1、地质历史苏格兰，角度不整合（Photograph by Peter L.Kresan）27 次课v 地壳的发展历史简称地史。地球表面有广阔的大洋、起伏的大陆、复杂多样的自然环境、千差万别的动植物群落，如此丰富多彩的自然环境都是地球发展演变的结果。为了了解地壳发展的过程和演化规律，就必需要研究地史。v 1、地层的划分的依据v 所谓地层是在地壳发展过程中形成的各种成层岩石的总称，包括变质的和火山成因的成层岩石在内。从时代上讲，地层有老有新，具有时间的概念，地层和岩层这两个名词相似，但岩层一般是泛指各种成层岩石，而不必具有时代的概念。v 地层具有时代的概念，所以地层就有所谓上下或新老关系，这叫做地层
2、层序，如果地层没有受过扰动，愈处于下部的地层时代愈老，愈处于上部的地层时代愈新，叫做正常层位。这种上新下老的关系叫地层层序律。划分地层的主要根据如下：v (1)沉积旋回和岩性变化v 对于一个地区的地层进行划分时，一般是先建立一个标准剖面。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就可以做为标准剖面。如果是海相地层，往往表现出岩相由粗到细又由细到粗的重复变化，每一次变化称一个沉积旋回，也就是每一套海侵层位和海退层位构成一个完整的沉积旋回。v (2)岩层接触关系v 岩层之间的不整合面是划分地层的重要标志。任何类型的不整合（平行整合和角度不整合）都代表地层的不连续现象，反映了地理环
3、境的重大变化。其实，两大沉积旋回之间往往存在一个不整合面，所以，根据不整合面和沉积旋回所划分出来的地层界限在一定范围内常是一致的。v 一种关系是侵入接触，即岩浆体侵入围岩之中，另一种关系是沉积接触，即侵入岩上升地表遭受侵蚀之后，又被新的没积岩层所覆盖。喷出岩时代的确定（喷出时代在P1后，P2前）侵入接触(侵入时代K后)沉积接触(侵入时代在J后,在K前)岩体穿插(I早于II,II早于III)v (3)古生物（化石）v 凡是保存在地层中的地质时期的生物遗体（如动物骨骼、硬壳等）和遗迹（如动物足印、虫穴、蛋、粪便、人类石器等）都叫化石。v 生物是从简单向复杂，从低级向高级发展的，生物演化既具有不可逆
4、性，又具有阶段性。所以一定种类的生物或生物群总是埋藏在一定时代的地层里，而相同地质年代的地层里必定保存着相同或近似种属的化石或化石群。这种关系就叫生物层序律。这样就有可能根据化石确定地层地质年代。但并非所有化石都具有相等的价值，只有那些演化最快（地层中垂直分布距离短）、水平分布最广的化石，才是鉴定地质年代最有价值的化石，这样的化石叫标准化石。v2、地层的对比v 地层的划分是指导对同一个地区的地层进行时代的划分，而地层的对比是指不同地区的地层进行时代的比较。在地层对比的基础上既能了解广大地区的地史发展过程的共性和异性，也能认识地层区域性特征，了解地层空间分异的情况。地层对比及综合柱状图不同层位有
5、不同的化石组合，图中同一年代的地层用虚线相连v 1、沉积相的分类v 根据沉积环境可以把沉积地层分为海相、过渡相和陆相三大类。v （1）海相沉积v分为滨海相，浅海相，半深海相和深海相。此外还有非正常海相。v A、滨海相 发育于低潮线和高潮线之间及其临近地带的狭长滨海区，潮汐作用和波浪作用占主要地位。v B、浅海相 存在于海面到海面下200m左右的浅海地区，约相当于于大陆架上的海洋部分。沉积物以陆源细碎屑物质及化学和生物化学沉积物质为主，富含生物遗体，但也常含有海盆中形成的内碎屑。v C、半深海相和深海相 存在于半深海（海面下约2002500m）和深海（2500以下）地区，即相当于大陆坡及海盆底地
6、带。深海沉积物中有一种特殊沉积物，少含或基本不含有陆屑物质。沿海洋各沉积区相古地理分析v D、非正常海相 非正常海包括淡化海和咸化海。前者如现代的黑海，水域较深，最深处达2400m，大部为陆地所包围，有大量淡水注入，使海水淡化。与此相反，在干燥气候条件的内海，蒸发量大于淡水补给量，内海海面降低，使外海海水不断溢入。由于不断蒸发和海水溢入的结果，含盐量增高，形成咸化海。这种海一般规模较小，海水较浅，不易形成还原环境，常形成缺少生物化石的膏盐或白云岩沉积。v (2)过渡相沉积（海陆混合相沉积）发育于滨海地区。其中主要包括三角洲相和澙湖相：v A、三角洲相v B、澙湖相v (3)陆相沉积 大陆是遭受
