1、第第5 5章章.地壳演化简史地壳演化简史1、教学章节、教学章节:第九章16节（8学时）2、教学目的、教学目的:理解地壳历史研究方法,掌握年代地层单位和地质年代单位。了解各地质时代所发生的构造运动，动植物演化状况。掌握中生代中国地史概况，掌握第四纪环境变化。3、教学重点：、教学重点：地层的划分与对比，岩相古地理分析，构造历史分析。古生代生物的演化，中生代中国地史概况，新生代环境演变。4、教学难点：、教学难点：各地质时代的生物演化、构造运动等地史特征。5、教学方法：、教学方法：多媒体讲授、附以电教片。6、教学步骤：、教学步骤：（）7、作业布置：、作业布置：（见各节）5.1 5.1 地史的研究方法地
2、史的研究方法地层的划分与对比地层的划分与对比岩相古地理分析岩相古地理分析构造历史分析构造历史分析5.1.1 5.1.1 地层的划分和对比地层的划分和对比地球经历了46亿年的历史。地球发展过程中的各种信息，记录在自己的“书页”地层地层之中。地层中保留有地质历史上历史事件的痕迹不同时代的生物遗体生物遗体和遗迹遗迹（化石、岩石化石、岩石特征特征）等。化石化石和岩性特征岩性特征中蕴藏着地质时代自然环境的各种信息各种信息，我们凭此了解当时的环境特征。恢复地球的历史，主要是靠“阅读”和分析地层中不是文字、却胜似文字的记录。5.1.1.1 5.1.1.1 地层划分的依据地层划分的依据地层在地壳发展过程中形成
3、的各种成层岩各种成层岩石的总称。石的总称。不仅包括沉积岩沉积岩，还包括变质变质的和火山火山成因的成层岩石。地层与岩层的区别地层与岩层的区别：岩层岩层一般是泛指各种成层岩石，不具有时代含义不具有时代含义；地层地层有老有新，具有时间含义具有时间含义。地层层序（律）地层上下或新老关系。正常层位未受扰动的地层，愈处于下部下部时代愈愈老老，愈处于上部上部的地层时代愈新愈新。标准剖面地层出露完全出露完全、顺序正常顺序正常、接触接触关系清楚关系清楚、化石保存良好化石保存良好可供进行地层划分、对比等研究的剖面。地层划分的依据（续）地层划分按地层的岩性、古生物等特征及形成先后顺序，对地层进行分层。地层划分的任务
4、地层划分的任务：整理出地层的上下顺序上下顺序，划分出划分出不同等级不同等级的阶段和确定其时代确定其时代。地层划分的依据：地区岩性地区岩性、岩层的接触关系岩层的接触关系、古古生物特征生物特征及放射性同位素年龄放射性同位素年龄。通过地层的划分，建立本地区的地层剖面地层剖面，可以了解本地区地壳运动和环境演变情况。地层对比将不同地区同一时代的地层进行比较。通过地层对比，可以建立广大地区地层的年代顺序年代顺序系统系统。了解广大范围的环境的异同。了解广大范围的环境的异同。1.1.沉积旋回和岩性变化沉积旋回和岩性变化沉积岩的岩性，包括组成成份成份、粒度大小粒度大小、浑浑圆度圆度、颜色颜色、结构结构、构造构造
5、等。岩性特征：从各个侧面反映沉积岩形成的沉积环境。沉积环境。例如：岩石中含海绿石海绿石说明其形成于浅海环境浅海环境；粒粒度度大小和浑圆度浑圆度，反映了搬运力的强弱搬运力的强弱和搬运距离的长短长短；颜色颜色标志了形成时的氧化还原条件氧化还原条件；层理、层理、波浪波浪等构造，反映了沉积过程中的动力条件动力条件又如，一个剖面中剖面中，下部是砂页岩含煤层下部是砂页岩含煤层，上部是上部是火山碎屑岩火山碎屑岩；一个是还原环境还原环境和成煤时代，一个是地壳运动强烈和火山活动时代火山活动时代。这样，根据岩性把地层划分成两个单位，代表两个发展阶段两个发展阶段。(1).(1).岩性变化岩性变化(2).(2).沉积
6、旋回沉积旋回沉积旋回海相地层中，往往岩相由粗到细由粗到细又由细到粗由细到粗的重复变化称一个沉积旋回。一个完整的沉积旋回完整的沉积旋回，由一套海侵层位海侵层位和一套海退海退层位层位构成。一个大旋回大旋回中，可以包含几个次级次级或更次级小旋回更次级小旋回。地层中一个沉积旋回不一定是完整的。因海侵层位海侵层位容易保存容易保存，海退层海退层位则不易全部或者根本不保存不保存。每一沉积旋回，一般总是由粗碎屑岩开始，称底砾底砾岩岩。因此，底砾岩的下部层面底砾岩的下部层面一般是两个地层单位的分界面分界面。陆相地层陆相地层中，沉积旋回不一定很清楚不一定很清楚。沉积旋回（续）沉积旋回（续）华北燕山区中、上元古代地
