地史学课程设计——1 (5).doc

课程学习设计I 戴高文 地球科学学院，011101-201010036752010-2-28（二）为促进自己对地史学的学习，我将结合自己对地史学的有关认识和了解，制定我的地史学学习方案。以下是我的学习方案的设计提纲：1.1 课程内容概括与分类1.2 我认为地史学应该回答哪3个最重要的科学问题（按照重要性递减排序）？为什么？1.3 拟采取的学习和投入方式1.4 预期的学习目标和效果及质量监控措施1.1 课程内容概括与分类1.1.1 地史学的研究对象及其分类地史学是研究地球地质历史及其发展规律的科学，具体包括地球岩石圈、水圈、气圈、生物圈的形成、演化历史和不同圈层间的关系。所以是地球科学范围内的一门具有较强综合性和历史性的分支学科。地史学研究的内容和任务随着人类科学技术的进步以及对地球认识的深化而不断发展，基本上包括以下三个部分：1地表层状岩石（含古生物化石或同位素年龄）的形成顺序、地层的划分对比、地质年代的确定和底层系统的建立（地层学）；2地层形成的古地理环境和时空分布特征、恢复地史中海平面的升降和古气候与古环境的演变（沉积古地理学）；3研究地层的沉积和岩浆岩石组合特征、动植物群生物区系性质以及古地磁研究指示的古纬度位置，再造古大陆古海洋分布格局，探讨古板块漂移分合历史、岩石圈构造演化和地球动力学之间的关系（历史大地构造学）。总的来说，地史学研究的中心都与时间有联系，可概括为沉积发展史、生物演化史构造运动史三个方面。1.1.2课程内容概述 这门课程分为总论与分论两个部分。（一） 沉积古地理学该部分的几个重要的概念有：1.沉积相：是沉积于特定古沉积环境的一套有规律的岩石特征和古生物组合特征。沉积相在空间上的横向变化叫做相变。通过对地层中古代岩石和古生物的“生物表现”与环境的联系来分析和恢复古生物环境，这就是相分析或岩相分析。2.相对比定律：只有那些目前可以观察到是彼此毗邻的相和相区，才能原生的重叠在一起。这一定律有德国学者瓦尔特（J.Walther）1894年提出。3.沉积环境有一些相关的判别标志，可以将其列举如下。 沉积岩组分和结构，如岩屑、石英、长石；粒度、形状、球度、圆度标志 沉积构造，如层理、波痕、生物遗迹、干裂、结核等 生物门类及其环境组合如盐度、海水深度、遗迹化石群落组合 沉积地球化学标志（含有稀土、微量元素、稳定同位素含量的测定） 沉积环境即自然地理环境是进行沉积作用的场所，具有特定的物理的、化学的、生物方面的条件。物理条件是指风、波浪和流水的速度、方向及其变化，气候、温度和水体深度的变化等。化学条件是指覆盖沉积环境的水的成分和汇集区岩石的地球化学性质等。生物方面则包括动物和植物两类生物作用。以海平面为标志，可将地表沉积环境分为三大类：大陆环境、海洋环境、过渡环境。但是通常不同的学者划分标准不同，下面也是一种常见的划分方式： 对某一地区特定地质时期的地层分布及其沉积相类型进行研究后，就可以了解当时的海陆分布、地形和气候特征。用简明的图例将这些研究成果表示在一定比例尺的地理地图上，就构成了一幅古地理地图。地史分析中最常用的是概略性岩相古地理地图，主要表现广大地区内海陆分布、海域性质、沉积相类型等内容，从而分析当时的古地理、古气候和构造运动等特征，对了解有关沉积、层控矿产形成的地史背景有一定的意义。 （二） 地层学一、该部分的重要概念有：1.岩石地层单位（Lithostratigraphic Unit）：由岩性、岩相或变质程度均一的岩层构成的地层体，即以岩性岩相为主要依据而划分的地层单位。分级：群、组、段、层。2.地层叠覆律即是地层形成的时间规律上新下老。