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一、岩层和地层的概念
由两个平行或近于平行的界面限制 ，岩性基本一致的层状岩层称为岩层 。由沉积作用形成的岩层就称为沉积岩层 。沉积岩层的上 、下界面称层面 ，上界面称顶面，下界面称底面。两个岩层的接触面 ，既是上覆岩层的底面 ，又是下伏岩层的顶面 。岩层顶 、底面之间的垂直距离是岩层的厚度 。由于沉积环境和条件的不同，自然界出露的岩层厚度变化较大 ，通常有以下几种形态：等厚态、尖灭态 、细颈态 、透镜态（图2-1）。
图2-1 岩层的厚度和形态
在一定的自然环境空间下所形成的一套或几套岩层 ，当其赋予时代归属时，则称为地层 。
地层与岩层在概念上既有严格的区别，又有密切的联系 。对岩层的划分 ，主要是根据岩石的成分、结构 、层理 、颜色等特征 ，不考虑其时代归属，如砂岩层、泥岩层等 ，不能作为一个地层单位与邻区相对比；对地层的划分 ，不仅要注意岩性特征，而且还要确定其地质时代的归属（化石） ，如华北地区中石炭世本溪组 ，可作为一个独立地层单位与邻区地层相对比。
二 、层理及其识别
层理系指岩层的成层性质或沉积岩层的成层构造现象 。
沉积岩中最普遍的原生构造，是由岩石的成分 、结构、构造、颜色等特征在剖面上的突变或渐变而显示出来的成层构造 。层理按其形态的不同分三种常见类型 ，即平行层理 、波状层理 、斜层理（图2-2）。对同一种类型的层理可按厚度分为：巨层（＞100cm）、巨厚层（50～100cm） 、厚层（10～50cm） 、中厚层（2～10cm）、薄层（2～0.2cm） 、微（叶片）层（0.2cm）。
图2-2 层理的基本类型
Ⅰ—平行层理；Ⅱ—波状层理；Ⅲ—斜层理；
a—细层；b—层系
在层状岩石出露地区观察地质构造的实践中 ，识别层理是一项重要的基础工作 。一般来说，大多数沉积岩层的层理较明显清晰 ，易于查明 ，但是某些岩层，如巨层状岩层的层理极不清晰，有的岩层则由于节理 、劈理强烈发育而掩蔽了层理或与层理混淆不清 ，特别是层理隐蔽的副变质岩中的层理被次生面理置换 ，原生层理极难辨认 。有鉴于此，我们在野外工作中应综合以下标志加以辨识：
（1）岩石颜色的变化：在成分单一、颗粒较细 、层理隐蔽在岩石中 ，不同颜色的夹层（条带）方向可指示层理。但要注意区别由次生变化造成的岩石颜色差异 。例如 ，氢氧化铁胶体溶液，常沿节理或岩石孔隙扩散并沉淀 ，在岩石中形成褐红色条带 ，易误为是层理（图2-3A） 。
（2）岩层原生层面构造：波痕 、泥裂、雨痕 、生物遗迹及其印模等原生层面构造，是识别层理的最可靠标志（图2-3B）。
（3）岩层成分的变化：在成分比较单一的巨厚层岩石中 ，要注意寻找特殊的夹层 。如块状砂岩中的砂砾岩层 、粗砂岩层或透镜体 ，巨厚层石灰岩或白云岩中的薄层泥灰岩、页岩夹层或硅质条带等；查明这些夹层的层理，是识别巨厚岩层层理的可靠标志（图2-3C） 。
（4）岩石的结构变化：根据沉积原理 ，不同粒度、不同形状的颗粒总是分层堆积的 ，从而显示出递变层理，是识别确定层理的最可靠标志（图2-3D）。
图2-3 层理的识别
三 、沉积岩层原生示顶 、示序构造的识别与分析
