如何根據切割律判別地層層序
① 進行地層的劃分與對比有何意義，如何劃分和對比地層
地層劃分（stratigraphic subdivision）是指對一個地區的地層剖面中的岩層進行劃分，建立地層層序的工作。一般對一個地區的地層剖面，首先根據岩性、岩相特徵進行岩石地層劃分，然後根據系統採集的化石進行生物地層劃分，進而建立年代地層順序。在劃分一個地區的地層時，必須充分參考鄰區已經建立的地層劃分方案，便於地層對比。研究地球、岩石、岩性的基礎,也是研究岩石、岩性的結果吧.只有把當地的不同岩層（石）分類搞清楚了,才能了解當地、當時（歷史）的地質作用過程,並指導相應的地質找礦工作和社會經濟建設.
地層對比是指決定地層造成的先後順序可以按照火成岩侵入的關系，風化侵蝕和不整合、斷層的切割、地層的上下順序位置，或其它的地質關系來確定。是研究不同區域、連接對比研究不同地區類似年代地質作用過程的必須的工作.
地層劃分與對比的主要方法有地層層序律法、岩石地層學方法、化石層序律法、構造學方法、同位素地質年齡法等。 比較化石是否相同，是地層對比最初利用也是最可靠的方法之一，含有相同化石的地層其時代也大致相同。化石是以前生物的遺骸，可以是一個生物殼體，可以是硅化的木頭，也可以是石化的魚類骨骼，或者是生物在砂岩上留下的腳印等。由於生物不斷演化，在不同的地質時代的生物都略有不同，特別是那些生存期限很短而分布極廣而多的生物，更是地層對比的重要化石。
② 地理中如何判斷地質層的硬度
硬度（莫氏硬度）的判斷一般是用待測物質在標准物質表面劃痕來測定的，比如一種岩層可以再硬度為9的剛玉上劃痕而在10的金剛石不可以劃，那該岩層硬度在9-10之間。
③ 地層層序律的說明
地層層序律是確定同一地區地層相對地質年代的基本方法。當地層因為構造運動版發生傾斜但未倒轉時權，地層層序律仍然適用，這時傾斜面以上的地層新，傾斜面以下的地層老。當地層經劇烈的構造運動，層序發生倒轉時，上下關系正好顛倒。
地層層序律是對沉積物單純縱向堆積作用而言。但實際上還存在側向堆積作用，而絕大部分沉積岩層是側向進積和縱向加積兩種作用的結果。因此，地層層序律對局部或單個地層剖面是適宜的，而對較大范圍的區域就不一定適宜了。
④ 用什麼方法來確定地質年代
1、相對年代的確定方法
（1）地層學方法（地層層序律：1669年,出生於哥本哈根的斯特諾(Nicolaus Steno,1638-1686)總結出在岩層之間,存在著如下的規律：岩層在形成後,如未受到強烈的地殼運動的影響而顛倒原來的位置,應該是先沉積的在下,後沉積的在上,一層壓一層,保持近於水平的狀態,延展到遠處才漸漸尖滅.地層形成時是水平或近於水平的,先形成的位於下部,後形成的位於其上部.注意：原始產出的上新下老,並非現在野外見到的地層都是上新下老,其中又有後期地殼運的改造.對於後期地殼運動使地層變動（傾斜、倒轉）的地層層序可用沉積構造中的層面構造（波痕、泥裂、有痕等）作為「示底構造」恢復頂底後,判斷先後順序.
（2）古生物學方法（化石層序律）：生物演化是由簡單到復雜,由低級到高級,生物種屬由少到多,而且這種演化和發展是不可逆的.因而,各地質時期所具有的生物種屬、類別是不相同的.時代越老,所具有的生物類別越少,生物越低級,構造越簡單；時代越新,所具有的生物類別越多,生物越高級,構造越復雜.因此,在時代較老的岩石中保存的生物化石相對較低級,構造較簡單；而在時代較新的岩石中保存的生物化石相對較高級,構造較復雜.
（3）構造地質學方法（切割律）：上述兩條准則主要適用於確定沉積岩或層狀岩石的相對新老關系,但對於呈塊狀產出的岩漿岩或變質岩則難以運用,因為它們不成層,也不含化石.但是,這些塊狀岩石常常與層狀岩石之間以及它們相互之間存在著相互穿插、切割的關系,這時,它們之間的新老關系依地質體之間的切割律來判定,即較新的地質體總是切割或穿插較老的地質,或者說切割者新、被切割者老.
2、同位素年齡（絕對年齡）的測定
（1）銣-鍶法、鈾（釷）-鉛法：主要用於測定較古老岩石的年齡；
（2）鉀-氬法：有效范圍大,幾乎可以適用於絕大部分地質時間,而且鉀是常見元素,許多礦物中都富含鉀,因而使鉀-氬法的測定難度降低、精確度提高,所以鉀-氬法應用最為廣泛；
（3）14C法：由於其同位素半衰期短,它一般只適用於5萬年以來的年齡測定；
（4）釤-釹法、40Ar-39Ar法：精度高,解析度強.