7、层剖面华北燕山区中、上元古代地层剖面长城群长城群下部为砂页岩砂页岩，上部为白云岩白云岩；蓟县群蓟县群以石灰岩为主，顶部为页岩；青白口群青白口群下部为页岩、粉砂岩，上部为白云岩。这一剖面由下而上代表了一个巨大的沉积旋回。在这个大旋回中，每一个群每一个群又代表了一个次一级的旋回又代表了一个次一级的旋回。沉积旋迥反映了地史中古地理环境的规律性变化。通常大的沉积旋迥大的沉积旋迥是划分较大地划分较大地层单位的标志。层单位的标志。2.2.岩层接触关系岩层接触关系岩层间的不整合面不整合面是划分地层的重要标志划分地层的重要标志。任何类型的不整合，都代表岩层的不连续现象，反映了地理环境的重大变化。两大沉积旋回之
8、间存在着不整合面，根据不整合面和沉积旋回所划分出来的地层界限常是一致的。对于侵入岩，必须根据侵入岩和围岩的接触关系确定时代。侵入接触；沉积接触。如有多次侵入多次侵入，侵入体往往互相穿插，则被穿被穿过的岩体时代较老过的岩体时代较老，穿越其他岩体者时代较新。地层的五种接触关系地层的五种接触关系3.3.古生物化石古生物化石确定各地层的具体时代，则必须根据地层中所含的生物化石。化石化石保存在地层中的地质时期的生物遗体和遗迹。遗体遗体：动物骨骼、硬壳等；遗迹遗迹：动物足印、虫穴、蛋、粪便、人类石器等。化石形成的条件：生物本身有硬壳、骨骼等不易毁坏的硬体硬体；生物死后尽快地沉积物掩埋的条件掩埋的条件；生物
9、遗体经较长时间的填充、置换升馏填充、置换升馏等。标准化石标准化石生存时间短、演化快、分布地区广、个体数目多的生物种类所形成的化石。其仅出现在一定的地层中，是划分地层的可靠标志。如寒武纪的三叶虫三叶虫，奥陶纪、志留纪的笔石笔石等。生物层序律生物层序律生物是从简单向复杂从简单向复杂，从低从低级向高级级向高级发展的，生物演化既具有不可逆性不可逆性，又具有阶具有阶段性段性。一定种类一定种类的生物或生物群总是埋藏在一定时代的地层一定时代的地层里，而相同地质年代的地层相同地质年代的地层里必定保存着相同相同或近似种属近似种属的化石或化石群化石群。例如：在某地层中发现有莱莱氏三叶虫氏三叶虫，则可以据此断定该地
10、层属早寒武世早寒武世。5.1.1.25.1.1.2地层的对比地层的对比在地层划分的基础上在地层划分的基础上，根据岩性岩性、古生物古生物和构造运动构造运动特征特征，进行地层对比地层对比，建立区域性的地层新老关系和建立区域性的地层新老关系和年代顺序年代顺序。之后之后，还可以在更大范围内进行地层对比，建立大区建立大区域域的甚至全球的地层年代顺序地层年代顺序。地层的对比示意图地层的对比示意图如图，为数个出露不全的地层剖面的自然露头出露不全的地层剖面的自然露头，根据岩性等特征进行对比后，得到这一地区完整的地层综地层综合剖面。合剖面。地层对比图地层对比图5.1.2 5.1.2 岩相古地理分析岩相古地理分析
11、沉积相沉积物特征沉积物特征、生物特征生物特征及其历代表的生成生成环境环境的总和总和。包括岩相岩相(或沉积岩相沉积岩相)和生物相生物相。生物相指反映一定沉积环境的生物群的生态特征生物群的生态特征。如含大量笔石的笔石相，反映流水不畅的海湾环境海湾环境。岩相指反映一定沉积环境的岩性特征岩性特征，包括矿物组成组成、化学成份化学成份、粒度大小、分选性粒度大小、分选性、磨圆度磨圆度和结构结构、构造构造等。生物相和岩相都反映了沉积岩形成时的沉积环境沉积环境，如浅海三叶虫页岩相标志了岩性是页岩，内含三叶虫化石，其代表的沉积环境是浅海。沉积相分为：海相海相、陆相陆相、（海陆）过渡相（海陆）过渡相。5.1.2.1
12、 5.1.2.1 沉积相的分类沉积相的分类1.1.海相沉积海相沉积滨海相滨海相、浅海相浅海相、半深海相半深海相和深海相深海相。此外还有非正常海相非正常海相。(1).(1).滨海相滨海相位于低潮线低潮线和高潮线之间高潮线之间及其临近地带的狭长狭长滨海区。滨海区。潮汐潮汐和波浪波浪作用占主导。可分为潮上带潮上带、潮间带潮间带和潮下带潮下带。沉积物以碎屑物如砾石、砂等为主砾石、砂等为主；由于波浪作用强，所以磨圆度和分选度较好磨圆度和分选度较好，常具交错层交错层、波痕波痕、干干裂等，含海生海生动物贝壳动物贝壳，但多破碎。近年认识到在滨海区滨海区还可以形成碳酸盐岩形成碳酸盐岩沉积。潮上带潮上带碳酸盐岩中
13、常夹石膏中常夹石膏，具碎裂纹理及泥裂泥裂，缺乏生物缺乏生物。在潮间带潮间带，常有介壳滩介壳滩、鲕状鲕状及生物碎屑灰岩生物碎屑灰岩，间有白云岩白云岩及石膏层石膏层。有时在潮上带被冲碎的岩块又冲到潮间带，胶结形成竹叶状灰岩竹叶状灰岩，常具有泥裂及生物钻孔潜穴。潮下带潮下带水动力条件平稳，常呈水平层理灰岩水平层理灰岩，化石完整丰富化石完整丰富。(2).(2).浅海相浅海相海面到深200m左右的浅海区浅海区，相当于大陆架上的海洋部分。波浪作用减小，阳光充足阳光充足，底栖生物繁盛底栖生物繁盛，沉积物以陆源细碎屑物质陆源细碎屑物质、化学化学和生物化学沉积物质生物化学沉积物质为主，富含生物遗体含生物遗体。一
