地质学基础课件：地史页.ppt

1、2/12/2023地壳的发展历史地壳的发展历史地史地史 地史学地史学是阐述地质作用及其产物，以及地表生物界在时间上发展变化的地质分科。它的基本任务是：根据地层、构造等再造地壳的发展历史，并从中找出发展规律。它的基本内容是：1、沉积发展史 2、生物发育史 3、构造运动史2/12/2023第八章第八章 地史的研究方法地史的研究方法 地球已有46亿年的历史（根据地壳最古老岩石中存在的微量放射性元素的衰变规律测定），其间经历了许多重大和复杂的变化。研究人类历史，有文物文字可考查；而地球本身也有它自己的特殊“文物”和“文字”来记载它的历史，这就是留存在地壳中的地层、古生物化石和各种构造变动遗迹。1 地史

2、的研究方法地史的研究方法 2 地层系统地层系统 2/12/20231 地史的研究方法地史的研究方法 一、地层的划分与对比一、地层的划分与对比 确定一个地区的地层顺序以及不同地区地层顺序的相互关系。在此之前，一般先建立一个标准地层剖面标准地层剖面：凡是地层出露完全、顺序正常、接触关系清楚、化石保存良好的剖面。2/12/2023地层划分的依据地层划分的依据 1、沉积旋回和岩性变化、沉积旋回和岩性变化 一个沉积旋回可划分为一个地层单位。一个大的沉积旋回可包括许多小旋回，因此，大地层单位中可划出小地层单位。沉积旋回不清时，可根据岩性变化，尤其海相沉积的岩性在大范围内稳定。地层划分是根据上新下老的地层关

3、系确定一个地区的地层顺序后，将地层划分成若干不同等级的单位。2/12/20232、岩层接触关系、岩层接触关系 对于沉积岩，根据不整合面来划分地层界限；对于侵入岩，根据它与围岩的接触关系侵入接触：侵入岩侵入围岩中，其特点是围岩接触部分有变质，侵入岩中常有捕虏体。反映侵入岩的时代晚于围岩。沉积接触：侵入岩受风化剥蚀后，为新的沉积岩所覆盖，其特点是上覆沉积岩层无接触变质，侵入岩中也无捕虏体存在。反映侵入岩的时代早于围岩。地质剖面图（示意图）2/12/20233、（生物）化石、（生物）化石 上述两种方法只能确定各组地层间的界限及相对新老关系，由此划分的地层为岩石（性）地层单位；而化石可确定各地层的时代

4、。化石：由地质作用形成的保存在地层中的古生物遗体或遗迹。并不是所有古生物都能保存下来成为化石，必须具备一定的条件:a、有不易分解的生物硬体，如骨骼、鳞片、贝壳、木质纤维等；b、生物死后要迅速被掩埋即快速与空气隔绝；c、埋藏后的生物遗体要经过长时间的炭化作用，或与CaCO3、SiO2等物质进行交换、充填等作用，才能变成化石。2/12/2023古生物化石与文物的区别：a、古生物化石，是指由地质作用形成的保存在地层中的古生物遗体或遗迹，属于国家的自然遗产。而文物是指人类历史文化的遗物，属于国家的历史文化遗产。b、化石研究的时间跨度是“人类史前”的地质时期，而文物研究的是“人类历史以来”。C、由于古生

5、物化石与文物自然属性以及保存状态的差异，文物的挖掘保护方式及研究与古生物化石差别甚大，不宜纳入同一法规进行保护。d、在科学研究范畴上，古生物化石研究属自然科学类，而文物研究属社会科学类。前者属古生物学(英文为Paleontology),后者属考古学(英文为Archaeology)。e、从学科归属和人才培养模式上，古生物学属自然学科类，文物考古属社会学科中的历史学大类。在国务院学位委员会和国家教委颁发的学士、硕士以及博士培养目录中，古生物学一直是一级学科地质学下属的二级学科，名称为古生物学及地层学；文物考古分属历史学下考古学及博物馆学，二者分属不同的学科体系，因此，古生物化石与文物不宜纳入统一管

6、理。2/12/2023化石层序律：生物由低级到高级，由简单到复杂，具有不可逆性和阶段性，因此新地层中化石较老地层中进步，同一时代化石种类相同，不同时代化石种类不同。标准化石标准化石：水平分布广，垂直分布短（演化快），个体数目多，易采易鉴定的化石。例如，早寒武世的莱氏三叶虫。指相化石指相化石：凡能指示古地理环境的化石。例如，珊瑚化石。2/12/2023地层对比的方法地层对比的方法 1、沉积旋回、岩性（标志层）、接触关系在一定范围内的稳定性。2、化石：适用于远距离对比，但因迁徙等问题，并不绝对等时。3、同位素年龄对比：理论上是绝对的，但因采样和测定中的干扰，会影响对比的精确性和可靠性。4、古地磁对