确定岩层的新老层序是地质构造观察研究中的首要问题 。一般情况下，岩层形成后受到后期构造变动发生倾斜 ，其地层仍保持正常层序 ，即顺着岩层倾向，地层由老到新排列；但在构造变动强烈地区岩层产状呈倒转时 ，则会出现上述相反情形 。地层的地质时代和岩层层序主要是依据化石来确定 ，但在缺乏化石的“哑地层 ”中，我们可根据岩层中的原生示顶、示序构造来判别岩层的顶底面和确定地层的相对新老关系。沉积岩层（含火山岩）示顶 、示序的原生构造常见现象及特征如下：
（一）对称波痕及其印模
对称波痕的形态特点是具有尖棱的波峰和圆形的波谷 ，是示顶 、示序的原生构造 。正常地层层序中的对称波痕波峰尖端指向岩层顶面 ，波谷圆弧总是指向岩层底面，保存在正常地层层序中的对称波痕或印模 ，是强有力的原生示顶、顶底构造现象（图2-4 ，图2-5） 。
图2-4 对称型的浪成波痕及其印模示意图
（据R.R Shrock，1948）
图2-5 利用波痕确定岩层顶 、底面
（据M.P.Billings ，1947）
Ⅰ—正常岩层；Ⅱ—倒转岩层。a—波痕原型 ，波峰指向左上方；b—波痕印模，波峰指向左上方；c—波痕印模，波峰指向右下方；d—波痕原型 ，波峰指向右下方
（二）雨痕 、雹痕及其他印模
雨痕和雹痕是稀疏的雨滴或冰雹落在湿润而柔软的泥质或粉砂质沉积物上 ，冲打成的圆坑或椭圆形凹坑，再被上覆沉积物掩埋填充而保存下来的痕迹。在上覆层的底面形成圆形、椭圆形的瘤状突起的印模 ，在下伏层的顶面形成凹坑 。它亦是良好的示顶 、示序原生构造（图2-6） 。
图2-6 雨痕和雹痕及其印模
此外 ，还有许多不同成因 、形态各异的印模和印痕，如生物活动形成的足迹、流水的流痕等。对沉积物表面的冲击或刻划所造成的印痕 ，而在上覆岩层底面都会形成相对应的印模 ，如槽模 、沟模等 。这些凹形印痕分布在岩层的顶面上，凸起的印模则出现在岩层底面上 ，据此也可判别岩层顶 、底面 ，从而确定岩层的层序 。
（三）泥裂
泥裂又称干裂，是未固结的沉积物露出水面 ，经日晒风干形成上宽下窄垂直层面的楔形裂缝。泥裂常见于黏土岩和粉砂岩中 ，碳酸盐岩中也可见及 。泥裂在层面上构成网状、放射状或不规则的分叉状裂隙，在剖面上则呈“V”或“U ”字形裂口（图2-7），这些裂缝常被上覆的沉积物填充 ，其填充层的底面成为脊形印模 ，因此，不管楔形裂缝还是脊形印模 ，两者的尖端均指向岩层的底面（老岩层） 。它也是良好的示顶、示序原生构造。
（四）冲刷面印模
冲刷面印模是指泥质岩与其上覆的砂砾岩 、砂岩 、粉砂岩或灰岩之间发育的不平整界面 。它是由于在上覆岩层沉积之前 ，泥质沉积物受到水流侵蚀或水流携带物的拖曳、弹跳或滚动所产生的凸凹不平面，并常被砂质所充填 ，成岩后 ，上覆层的底面形成不平整的印模保存下来 。通常可在泥质岩剥落后的砂岩等原始底面上观察到。它是确定岩层底面的良好标志（图2-8） 。
图2-7 泥裂及其印模立体示意图
（据R.R.Shrock，1948）
图2-8 根据冲刷面特征确定岩层相对层序
（据M.P.Billings ，1947）
（五）交错层理
由一组或多组细层与主层面斜交便构成了交错层理 。交错层理与顶面主层理斜交 ，其细层纹间距较宽，底部收敛变缓与底部主层理相切。它是野外常见的示顶 、示序原生构造（图2-9）。