14、般为：砂岩砂岩页岩页岩泥灰岩泥灰岩石灰岩石灰岩。常夹有Al、Fe、Mn等胶体沉积等胶体沉积，以及磷块岩等生物化学沉积而成的矿产。有时含特有的鲕状结构；鲕状结构；生物化石种化石种类多类多而且丰富。有些是在广阔的陆表海中沉积形成。陆表海陆表海又称内陆海内陆海，深度小于200m，沉积分异明显沉积分异明显，如有海侵海退有海侵海退，沉积旋回沉积旋回也比较清楚。(3).(3).半深海相和深海相半深海相和深海相即相当于大陆坡及海盆底地带。深海沉积物少含少含或基本不含不含有陆屑物质陆屑物质，以各种碳酸盐岩为主碳酸盐岩为主。现代深海沉积有较多的由具有灰质和硅质硬体的微小浮游生物遗体堆积而成的生物软泥生物软泥，及
15、铁锰结核铁锰结核。铁锰结核的物质来源可能与海底火山喷发以及海底地下含矿热水喷出有关。(4).(4).非正常海相非正常海相淡化海淡化海如现代的黑海现代的黑海，水域较深，陆地包围，大量淡水注入，海水淡化海水淡化。水的垂直循环不畅垂直循环不畅甚至停止，因此海底为缺氧的还还原环境原环境。生物死亡下沉生物死亡下沉，形成富含有机质黑色泥质黑色泥质沉积。沉积。古代地层古代地层中有含笔石黑色页岩相含笔石黑色页岩相，大致相当此沉积。咸化海咸化海干燥气候条件下的内海，蒸发量大于淡水补给量，形成含盐量高的咸化海咸化海。这种海一般规模较小，海水较浅，海水较浅，不易形成还原环境，常形成缺少生物化石形成缺少生物化石的膏盐
16、膏盐或白云岩白云岩沉积。2.2.陆相沉积陆相沉积大陆上相对低洼部位接受沉积，形成陆相地层。陆相沉积物以碎屑岩为主碎屑岩为主，水平方向上岩性岩性和厚度厚度的变化大变化大。多种层理，水平层理水平层理、斜交层理斜交层理和交铅错交铅错层理等。干燥地区干燥地区，沉积物因氧化常呈红色红色。保存有陆陆生植物及淡水动物的化石。生植物及淡水动物的化石。陆相沉积物按成因可划分为：残积残积、坡积坡积、洪积洪积、河流河流、湖泊湖泊、冰川和风成相等冰川和风成相等。各种陆相地层沉积物的特点：残积相残积相和坡积相坡积相为土状铁、锰、铝组成个风化壳风化壳；洪洪积积多为砾岩、砂岩等粗碎屑岩粗碎屑岩。冲积相冲积相多由砾岩、砂岩、
17、粘土岩等组成，磨因度好磨因度好，形成于河床、河漫摊，水平层理水平层理、斜层理斜层理和交错层交错层理均较发育。湖泊相湖泊相以细秒岩、粉砂岩及粘土岩为主，常具有极薄的层理极薄的层理。冰冰川相川相沉积物分选性差分选性差，不具层理不具层理，砾石多成棱角状棱角状。风成相风成相沉积物以砾岩砾岩和粉砂岩粉砂岩为主。3.3.过渡相沉积（海陆交互相沉积）过渡相沉积（海陆交互相沉积）形成于滨海地区，包括三角三角洲相洲相和潟湖相潟湖相。三角洲相三角洲相河流的三角洲。砂质沉积砂质沉积为主，具向海洋方向倾斜的斜层理斜层理；陆陆生植物生植物、淡水淡水和海生动物海生动物化石混混杂杂。底部沉积物变细，以粉砂及粘土为主，层理水
18、平，层理水平，富含海生海生动物化石。动物化石。潟湖相潟湖相滨海地区的潟湖潟湖。湿润气候湿润气候下，形成砂页岩砂页岩和泥炭层泥炭层，具薄的水平层理；干燥炎热干燥炎热气候下，形成白云岩、石膏、石盐等白云岩、石膏、石盐等。5.1.2.2 5.1.2.2 岩相分析的主要依据岩相分析的主要依据指相化石（群）指相化石（群）代表特殊的地理环境，且指示特殊岩相的化石（群）。标准化石标准化石和指相化石指相化石结合起来，是确定地层时代、岩相和重塑古地理环境重塑古地理环境的重要依据。不同的化石指示不同的古地理环境。例如：现代珊瑚的生活环境现代珊瑚的生活环境：水温20左右，水中没有混杂的泥沙，水深不超过5070m。则
19、：珊瑚化石指示清澈温暖的浅海环境。则：珊瑚化石指示清澈温暖的浅海环境。破碎的贝壳破碎的贝壳指示滨海环境。滨海环境。不同的植物化石指示不同的陆相环境，如苏铁苏铁气候湿热气候湿热；银杏银杏气候温和气候温和等。1.1.生物化石生物化石2.2.岩性特征和结构岩性特征和结构岩性特征岩性特征、结构结构和构造构造等是一定环境下沉积物的表现形式。因此，是岩相分析的重要根据是岩相分析的重要根据。红色岩层红色岩层氧化环境氧化环境；黑色页岩黑色页岩并含黄铁矿黄铁矿还原环境还原环境；交错层交错层、不对称波痕不对称波痕流动浅水地区流动浅水地区；干裂干裂滨海、滨湖滨海、滨湖环境；鲕状赤铁矿鲕状赤铁矿和石灰岩石灰岩温暖气候