7、比5、古气候对比 在地史学中地层对比一般指地质年代的对比。2/12/2023二、岩相古地理分析二、岩相古地理分析 根据地层的沉积特征、生物特征推论其生成环境。2、生物特征、生物特征 例如，珊瑚、植物等指相化石。1、沉积特征、沉积特征 成分：例如，红色岩层指示氧化环境；黑色页岩含黄铁矿等指示还原环境；膏盐代表干燥环境；白云岩代表咸化海或泻湖环境。结构构造：例如，交错层、波痕等反映流动浅水环境；干裂代表滨海、滨湖等环境。岩相分析岩相分析 研究地层，不只是对它们进行划分和对比，了解它们的形成时代和顺序，还必须确定它们的生成环境。2/12/2023古地理研究古地理研究 对同一时期的地层进行岩相分析，确

8、定当时不同地区的沉积环境条件及其相互联系，再造当时的海陆分布、地势、气候等特征（恢复古地理环境），以揭示地壳的发展历史。把古地理研究的结果综合表现在图上，该图就是古地理图。2/12/2023三、构造历史分析三、构造历史分析（历史构造分析、地壳运动历史分析）（历史构造分析、地壳运动历史分析）1、岩相的垂直变化、岩相的垂直变化可确定地壳的升降变化2、岩层厚度、岩层厚度可推断地壳的下降幅度3、地层接触关系、地层接触关系可判断地壳运动的性质（升降运动、褶皱运动）和过程4、岩浆活动和变质作用、岩浆活动和变质作用可判断地壳运动的剧烈程度 地壳运动（构造变动）引起生成环境的变化 分析方法或依据分析方法或依据

9、 2/12/2023划分活动区与稳定区划分活动区与稳定区 根据以上方法可分析各地区的地壳运动历史（构造演化历史），然后可划分出两种构造性质不同的地区：活动区（地槽或板块边缘）和稳定区（地台或板块内部）。同一时期，不同地区分活动区和稳定区；同一地区，不同时期活动区与稳定区相互转化。划分地壳构造发展阶段划分地壳构造发展阶段（地壳运动阶段、构造旋回、构造阶段）地壳的发展具有阶段性、旋回性，从一个旋回（阶段）到另一个旋回（阶段）。2/12/20232 地层系统地层系统 一、岩性地层单位一、岩性地层单位 区域性或地方性，只反映某一地区的沉积过程及其发展变化，不涉及时代的问题。主要根据岩性的变化及岩性组合

10、的差别来划分，其单位有群、组、段。2/12/2023二、年代地层单位二、年代地层单位 大区域性、全国性或国际性的。它是一定地质时期所形成的地层的总体名称（即与地质时代单位相对应），是超越地区性具体差异的抽象概括（即代表在一定地质时期所形成的所有沉积，而不论其岩性、厚度和化石内容有何差异）。例如，石炭系代表石炭纪这个地质时代所形成的所有地层，而不管不同地区岩性、厚度、化石方面的差异。它们的划分以地质时代为标准，其确定时代的方法有同位素年龄测定、古生物化石、古地磁等。其单位有：宇、界、系、统、阶。与此相对应的地质时代分别为：宙、代、纪、世、期。例如，形成一个界的地层所占的时间称为代。2/12/20

11、23三、两类地层单位的关系三、两类地层单位的关系 岩性地层单位主要反映地区性沉积过程的特征，沉积条件的变化及变化的时间随地区而不同，所以它们间的界面是不等时面，在不同地区代表的时间不同，时限长度也不一样。年代地层单位是同一时代范围内所有地层的概括，代表一段固定时限内形成的地层，所以它们间的界面是等时面。因此，群、组、段在不同地区可以不同时，它们与统、阶等年代地层单位既不是互相对应，其间的界限也不是必然相合的。2/12/2023第九章第九章 各代地史概况各代地史概况 1 前古生代前古生代（前寒武纪）（前寒武纪）6亿年以前亿年以前 2 早古生代早古生代（Pz1）64亿年 3 晚古生代晚古生代（Pz

