪后期丹麦学者斯坦诺(Steno N，1669)提出的地层学三定律——地层叠覆律或地层层序律(principle of superposition)、原始侧向连续律(principleof original lateral continuity)和原始水平律(principle oforiginal horizontality)。18世纪末史密斯(Smith W，1796)提出的化石层序律(化石对比定律)(principle of fossil correlation)和赫屯(Hutton J，1795)提出的地层不整合(unconformity)和交切关系原理(principle of crosscutting relationships)以及19世纪末瓦尔特(Walther J，1894)提出的瓦尔特相律(Walther＇s law or law of faciescorrelation)。尽管这些概念和定律的提出只是直觉和经验的总结，用现代地层学的理论和实践来看尚存在一些局限性(详见第2章)，但这些概念和定律的提出和建立为地层学的形成，对狭义地层学的建立和现代地层学的发展都起到了里程碑性的重要作用(图1－1)。

狭义地层学阶段——从统一地层划分对比到多重地层划分对比(1900－1976)

地层划分对比、地层单位及其相互关系的确定是地层学理论和实践的集中体现。统一地层划分对比和统一地层单位，即一切地层单位和地层界线均统一于年代地层单位和界线的观点在地层学中至少自觉或不自觉地沿用了300余年(1669—1976)。在这期间，尽管早在20世纪初，葛利普就在其地层学的奠基性著作《地层学原理》(1913)中就已明确地阐述了相变和岩相界线穿时以及岩石地层单位与年代地层单位不一致的科学理论，但这些地层学的真知灼见在当时并未引起地层学工作者的足够重视。在1933年的美国地层规范中，将系、统和群、组等列在一个系统中，不承认两者的区别就是具体的体现。苏联和德国的地层学家也一直坚持统一地层划分对比理论。20世纪70年代，Hedberg H D(赫德伯格)主编的《国际地层指南》(第一版)的出版(1976，简称指南Ⅰ)，多重地层划分对比的思想才逐渐被地层学家所接受。不仅如此，指南Ⅰ的诞生对统一地层学的名词、概念、术语，促进地层学研究的国际交流与协作，使地层学更理性、更严谨地发展发挥了重要作用。正如《国际地层指南》(第二版)(1994，简称指南Ⅱ)主编、前国际地层分类分会主席Salvador A(萨尔瓦多)在指南Ⅱ前言中指出的:指南Ⅰ发行的前20年是地层分类、术语、程序、概念和原理激烈变动、严重混乱和争论不休的年代，许多新观点提出后，引起无休止的争论，并常常遭摒弃，论战加剧，各种根本对立的看法都以同样坚定的信念加以阐述;有关地层分类、术语和程序的出版物与日俱增(图1－2、图1－3)。因此，我们完全有理由认为“指南Ⅰ的出版奠定了现代地层学的基础”(Salvador，1994)，或者说，她直接催生了现代地层学。

图1－1　地层学大事记和发展阶段

尽管在地层学的这一发展阶段还有其他对地层学发展和完善产生过重要影响的科学事件，如1900年在法国巴黎召开的第8次国际地质大会首次建立年代地层系统和与之对应的地质年代系统，第一个具有数字定年的地质年代表诞生(Holmes A，1937)以及新灾变论思潮和众多地层学新兴分支学科的萌芽，但统一地层划分对比的观点始终在这一时期地层学的理论和实践中占主导地位，因此，我们将地层学的这一发展阶段称之为狭义地层学阶段(图1－1)。狭义地层学发展阶段具有三方面的显著特征:统一地层划分对比是统治地层学理论与实践的主导思想;各种地层学概念和术语大量涌现(图1－2、图1－3)，激烈交锋;以宏观露头研究为主体的区域地层学资料积累迅速增加和新的地层学分支快速萌芽。

现代地层学阶段——从区域－常规地层研究到全球－非常规地层研究(1976—现在)

多重地层划分对比的理论与实践、板块构造理论和新灾变论思想的出现，矿产资源的寻找与勘探和环境工程规划整治对地层学理论和实践的需求以及新技术方法的引进和使用，给狭义地层学理论的发展、完善和现代地层学理论的形成带来了良好契机，使20世纪中后期地层学的发展步入了快车道。现代地层学的显著特色体现在4个方面:

在研究对象上，现代地层学不仅关注传统层状岩石(如构造稳定区的浅表沉积盖层地层)的研究，而且也将非传统层状岩石(如变质岩和部分岩浆岩以及板块缝合带复杂的地层－岩石混杂体)的研究作为正确认识层状岩石和地球演化史不可或缺的有机组成部分(吴浩若，1992;王乃文等，1994;龚一鸣等，1996;郭宪璞等，1996;杜远生等，1997;殷鸿福等，1999;王五力，2000;吴根耀，2000;冯庆来，叶玫，2000;张克信等，2001)。近年来，随着深空探测如火如荼地开展，涉及月球和火星的行星地层学研究也取得了重要进展(Gradstein et al．，2012)，使地层学的研究对象和研究内容在狭义地层学的基础上大为拓展和深化。

在研究范围上，现代地层学不仅关注区域地层研究，而且更重视在区域地层研究基础上的国际合作和全球对比，地层学术语、概念、方法、程序的国际化已成为地层学家的共识，如年代地层研究中的全球界线层型剖面和点位(Global Boundary［Standard］Stratotype Section and Point，简记为GSSP，俗称“金钉子”(Golden Spike))和全球标准地层年龄(Global Standard Stratigraphic Age，简记为GSSA)以及层序地层研究(Haq et al．，1987;王鸿祯等，2000;南京地质古生物所，2000;Yin et al．，2001)。地层学在术语、方法、过程和结果上的区域性与国际性，专业性与系统性的统一在现代地层学中得到了充分的体现(吴瑞棠，张守信，1989;张守信，1989;龚一鸣，纵瑞文，2015)。

在研究尺度和手段上，现代地层学不仅关注宏观露头尺度传统地层特征的研究，而且也重视从微观、渺观和宇观尺度与借助现代测试技术、方法和手段获取地层特征信息，如磁性地层、同位素地层、分子地层和轨道旋回地层的研究(Gong et al．，2001;Crick et al．，2002;龚一鸣等，2002a，2002b，2002c，2008)。

在地层划分对比的分辨率上，现代地层学已在部分地区和时代内达到了从百万年级至年级的高精度的地层划分对比(DePaolo＆Ingram，1985;Anderson et al．，1990;Elrick＆Hinnov，1996;Gong et al．，2001;Shen et al．，2011)。我们有理由相信，通过全球地层学家的不懈努力和通力协作，特别是多学科、手段的交叉与综合，在不久的将来现代地层学一定能够实现“使地质学的时间坐标与人类社会的时间坐标在一定程度上接轨”的目标，提高和精细对地质作用、过程和产物形成、发展、演化的认知和预测能力。