20、下的动荡浅海动荡浅海；竹叶状灰岩竹叶状灰岩波浪作用所及的潮上和潮间带、浅波浪作用所及的潮上和潮间带、浅海环境海环境或风暴环境风暴环境；盐假象盐假象气候干燥环境气候干燥环境等。3.3.特殊矿物特殊矿物有些矿物形成于一定环境下，可以起指相作用。海绿石海绿石较深浅海环境较深浅海环境；石膏、石盐石膏、石盐干燥环境干燥环境；白云岩白云岩（指形成于古生代以后者古生代以后者）并少含化少含化石石咸化海或潟湖环境咸化海或潟湖环境。5.1.2.3 5.1.2.3 岩相分析的原则岩相分析的原则现实类比法现实类比法莱伊尔的现实主义原理现实主义原理：“以今证古以今证古”、“现现在是认识过去的钥匙在是认识过去的钥匙”。认
21、为：今天的自然作用及其产物在种类和规模上与过去的并无不同“一致论或均变论一致论或均变论”。地质发展史上曾起过进步作用，但没有考虑到地质作用过程中的突变因素。以今证古进行岩相分析时需要考虑的因素考虑的因素：必须充分考虑历史条件历史条件、时间时间和环境环境；渐变渐变与突变突变；气圈、水圈、岩石圈、生物圈气圈、水圈、岩石圈、生物圈的演变等。这种现实主义现实主义与历史分析历史分析相结合，用历史发展的辩证观点研究地史的方法，叫现实类比法现实类比法。现实类比法需要考虑的因素现实类比法需要考虑的因素自然界演化的不可逆性自然界演化的不可逆性 地壳历史中，大气圈大气圈、水圈水圈和岩石圈岩石圈及生物界生物界是不断
22、发展的。如大气圈大气圈在地史初期地史初期，火山活动强，CO2含量含量比现在多；石炭二叠纪，大规模森林出现，光合作用，使大气成分CO2减少，O2增加。在生物界，如地质时期海百合海百合生活于亚浅海亚浅海区，现代却生活于深浅海区深浅海区。又如白云岩白云岩为咸化海咸化海或潟湖沉积潟湖沉积，但寒武纪前寒武纪前却广泛地形成于正常海中正常海中。时间因素时间因素 有些地质作用，短期作用短期作用和长期作用长期作用的结果有很大的差异很大的差异。如，地质时代海相沉积物的机械分异海相沉积物的机械分异普遍；现代海洋沉积中，由于时间短促机械分异不明显不明显。沉积物的后生变化沉积物的后生变化古老的沉积岩都经历了长期的后生作
23、用后生作用，已改变了沉积时的面貌；而现代沉积还不能看到后生变化，尽管环境相似，地质作用的结果不一定完全相同。岩相分析图岩相分析图5.1.2.4 5.1.2.4 古地理图古地理图古地理图对一定地区一定时代的地层进行岩相分析之后，把当时的海陆分布、地形、气候等情况综合起来绘成的图件。5.1.3 5.1.3 构造历史分析构造历史分析构造历史分析根据岩相的垂直变化岩相的垂直变化、岩层岩层厚度厚度、岩层接触关系岩层接触关系等，重塑地壳构造运动。地壳的发展是从一个旋回一个旋回到另一个旋回另一个旋回的过程。每一个旋回所形成的全部地层，称一个构造层一个构造层。两个构造层之间总是被广泛的区域性不整合区域性不整合
24、所分开。地壳发展的过程，根据地槽发育构造旋回构造旋回、海海陆分布陆分布、生物演化生物演化、岩浆活动的阶段性变化岩浆活动的阶段性变化等，可以划分为若干个构造旋回，或称构造阶段构造阶段。如早古生代早古生代构造阶段、晚古生代晚古生代构造阶段、中生代中生代构造阶段和新生代新生代构造阶段。5.1.4 5.1.4 地层系统地层系统岩性地层系统以岩性变化为主岩性变化为主的地层划分系统，是区域性区域性或地方性地方性的地层单位地层单位。划分的依据：岩性变化岩性变化、岩性组合差异岩性组合差异、沉积韵律沉积韵律、沉积间断沉积间断（平行不整合、角度不整合等）等。地层单位为群群、组组、段段等。组凡岩相岩相、岩性岩性、变
25、质程度变质程度大体一致，与上下地层间界限明确界限明确，在一定范围内比较稳定稳定的地层的地层，都以划分为一个组。组是地方性的最基本的地层单位最基本的地层单位。组的命名：采用最初建组的地名（山名、村名等），如华北中寒武统包括徐庄组徐庄组和张夏组张夏组等。5.1.4.1 5.1.4.1 岩性地层单位岩性地层单位岩性地层单位（续）岩性地层单位（续）群凡是厚度巨大厚度巨大、岩性较复杂岩性较复杂、具有相似具有相似性性，但又无明确界限无明确界限可以进一步分组的一套岩系，都可划分成一个群。是比组大的地方性地层单位。群用专门地理名称命名，如阜平群阜平群，五台群五台群。段组中进一步根据岩性特征划分的单位组中进一步