12、2）425亿年 5 新生代新生代（Kz）07亿年 4 中生代中生代（Mz）2507亿年 2/12/20231 前古生代前古生代（前寒武纪）（前寒武纪）6亿年以前亿年以前 4638亿年（前太古代、原太古代、冥古代、无生代）：无资料考证。3826亿年（太古代）：已知最老的岩石年龄为38亿年。地球上是海洋，岩浆活动剧烈，火山熔岩不断堆积后露出海面成火山岛。地层多是变质很深的岩石，化石很少，如我国的泰山由太古代地层构成。太古代后期出现地球上的原始生命体单细胞生物。266亿年（元古代）：其中86亿年为震旦纪，出现地史上第一次大冰期。陆地面积小，95以上是海洋。地壳剧烈运动，火山熔岩堆积成的火山岛连成陆地

13、。海水中除单细胞外，还有藻类等低等多细胞生物出现。2/12/20232 早古生代早古生代（Pz1）64亿年亿年 一、生物界一、生物界寒武纪（）、奥陶纪（O）、志留纪（S）动物界动物界 植物界植物界 以海生藻类为主，S末出现半陆生的裸蕨植物。以海生无脊椎动物为主。2/12/2023中国云南澄江县帽天山动物化石群中国云南澄江县帽天山动物化石群 1、19世纪30年代，达尔文在物种起源一书中预言：今后如果有人对我的理论提出挑战，那很可能来自对寒武纪动物突然大量出现的解释。2、云南澄江动物化石群是人类20世纪最惊人的科学发现之一，堪称国宝。澄江已被誉为“世界古生物圣地”。3、发现了40多个门类的180余

14、种动物（在泥质页岩中骨骼、软体组织保存完美），涵盖了现代生物的各个门类，从低等的海绵动物到高等脊索动物,几乎所有的现存动物门,都可在澄江动物群中找到它们各自的代表。还有许多现已灭绝的动物新种，如云南虫，有一脊索，科学研究认为它是鱼类-两栖类-爬行类-哺乳类-人类这一生物演化链上的鼻祖。4、美国科学杂志认为澄江动物群使脊椎动物出现提前了6千万年。5、是揭示寒武纪“生命大爆炸”奥秘的金钥匙，有助于古生物学者证实大约5.3亿年前的寒武纪早期生命大爆发。挑战进化论的渐变性，体现了生命的突变性、飞跃性，但不是否定了进化论而是丰富和完善了进化论。2/12/2023云南虫云南虫（产地：云南）2/12/202

15、3三叶虫三叶虫（产地：云南）仅在古生代的海洋中生活，以最盛，至P末灭绝。2/12/2023三叶虫三叶虫（产地：湖南）仅在古生代的海洋中生活，以最盛，至P末灭绝。2/12/2023二、古地理、古气候二、古地理、古气候 早古生代代表一个从海侵到海退的巨大的沉积旋回，而每一个纪又各代表一个次一级旋回。从空间上看，元古代形成的五大稳定地台中，南方的冈瓦纳古陆仅边缘遭受海侵，北方的四个地台区海侵广泛，表现了明显的南升北降的对立形势。但总的来说，早古生代的海洋仍占优势，既有强烈坳陷的地槽于地台之间，又有广阔的相对稳定的地台浅海，从而提供了不断沉积的场所。生物成岩作用较前寒武纪更普遍，如由藻类形成的可燃性石

16、煤层，是潮湿温暖气候条件的标志；另外，红层和盐类沉积也十分常见，代表干热气候。根据古气候资料，推测南方的冈瓦纳古陆当时大致联在一起，与北方大陆之间有一带广海相隔。2/12/2023三、构造演化三、构造演化 早古生代属加里东构造阶段，造成早古生代巨大的沉积旋回。S末的构造运动称加里东运动。在地台区，表现为相对稳定的整体升降，造成海侵和海退。北方四地台在、O纪下降海侵，S纪上升海退，使俄罗斯地台与北美地台相联、古大西洋消失，从而使五大地台合并成四块。在地槽区，使蒙古地槽、阿巴拉契亚地槽造成局部褶皱隆起，缩小了地槽的范围，使陆地面积扩大。至S末，使欧洲的加里东地槽全部褶皱隆起。在中国，加里东运动使祁

17、连山地槽和华南地槽褶皱成加里东褶皱带。2/12/2023四、重要矿产四、重要矿产 磷矿（云南昆阳、贵州开阳、湖北襄阳）、铁矿、石膏等。2/12/20233 晚古生代晚古生代（Pz2）42.5亿年亿年 一、生物界一、生物界泥盆纪（D）、石炭纪（C）、二叠纪（P1、P2）动物界动物界 植物界植物界 泥盆纪称裸蕨时代；石炭、二叠纪称蕨类时代，也是地史上最重要的成煤期之一。泥盆纪称鱼类时代；石炭、二叠纪称两栖类时代。海生无脊椎动物和藻类仍繁盛，但因加里东运动使海域缩小、陆地扩大，动植物大规模登陆，S末出现半陆生的裸蕨植物，由水生转为陆生。2/12/2023二、古地理、古气候二、古地理、古气候 S末的加