图2-9 利用交错层理确定岩层顶 、底面图示
（据M.P.Billings ，1947）
（六）递变层理
递变层理又称粒序层理 。在一些较为稳定的沉积环境中 ，每次由流水带来的泥、砂物质都是粗的先沉积，细的后沉积 。这样在一单层内，从底到顶粒度由粗逐渐变细（图2-10） ，如底部是砾石或粗砂 ，向上可递变为细砂以至泥质。递变层厚度可由几厘米到几米 。在相邻的两个粒级层之间，下层顶面常受冲刷 ，故两层在粒度或成分上不是递变而是突变的 。根据粒级层下粗上细粒度递变的特征 ，可以确定岩层的顶 、底面。递变层理除在砂岩等碎屑岩中可见到外，还可以在以凝灰质为主的火山碎屑岩层中见到（图2-11） 。它是很好的示顶 、示底原生构造 。
图2-10 递变层理示意图
图2-11 根据岩层原生构造恢复构造
（七）古生物生长和埋藏状态
动物遗体在自然界总是最大平面朝下 ，凸面向上被沉积物埋藏而保存下来。如珊瑚（群体珊瑚）等底栖生物 ，若它们在原来的生长位置被掩埋，则其根部总是指向岩层的底面 。再如由藻类生物形成的叠层石 ，其内部的穹状纹层和向上生长的分枝总是指向岩层的顶面（图2-12） 。
介壳类化石的位态亦可作为判定层序的依据（图2-13）。在含有大量介壳化石的岩层中 ，介壳的断面大部分朝上的，指示地层为正常层序 ，反之 ，则是倒转层序 。
图2-12 叠层石形态素描图
（据R.R Shrock，1948）
图2-13 介壳埋藏状态示意剖面图
（据R.R Shrock，1948）
（八）火山熔岩的枕状构造和气孔构造
海底喷发的基性熔岩发育枕状构造 ，单个岩枕的底面较平 ，顶面呈凸圆状，借此可判断熔岩的顶、底面（图2-14） 。
图2-14 枕状构造断面示意图
熔岩中发育的气孔构造多集中在熔岩流的顶部 ，底部则较少 ，甚至没有（图2-15）。有些熔岩的气孔呈现管状并有分枝现象，分枝总是朝向底面的（图2-16）。气孔构造的多少或集中程度不仅可用来分辨喷发次数 ，还可以确定火山熔岩层的层面位置 ，是良好的示顶 、示底构造 。
图2-15 气孔构造在熔岩顶部集中
图2-16 熔岩中管状气孔分枝指向底面
从澳大利亚德莱塞地层拍摄的间歇泉显微图像为生活在34.8亿年前的微生物生命提供了证据 。当温泉中富含矿物质的水中的二氧化硅将长长的细菌丝包埋时，可能会形成波纹状的“栅栏 ”结构。一项新的研究发现 ，在西澳大利亚偏远地区发现的
古老岩石可能含有世界上已知最古老的陆地生命证据 。
这34.8亿年前的岩石是位于澳大利亚皮尔巴拉的德莱塞地层的一部分 。研究的主要作者塔拉·德约基说 ，在地球的早期，这个地区可能是一个火山口（火山口通常是由喷发形成的） ，位于一个小岛上 ，那里点缀着温泉和充满微生物的池塘，澳大利亚新南威尔士大学地球科学博士研究生。
Djokic和她的同事发现，在温泉周围形成的岩石中有微生物生命的迹象 ，
的发现暗示 ，早期生命可能是从陆地上的温泉开始的，而不是通常认为的深海热液喷口 ，Djokic告诉《生活科学》 。[地球上最古老的化石]
古遗迹生命在地球45亿年前合并后不久出现在我们的星球上 。但究竟在行星形成之后多久 ，生命就产生了激烈的争论。格陵兰岛的古老岩石可追溯到37亿年前，其中含有被称为叠层石的蓝藻微生物席 ，而魁北克的另一个地层可追溯到42.8亿年前 。但在过去的30亿年或40亿年里发生了很多事情 ，很难确定这些岩石中发现的化学或地质痕迹是否真的是生命的标志 。