⑤ 學習任務地層的基本概念、 基本理論和方法
【任務描述】 ①掌握地層的相關概念；②了解地層的形成作用；③了解與地層有關的各種理論；④理解地層的沉積旋迴和沉積韻律。
一、地層基本概念
（一）地層
地層是具有某種共同特徵或屬性的岩石體，是在一定地質時期形成的所有岩層或岩體的總稱，能以明顯界面或經研究後推論的某種解釋性界面與相鄰的岩層和岩石體相區分。地層在縱向上和橫向上岩性是變化的，對於地層的研究須從多方面屬性去綜合認識，才能得出准確的結果。
（二）地層劃分
地層劃分是指根據岩層具有的不同特徵或屬性把岩層組織成不同的單位。
岩石本身客觀存在著許多不同的特徵和據此引申出不同的屬性，依據任何一種特徵或屬性都可以對岩石進行分類和劃分。由於岩石的特徵和屬性在地層分布的時空范圍內並非一致，依據不同特徵或屬性所劃分的地層單位往往不相吻合。因此，僅用一種類型地層單位不可能表示岩石所有不同的特徵，需要根據岩石不同特徵和屬性分別建立不同類型的地層單位。
（三）地層對比
地層對比是指證明不同地區地層單位間的特徵或屬性一致和（或）地層位置相當。
地層單位或地層界線從層型向外延伸是通過對比實現的。由於所依據的特徵或屬性不同，對比也是多種的。論證地層單位的岩石特徵一致和岩石地層位置相當是岩石地層對比；論證地層單位的化石內容一致和生物地層位置相當是生物地層對比；論證地層單位的時間相同和年代地層位置相當是年代地層對比。
（四）層型
指一個已命名的成層地層單位或地層界線的原始或後來被指定作為對比標準的地層剖面或界線。在特定的岩層序列內，層型代表一個特定的間隔，或一個特定的點，它構成了定義和識別該地層單位或所確定的地層界線的標准。這個特定的間隔就是地層單位的單位層型；特定的點就是界線層型，如圖5-1所示。
圖5-1 單位層型和界線層型圖
層型分為：正層型、副層型、選層型、新層型和次層型五種。岩石地層單位一般使用單位層型，年代地層單位一般使用界線層型，生物地層單位除組合帶外，一般不指定層型。
（五）標准剖面
標准剖面是根據層型在其他地區選定的，可作為某一地區地層劃分對比標準的典型剖面。實際上，標准剖面是層型剖面的延伸，它應具備層序相對正常齊全、化石較豐富、研究詳細、地質構造簡單等特點（力求排除由於褶皺、斷裂等構造變動造成的地層重復、缺失、倒轉的影響）。標准剖面應該選在適當的位置，有一定的代表性，以便對研究區有一定的控製作用。在大范圍內，標准剖面往往是幾個剖面綜合而成的。例如，我國寒武系的標准剖面由滇東和山東張夏等剖面綜合而成。
（六）地層層序
地層層序即地層形成的先後順序。構造運動常常導致岩層傾斜、直立、斷裂甚至倒轉，從而改變原有的地層層序。地質工作者必須根據層序性標志確定研究區正常的地層層序，否則，地質構造、沉積環境、礦產分布規律等研究工作就無法進行。實際上，任何地區的地層研究，都要選擇露頭好、地層發育相對齊全的剖面系統觀察、研究各岩層的岩性、化石、接觸關系及其地質年齡，將地層由老到新排序。
二、地層的形成作用
沉積地層主要的形成作用方式有：
（一）縱向堆積作用
縱向堆積作用是指沉積物在水體中自上而下降落，依次沉積在沉積盆地底部的沉積作用。水體中呈懸浮狀的沉積物像「雨滴」一樣自由降落，沉積物縱向堆積形成「千層糕式」的地層模型。縱向堆積作用形成的地層具以下特徵：沉積地層的時間界面一般是水平或近於水平的，它與岩性界面是平行或基本平行的。
（二）橫向堆積作用
橫向堆積作用是沉積地層形成的主要作用方式。橫向堆積作用指沉積物的顆粒在介質搬運過程中沿水平方向位移，當介質能量衰減時沉積下來。橫向堆積作用可以形象地稱之為「推土機式」的沉積作用。比較典型的如曲流河河道側向遷移形成的側向加積作用，河流作用為主的三角洲與海灘、障壁砂壩的進積作用以及濱岸沉積的退積作用等。如圖5-2a所示，代表了海進橫向堆積作用，形成地層超覆現象；如圖5-2b所示，代表了海退橫向堆積作用，形成地層的退覆現象。