18、里东运动使中国、西伯利亚、欧美、冈瓦纳四个稳定的地台区上升，使许多海槽和盆地上升为陆地。因此陆地面积增加，陆相沉积发育。从海洋向陆地转化从海洋向陆地转化 气候由潮湿向干燥演变气候由潮湿向干燥演变 在北方，从C到P，许多地槽先后褶皱隆起，P末的海西运动使之基本闭合褶皱成山脉，北方各古陆开始联合形成统一的劳亚古陆，陆地面积空前增大，干旱气候带也显著扩大。所以在全世界形成红层和发育广泛的盐类矿床。在南方，冈瓦纳古陆在C末P初出现地史上第二次大冰期（规模最大的一次），气候寒冷。2/12/2023三、构造演化三、构造演化 晚古生代属海西构造阶段。在稳定地台区以升降为主（海侵海退）在活动地槽区，从C到P，

19、使阿巴拉契亚地槽、中亚蒙古地槽、西欧地槽等先后褶皱隆起，使北方各地台相联成劳亚古陆，南方冈瓦纳古陆继续存在。南北两大古陆间为一条古地中海地槽（海槽）相隔，古陆两侧为环太平洋地槽（海槽）。从而形成两大古陆和两大活动海槽并列的局面。此时，南北两大古陆可能局部连接。因此P末在地球上出现了一个互相连接而又南北对峙的统一大陆，称联合古大陆或泛大陆或潘加亚泛大陆。联合古大陆是海西构造阶段一系列构造变动的最后产物，是海西构造阶段结束时大地构造的基本特征。2/12/20234 中生代中生代（Mz）2.50.7亿年亿年 一、生物界一、生物界三叠纪（T）、侏罗纪（J）、白垩纪（K1、K2）动物界动物界 植物界植物

20、界 因陆地面积空前扩大，晚古生代的蕨类植物（喜湿热）不适应干湿冷热的大陆环境，逐渐衰退，代之以裸子植物，故中生代又称裸子植物时代。以苏铁、松柏、银杏等为代表。1、脊椎动物：爬行动物时代、恐龙时代。中国除台湾、福建省外，恐龙化石都有分布，尤其是云南禄丰在侏罗纪的早、中、晚都有。2、无脊椎动物：软体动物头足类菊石繁盛。2/12/2023裸子植物化石2/12/2023恐龙蛋化石2/12/2023蜻蜓化石（距今1.4亿年）2/12/2023二、古地理、古气候二、古地理、古气候 泛大陆在中生代分裂解体，到中生代末，古大陆尤其是冈瓦纳古陆已彻底解体，先后出现大西洋、印度洋、北冰洋、东非大裂谷等。侏罗纪是一

21、个重要的成煤期。2/12/2023三、构造演化三、构造演化 中生代属印支（T）燕山（J、K）阶段。印支运动开始使古地中海（特提斯海）地槽自北向南逐渐褶皱迁移，海槽缩小。燕山运动使环太平洋地槽自陆向海方向迁移，形成内带（海岸）褶皱山系，比如，安第斯山脉。2/12/20235 新生代新生代（Kz）0.7亿年亿年 一、生物界一、生物界第三纪（R）：早第三纪（E）和晚第三纪（N）、第四纪（Q）动物界动物界 植物界植物界 被子植物时代。哺乳动物时代。人类的出现是第四纪的重大事件第四纪可称为人类时代。2/12/2023二、古地理、古气候二、古地理、古气候 冈瓦纳古陆继续漂移分裂，大西洋、印度洋继续扩张，海陆分布接近现代状况。第三纪，地球气候温暖湿润，气候波动小。第四纪，气候冷暖交替，现已发现自250万年以来，全球至少经历了24次冷暖交替的变化；是地史上第三次大冰期第四纪大冰期，在气候寒冷的冰期，两极的巨大冰盖向外扩展，海水温度大幅度下降，故又称冰河时期。2/12/2023三、构造演化三、构造演化 新生代属喜马拉雅构造阶段。地中海喜马拉雅海槽最后封闭，形成强烈而高耸的褶皱带；大西洋和印度洋继续扩张；环太平洋海槽不断褶皱隆起，洋区日益缩小；各大陆相对漂移或靠拢，逐渐形成东半球大陆和西半球大陆以及现代的全球海陆分布面貌。