7、剥蚀的地区，但在相对低洼部位可以接受沉积。和海相沉积相比，陆相沉积类型多种多样，横向变化显著，地层对比也比较困难。沉积物中以碎屑（砾、砂、泥）成分为主，有时含陆生动植物化石。陆相沉积对于气候和地形的反映十分敏锐，在不同气候、地形和外营力的条件下便有不同类型的沉积，主要有残积、坡积、洪积、冲积、湖泊和沼泽沉积、风积、冰川和洋水沉积、洞穴堆积等。2、岩相分析的主要根据v 在不同环境下形成具有不同生物化石、岩性特征和结构以及特殊矿物成分的沉积物；反过来说，沉积物中不同的生物化石、岩性特征和结构以及特殊矿物成分往往指示不同的形成环境。现在综合叙述如下：v A、生物化石v 化石可以用来指示古地理环境。例
8、如珊瑚化石指示清澈温暖的浅海环境（现代珊瑚生活要求：水温20左右，水中没有混杂的泥沙，水深不超过5070m）。B、岩性特征和结构v 岩性特征、结构和构造等是一定环境下的沉积物的表现形式，因此可以作为岩相分析的重要根据。例如，红色岩层指示氧化环境；黑色页岩并含黄铁矿指示还原环境。v C、特殊矿物v 有些矿物可以起指相作用。例如海绿石代表较深浅海环境；石膏、石盐等代表干燥环境。v 地球自形成以来大约经历了46亿年的历史，和月球年龄（据月岩测定）大致相同。研究有关地球历史演化和测定地质事件的年龄与时间序列，称为地质年代学。地质年代包括两种，相对地质年代和同位素地质年龄。地质年代简表据王鸿桢、李光岑中
9、国地层时代表（1990）简化地质时代地质时代距今年龄值距今年龄值（百万年）（百万年）生物演化生物演化宙宙代代纪纪显生宙显生宙PH新生代新生代Kz第四纪第四纪Q人类出现人类出现第三纪第三纪R晚第三纪晚第三纪N 1.64-23.3近代哺乳动物出现近代哺乳动物出现早第三早第三E纪纪 23.3-6523.3-65中生代中生代Mz白垩纪白垩纪K5 65-135被子值物出现被子值物出现侏罗纪侏罗纪J 135-208鸟类、哺乳动物出现鸟类、哺乳动物出现三叠纪三叠纪T 208-250古生代古生代Pz晚古生晚古生代代Pz2二叠纪二叠纪P 250-290裸子植物、爬行动物出现裸子植物、爬行动物出现石炭记石炭记C
10、290-362两栖动物出现两栖动物出现泥盆纪泥盆纪D 362-409节蕨植物、鱼类出现节蕨植物、鱼类出现早古生早古生代代Pz1志留纪志留纪S 409-439裸蕨植物出现裸蕨植物出现奥陶纪奥陶纪O 439-510无颌类出现无颌类出现寒武纪寒武纪 510-570硬壳动物出现硬壳动物出现元古宙元古宙PT新元古代新元古代Pt3震旦纪震旦纪Z 570-800裸露动物出现裸露动物出现800-1000中元古代中元古代Pt21000-1800真核细胞生物出现真核细胞生物出现古元古代古元古代Pt11800-2500太古宙太古宙AR新太古代新太古代Ar22500-3000晚期生命出现，叠层石出晚期生命出现，叠层石
11、出现现古太古代古太古代Ar13000-3800冥古宙冥古宙HD3800-4600v 由于地层划分的目的、根据和适用范围不同，地层划分系统可有两类：一是区域性或地方性的，以岩性变化为主的地层划分，称为岩性地层分类系统，地层单位为群、组、段等；一是国际性的、全国性或大区域性的，以时代为准的地层划分，称为年代地层分类系统，地层单位为宇、界、系、统、阶等，与其相对就的地质时代为宙、代、纪、世、期等。v 组是地方性的最基本的地层单位。凡是岩相、岩性和变质程度大体一致的，与上下地层之间有明确的界限的，在一定地理范围内比较稳定的地层，都可以划分为一个组。v 比组大的地方性地层单位叫群。凡是厚度巨大、岩性较复
12、杂而又具有一定的相似性，但又无明确界限可以分组的一套岩系，或者是连续的、在成因上互相联系的几个组的组合，都可以划分成一个群。v 上述地层的划分，主要以岩性为根据，仅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。v 确定和对比地层的时代，可以利用同位素年龄、古地磁等方法，但基本方法是利用生物地层学方法。由于生物界发展的不可逆性和阶段性，在同一时期生物界总体面貌大体具有全球或大区域的一致性，这就有可能根据生物门类（纲、目、科、属、种）的演化阶段，把地层划分为大小不同的年代地层单位，如宇、界、系、统、阶等。v 根据生物界重大门类的演化阶段所划分的单位叫界。如中生