作為沉積地層主要的形成方式，橫向堆積作用形成的地層具以下特徵：沉積地層的時間界面一般是非水平的，地層的時間界面與岩性界面一般是不一致或斜交的。對橫向堆積作用的認識導致了穿時普遍性原理的產生。穿時普遍性原理可以歸納為：在所有橫向堆積作用過程中形成的岩石地層必然是穿時的。圖5-2c代表了多次海進、海退沉積作用，地層呈指狀交叉現象，岩石呈現穿時現象。
圖5-2 海進 （a）和海退 （b）及其多次旋迴形成的沉積物 （c）發育示意圖
（轉引自劉本培，1996，修改）
（三）生物的築積作用
生物築積作用是生物礁型的沉積地層形成的一種特殊方式。它是指造礁生物原地築積形成地層的作用方式。由於原地生物首先形成生物格架，之後才充填填隙物，類似於現代建築中的鋼筋混凝土結構，因此可形象稱之為「鋼筋水泥式」堆積作用。生物築積作用所形成的地層一般呈丘狀隆起（又稱為「生物丘」），岩層多具塊狀構造。在垂向加積的情況下，生物築積作用所形成的地層基本上符合傳統的地層學原理。而在側向加積的情況下，所形成的地層則與傳統地層學原理不相符合，而與地層的穿時性普遍存在原理相符。
三、地層的有關理論和方法
（一）地層層序律
在一定地質時期內所形成的層狀岩石（泛稱為岩層）的原始產狀是水平的或近於水平的（地層原始水平律），先形成的地層位於下部，後形成的地層位於上部，即原始產出的地層具有下老上新的規律，這就是地層層序律或稱地層疊覆律。它是確定地層相對年代的基本方法。如果地層因構造運動而傾斜，則順傾斜方向的地層新，反傾斜方向的地層老。有時，因發生構造運動，地層層序倒轉，即上下關系顛倒。此時必須利用沉積岩的沉積構造泥裂、波痕、雨痕、交錯層理等，來判斷岩層的頂面和底面，恢復其原始層序，以確定其相對的新老關系（圖5-3）。
圖5-3 地層相對年代的確定 （地層層序倒轉時）
（引自郭寶炎，2007）
1～4為地層序號
（二）生物層序律
生物的演變是從簡單到復雜、從低級到高級不斷發展的。一方面，年代越老的地層中所含生物越原始、越簡單、越低級，年代越新的地層中所含生物越進步、越復雜、越高級；另一方面，不同時期的地層中含有不同類型的化石及其組合，而在相同時期且在相同地理環境下所形成的地層，只要原先的海洋或陸地相通，都含有相同的化石及其組合，這就是生物層序律。是由生物進化的進步性和不可逆性決定的。
（三）切割律或穿插關系法
確定地層先後形成順序，就侵入岩與圍岩的關系說來，總是侵入者年代新，被侵入者年代老，這就是切割律。這一原理還可以用來確定有交切關系或包裹關系的任何兩地質體或地質界面的新老關系（圖5-4）。即切割者新，被切割者老；包裹者新，被包裹者老。如侵入岩中捕虜體的形成年代比侵入體老；礫岩中礫石形成的年代比礫岩的年代老。
圖5-4 運用切割律確定各種岩石形成順序
（引自郭寶炎，2007）
1.石灰岩，形成最早；2.花崗岩，形成晚於石灰岩；3.矽卡岩，形成時代同花崗岩；4.閃長岩，形成晚於花崗岩；5.輝綠岩，形成晚於閃長岩；6.礫岩，形成最晚
（四）同位素年齡法
其原理是基於放射性元素都具有固定的衰變常數，根據礦物中放射性同位素衰變後剩下的母體同位素含量與衰變而成的子體同位素含量可以計算出該放射性同位素的年齡。即為包含該放射性元素的礦物的形成年齡，稱為礦物的同位素年齡，它相當於包含該礦物並和該礦物同時形成的岩石的絕對年齡。
四、沉積旋迴與沉積韻律
沉積旋迴和沉積韻律是指成因上有聯系地層的岩性（顏色、結構、構造、成分等）或岩石組合等特徵按一定的生成順序在剖面上有規律疊覆的現象（圖5-5）。沉積旋迴和沉積韻律是現代地層學工作的重要內容。在一些文獻中韻律和旋迴常常作為同義詞，實際上它們在成因、規模及應用范圍等方面有所不同。一般來說沉積旋迴可由地殼升降、氣候冷暖變化或海平面升、降（水體進、退）等造成，其厚度及分布范圍較大。例如，水進導致淺水相變為深水相的水進序列即水進旋迴，一般稱正旋迴（圖5-5中旋迴1、旋迴2的下部、旋迴3和旋迴4）；水退導致深水相變為淺水相的水退序列即水退旋迴，一般稱反旋迴（圖5-5中旋迴2的上部）。水進旋迴緊接一個水退旋迴，構成一個完整沉積旋迴（圖5-5中旋迴2）。如果地殼震盪等原因不足以把先期沉積剝蝕掉而繼續沉積，就會形成完整旋迴。從沉積盆地的某一點來看，在縱向上完整沉積旋迴由近岸沉積變為遠岸沉積，再由遠岸沉積變為近岸沉積。