在新的研究中，Djokic和她的同事们观察了Dresser地层中一段8.6英里长（14公里）的岩石。这些略带红色 、枕状的火山岩大约在34.8亿年前沉积下来 ，除了年代上的一点风化作用外 ，此后几乎没有变化 。从19世纪开始，研究人员就知道这个地区有叠层石的化石 。（叠层石是蓝藻的垫子 ，通常生活在浅水潮汐池中 ，当它们从环境中吸取矿物，然后在下面一层的死微生物上建立菌落时，它们会一层一层地建造穹顶状结构。）
在当前的研究中 ，乔基奇和她的同事在德莱塞地层的一个新环境中发现了生命的痕迹：仅在温泉附近形成的间歇泉岩石 ，就像在黄石国家公园和新西兰罗托鲁瓦发现的那样。他们还在一些间歇泉岩石上发现了垂直的“栅栏”结构 。这种垂直、波纹状 、栅栏状的纹理形成于长在热水流出的微生物垫上的长丝被埋藏在水中常见的二氧化硅沉积物中 。研究人员还在温泉附近发现了叠层石的踪迹。
保存在澳大利亚德莱塞地层岩石中的微小气泡可能是数十亿年前粘性细菌黏液夹带气泡的迹象，因此 ，可能是古生命的证据 。（Tara Djokic）最后 ，研究小组发现了古代气泡的痕迹 。尽管研究人员无法确定气泡中是否含有氧气或生命本身的证据，“为了使气泡保持球形 ，必须将其保存在粘性物质中 ， ”乔基奇告诉《生活科学》，现代温泉周围的
，研究人员今天（5月9日）在《自然通讯》（Nature Communications）杂志上报道说 ，唯一一种具有合适弹性特性的粘性物质，能够保持这种圆形气泡 ，它是一种被称为胞外聚合物（EPS）的微生物黏液状物质 ，细菌利用它来制造生物膜他们说，温泉中微生物生命的化石证据大约有30亿年。
最古老的证据这项新的研究是迷人的和令人信服的，罗伯特哈森说 ，他是卡内基科学研究所的一位没有参与这项研究的矿物学家和天体生物学家 。
也许如果有更令人惊讶的证据“生命并没有能力抓住这种环境 ， ”哈森告诉《生活科学》你有化学能，这是你需要的；你有矿物表面 ，这可以提供一个保护环境 。如果你是一个微生物 ，这里似乎是一个很好的谋生之地。
新的样本可能提供了古代生命最古老的确凿证据，他补充道 。
尽管魁北克和格陵兰的其他老岩石可能含有潜在生命的痕迹 ，但这些岩石在许多方面都被倾斜 、拉伸、烘烤和改变了自从他们成立以来 ，哈森说 。因此，很难对很久以前发生的事情做出结论 ，也很难确定生命的痕迹是否真的是生命的证据 ，如果真的是，如果它们真的是来自岩石最初形成的原始时期 ，哈森说：“相比之下 ，
”，皮尔巴拉地区含有枕状岩石，看起来与34.8亿年前基本相同 ，这使得人们更容易对古代环境提出要求 ，哈森说：
“这是一篇非常详细的论文，展示了一些最古老的热液沉淀（沉积物）中微生物形成的岩石结构的有力证据 ， ”伦敦大学学院的地球科学家多米尼克·帕皮尼奥说 ，他没有参与目前的研究。然而，他不相信泡沫可能仅仅是由EPS矩阵形成的 ，因为其他的可能性并没有被认真考虑 ，他补充道，
最初发表在Live Science上 。
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