13、界含有丰富的爬行类公顷石，新生界含有种类众多的哺乳动物化石，等等。一个界包括23甚至6个系。界以象征生物发展阶段的古生、中生和新生等命名。v 最高级的年代地层单位叫宇。根据生物的出现和最低硬壳化石带以及较高级动物的大量出现，把全部地层分为3个宇，即太古宇、元古宇、和显生宇，后者包括古生界、中生界和新生界。v时代划分：宙、代、纪、世、期、时。v地层划分：宇、界、系、统、阶、带。v例如寒武纪是时代单位，寒武纪所沉积的地层就叫寒武系。同理，古生代沉积的地层叫古生界。世以上的划分与名称是国际性的，是世界统一的，世以下的划分与名称是按各地区实际情况来决定。地层分类系统表地质时代单位年代地层单位岩性地层单
14、位宙 代 纪 世 期宇 界 系 统 阶大群 群 组 段 层v 地质时代单位是从年代地层单位（它们都代表地层的实体）概括抽象出来的时间概念，所以年代地层单位都有一个层型，作为比较研究的根据。组成地壳的全部地层（从最老到最新）所代表的时代称地质时代，不同级别的年代地层单位所代表的时代，称地质时代单位。v 岩性地层单位反映一个地区沉积过程的特殊性，年代地层单位反映全球时代划分的一致性和等时性，各具有不同的目的和作用。v 前寒武纪又称前古生代，指寒武纪或古生代以前即距今5.7亿年以前的地质时代，是地球历史最早的地质阶段。这一时期形成的地层称前寒武系。地球的年龄为46亿年，大约从40亿年前开始进入地质阶
15、段，故前寒武纪时距约为34亿年，约占地质历史85%的时间。1989年，国际地层委员会通过了元古宙分为3个代的方案，已于全球地层表中采用。中国全国地层委员会于1989年底同意元古宙分为3个代的方案，但界线置于18亿年和10亿年后。v 太古宙大约经历了十多亿年（3825亿年）的时间，已经形成了薄而活动的原始地壳，出现了水圈和气圈，蕴育和诞生了低级的生命。v 1、缺氧的水圈及水体v 2、薄弱的地壳和频繁的岩浆活动v 据推测，原始陆壳的组分可能与上地幔更为接近，也就是尚未进行充分分异过程。由于地壳厚度较小，幔源物质容易沿裂隙上行，常有大规模的超基性、基性断裂喷溢活动，并和硬砂岩、泥岩等一起经变质形成特
16、殊火山沉积组合的绿岩带。此外，也有频繁的中酸性岩浆活动和火山活动，花岗岩、片麻岩、混合岩等常与绿岩带相间排列。v 3、岩石变质很深v 在漫长的时间中，多次的岩浆活动、构造运动，使岩石普遍发生热变质、深变质（区域变质），和强烈的混合岩化，改变了原来的岩相特征，再加上缺少生物化石，因而给恢复古地理面貌和沉积环境造成很大困难，所以对地层划分受到很大限制。v 4、海洋占绝对优势v 陆地面积不大，又不十分稳定，所以不易形成分异充分的沉积。太古宙晚期陆核分布示意图（据王鸿祯等）5、陆核形成v 陆壳经过多次的岩浆喷出侵入，变质混合，塑性变形，某些局部地方开始固结硬化，向着稳定方向发展，终于在太古宙中、晚期形
17、成了稳定的基底地块陆核。陆核的形成标志着地壳构造发展的第一大阶段的结束。v 6、原始生命萌芽v 在最古老的时代，地球上还没有生命现象，到处是一片荒凉死寂。大约经过十几亿年，地球上有了水和空气后，才出现最原始的生物。目前已知最古老的生物化石是在南非发现的32亿年前的超微化石古杆菌和巴贝通球藻v 7、构造运动v 太古宙有多少构造运动，目前研究得很不清楚，在世界范围内可能有3次主要构造运动。在中国比较确认的是太古宙晚期的阜平运动。目前一些人主张板块构造最早发生于古元古代。v 太古宙地层中含有重要的矿产，其中尤以铁矿具有世界性的普遍意义。例如，辽宁鞍山一带的鞍山群中含磁铁石英岩，铁矿与石英交互成层，呈
18、条带状，品位较低，但层位稳定，储最较大，常构成大型及特大型铁矿床。这种矿床称鞍山式铁矿。v 几乎在所有古地块的有关地层中皆形成石英脉金矿（与花岗岩侵入有关），如澳洲西部、南非和北美。我国山东招远、河北遵化、青龙等地也都产金矿。在后期侵入的伟晶岩中常有锂、铋、钨、锡以及白云母、稀有元素、稀土素等（如内蒙古）。在侵入的基性及超基性岩中常有镍、铬、铜等矿床，如美国的苏必利尔湖区和南非的津巴布韦等。我国河北大庙有钒钛磁铁矿、山西中条山有大型铜矿等。另外，南非和加拿大等古老岩系中皆有铀矿。v 元古宙同位素年龄从256或（5.7）亿年，共经历19亿年的时间。元古宙划分为3个代。2518亿年为古元古代，18
19、10亿年为中元古代，106或（5.7）亿年为新元古长。其中新元古代的后半段，即86或（5.7）亿年的划分称震旦纪。元古宙的地史具有下述特征。v 1、从缺氧气圈到贫氧气圈v 由于藻类植物日益繁盛，它们营光合作用不断吸收大气中的CO2，放出O2，使所在圈和水体从缺氧环境到含有较多氧的状态。大约从中元古代开始，地层有含铁紫红色石英砂岩（如常州沟组、大虹峪组等）及赤铁矿层（如串岭沟组宣龙式铁矿）形成，说明当时大气中已含有相当多的游离氧。叠层石集合体的部分形态1、柱状；2、棒槌状；3、陀螺状；4、锥状v 2、从原核生物到真核生物v 太古宙已出现菌类和蓝绿藻类，到元古宙得到进一步发展。在岩层中广布蓝绿藻类