沉積韻律一般是指局部地區小規模的岩性按一定生成順序規律疊覆的現象，如岩石的粒度由粗變細或由細變粗、岩石的顏色由深變淺或由淺變深等。潮汐變化、河道遷移、沉積方式改變、季節變化等都可造成沉積特徵的規律性疊覆，形成沉積韻律。如曲流河發展過程中產生的滯留沉積-邊灘沉積-泛濫平原沉積、濁流沉積的鮑瑪序列等，都是幾種岩性規律疊覆形成的沉積韻律。
圖5-5 沉積旋迴、 沉積韻律示意圖
（據馮增昭，1993，有改動）
1.厚層狀水平層理；2.薄層狀水平層理；3.水平波狀層理；4.單向斜層理；5.交錯層理；6.植物化石；7.植物化石碎片；8.動物化石；9.魚鱗化石；10.介形蟲化石；11.波痕；12.團粒構造；13.泥球；14.侵蝕切割；15.黃鐵礦
旋迴和韻律是由於地質環境規律變化所導致的成因上有聯系的地層岩性或岩石組合等特徵按一定順序在剖面上有規律的疊覆現象，而不是重復。旋迴和韻律是沉積環境和構造環境分析乃至成礦條件分析的重要依據，是劃分對比地層的重要標志。
⑥ 地層層序的概念
年代較老的地層在下，年代較新的地層疊覆在上。這就是著名的地層層序率，又稱地層疊覆率回。答
地層層序律是確定同一地區地層相對地質年代的基本方法。當地層因為構造運動發生傾斜但未倒轉時，地層層序律仍然適用，這時傾斜面以上的地層新，傾斜面以下的地層老。當地層經劇烈的構造運動，層序發生倒轉時，上下關系正好顛倒。
地層層序律是對沉積物單純縱向堆積作用而言。但實際上還存在側向堆積作用，而絕大部分沉積岩層是側向進積和縱向加積兩種作用的結果。因此，地層層序律對局部或單個地層剖面是適宜的，而對較大范圍的區域就不一定適宜了。
⑦ 哪些構造現象可以判斷地層的層序
最典型的是「抄地層不整合」，襲是重要的地層層序界面，地層序列中兩套地層之間的一種不諧調的地層接觸關系。它意味著不整合面下的地層形成之後和不整合面之上的地層沉積開始時所經歷的沉積中斷，下盤發生褶皺、斷裂、變質、上升、遭受剝蝕和下盤重新下沉或海侵接受沉積等。不整合表明地層記錄的重要間斷或缺失。地層剖面中的岩層是現存的地層部分，而不整合則包含缺失的地層部分。
⑧ 如何根據地震剖面劃分地震層序
地震層序是沉積層序在地震剖面圖上的反映。在地震剖面圖上找出兩個相鄰的回反映地層不整合接觸答的界面，則兩個界面之間的地層叫做一個地震層序。但因為受不整合面影響，其間的地層即地震層序是不完整的，沿不整合面追蹤到地層變成整合的之後，這個地震層序才是完整的。
⑨ 研究區域整體地層層序
由於地下岩土體空間分布的不連續性、不均勻性和不確定性，以及實際地層沉積的復雜性，地層面與地層面之間會發生交切關系。地層面之間的交線稱為層間交線，層間交線導致地層形態趨於復雜。地層與地層之間的相交情況主要有三種類型(宮法明，2002；楊東來等，2007)：尖滅、侵入和透鏡體(圖3.11)。尖滅是指某一地層與另一地層相交，並且在相交處不再延展，該地層好像被另一地層切割掉的情形；侵入是指某個地層的一部分穿過另外一個地層；透鏡體是指相交的兩個地層相互切割，在相交處都出現缺失。因此，如何合理地按照一定的規則劃分地層就成為一個關鍵問題。
這里提出「研究區域整體地層層序」的概念，來解決相對復雜地層的連接問題。研究區域整體地層層序反映了該區域宏觀上地層出現的先後分布規律，根據地層的屬性特徵，認為無論是完整性較好還是存在不連續特徵的地質構造，均可以根據其時序特徵和沉積順序確定其地層分布規律。如圖3.12所示，按照地層形成的地質時代進行劃分，對於復雜的地層分布，同時結合沉積先後順序，確定地層交切關系；在層間交線處對地層進行虛擬延展，使其「完整」分布於研究區域。研究區域整體地層層序可以通過全局地層描述表(表3.1)來表達。