26、根据岩性特征划分的单位。如燕山地区蓟县系雾迷山组可以分成四个或五个段，分别称为雾迷山组第一段雾迷山组第一段、第二段第二段。这些地层主要以岩性为根据岩性为根据来划分划分，仅反映一定地理范围的沉积过程及沉积环境，只适用于一定地区，所以属于地方性的地层单位地方性的地层单位。5.1.4.2 5.1.4.2 年代地层单位年代地层单位年代地层单位一定地质时期所形成地层总一定地质时期所形成地层总体的名称体的名称，是超越地区性具体差异的抽象概括。如：白垩系白垩系代表白垩纪这个地质时代所形成的地层总和。不同地区的白垩系不同地区的白垩系的岩性、厚度、化石分布状况等可有很大差异有很大差异。但所代表的时间长度必须是时
27、间长度必须是相等的相等的，其上下界面必须是等时面。因这种地层划分是以地质时代为标准地质时代为标准，所以称为年年代地层单位。代地层单位。确定和对比年代地层的基本方法是生物地层学方法生物地层学方法。还可以利用同位素年龄利用同位素年龄、地磁倒转时间表地磁倒转时间表等方法。根据生物门类（纲、目、科、属、种）的演化阶段，地层可划分为大小不同的年代地层单位：宇、界、宇、界、系、统、阶等。系、统、阶等。年代地层单位（续）年代地层单位（续）阶根据地层中标准化石标准化石和化石组合化石组合，划分的年代地层单位。全国性全国性或大区域性大区域性的年代地层单位。阶与阶之间的生物在属和种属和种的范围内有显著差异。阶以地名
28、命名以地名命名，如华北地区上寒武统根据三叶虫的种类划分为崮山阶崮山阶、长山阶长山阶、凤山阶凤山阶。统根据地层中生物化石在科、目上的 变化划分的年代地层单位。比阶高一级比阶高一级的年代地层单位。统与统之间的生物在科、目科、目范围内有显著的变化。全球性全球性的年代地层单位。一个统包括数目不等的阶。统的名称冠以下、上或下、中、上字样。如下寒武如下寒武统、中寒武统、上寒武统。统、中寒武统、上寒武统。年代地层单位（续）年代地层单位（续）系比统高一级的年代地层单位。一个系分为23个统。系之间生物在目、纲目、纲范围内变化。如泥盆系鱼纲发展，石炭系两栖纲发展。一般根据首次研究的典型地区首次研究的典型地区的古地
29、名古地名、古民族名古民族名或岩性特征等命名，如寒武系、奥陶系、石炭系等。界根据生物门的演化阶段所划分的单位。如中生界中生界爬行类爬行类；新生界新生界哺乳动物哺乳动物。界以象征生物发展阶段的古生、中生和新生等命名。一个界包括23甚至6个系。宇最高级的年代地层单位叫宇。根据生物的出现生物的出现、最低硬壳化石带最低硬壳化石带及较高级动物较高级动物的大量出现，把全部地层分为3个宇，即太古宇太古宇、元元古宇古宇和显生宇显生宇。显生宇包括古生界古生界、中生界中生界和新生新生界界。5.1.4.3 5.1.4.3 地质时代单位地质时代单位地质时代单位从年代地层单位概括抽象出来的时间概念。宙宙形成一个宇宇的地层
30、所占的时间；代代形成一个界界的地层所占的时间；纪纪形成一个系系的地层所占的时间；世世形成一个统统的地层所占的时间；期期形成一个阶阶的地层所占的时间。地层分类系统表地层分类系统表5.1.4.4 5.1.4.4 地层符号地层符号宇宇两个大写字母表示。冥古宇（Hadean）HD太古宇（Archaean）AR元古宇（Proterzoic）PT显生宇（Phanerozoic）PH界界两个字母，第一个大写，第二个小写。古生界（Paleozoic）Pz中生界（Mesozoic）Mz新生界（Cenozoic）Cz系系一个大写字母表示。志留系（Silurian）S泥盆系（Devonian）D地层符号（续）地层符
31、号（续）统统在系的符号右下角加阿拉伯数字1、2或1、2、3字样，分别代表下统和上统，或下统、中统和上统。阶阶、群、组、段阶名的第一个字母或两个字母，放在统的符号之后（小写正体）。群群下太古界密云群 Ar1m组组段段未作统一规定。有人采用在组名右上角加1、2等，表示第一段，第二段。思考题思考题 1.为什么说地层划分、对比和沉积相分析是地质调查和地质研究的重要基础工作?2.什么是地层划分和地层对比？地层划分和对比的依据是什么?3.掌握沉积相、岩相、生物相和相变的概念。4.沉积相可划分为哪些类型?说明各个奥型的特征。5.进行沉积相分析主要依据什么?为什么在沉积相分析时不能把现代和古代的沉积环境机械地