20、的群体，经生物作用和沉积作用形成综合体。这种综合体常保存在石灰岩和白云岩中。从横剖面上看呈同心圆状、椭圆状等。从纵剖面上看呈向上凸起的弧形或锥形叠层状，就象扣放着一摞碗，称做叠层石。叠层石集合体的部分分叉型1、树枝状；2、平行树枝状 3、由陆核到原地台和古地台v 在太古宙晚期的构造运动阜平运动之后，中国和世界大陆上都出现了小规模的稳定核心，称为陆核，这是陆壳构造发展的第一阶段。早元古代中期的构造运动，在中国称五台运动；早元古代晚期的构造运动，在中国称吕梁运动。通过这些运动，陆核进一步扩大，形成规模较大的稳定地区，称为原地台，在原地台上开始沉积了类似盖层的沉积类型。到中元古代晚期原地台进一步扩大
21、，在世界上终于出现了若干大规模稳定的古地台。由陆核到原地台和古地台，是陆壳构造发展的第二个阶段。由陆核到原地台和古地能太古宙晚期中元古代晚期早元古代中期早元古代晚期阜平运动原地台五台运动陆核吕梁运动古地台第一阶段第二阶段v 元古代所经历的时间很长，沉积的厚度也很大，如燕山地区中、上元古界最厚达10000m。因此，这一部分地层中含有比较丰富的矿产。1、铁矿v中元古代，在华北地区，特别是沿内蒙古古陆的南侧，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最为典型。v在燕山地区的蓟县系铁岭组中，也可见到沉积赤铁矿，称四少式铁矿（因北京延庆四海而命名）。2、锰矿v在华北地区长城系高于
22、庄组中下部，常夹有一层锰矿或含锰页岩及含锰灰岩。如在蓟县高于庄组中有含锰带，称蓟县式锰矿，但多为低品位。v 震旦纪距今86（5.7）亿年，属于新元古代的晚期。近年用同位素测定，北方的震旦系年龄为1810亿年；而南方震旦系则为86亿年，二者不是同时关系而是上下关系。本节所说的震旦纪以长江三峡剖面为代表的震旦纪，属于新元古代最后期的一个纪，是从元古代向古生代寒武纪过渡的一个纪，也是在中国命名并向国际推荐的一个纪一级的地质年代单位。v 到了元古宙末期即震旦纪，大陆壳已经形成为许多大规模的稳定的部分古地台。构成古地台基底的岩石都是变质的岩石，如各种片麻岩、角闪岩、混凝合岩、片岩、千枚岩、大理岩、石英岩
23、等，厚度很大，其中经常穿插着各种侵入体。这些古地台，有的部分到后来一直屹立于海面之上，未接受新的沉积，构成地盾部分；但大部分又经历了多次沧桑变化，为以后的盖层所覆盖，一般认为从震旦纪开始，才在稳定的地台上发育了稳定类型的盖层。因此，从大地构造演化或沉积发育的角度来看，震旦纪处于从新元古代向古生代过渡的阶段，它既是前古生代的尾声，也是古生代的序幕。前寒武纪地台和地槽分布略图中国地台；西伯利亚地台；俄罗斯地台；加拿大地台；巴西地台；非洲地台；印度地台；澳大利亚地台；蒙古地槽；古地中海地槽；加里东地槽；乌拉尔地槽；西太平洋地槽；塔斯马尼亚地槽；科迪勒拉地槽，安第斯地槽；阿巴拉契亚地槽v这时候全世界形
24、成的古地台有：v、中国地台（主要包括华北地台，塔里木地台，扬子地台）；v、西伯利亚地台（又称安卡拉地台）；v、俄罗斯地台（又称东欧地台，包括俄罗斯、波罗的海沿岸、芬兰及斯堪的纳维亚半岛大部地区）；v、加拿大地台（又称北美地台，包括美国中北部、加拿大地盾，格陵兰地台）；v、巴西地台（又称南美地台，主要包括巴西）；v、非洲地台（除去非洲北部及南部，包括非洲的广大地区、马达加斯加岛和阿拉伯半岛地块）；v、印度地台（包括印度中南部）；v、澳大利亚地台（包括澳大利亚中、西部）古地台结构图古地台基底盖层变质的岩石，如各种片麻岩、角闪岩、混凝合岩、片岩、千枚岩、大理岩、石英岩等，厚度很大各种沉积岩，如碎屑岩
25、、石灰岩等地盾未接受新的沉积v 根据南半球地台分布情况及构造特点，上述巴西地台、非洲地台、印度地台和澳大利亚地台是一个稳定的联合古陆，在中生代以前它们还没有分裂，总称冈瓦纳古陆。v 在古地台之间或其周围，是一些相对活动的地带，从大地构造角度叫地槽，从古地理角度可以叫海槽。v 从板块角度推测，从震旦纪开始，直到古生代末期，是冈瓦纳古陆联合阶段，而北方古陆则处于分裂阶段。到后来则正相反，冈瓦纳古陆逐渐解体，而北方各陆则趋向于联合。v 晚震旦时期，门类多样的后生动物大量出现，反映生物界的一次飞跃。首先是在澳大利亚南部弗林德斯山伊迪卡拉（Ediacara）发现了丰富的无壳动物，其中以腔肠动物门水母类为