圖3.11 地層與地層之間的交切關系
a.尖滅；b.侵入；c.透鏡體
圖3.12 研究區域整體地層層序建立原理
a.原始地層分布；b.地層分拆結果
表3.1 全局地層描述表
採用整體地層層序的概念，在建模之前先對鑽孔數據進行重新編碼，使所有鑽孔均對照全局地層描述表，如圖3.13所示，研究區域整體地層為5層，即地層1～5。假設鑽孔C揭穿研究區域全部5個地層，則構成一個標准鑽孔。其他鑽孔則參照標准鑽孔，如鑽孔A在孔口處缺失地層1，表明地層1在鑽孔A處(或者在AC之間某處)尖滅，則在頂層處添加一個零厚度的地層，標記1，地層2、3、4則為完全揭穿，均標記為0，鑽孔終端為地層5，沒有揭穿則標記為2；鑽孔B缺失地層3，則在第二層和第四層之間添加0厚度層，鑽孔B打入地層4，但沒揭穿，為鑽孔終端地層，標記為2，又因其下面還有地層5，因此，在地層4之後加入零厚度虛擬地層，標記為3。這樣，鑽孔A、B、C均包含完整的地層，都構成標准鑽孔。共有四種標記，其意義分別如下：
0：正常地層，非零厚度，即鑽孔完全打穿該地層；
1：尖滅地層，零厚度，地層在已知高程處消失，夾在上下兩個地層之間；
2：地層終端，非零厚度，鑽孔所揭露的終端地層；
3：虛擬地層，零厚度，鑽孔沒有穿入的地層，高程位置不確定。
圖3.13 鑽孔標准化與虛擬鑽孔
⑩ 地層層序及特徵
地層是地球歷史發展過程中形成的成層岩石的總稱。主要由外動力地質作用中的沉積和成岩作用形成，是構成地球外殼(地殼)的基本單位之一。
本區地層分區屬華北—東北南部區、燕山分區的山海關小區，地層特徵屬華北型。除較普遍缺失上奧陶統、志留系、泥盆系、下石炭統、三疊系、白堊系及古近系—新近系外，就華北地層而言，該區地層出露較全，化石豐富，各單位地層劃分標志清楚，地層特徵具有一定的代表性(圖2-1)。全區范圍內出露的地層主要有新元古界的青白口系，下古生界的寒武系、奧陶系，上古生界石炭系、二疊系，中生界侏羅系，以及新生界的第四系。地層順序及其接觸關系如圖2-1、表2-1所示。
一、新元古界(Pt3)青白口系(Qb)
1.長龍山組(Qbc)
該組是本區最老的沉積地層，以沉積不整合覆於新太古界綏中花崗岩之上，主要分布在盆地的東部張岩子至東部落和南部雞冠山等地，以張岩子村西剖面最好，厚度91m。本組由兩套砂岩—頁岩韻律構成。下韻律底部為灰白色含礫粗粒長石石英凈砂岩，向上過渡為紫色、黃綠色雜色頁岩。上韻律底部砂岩穩定成分增加，頂部出現蛋青色泥灰岩。砂岩中多見斜層理、交錯層理、波痕及海綠石礦物，屬典型濱淺海相沉積。
2.景兒峪組(Qbj)
景兒峪組的分布與長龍山組基本一致，在李庄村北出露較全，厚度38m，與長龍山組整合接觸，分界標志層是其底部黃褐色或帶鐵銹色的中細粒鐵質(含海綠石)石英凈砂岩。下部為紫紅色、黃綠色薄層狀泥岩夾鈣質泥岩，水平層理發育。上部為蛋清色中-薄層泥灰岩夾薄層紫紅色泥岩。由碎屑岩、黏土岩過渡到碳酸鹽岩沉積，具海侵沉積特點。
二、古生界(Pz)
本區古生界地層發育良好，與華北其他廣大地區極為相似，主要分布在柳江向斜盆地的東西兩翼。由於向斜東翼產狀較西翼平緩，其出露寬度約為西翼的5倍，南北兩端由於向斜軸的翹起，也有古生界地層出露。
(一)寒武系(Є)
1.府君山組(Є1f)
本組主要分布在東部落至沙河寨，西部上平山一帶也有出露，東部落剖面出露較全，可作為本區標准剖面，厚度146m。
圖2-1 柳江盆地石門寨地區地質圖(據長春地質學院(1981)及河北省北京市天津市區域地質志圖(1989)修編)
表2-1 柳江盆地地層簡表
(據柳成志等，2006，略有修改)