3.地层接触关系类型有整合接触和不整合接触，其中不整合接触包含两类：平行不整合和角度不整合。4.侵入接触与沉积接触。岩浆岩在沉积岩形成之后侵入，则在侵入体接触带上，会出现烘烤变质等现象，侵入岩中往往还残留有围岩的捕虏体，有时还被与侵入体共生的岩脉所贯入，这种关系称为侵入接触。在另一种情况下，如果侵入岩冷却凝固，由于剥蚀作用而露出地表，其上又被新的沉积岩层所覆盖，这时沉积岩层底部往往有侵入岩的砾石，这种关系称为沉积接触。5.海侵超覆：海进时，海水向大陆方向不断侵进， 海相沉积物在横向分布范围不断扩大， 每一个较高的岩层都覆于较低层位或 更老的地层之上，这种现象称海侵超覆。海退退覆：海退时，海水向海域退缩， 沉积物分布范围不断缩小，每一较高岩层都 向海域退缩，而不能全部覆盖下伏地层，这种现象称海退退覆。6.沉积旋回：当海进海退序列交替进行时， 当海进海退序列交替进行时，在剖面中自下而上岩性按照一定的生成顺序作有规律的镜像对称分布现象称为沉积旋回。 构造学方法，即用不整合面将上下地层划分开7.地层划分的方法 岩石学方法，根据岩层的不同物理、化学性质区分它们 古生物学方法（生物层序律）8.地层的对比：野外直接追溯对比，岩石相似性对比，古生物对比，地质事件对比，古地磁极性对比，同位素年龄对比。9.岩石地层单位（Lithostratigraphic Unit） 定义：由岩性、岩相或变质程度均一的岩层构成的地层体，即以岩性岩相为主要依据而划分的地层单位。 分级：群、组、段、层。10.不同地层单位的级别体系*宇指在“宙” 的时间内形成的地层。根据生物演化最大的阶段性，即生命的存在与否及存在方式划分。由于地球早期的生命记录为原核细胞生物，之后的生命记录为真核细胞生物，最后才发展为高级的具硬壳的后生生物。所以可将整个地史时期分为太古宙、元古宙和显生宙。所对应的年代地层单位则为太古宇、元古宇和显生宇。宇是全球性统一的、年代地层单位中最大的地层单位。*阶(Stage)是年代地层学的基本工作单位，它也是可在全球范围内识别的标准年代地层等级系列中最小的地层单位。阶是统内部据生物演化阶段或特征(属/种/亚种)的进一步划分，代表相对较短的时间间隔；由于生态因素和生物分区的限制，据底栖生物建立的阶往往只有大区性的等时意义；而据浮游生物建立的阶才可能具有全球等时的意义；阶的界线层型应该在一个基本连续的沉积序列内，最好是海相沉积。顶、底界线应是易于识别、可在大范围内追索、具有时间意义的明显标志面；阶的上、下界线代表了地质时期两个特定的瞬间，两者之间的时间间隔就是该阶的时间跨度。多在2-10Ma内。*亚阶(Substage)是阶的再分;几个相邻的阶可归并为超阶。但对这些单位的创建要慎重。最好是将原来的阶分成多个新阶；或是将原来的阶提升为包含这些新阶的统。*时带是指在某个指定的地层单位或地质特征的时间跨度内在世界任何地区所形成的岩石体，与之对应的地质年代单位是时(chron)(ISG, 1994)。在时代的解释中应注意的是：时带是没有特定等级的正式年代地层单位，而不是年代地层单位等级系列(宇、界、系、统、阶)中的一部分;时带的时间跨度也就是原指定的地层单位，如岩石地层单位、生物地层单位或是磁性地层单位的时间跨度。例如，据生物带的时限建立的时带，包括了在年代上相当于这个生物带的最大总时间跨度内的所有地层，不管有无该带的特有化石。时带的时间跨度可差别很大。如说“菊石时带”，指菊石生存的漫长时期内形成的所有岩石，而不管地层中是否含有菊石；也可说“峨嵋山玄武岩时带”，指在该玄武岩形成时隔内任何地方形成的任何岩层，而不论是否有玄武岩。