26、主，兼有环节运动及可能属于节肢动物的一些化石，是一个以软躯体后生动物为主体的动物群，称为伊迪卡拉裸露动物群。v 从生物地层学角度，如后生物的大量出现和高级藻类的繁盛，震旦纪具有承前启后的特色，是寒武纪生物群发展的前奏，或者说地质历史即将进入一个新纪元。中国震旦纪古地理略图受震旦纪前的晋宁运动的影响，许多地区隆起为陆特别是华北和东北广大地区在震旦纪始终屹立于海面之上，成为华北古陆，南部扬子地台也出露于海面之上，称扬子古陆v 在震旦纪时，不仅中国许多地方发现有冰川沉积，而且在澳大利亚、非洲、南美、北美、亚欧等大陆上普遍出现冰川，这是已知的具有世界意义的最古老的一次冰期震旦纪大冰期。v 这次大期至少
27、可能包括两期：一是7.47亿年，冰碛层分布最广；一是6.5亿年。v 我国震旦纪冰期遗迹，最早是在湖北宜昌南沱发现的南沱冰碛层。以后，在滇、湘、黔、鄂、赣、皖、豫、甘、宁、新等省区都相继发现。所以，冰川广泛分布是震旦纪一个重要的地质事件。v 震旦纪是沉积矿产的重要成矿期之一。这一时期主要形成铁、锰、磷、盐类等矿产，分布于中南及西南各省。其中具代表性的有湘、鄂一带南沱组的锰矿，川西观音崖组的铁矿，湘、鄂、黔地区陡山沱组的磷矿。v 早古生代（PZ1）距今6（5.7）4.09亿年。早古生代形成的地层叫下古生界。它划分为三个纪，即寒武纪、奥陶纪和志留纪。寒武纪是古生代的第一个纪，约开始于5.7亿年（另一
28、种意见开始于6亿年）前，结束于5.1亿年前。寒武纪形成的地层称寒武系（C）。志留纪约开始于4.39亿年前，结束于4.09亿年前。志留纪形成的地层称志留系（S）。1879年，英国C.拉普沃思将上述二人命名的寒武系和志留系的重复部分划分出来，称奥陶系（O），取名于英国威尔士地区的古民族名称。形成奥陶系的时代为奥陶纪，约开始于5.1 亿年至4.39亿年前。v 寒武系底部（如云南晋宁梅树村组）或震旦系顶部（如三峡灯影组上部）含有大量个体微小的原始硬壳无脊椎动物化石，如软舌螺、腹足类、腕足类、棱管壳、齿形壳等（统称为小壳动物群），故在国际上决定以地层中开始出现小壳化石的层位作为寒武系的底界。v 寒武纪已
29、发现动物化石2500多种，除脊椎动物外，几乎所有门类都有了。其中最多的是节肢动物中的三叶虫，其数量占生物分类总数的6070%，故寒武纪又称“三叶虫时代”。v 从奥陶纪开始，主要是志留纪，出现了淡水原始的鱼类无颌类，属于脊椎动物，说明一个新的时代即将来临。在植物界方面，寒武、奥陶纪都是以海生藻类为主，到了志留纪，已出现半陆生的裸蕨植物，也意味着即将进入一个新的时代。v 从寒武纪一开始生物界便呈现爆发性增长的形势，称其为寒武纪生命“大爆炸”。1984年，中科院南京地质古生物研究的民的科研人员在云南省澄江县发现5.3亿年前（相当早寒武世）的动物化石群，包括节肢类、脊索类、叶足类、腕足类等40多门类的
30、80多种动物，引起国内外科学家的重视，认为这是地球生命演化史上的重大事件，是目前世界上能了解寒武纪生起国内外科学家的重视，认 为这是地球生命演化史 上的重大事件，是目前 世界上能了解寒武纪生 命“大爆炸”呈生命多样 性的窗口和有力佐证。寒武纪三叶虫（After Raymond Siever）v 早古生代初期的大地构造轮廓和震旦纪很相似。后来发生了具有世界影响的构造运动，引起了世界海际形势的调整和变化，这就是加里东运动。从广义讲，发生在早古生代的构造运动称加里东运动；但狭义的加里东运动，则指志留纪后期的构造运动。早古生代这一时期，称为加里东构造阶段。从板块构造理论讲，基本上不提构造阶段，但可以理
31、解为这一时期确实发生了某些板块碰撞事件，引起海陆格局的变化。v 在前寒武纪末，世界上一方面出现了许多古陆，而另一方面各古陆之间又为地槽所分隔。进入古生代后，许多古陆重新为海水浸漫，其中尤以奥陶纪海侵规模最大。从整体看来，早古生代仍然是海洋占优势的时代。v 古生代初期，全球计有北美（相当槽台说的地块、地台，下同）俄罗斯（欧洲）、西伯利亚、哈萨克斯坦、塔里木、华北海中朝）、华南（扬子）等古陆，以及包括南美、非洲、印度、南极洲、澳大利亚的冈瓦纳古陆。冈瓦纳古陆当时处于南半球高纬度地区，北半球各古陆则位于中、低纬度地区，俄罗斯古陆之间是一片海洋，称古大西洋。俄罗斯与西伯利亚古陆之间是古乌拉尔海。上述各