府君山組岩性特徵明顯，下部為暗灰色厚層狀結晶灰岩，含較多的萊德利基蟲，上部為暗灰色豹皮狀白雲質灰岩夾暗灰色薄層灰岩，含核形石。與下伏景兒峪組為平行不整合接觸，分界標志是下部暗灰色厚層狀結晶灰岩，底部薄層灰岩中局部含有角礫或礫岩。本組屬淺海相沉積。
2.饅頭組(Є1m)
本組分布與府君山組一致，但由於抗風化能力弱而零星出露，東部落村北剖面較好，厚度71m。
本組岩性以磚紅色泥岩為主，向上過渡為粉砂質頁岩夾白雲質灰岩透鏡體。泥岩底部具角礫或礫岩，粉砂質頁岩中含石鹽假晶。與下伏府君山組呈平行不整合接觸，分界標志是其底部角礫狀薄層灰岩。本組屬乾旱條件下濱海相或潟湖相沉積。
3.毛庄組(Є1mz)
毛庄組分布與饅頭組基本一致，出露較好的地方是沙河寨西山，化石較豐富，可作為本區標准剖面，厚度112m。
本組岩性以紫紅色粉砂岩、頁岩為主，頁岩中含少量白雲母片，其顏色要比饅頭組暗一些，俗稱為豬肝色。底部以出現黃綠色鈣質頁岩與饅頭組分界。中部和上部夾兩層白雲質灰岩透鏡體。灰岩透鏡體中產遼西蟲、幕府山蟲等。頂部為頁岩夾含核形石(葛萬藻)的灰岩透鏡體。與下伏饅頭組整合接觸，屬濱海相潮上帶沉積，其中白雲質灰岩為潟湖相沉積。
4.徐庄組(Є2x)
徐庄組分布較毛庄組分布更為廣泛，在向斜兩翼均可見到，出露較全的地方是東翼的東部落、揣庄、上花野和下花野等地，西翼的吳庄至秋子峪、上平山一線也有出露，厚度101m。
本組岩性以黃綠色含雲母片粉砂岩、頁岩及暗紫色粉砂岩夾少量鮞狀灰岩透鏡體或扁豆體為主。產豐富的三葉蟲化石(畢雷氏蟲、遼陽蟲、原附櫛蟲、孫氏盾殼蟲)及腕足動物化石。與下伏毛庄組呈整合接觸，其分界標志層是其底部出現黃綠色頁岩與紫色頁岩互層，而毛庄組頂部則是比較單一的紫紅色頁岩。本組屬淺海相沉積。
5.張夏組(Є2z)
張夏組受到破壞和覆蓋較少，是寒武系地層在區內分布最廣的地層之一，柳江盆地周圍幾乎都有分布，主要分布在東部落、288高地、揣庄、張庄、趙家峪、上平山及吳庄等地。以288高地東山脊發育較好、較全，可作為本區標准剖面，厚度120～130m。
本組岩性以底部厚層鮞狀灰岩與下伏徐庄組整合接觸。岩性明顯分為三段:下部為鮞狀灰岩夾黃綠色頁岩;中部為疊層石灰岩及白雲質灰岩和薄層鮞狀灰岩互層，夾泥質條帶灰岩和生物碎屑灰岩;上部為泥質條帶灰岩、頁岩。灰岩中含大量三葉蟲化石:徳氏蟲、雙耳蟲、叉尾蟲、溝頰蟲等。本組屬淺海相沉積。
6.崮山組(Є3g)
崮山組分布與張夏組一致，以王家峪南山牛圈至288高地出露最全，厚度102m。
岩性特徵十分明顯，以紫色色調為主。下部紫色頁岩、粉砂岩夾礫屑灰岩;中部灰色灰岩(藻灰岩、鮞狀灰岩、泥質條帶灰岩);上部紫色礫屑灰岩與紫色粉砂岩互層，頂部為灰色厚層藻灰岩。含三葉蟲化石:蝴蝶蟲、蝙蝠蟲、光殼蟲、圓勞倫斯蟲等。底部以紫色礫屑灰岩與下伏張夏組泥質條帶灰岩整合接觸，似有水下沖刷面存在。本組屬濱海相至淺海相沉積。
7.長山組(Є3c)
本組分布與崮山組相似，出露最好的地方是288高地東山脊上，厚度18m。
本組岩性底部以生物碎屑灰岩為主，含海綠石。向上為粉砂岩，礫屑灰岩和頁岩互層，夾藻灰岩，頂部為厚層藻灰岩。產三葉蟲化石:長山蟲、庄氏蟲、蒿里山蟲以及原始的腕足動物化石。本組與崮山組整合接觸，屬淺海相沉積。
8.鳳山組(Є3f)
鳳山組分布除與崮山組、長山組一致外，在實習區北側、西側均有出露。288高地東側出露較好，厚度92m。
下部為薄層泥質條帶灰岩，往上為生物碎屑灰岩、鈣質頁岩、鮞狀灰岩互層。底部以青灰色礫屑灰岩直接與長山組岩層接觸，長山組頂部的紫色粉砂岩緊伏於其下。含三葉蟲化石:褶盾蟲、濟南蟲、方頭蟲、雜索克氏蟲。本組與下伏長山組呈整合接觸，屬淺海相沉積。
(二)奧陶系(O)
1.冶里組(O1y)
冶里組分布與鳳山組一致，分布在288高地至小王山及石門寨北亮甲山。288高地可作為本區標准剖面，厚度126m。