32、类比?6.什么是岩相古地理图?图中应反映哪些内容?5.2.5.2.前寒武纪前寒武纪(太古宙、元古宙太古宙、元古宙)前寒武纪前寒武纪又称前古生代前古生代。指寒武纪寒武纪或古生代古生代以前，即距今5.7亿年以前的地质时代。这一时期形成的地层称前寒武系前寒武系。地球年龄为46亿年，约从40亿年前进入地质阶段，前寒武纪时距约34亿年，占地质历史85的时间。1977年，国际上将前寒武纪划分为太古宙太古宙和元元古宙古宙，界线放在25亿年，太古宙下限为38亿年。1989年之后，国际上对元古宙进行三分三分。元古宙划分为古元古代古元古代、中元古代中元古代和新元古代；新元古代；界线定为18亿亿年和10亿亿年。太古
33、宙，认为尚不具备进一步划分的充分依据。5.2.1 5.2.1 太古宙太古宙太古宙约经历了十多亿年（3825亿年），形成薄而活动的原始地壳，有了水圈和气圈，蕴育和诞生了低级生命。缺氧的气圈及水体缺氧的气圈及水体薄弱的地壳和频繁的岩浆活动薄弱的地壳和频繁的岩浆活动岩石变质很深岩石变质很深漫长的时间中，多次的岩浆活动、构造运动，岩石普遍发生热变岩石普遍发生热变质、区域变质和强烈的混合岩化。质、区域变质和强烈的混合岩化。海洋占绝对优势海洋占绝对优势陆核形成陆核形成（见下图）（见下图）原始生命萌芽（叠层石）原始生命萌芽（叠层石）构造运动构造运动其构造运动，目前很不清楚，在世界范围内可能有3次次主要构造运
34、动。在中国比较确认的是太古宙晚期的阜平运动。阜平运动。5.2.1.1 5.2.1.1 太古宙的一般地史特征太古宙的一般地史特征世界太古宙陆核分布图世界太古宙陆核分布图5.2.1.2 5.2.1.2 中国的太古宙地层中国的太古宙地层主要分布于华北及东北南部，构成华北地台的基底。可分为三带：主要分布于华北及东北南部，构成华北地台的基底。可分为三带：北带：宁夏吉兰泰，到冀东燕山，东延至吉林及辽东地区。北带：宁夏吉兰泰，到冀东燕山，东延至吉林及辽东地区。燕山东段岩层时代最老，称迁西群迁西群，麻粒岩麻粒岩、片麻岩片麻岩为主，3136亿年，是我国已知最老的岩系我国已知最老的岩系，属下太古界。变质形成重要铁
35、重要铁矿矿。晋北、内蒙古阴山一带以片麻岩、混合岩、蛇纹大理岩为主。中带：吕梁山、太行山和鲁西地区。中带：吕梁山、太行山和鲁西地区。太行山地区分阜平群阜平群和龙泉关群龙泉关群，二者呈不整合接触不整合接触，称阜平运阜平运动动（与此相当的有建屏运动建屏运动、鞍山运动鞍山运动、嵩阳运动嵩阳运动、铁堡运动铁堡运动等），是我国已知最早的一次构造运动我国已知最早的一次构造运动。鲁西称泰山群，泰山群，以黑云母片麻岩、角闪片麻岩、角闪岩及变粒岩等为主。南带：关中、豫西、大别山、安徽淮阳地区，分称太华群、登封群、南带：关中、豫西、大别山、安徽淮阳地区，分称太华群、登封群、大别群等。大别群等。太古宙地层：有强烈的超
36、基性超基性、基性基性以至中酸性火山活动中酸性火山活动，有普遍的硅铁质或碳酸盐岩沉积硅铁质或碳酸盐岩沉积。早太古代末，活动区形成陆核：吉（林）南（部）陆核吉（林）南（部）陆核、冀东陆核冀东陆核、河套陆核河套陆核和鲁中陆核鲁中陆核。太古宙末，陆核进一步扩大。陆核的边缘及各陆核之间，为活动的地槽区：如北部边缘为内蒙古地槽，内蒙古地槽，东部边缘为胶辽地槽胶辽地槽，南部边缘为豫皖地槽，豫皖地槽，斜贯南北为山西地槽山西地槽等。华北古陆太古宙陆核分布示意图华北古陆太古宙陆核分布示意图5.2.1.3 5.2.1.3 太古宙地层的重要矿产太古宙地层的重要矿产太古宙地层中以铁矿具有世界性的普遍意义。太古宙地层中以
37、铁矿具有世界性的普遍意义。鞍山的鞍山群中含磁铁石英岩，品位较低，层位稳定，储量大，常构成大型及特大型铁矿床鞍山式铁矿鞍山式铁矿。此外，本溪、密云、冀东迁西、吕梁等大铁矿，均产于太古宙地层中。国外国外：苏必利尔湖铁矿苏必利尔湖铁矿、圭亚那铁矿圭亚那铁矿、瑞典的基隆纳铁矿、瑞典的基隆纳铁矿、澳大利亚西部铁矿澳大利亚西部铁矿、南非和印度的铁矿等，都产于太古宙地层。为沉积变质铁矿，占世界铁矿总储量的60。太古宙普遍的铁矿与古地理环境有关。氢氧化铁和胶体SiO2（蛋白石）同时沉积，称硅铁沉积（硅铁沉积（BIF）。经区域变质经区域变质，氢氧化铁脱水、重结晶变成磁铁矿或赤铁矿；胶体SiO2变成石英，变成条带
38、状磁铁（赤铁）石英岩条带状磁铁（赤铁）石英岩。几乎在所有古地块的有关地层中皆形成石英脉金矿。几乎在所有古地块的有关地层中皆形成石英脉金矿。其形成与花岗岩侵入有关，如澳洲西部、南非和北美。我国山东招远招远、河北遵化遵化、青龙龙等地也都产金矿。5.2.2 5.2.2 元古宙元古宙从256或（5.7）亿年，共19亿年。划分为：古元古代古元古代、中元古代中元古代、新元古代新元古代。其中新元古代后半段，单划分称震旦纪震旦纪。从缺氧气圈到贫氧气圈从缺氧气圈到贫氧气圈藻类植物繁盛，光合作用使气圈和水体含较多氧。使地层有含铁铁紫红色石英砂岩紫红色石英砂岩及赤铁矿层赤铁矿层。从原核生物到真核生物从原核生物到真核