32、古陆相当槽台说的地台，或相当板块说的板块。志留纪古陆位置示意图（王鸿祯等据Seyfert&Sirkin简化）1、冰积层；2、蒸发岩；3、红层；4、小型珊瑚礁；古陆v 志留纪末期，古大西洋逐渐变窄，北美板块向欧洲板块俯冲，形成加里东褶皱带，相当现在的西北欧及英国一带，从而使北美板块与欧洲板块对接，初步形成劳亚大陆（又称劳亚古陆或北方大陆Laurasia），并导致古大西洋关闭。中国的祁连海，在志留纪末期，也封闭消失，使柴达木板块和华北海中朝）板块拼合在一起。此外，其他一些古海洋，如扬子板块、澳大利亚板块的外侧以及古特提斯海等，也都遭受加里东运动不同程度的影响，导致积压大陆板块边缘的陆壳增生。这种环
33、境的变化，必将导致生物界的重大变革，意味着一个新的时代即将到来。v 寒武纪大部地区气候比较温暖、干燥，如中国北部和东北南部，以及巴基斯坦等，都有红紫色页岩、食盐假晶（中国的馒头组）、具有紫红色氧化圈砾石的砾岩（即竹叶状灰岩）等沉积地层。v 奥陶纪早、中期气候和寒武纪相似，气候比较温暖。当时北美、西伯利亚和中国华北地区，都有蒸发岩沉积，推测曾存在干热气候环境，属于低纬度地区。奥陶纪晚期，在冈瓦纳大陆的西部即非洲西北地区，出现大规模的大陆冰盖沉积，代表极地寒冷气候，志留纪初期，当时南极冰盖迅速消融，导致大气环流减弱，纬向气候分带不甚明显。有些浅海地方变为较深海水，环流不畅，含氧量降低，形成滞流环境
34、。v 概括而言，前寒武纪在中国形成了三个稳定核心。这就是前面曾经提到的华北地台、塔里木地台和扬子地台或者称它们为板块，基底是复杂的变质岩系，盖层主要是稳定沉积类型。1、华北地台v 阴山-燕山与秦岭-大别山之间、贺兰山以东的近似三角形的广大地区，东延包括东北南部、渤海、黄海北部，从地质构造上讲，也包括朝鲜北部，所以又称中朝地台。华北地台是中国最古老的地台，早元代末吕梁运动后就形成了。2、扬子地台v 秦岭-大别山以南、雪峰山（湘）-怀玉山（赣）以北、龙门山（川）-哀牢山（滇）以东的广大地区，向东延展没于黄海南部。主要形成于元古宙末晋宁运动。中国早寒武纪古地理略图（宋春青等据王鸿祯简化）1、陆地；2
35、、海；3、后期断裂；4、地壳接合带；5、火山岩；6、膏盐沉积v 3、塔里木地台v 位于天山、昆仑山和阿尔金山之间。由若干隆起带和拗陷带组成。北邻天山地槽，南接昆仑地槽，向东过阿拉善地块与华北地台断续相连。它也是形成于新元古代末晋宁运动。但这一大块地方长期以隆起为主，直到第三纪晚期，随着青藏高原和天山褶皱带的隆起，地台大部分相对沉降，形成中国最大的内陆盆地。v 围绕上述各地台（板块）或地台与地台之间，都是相对活动、拗掐较深的活动地带，如蒙古、兴安地槽、天山地槽、祁连地槽、秦岭地槽、昆仑地槽等，沉积厚度巨大，多碳酸盐岩、碎屑岩、火山岩、复理石等建造，岩浆活动频繁，有些地方形成蛇绿岩带。华北地台和扬
36、子地台寒武喜沉积意想比较图（据王鸿祯）v 在扬子地台东南部，包括今皖南、苏南、浙西、湘、粤、桂、赣西等地，属于陆缘海性质，相对比较活动，向东越过岛弧带，为陆缘外海，拗陷较深，沉积很厚。v 首先，在晚奥陶世华北地台海退，形成广大古陆。以后华北地台的北缘发生破碎，有岛弧发育，并向南叠接，形成加里东褶皱带；华北地台的南缘北秦岭地槽，也形成加里东叠接带；志留纪末期，祁连地槽褶皱隆起。这样，柴达木地块和阿拉善地块对接；扬子地台与华北地台部分对接，稳定地区进一步扩大。特别是位于扬子地台和华夏地块之间的东南部活动带，受到加里东运动的影响尤为强烈，二者对接碰撞，形成一条宽广的加里东造山带。1、磷（磷块岩）矿v
37、 重要磷矿主要分布于古陆边缘地带，如康滇古陆东侧，江南古陆西侧，秦岭淮阳古陆两侧。由于古陆长期风化剥蚀，在海侵过程中含磷物质大量搬运入海，沉积成矿。寒武系底部磷矿是我国重要的磷矿资源，对于发展农业生产有很重要的作用。2、石膏v 在山西吕梁山东麓，中奥陶统马家沟组灰岩上部，含有石膏层，厚数米至十数米。中奥陶世后期，发生省海退，而当时山西一带地势较高，因此出现一些澙湖和闭塞海湾，石膏的形成可能与此有关。3、石灰岩v 我国下古生界为海相岩层，其中石灰岩分布很广。特别是在华北及东北南部，因中奥陶世海侵达到最高潮，普遍沉积了厚层而质纯的石灰岩（马家沟组灰岩），为具有工业价值的水泥原料及治金工业原料。v