下部為質純的泥晶灰岩夾礫屑灰岩及蟲孔灰岩，在地形上，常形成陡砬子(音lá，山上聳立的大石);上部為灰色礫屑灰岩夾黃綠色頁岩，與下伏地層整合接觸，以灰色薄層礫屑灰岩與鳳山組分界。灰岩中產三葉蟲化石:小櫛蟲、田師府蟲;頁岩中產無羽筆石以及古介形蟲，還有正形貝和腹足類化石———蛇卷螺。本組屬淺海相較深水環境沉積。
2.亮甲山組(O1l)
亮甲山組命名地點就在本區石門寨北亮甲山，主要分布在亮甲山、小王山、潮水峪等地。亮甲山可作為本區標准剖面，厚度118m。
本組以中厚層豹皮狀灰岩為主，下部夾少量礫屑灰岩和鈣質頁岩，是本區燒制石灰、水泥的主要原料;上部由少量白雲質灰岩及含燧石結核、燧石條帶灰岩。產頭足動物滿洲角石、腹足動物蛇卷螺及古杯海綿等化石。本組與冶里組整合接觸，分界標志層是亮甲山組底部出現的中厚層豹皮狀灰岩。本組屬淺海相沉積。
3.馬家溝組(O2m)
馬家溝組分布同亮甲山組，以亮甲山及北部茶莊北山發育較好，在亮甲山剖面厚度為111m。
本組岩性主要為暗灰色白雲質灰岩夾部分白雲岩、含燧石結核豹皮狀白雲質灰岩，底部以具微層理、含角礫、燧石結核黃灰色白雲質灰岩，與亮甲山組分界。白雲岩具「刀砍紋」，有的具礫屑、燧石條帶，頂部為含泥質灰岩，風化後呈黃色，俗稱「黃皮子」灰岩，在華北其他地區多存在此岩層，標志明顯。產頭足動物化石:阿門角石、鏈角石、灰角石、多泡角石;腹足動物化石:馬氏螺;三葉蟲:古等稱蟲。本組與亮甲山組呈整合接觸，屬淺海相較深水沉積，晚期海退。
華北地區在奧陶紀晚期普遍上升為陸地，直到中石炭世才下降接受沉積，因而缺失了上奧陶統、志留系、泥盆系和下石炭統等地層。
(三)石炭系(C)
1.本溪組(C2b)
本溪組在本區東翼區半壁店191高地、小王山一帶發育較好。小王山剖面可作為本區標准剖面，厚度為82m。石門寨西門至瓦家山剖面厚度為70.7m。
本組岩性下部為陸相鐵質砂岩或褐鐵礦(山西式鐵礦)、黏土礦(G層耐火黏土)，平行不整合於馬家溝組之上;上部為細砂岩、粉砂岩再到湖泊、沼澤相黏土岩，夾3～5層海相泥灰岩透鏡體，含F層耐火黏土。
陸相粉砂岩中含植物化石:鱗木、科達、蘆木、輪葉、脈羊齒。泥灰岩中含類:小紡錘;腕足動物:馬丁貝、帥爾文貝;雙殼類:古尼羅蛤、小花蛤、燕海扇等。本組屬海陸交互相沉積。
2.太原組(C3t)
太原組在本區半壁店、小王山一帶發育良好，厚度在小王山剖面為51m;石門寨西門至瓦家山剖面為47.5m。
本組有兩個沉積韻律:下韻律底部為青灰色含鐵質中細粒長石岩屑雜砂岩，風化後呈黃褐色，具大型球狀風化，向上過渡為青灰色頁岩夾D層黏土或泥質灰岩透鏡體;上韻律底部為薄層細粒岩屑雜砂岩，具小型球狀風化，往上為青灰色細粒砂岩夾泥灰岩透鏡體及少量煤線。
本組產大量植物化石:脈羊齒、櫛羊齒、楔葉、鱗木;動物化石腕足類:網格長身貝、戟貝;雙殼類:古尼羅蛤、裂齒蛤。
本組與下伏本溪組整合接觸。分界標志明顯，標志層是底部的巨大球狀風化青灰色含鐵質中細粒長石岩屑雜砂岩，風化後具小孔，分布穩定，過去稱雲山砂岩，在遼寧太子河區則稱黃旗砂岩或小孔砂岩。本組屬海陸交互相沉積。
(四)二疊系(P)
1.山西組(P1s)
山西組主要分布在石門寨西門、小王山、黑山窯等地，以石門寨西門至瓦家山剖面最好，是本區重要的含煤、黏土礦層位，厚度為61.8m。
山西組岩性由灰色、灰黑色中細粒長石岩屑雜砂岩、粉砂岩、炭質頁岩及黏土岩構成兩個沉積韻律:下韻律底部含長石多、含礫，單層厚度大，頂部為黏土礦或煤層(可採煤層);上韻律頂部為B層黏土層。本組與下伏太原組整合接觸，分層標志是其底部灰色、灰白色長石岩屑雜砂岩，但在橫向上有時變為含礫中粗粒或中細粒長石岩屑雜砂岩，顏色由灰白色變為黃灰色，層位穩定。
本組含植物化石種屬較多，如輪葉、楔葉、櫛羊齒、蘆木、帶羊齒。
本組屬大陸近海沼澤相沉積。
2.下石盒子組(P1x)
下石盒子組在本區黑山窯、石門寨西門、石嶺等地較為發育，厚度115m。