理论上时带的地理范围是世界性的，但它的可应用性只限于那些其时间跨度能够在地层中识别的地区；时带的名称取自它所依据的地层单位。如“Triticites时带”(取自Triticites延限带)，“张夏时带”(取自张夏组)附录地质时代和生物演化简表：（三） 历史大地构造学一、大地构造性质/Tectonic characters1、稳定-stable:无或少地震、火山活动，壳幔物质交换不频繁; 地壳的升降幅度小。地貌反差强度低2、活动-active: 地震、火山活动频繁，壳幔物质交换频繁，地貌反差强度高3、过渡-transitional: 介于二者之间沉积组合(建造)分析/Sedimentary association (formation概念：在一定时期内形成的、能够反映其沉积 过程主要构造环境的沉积岩共生综合体概念核心：1 沉积时的构造条件 2 较长时期 3 一定的区域范围 4 综合特征(组分-结构-构造等)构造背景分类：稳定、过渡、活动三种类型二、 沉积组合(建造)分析1、活动类型沉积建造和特征 构造环境：大陆区：主要包括强烈上升的高峻山系和巨大的陆缘火山活动带，海洋区：大陆边缘的弧后海、弧间海、深海沟和远洋盆地为活动型的海洋背景。沉积组合类型有：1）硬砂岩组合：包括硬砂岩（杂砂岩的一种俗称，杂基含量15%）、岩屑砂岩和长石砂岩。这些岩石都含有较多的不稳定组分，是在地形高差大、沉积速度快的活动构造环境中形成的。2）火山岩组合：包括基性岩、超基性岩和远洋深海硅质岩组成的蛇绿岩套组合以及岛弧火山岩、中酸性熔岩和侵入岩两种组合。3）混杂岩与变质岩组合：混杂岩是由时代不同、性质与成因不同、大小悬殊的各种岩块组成的一种构造砾岩，又称混杂堆积。4）复理石组合：复理石是在古代活动深海环境中形成的砂泥质浊积岩。现代弧后边缘海、海沟和大陆基等活动深海环境中，有厚度巨大的浊积岩。5）磨拉石组合：磨拉石组合是在地槽活动或大洋关闭后期和活动大陆边缘强烈褶皱上升形成山系时，由山间盆地、山前凹陷中的砾、砂、泥等碎屑物质堆积形成，因此也是一种活动型沉积组合。2、稳定类型沉积建造 在大陆上，稳定类型的构造背景主要发育在广阔的准平原、内陆盆地及近海平原，相应的沉积组合是游移盆地湖泊碎屑组合、内陆盆地河湖泥质组合及近海盆地含煤碎屑组合。3、过度类型沉积建造 非补偿的边缘海、活动陆棚、大陆斜坡可以代表过渡型的构造背景，形成相应的过渡型沉积组合，如非补偿边缘海碳质、硅质组合，活动陆棚泥质碳酸盐沉积组合。沉积组合与构造性质三、不同大地构造性质的地层成分、结构和体态特征四、沉积物厚度-相分析的有关概念1.补偿：沉积基盘的下降速度等于沉积物的堆积速度时，水深不变，岩相不变。非补偿：沉积基盘下降速度大，物质供应不足，水深变大，表现为海进序列。这类盆地也称饥饿盆地。2.超补偿：沉积基盘下降慢，物质供应多，水体变浅，表现为海退。3.沉积盆地的类型和特征与其所处的大地构造位置密切相关，大地构造性质决定了盆地的类型和特征。通过了解盆地沉积物组分、沉积相、沉积体系类型及其时空关系、古水流分布格局等，可以恢复盆地的性质和类型，在此基础上，确定盆地的大地构造背景及其演化。五、不同类型盆地的分布情况克拉通盆地：主要分布于大陆板块内部以及大洋中的微板块、地块等构造背景下，属于稳定类型。被动大陆边缘盆地和活动大陆边缘盆地：均分布于大陆板块边缘地带，前者形成于大地构造伸展期，后者形成于大地构造挤压期大陆碰撞有关的盆地：形成于岛弧与大陆板块间、或大陆板块与大陆板块间碰撞的构造背景下，并形成碰撞造山带。 所以可以通过沉积盆地的性质、分布特征去恢复研究区的大地构造背景和所处的大地构造阶段。 