38、晚古生代距今4.092.5亿年，晚古生代形成的地层称上古生界，地层年代符号是Pz2。它划分为三个纪，即泥盆纪、石炭纪、二叠纪。泥盆纪距今4.093.62亿年，这个时期形成的地层称泥盆系（D）。石炭纪距今3.622.90亿年，这个时期形成的地层称石炭系（C），石炭纪是因其地层中含煤百得名。二叠二分性明显，下部以海相类岩为主，上部以海陆交互相和陆相含煤沉积为主。因此，西欧把二叠系分为两个系，下部称锹南系，上部称西里西来系。v 志留纪已开始发现原始的裸磁植物，但此是陆生植物的先驱。到泥盆纪才有相当繁盛以裸蕨为代表的陆生植物群。所以，泥盆纪称审裸蕨时代。晚古生代植物化石举例A.裸蕨复原,D；B.鳞木,
39、C；C.芦木,C2-P；D.轮木,C2-P；E.楔木,C3-P1最多；F.翅羊齿C2-C3最多；G.细羊齿，C-P；H.大羽羊齿，P2最盛；I.科达树，C-P；J.鳞木复原图；K.芦木复原图；L.科达树复原图v 早古生代的海生无脊椎动物空前繁盛的时代。有些动物经过复杂的演变，从无脊椎动物中分化出来，这就是从志留纪开始出现而繁盛于泥盆纪的鱼类。因此，泥盆纪又称鱼类时代。v 到了石炭纪，有一种叫总鳍鱼的鱼，逐渐演化成两栖类。再进一步演化，终于形成两栖灯，所以石炭二叠纪又称为两森严在时代。v 到了中晚石炭世，随着陆地面积增大和地势分异加剧，许多地方进一步转化为广阔的内陆河湖盆地。气候由潮湿向干燥变化
40、。两栖类为适应离水较远的生活条件，其中一支进化到原始原爬行动物。两栖动物产卵和繁殖后代，不能脱离水体；而爬行动物则完全可以在陆上产卵和繁殖后代，真正地“征服”了大陆。晚古生代动物及动物化石举例A.两种蜓的化石切片:左.Fusulina,C2右.Pseudodoliolina,P1;B.中国石燕,D3；C.鹗头贝,D2；D.云南贝,D3；E.拖鞋珊瑚,D2；F.多角珊瑚,D；G.异甲鱼,D2；H.一种石炭纪的两栖类石炭螈复原图；I.一种二叠纪的两栖类引螈复原图v 晚古生代的，特别是石炭二叠纪的地壳运动，称为海西运动，也称华力西运动。晚古生代可以称为海西构造阶段。v 在晚古生代，一方面在那些仍然活
41、动着的地槽中进行着巨厚的沉积，另一方面在许多地台上继续进行沉积，形成上古生界盖层，而晚古生代时，因为陆地扩大了，陆相地层也多起来了；有些地方海陆变化频繁，还形成了海陆交互相的地层。所以，从地层内容来看，上古生界比下古生界要复杂的多。这是第一个特点。v 其次，自古生代特别是晚古生代以来，大陆块不断靠近和聚集，若干大陆块边缘和相邻地槽受到挤奈、发生褶皱和隆起上升，形成岛屿和山脉，导致大陆的拼接和扩大，最后形成联合古陆。所以海西构造阶段使陆块从分散趋向集中，这是第二个特点。v 北方各古陆在海西运动以前，都是被活动性很强的地槽所分割。从石炭纪到二叠纪，许多地槽先后褶皱隆起。西欧地槽、乌拉尔地槽、中亚-
42、蒙古地槽、中国西北各地槽、阿巴拉契亚地槽、塔斯马尼亚地槽等，由于各陆块的碰撞都发生强烈褶皱，并伴随岩冰侵入活动和火山喷发活动。其结果是使原在加里东时期联结在一起的北美古陆和欧洲古陆，因乌拉尔地槽褶皱又和西伯利亚板块对接在一起，形成更加广大的统一的劳亚古陆。劳亚古陆又称北方大陆，指由劳伦古陆与欧亚大陆联合而成的大陆。v 这时，劳亚古陆和南方的冈瓦纳古陆为一条古地中海所分隔，因此形成南北两大古陆互相连结但又南北对峙的统一大陆，这就是联合古大际（或称泛大陆）。此外，在古陆的周围还环绕着环太平洋地槽。这种南北古陆和两大地槽带的对立形势，就是海西构造阶段结束时大地构造的基本特征。v 据古地磁资料推断，泥
43、盆纪南极位置大约位于现在非洲南部津巴布韦和埔茨瓦纳一带，北极位于亚洲以东的古太平洋中。古赤道正好穿过加拿大北部、北欧和澳大利亚以东的海洋，北美、俄罗斯、中亚等可能处于亚热带、热带干燥气候条件下，有红层和蒸发盐沉积。冈瓦纳古陆的部分地区则处于极地及寒冷气候环境。泥盆纪海陆位置示意图1、红层；2、蒸发岩；3、大陆冰川；4、山岳冰川石炭纪末二叠纪初冈瓦纳大陆古纬度位置及冰川分布（王鸿祯据Seyfert&Sirkin简化）1、冰川分布范围；2、冰流方向；中国珠峰区位置v 石炭纪时的南极位于冈瓦纳古陆南极洲上，北极位于西伯利亚。古赤道通过北美洲中部、西北欧，经黑海穿过中国西北、华南，到达印度尼西亚。到了
44、中、晚石炭世以至二叠纪，陆地面积不断扩大，各地气候条件亦不相同，在不同环境下繁生的各类植物，分别占领了不同的生态空间，在地史上呈现第一次明显的植物分区现象。在劳亚古陆上的植物群总称北方植物群。v 在冈瓦纳古陆上的植物群，又称南方植物群，该植物区称冈瓦纳植物区，包括南美、南非、澳大利亚、印度、巴基斯坦、南极大陆和中国西藏南部，气候也以温凉为特征，晚石炭世开始形成特有的舌羊齿植物群。v 石炭、二叠纪是世界上最重要的成煤时代。欧美植物群和华夏植物群均代表热带潮湿气候，它们分布的地方往往形成广大煤田。安卡拉植物和冈瓦纳植物群均代表温凉气候，但在一定条件下也可形成重要煤田。石炭纪赤道通过北美、西北欧、中