39、生物菌类和蓝绿藻类进一步发展。在岩层中广布蓝绿藻类的群体，形成叠层石叠层石。另外，元古宙地层含有微古植物微古植物。由陆核到原地台和古地台由陆核到原地台和古地台在太古宙晚期的阜平运动阜平运动，形成了陆核陆核。早元古代中期的构造运动，中国称五台运动五台运动；早元古代晚期的构造运动，中国称吕梁运吕梁运动动等，使陆核进一步扩大，形成了原地台和古地台原地台和古地台。古元古代地层和中、新元古代地层有很大区别古元古代地层和中、新元古代地层有很大区别下元古界（下元古界（Pt1）和上太古界（上太古界（Ar2）共同构成地台基底地台基底。到了中、新元古代，形成地台盖层地台盖层。因此，中元古界（Pt2）特别是上元古界
40、（Pt3）震旦系（Z）属于盖层沉积盖层沉积。5.2.2.1 5.2.2.1 元古宙的一般地史特征元古宙的一般地史特征叠层石叠层石 元古宙古陆分布元古宙古陆分布5.2.2.2 5.2.2.2 中国的元古宙古地理和地层中国的元古宙古地理和地层形成了：北方华北原地台北方华北原地台、南方扬子原地台南方扬子原地台，西部塔西部塔 里木原地台里木原地台。华北地区华北地区形成了碎屑-火山沉积和含叠层石的白云岩沉积以滹沱群滹沱群为代表；五台-太行山地区形成磨拉石堆积。属地槽活动型堆积属地槽活动型堆积。河南形成嵩山群嵩山群，安徽形成凤阳群凤阳群，都属稳定类型稳定类型。上述沉积经褶皱夷平，为中、新元古界不整合覆盖，
41、该不整合面分布广泛，即吕梁运动吕梁运动。经吕梁运动，形成华北原地台华北原地台。中国西南中国西南包括川中、鄂西。下元古界及上太古界褶皱形成扬子原地台扬子原地台。中国西部中国西部塔里木地区下元古界以浅变质火山沉积岩系为主，属于活动类型。早元古代末形成了原地台原地台。1.1.古元古代古元古代中国元古宇地层划分及特征中国元古宇地层划分及特征2.2.中元古代和新元古代中元古代和新元古代古元古代末，在中国已经出现了华北华北、扬子扬子、塔里木塔里木等相对稳定的原地台原地台，但陆壳稳定情况有很大差异。(1).(1).华北地区华北地区 中国北部和辽宁南部的几个稳定陆核，经过吕梁运动褶皱变质固结，它们把陆核连接起
42、来，形成华北原地台华北原地台。华北原地台地形高低起伏，相当复杂。有些地区形成浅海浅海；有些地区形成古陆古陆。原地台大致呈三角形原地台大致呈三角形，周围被高地环绕：北有内蒙古古陆内蒙古古陆，南有淮阳古陆淮阳古陆，东边是胶东古陆胶东古陆（后来发展成胶辽古陆）；古陆之间古陆之间是一片陆表浅陆表浅海海，海中耸立着若干山地和陆岛。浅海中浅海中沉积了类似盖层的中上元台界中上元台界。可大体分为三种类型：强烈沉降带沉积强烈沉降带沉积，稳定浅海沉积稳定浅海沉积，隆起隆起区的陆相沉积。区的陆相沉积。华北地区（续）华北地区（续）燕辽沉降带燕辽沉降带 华北地区强烈拗陷地带，中心在河北兴隆、天津蓟县及北京平谷一带，沉积
43、厚达10000m，地层完全，分层清楚，是北方北方中上元古界划分和对比的标准地区。中上元古界划分和对比的标准地区。淮阳古陆北缘的豫西豫西-淮南沉降带淮南沉降带，发育过程和燕辽带相似和燕辽带相似。华北地区其他部分华北地区其他部分华北的山东、河南、安徽山东、河南、安徽等是陆表浅海陆表浅海，沉降幅度较小，沉沉积厚度积厚度1000m左右左右，下部碎屑岩相，上部碳酸盐岩相。晋陕古陆晋陕古陆为浅海所包围长期遭受剥蚀的隆起区隆起区，边缘有不厚的滨海相滨海相沉积沉积；内部陆相石英砂岩，分选良好，交错层，厚度100m左右。华北地区吕梁运动后虽基本形成较稳定的地区，但尚有局部活动性较大的地区，如燕辽沉降带。这些活动
44、区经中、新元古代的发展才逐渐稳定下来，到新元古代初，已经发展为大规模的相对稳定的华北地台华北地台，也称中朝地台中朝地台。(2).(2).中国西部塔中国西部塔里本地区里本地区北天山地区，中上元古界分布广泛，为相对稳定型的浅变质，含碳酸盐沉积，沉积类型与中朝地台相似。中、南天山东段，有走向NWW的强烈沉降带，沉积厚度逾万米，与燕辽沉降带有类似之处。(3).(3).中国南部中国南部 中国南部缺少太古界地层，而元古界地层广泛发育。中国南部缺少太古界地层，而元古界地层广泛发育。扬子原地台相对稳定扬子原地台相对稳定，周围有一些活动地带周围有一些活动地带。以黑云斜长片麻岩、混合岩、角闪岩等，总厚度大于500