板块背景下的部分沉积盆地分布示意图（据Dickinson, 1974）六、构造运动1.活动型：地层褶皱强烈，呈紧闭状态线型延伸，甚至出现大型倒转褶皱，大型逆断层或推覆体，表明这套地层受过运动。2.稳定型：地层比较平缓或只有轻微舒缓褶皱，断层不太发育，只有少数正断层，表明这套地层未受过强大水平挤压，未经受过剧烈的构造运动，形成以后一直处于相对稳定的构造环境。七、岩浆作用与变质作用1.活动型：地层中岩浆岩越多，地层岩石变质越深越普遍，表明地层所经受的构造运动越强烈2.稳定型：地台的盖层岩系中很少有岩浆岩和变质作用等现象，则表明是在稳定构造环境中形成的。3.岩浆组合分析:不同大地构造环境下的岩浆活动的类型具有不同特点：大洋型：拉斑玄武岩组合；火山岛弧、安第斯山型陆缘带：钙碱性火山岩稳定板块内部：溢流玄武岩喷发拉张裂谷盆地：玄武岩和流纹岩 共生的双峰模式沉积组合和沉积盆地的有序分布可以利用陆表、陆棚海边缘海岛弧海沉积组合的有规律分布趋势，推测板块俯冲带或地缝合带的可能位置。生物古地理分区主要指因温度控制和地理隔离两大因素的长期作用而产生的生物分类和演化体系在空间上的分异八、大地构造分区的级别1级分区: 板块、板块边缘活动带2级分区：板块内的裂陷槽和陆内碰撞带；板块间的稳定地块和微板块。构造旋回：构造作用在时间上的重现。 这种重现通常体现为：大区域甚至全球范围内的造山作用、海水进退、沉积作用、岩浆活动、变质作用、生物演化等方面重现-构造旋回。构造阶段：发生构造旋回所经历的地质时间地质时代、地壳运动与生物演化简表主要参考文献童金南，杜远生.古生物地史学概论.武汉：中国地质大学出版社，2009刘本培，全秋琦等.地史学教程.武汉：地质出版社，1996全秋琦，王治平.简明地史学.武汉：中国地质大学出版社，1993百度文库1.2 我认为地史学需要解决的三个问题一、 现在地球温度逐渐上升，很多物种都竞相灭绝，那么这种趋势是否为生物演化史上的规律，即人类在这种趋势中叶将逐渐衰落后者更严重的也如以往物种一样灭绝；二、地球究竟从什么时候开始形成生命，或者说地球在远古时代变得适合生物繁衍是什么时候；三、地球的演化过程中，那几次大灭绝究竟是因为什么而引起的。原因是：我们研究科学，终究是要为人类社会的发展服务的，然而现如今，全球气温上升，物种又以比以往更快的速度消失，另外，全世界都面临着能源问题的考验，核威胁，总之人类自身的发展已经处在一个重要的十字路口。要解决这些问题，需要我们用科学的手段，而对于我们能做的就是解释现在关于现在地球变成现在这个样子的原因，即是不是除去一些人为的因素，是不是现在这种现象的出现是地球演化史上的规律性反应，是不是地球在漫长的历史时空中正常的反应。我们研究并解决这些难题，或许仍然对有助于人类解决能源危机，毕竟能源的生成是要经过漫长的地质历史时期的。地球的环境只有适合生物繁衍才是出现生物大繁荣的基础，也就是说，倘若有一天真正地球不适合人类居住了，我们是否能够根据研究所得出的结论创造或找到有一个适合人类居住的环境呢？这些都需要我们的努力。1.3 拟采取的投入和学习方式 这是一个任何人都不会质疑的事实：我们学习不是第一次或第二次了，但是学习地史学却是第一次。因而，在以往学习的基础上，我已经有一些比较成熟的适合自己的经验了，但是要更好地学好这门课程，我认为应该做好以下的事情。我应该做好课前的准备，首先应该花一定的时间将老师将要讲的课程内容预习一遍，因为这样才能在课堂上做到听课有目的，思考有针对性，不致于一片茫然。那么在课堂上，同样重要的是，时时认真地做好笔记，因为做笔记能够让自己集中注意力