本組岩性主要為灰色中粒長石岩屑雜砂岩、細粒岩屑雜砂岩、泥質粉砂岩、黏土質粉砂岩構成三個沉積韻律。第一韻律頂部為灰綠色含雲母泥質粉砂岩，第二、三韻律頂部分別為A2和A1層黏土，顏色為紫色、紫灰色。
粉砂岩中產植物化石:帶科達、中蘆木、多脈帶羊齒。
本組與下伏山西組分界清楚，山西組頂部為B層黏土礦，下石盒子組底部為黃褐色含礫粗粒岩屑長石雜砂岩(岩貌特殊，俗稱小豆砂岩)，與山西組整合接觸，屬河流相、湖泊沼澤相沉積。
3.上石盒子組(P2s)
上石盒子組出露局限性較大，以盆地東翼石門寨西門歡喜嶺至瓦家山一帶較好，厚度72m。
本組岩性為灰白色中厚層狀含礫粗粒長石砂岩夾紫色細粒砂岩及粉砂岩。由1～2個沉積韻律構成。第一韻律底部是在A1層鋁土礦之上(另一個韻律的開始)的灰白色中厚層狀含礫粗粒長石砂岩，具大型斜層理，與下石盒子組整合接觸。此層厚度大，分布穩定，俗稱南山砂岩。本組屬河流相沉積。
4.石千峰組(P2sh)
石千峰組出露十分有限，僅在黑山窯、歡喜嶺一帶出露較好，厚度150m。
本組是一套河流相紫色岩石，底部為含礫砂岩和礫岩，往上為細粒砂岩、粉砂岩及部分黃綠色泥岩。本組與下伏上石盒子組整合接觸，分界標志是上石盒子組頂部黃白色含礫岩屑長石砂岩，其上為石千峰組紫色含礫岩屑雜砂岩(結構鬆散)。
粉砂岩中產櫛羊齒、輪葉、楔葉、丁氏蕨及腹足動物化石，多代表乾旱條件下的陸相沉積。
三、中生界(Mz)侏羅系(J)
1.北票組(J1b)
在本區分布面積廣，主要在中部地區。本組角度不整合於石千峰組之上，以本組底部的底礫岩同石千峰組分界，上、下岩層產狀差別很大。
以黑山窯—大嶺一帶出露較好，分上、中、下三個岩性段。下段岩性以灰白色中、粗粒長石石英雜砂岩、黑色炭質頁岩、粉砂岩及煤線為特徵。其中含有大量的植物和少量昆蟲及雙殼類等化石，屬湖泊相沉積環境，其中發育有湖相三角洲和湖泊濱岸沼澤，厚度為161.1m。中段岩性以礫岩及含礫粗砂岩為主，夾少量粉砂岩和頁岩，厚278m，與北票組下段整合接觸，屬大陸湖泊、河流、沼澤相沉積。上段岩性由灰黃色大礫岩、含礫粗砂岩、粉砂岩、黑色炭質頁岩組成，含煤線，厚215m，以底部大礫岩與中段分界。
北票組三個岩段岩性特徵明顯，分界清楚。但南北厚度變化大，在瓦家山、旁水崖、義院口等地，北票組覆蓋在古生界不同時代層位上，並有超覆現象。在黑山窯北票組呈南北走向，覆蓋在東西走向的石千峰組紫色粉砂岩之上，兩組岩層走向近於直交。該組所夾煤系僅在義院口、夏家峪等處可以開采。
北票組含有豐富的植物化石，常見的有:長葉松形葉、華麗似刺葵及纖細拜拉銀杏等;其次是雙殼類和昆蟲類等。
2.藍旗組(J2l)
藍旗組以一套火山岩系分布在盆地中部老君頂至大窪山一線(柳江盆地的核部)，在上庄坨、旁水崖一帶出露較好，厚度在1000m以上。本組與北票組等老地層呈角度不整合接觸。
根據岩性組合和噴發旋迴，分為下、中、上三部分:下部為偏酸性的安山質火山角礫岩及集塊岩，流紋質集塊岩夾凝灰岩及火山熔岩，厚度在300m以上;中部以中性火山熔岩為主，灰綠色安山質、角閃安山質、粗安質火山熔岩夾集塊岩、火山角礫岩，厚度400m左右;上部為中基性火山熔岩(黑綠色、紫紅色、青灰色鹼性玄武岩、玄武安山質、輝石安山質火山熔岩)和熔結集塊岩、集塊岩互層，夾少量火山角礫岩及凝灰岩，厚度在600m以上。
3.孫家梁組(J3s)
孫家梁組分布局限於實習區東南隅蟠桃峪一帶，未見與其他地層的直接接觸關系。從區域資料上看，本組與藍旗組呈角度不整合接觸，厚度在350m以上，是一套灰色酸性、中鹼性火山熔岩和火山碎屑岩，包括流紋質、粗面質和粗安質火山熔岩、凝灰岩、火山角礫岩與集塊岩。
四、新生界(Cz)
石門寨地區新生界僅有第四系零星分布，且主要為河流階地鬆散堆積物，沒有膠結成岩，主要為河流沖積、洪積物，其次為坡積物、殘積物。見有少量洞穴堆積，分布在黃土營、山羊寨、李庄、茶莊等地石灰岩溶洞中，為砂礫、黏土堆積物，已開始固結變硬。洞穴中脊椎動物化石有狼、熊、鹿、野豬等，鑒定其形成時代為第四紀中更新世。