45、0m，属下元古界属下元古界。扬子原地台东南缘东南缘，下部为四堡群四堡群或梵净山群梵净山群，上部为板溪板溪群群，二者以不整合接触。二者以不整合接触。扬子原地台西侧西侧，即川滇交界地区，相对活动相对活动，沉积了浅变质的会理群会理群。经晋宁运动晋宁运动，扬子原地台扩大，形成扬子地台形成扬子地台。总之，太古宙到元古宙，中国南北地层有不同特点。总之，太古宙到元古宙，中国南北地层有不同特点。北方北方在早元古代末的吕梁运动后已经形成稳定的基底，其上的活动区只限于沉降带（与古陆边缘断裂有关）；从晚元古从晚元古代，代，已几乎全部固结，形成华北地台；形成华北地台；南方南方在扬子原地台的两侧两侧，活动相当强烈活动相
46、当强烈，特别是从中元古代起，发育了边缘海及岛弧海，火山活动相当频繁，经晋宁经晋宁运动运动，原地台扩大才发展为扬子地台扬子地台。这种北方稳定、南方活动的特征，一直延续到古生代。这种北方稳定、南方活动的特征，一直延续到古生代。5.2.2.3 5.2.2.3 中国元古宙的矿产中国元古宙的矿产铁矿铁矿中元古代，在华北地区沉积了大量浅海相鲕状和肾状赤铁矿。以河北宣化、龙关一带的宣龙式铁矿宣龙式铁矿最为典型。燕山地区的蓟县系铁岭组中，有沉积赤铁矿，称四海式铁矿四海式铁矿。在青白口系下马岭组底部，有一层不规则的风化壳型铁矿。锰矿锰矿华北地区长城系，有一层锰矿或含锰页岩及含锰灰岩。蓟县蓟县式锰矿、瓦房子式锰矿
47、。式锰矿、瓦房子式锰矿。其他其他苏北东海、皖北大别山等处，下元古界变质岩中东海式磷矿东海式磷矿。在北方长城系含钾层位。豫北发现含钾页岩矿床含钾页岩矿床。在华北平原掩覆下发现古潜山油田古潜山油田华北油田（河北任丘）。碳酸盐沉积碳酸盐沉积白云岩白云岩和白云质灰岩白云质灰岩，可作为冶金熔剂。辽宁大菱镁矿床菱镁矿床。含有叠层石含有叠层石的白云岩及白云质灰岩，磨光后是美观的建筑材料。5.2.3 5.2.3 震旦纪震旦纪震旦纪距今震旦纪距今86（5.7）亿年，属于新元古代的晚期。）亿年，属于新元古代的晚期。震旦为中国之古称，作为地层专名，始于德国F.von李希霍芬。震旦系：震旦系：其指角度不整合于前震旦系
48、变质岩之上，位于含丰角度不整合于前震旦系变质岩之上，位于含丰富化石寒武系之下的一套不变质或轻微变质的沉积岩系富化石寒武系之下的一套不变质或轻微变质的沉积岩系。李四光李四光等曾在三峡地区三峡地区建立震旦系剖面震旦系剖面；后高振西高振西等在蓟县蓟县建立了华北地区的震旦系标准剖面震旦系标准剖面。经同位素测定，北方的北方的震旦系震旦系年龄为1810亿年亿年；而南方震旦系南方震旦系则为86亿年亿年，二者不是同时关系而是上下关系上下关系。“震旦系震旦系”一名限用于西陵峡西陵峡东部剖面为代表的一段晚前寒武纪晚前寒武纪最上部的一个系一级的年代地层单位最上部的一个系一级的年代地层单位。北方北方以蓟县剖面为代表的
49、一套晚前寒武纪地层，自下而上用长城系长城系、蓟县系蓟县系、青青白口系白口系。本节所说震旦纪震旦纪是指以三峡剖面为代表的震旦纪三峡剖面为代表的震旦纪，属于新元古代最后期的一个纪，是从元古宙向古生代寒从元古宙向古生代寒武纪过渡的一个纪。武纪过渡的一个纪。震旦纪分早、晚两个世，相应地层为下、上两个统（Z1，Z2）。5.2.3.1 5.2.3.1 世界古地理基本轮廓世界古地理基本轮廓元古宙末期即震旦纪震旦纪，大陆壳形成为稳定古地台古地台。古地台基底岩石都是变质岩变质岩，如各种片麻岩、角闪岩、混合岩、片岩、千枚岩、大理岩、石英岩等，穿插着各种侵入体。古地台有的部分构成地盾地盾部分；但大部分发育大部分发育
50、了稳定类型的盖层盖层。震旦纪全世界形成的古地台震旦纪全世界形成的古地台震旦纪世界的古地台：.中国地台中国地台（包括华北地台，塔里木地台，扬子地台）；.西伯利亚地台西伯利亚地台（安卡拉地台）；.俄罗斯地台俄罗斯地台（又称东欧地台）；.加拿大地台加拿大地台（又称北美地台）；.巴西地台巴西地台（又称南美地台，）；.非洲地台非洲地台；.印度地台印度地台（包括印度中南部）；.澳大利亚地台澳大利亚地台。巴西、非洲、印度和澳大利亚地台组成联合古陆联合古陆，在中生代以前它们还没有分裂，称冈瓦纳古陆冈瓦纳古陆。在古地台之间古地台之间或其周围周围，是一些相对活动的地带地槽（海槽）地槽（海槽）。5.2.3.2 5.