45、亚、中国西北和华南、印尼等地，其两侧是热带和亚热带植物丛生的地带，因此，从煤田分布面积来看，北方大陆远远大于南方大陆。石炭二叠纪冰川分布（冰留方向）v 当石炭二叠纪北方大陆森林繁茂，形成广大煤田的时候，南方冈瓦纳古陆上却是冰雪晶莹，出现了震旦纪和奥陶纪以来规模最大的一次冰川活动。人石炭纪末至二叠纪初，冰川活动持续时间长达5000万年，仅据巴西境内统计，冰碛层覆盖面积超过400万km2，v 晚古生代，中国也和世界许多地方一样，是由海洋占优势向陆地面积进一步扩大发展的时代。虽然，晚古生代也曾多次发生海侵，有时海侵范围还相当广泛，但就整个时代看，主要还是陆地在不断扩大。v 经过海西运动，海水已经大规
46、模撤退，环列中国西北和北方的各地槽都已褶皱为山，华北、东北以及华南的一部分，已连结成广阔的大陆，只在西藏、西南和华南等相对狭小的地方，还有海水存在。所以说，晚古生代是从海洋向陆地转化的重大变革时期，也是使中国出现陆地空前占优势的时代。中国晚泥盆世古地理略图（据宋春青）中国东部晚石炭世古地理略图（据宋春青）中国晚二叠世早期古地理略图（据宋春青）中国在晚古生代形成了许多的矿产，主要的有铁、锰、铝、土、煤及金属矿产。1、铁矿v 中国南方中、上泥盆统中分布有丰富的赤铁矿和菱铁矿，上泥盆统的铁矿工业价值较大，分布于湖南、鄂西、赣东等地，这类铁矿因首先发现于湖南宁乡，故称宁乡式铁矿。v 在华北地台范围内，
47、在中石炭统底部，也就是中奥陶统石灰岩侵蚀面上，相当普遍地分布有一层赤铁矿或褐铁矿，称山西式铁矿。多呈透镜体状、似层及不规则状，规模一般不大，但多为富矿。2、锰矿v 主要分布于南方上古生界地层中，含矿层位较多。广西壮族自治区泥盆统榴江组底部与中部有含锰矿层，称桂平式锰矿。沉积环境主要为古陆边缘浅海地带。v 3、煤v 石炭二叠纪是最主要的造煤时代，华北地台的成煤时期是中、上石炭统和下二叠统下部，合称石炭二叠纪煤系。由于华北地台稳定，地势低平（因久经侵蚀），故煤田具有含煤地层厚度不大（一般二、三百米，最大可达五、六百米），但层位稳定、分布广、面积大、储量丰、质量好的特点。如有名的开滦、淮南、平顶山、
48、淄博、，以及本溪、焦作、大同、太原、峰峰等煤矿。v 华南地区的情况和华北不同，因海水长期漫覆，只有海退间隙在滨海低地形成一些小块煤田。所以，南方煤田分布规模较小而分散。但成煤地层时代延续长，在下、中、上石炭统和下、上二叠统中几乎都有煤层存在，其中以上二叠统龙潭组更为重要（因海西运动海退），形成海陆交互相煤系，如有名的江西乐平煤系，浙江礼贤煤系，安微宣泾煤系，湖南斗岭煤系，云南宣威煤系等级，皆与龙潭组相当。4、铝土矿v 华北地台石炭二叠系含煤地层中常有数层铝土矿和耐火粘土，特别是位于最底部（即中奥陶统灰岩侵蚀面之上，本溪组之下）的铝土矿，质量好，分布广，通称G层铝土。石炭纪初南海方侵范围还不广，
49、许多地方位于海面之上，结果使大量铝的风化物搬运入海，于古陆边缘的近岸地带形成了重要铝土矿。5、金属矿产v 因在各地槽中有岩浆活动，形成许多金属矿产，例如西北祁连山地区的著名斑状铜矿，其有色金属矿以及阿尔泰山地区的铅、锌、铁等矿，大都和岩浆侵入体有关。v 中生代距含2.500.65亿年，中生代形成的地层称中生界，地层年代符号为Mz。中生代划分为三个纪，即三叠纪、侏罗纪、白垩纪、。三叠纪距含2.502.08亿年，这个时期形成的地层称三叠系（T）。1834年，F.A.von阿伯蒂因德国中部该地层的三分性明显而命名。侏罗纪距今2.081.35亿年，这个时期形成的地层称侏罗系（J）。白垩纪距今1.350
50、.65亿年，这时期形成的地层称白垩系（K）。白垩是石灰（CaCO3）的意思，是由海生的一种钙质超微化石（名颗石藻和浮游有孔虫化石构成，在英吉利海峡两岩形成壮丽的崖壁。长兴灰岩-“金钉子v长兴灰岩是地质学上的专用名词，而“金钉子”是一种永久性纪念标志的代名词，其标准地层剖面位于浙江省长兴县西北角青塘山麓，紧临长牛省道，距县城21公里，交通便捷。经国际地质科学联合会认定，长兴灰岩代表了世界晚二叠纪的最高层位，是全球二叠系至三叠系界线层型标准剖面，在国际地质学界具有至高地位。“金钉子”地质公园已成为科普、科考的重要基地。长兴灰岩-“金钉子”地质公园是长兴三大古生态奇观之一，在地质学界具有无可替代的至
