地质年代2.doc

第六章 地质年代v 地质年代是指地球上各种地质事件发生的时代v 地质学上计算时间的方法有两种：（1） 相对年代（Relative Time or Age）：地质事件发生的先后顺序（2） 绝对年代（Absolute Time or Age ）：地质事件发生的距今年龄。由于主要是运用同位素技术，所以又称为同位素地质年龄。相对年代和绝对年代两者结合，才构成对地质事件及地球、地壳演变时代的完整认识。6.1 相对地质年代的确定主要依据：地层学方法、古生物学方法和构造地质学方法等。一、地层学方法沉积岩的原始沉积总是一层一层叠置起来的，其原始产状一般是水平的或近于水平的，并且总是先形成的老地层在下面，后形成的新地层盖在上面，这种正常的地层叠置关系称为地层层序律(叠置原理)（Low of Superposition）。 地层(Stratum)：地质历史上某一时代形成的层状岩石。 当岩层受到强烈变动，如发生倒转、错动等现象时，就不能简单使用。 在岩层未受变动或变动不强烈地区，地层层序律是完全可以使用的。 地层层序律示意图A原始水平层理 B倾斜层理 C倒转地层1、2、3、4示地层从老到新二、古生物学方法v 生物层序律(Low of Faunal Succesion)又叫化石层序律：不同时代的地层中具有不同的古生物化石组合，相同时代的地层中具有相同或相似的古生物化石组合；古生物化石组合的形态、结构愈简单，则地层的时代愈老，反之则愈新。v 其实就是进化论原理的具体运用，即生物演化是由简单到复杂，由低级到高级，生物种属由少到多，而且这种演化和发展是不可逆的。因而，各地质时期所具有的生物种属、类别是不相同的。时代越老，所具有的生物类别越少，生物越低级，构造越简单；时代越新，所具有的生物类别越多，生物越高级，构造越复杂。化石（Fossil）：保存在地层中古代生物遗体或遗迹。如动物的骨骼、甲壳；植物的根、茎、叶；动物足迹、蛋、粪、动植物印痕。一般被钙质、硅质等充填或交代(石化)。 标准化石(Index Fossil)：对研究地质年代有决定意义的化石。地质历史上延续时间短、演化快、分布广、数量多、特征显著，并且容易形成化石、容易寻找、鉴定的化石。全球二叠系三叠系界线层型剖面和点全球层型剖面和点( GlobalStratotype Section and Point ,GSSP)，俗称“金钉子”(Golden Spike)，是全球确定唯一的点位，作为国际对比标准。确立的条件是研究程度、地层完整性、全球可对比性和可进入性（开放性）。 二叠系-三叠系界线既是两系之间的界线，又是古生界（代）-中生界（代）界线，而且它还与显生宙最大的生物变更事件和全球变化相关联，是地球历史上最重要的断代界线之一，历来是地质学研究的热点。 vv 2001年3月，国际地质科学联合会对全球二叠系-三叠系界线层型和点（GSSP）在三轮投票的基础上进行了确认，正式通过全球二叠系-三叠系界线层型剖面和点确定在中国浙江省长兴县煤山D剖面的27c层之底，牙形石Hindeodus parvus （微小欣德刺）初现点上。三、构造地质学方法地壳运动和岩浆活动的结果，使不同时代的岩层、岩体和构造出现彼此切割穿插关系，利用这些关系也可以确定岩层、岩体和构造的形成先后的顺序。v 切割律(Low of Dissection)(穿插关系)：较新的地质体总是切割或穿插较老的地质体，或者说切割者新、被切割者老。切割律确定岩石形成顺序示意图1-石灰岩，形成最早；2-花岗岩，形成晚于石灰岩；3-矽卡岩，形成晚于花岗岩或与其同一时代；4-闪长岩，形成晚于花岗岩或矽卡岩；5-辉绿岩，形成晚于闪长岩；6-砾岩，形成最晚6.2 绝对地质年代的确定（同位素年龄的测定）自然界的矿物和岩石一经形成，其中所含有的放射性同位素就开始以恒定的速度蜕变，这就像天然的时钟一样记录着它们自身形成的年龄。当知道了某一放射元素的蜕变速度后，就可根据这种矿物晶体中所剩下的该放射性元素(母体同位素)的总量(N)和蜕变产物(子体同位素)的总量(D)的比例计算出来。 自然界放射性同位素种类很多，能够用来测定地质年代的必须具备以下条件： 具有较长的半衰期，那些在几年或几十年内就蜕变殆尽的同位素是不能使用的； 该同位素在岩石中有足够的含量，可以分离出来并加以测定； 其子体同位素易于富集并保存下来。同位素测年的计算公式t = 1/ ln (1+D/N)v 放射性同位素衰变原理： 放射性元素的原子不稳定，一定时间后必然衰变为其他原子。且衰变的速率不受外界温度和压力的影响。例：238U 206Pbv 238U 经过45亿年后，其一半原子数衰变为 206Pb45亿年即为238U的半衰期。6. 3 地质年代表以地球演化的自然阶段性为依据，配合同位素地质年龄的测定，对漫长的地质历史进行系统性的编年与划分，编制出的在全球范围内能普遍参照对比的年代表即地质年代表。一、地质年代单位地质年代单位的划分是以生物界及无机界的演化阶段为依据的，这种阶段的延续时间常常在百万年、千万年甚至数亿年以上，并且常常是大的阶段中又套着小的阶段，小的阶段中又包含着更小的阶段。 由大到小分别是：宙、代、纪、世。而在这些时间单位内形成的地层称为：宇、界、系、统级别地质年代单位年代地层单位大宙(Aeon)宇(Eonothem)代(Era)界(Erathem)纪(Period)系(System)小世(Epoch)统(Series)二、地质年代表v 地质年代表特征（1）各代和纪的延续时间不同。年代老者长、新者短，原因年代新者保留下来的地质记录全、生物进化的阶段性缩短；（2）纪以下一般分早、中、晚三个世，只有P、K为二分；（3）前寒武纪(Precambrian)由于时间老，研究难度大，故划分较粗糙，而且很难得到统一。三、地质年代名称和代号的确定1. 地质年代名称的来源和含义(P69-70)2. 代号的确定 宇的符号 用两个大写字母表示，如： 冥古宇(Hadean) HD 太古宇(Archaean) AR 元古宇(Proterzoic) PT 显生宇(Phanerozoic) PH 界的符号 用两个字母表示，第一个大写，第二个小写，如： 古生界(Paleozoic) Pz 中生界(Mesozoic) Mz 新生界(Cenozoic) Cz或Kz系的符号 一般用一个大写字母表示，如： 志留系(Silurian) S 泥盆系(Devonian) D统的符号 一般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，如：二叠系(Permian，P）上二叠统 P2下二叠统 P1 三叠系(Triassic，T) 上三叠统 T3 中三叠统 T2下三叠统 T1第七章 地震Earthquake一、地震概述v 地震是一种常见的地质现象，全世界每年发生地震 500多万次，其中大部分是人们不易觉察的小地震，人们能感觉到的地震约 5万次，而且具强烈破坏性的地震，每年有十几次左右，类似唐山大地震(7.8级)规模者更少。(一) 有关地震的几个基本概念1.地震 地壳(岩石圈)的快速颤动。是由构造运动引起岩石圈内某些地区的应力集中而使岩石变形，当应力达到或超过岩石的强度极限时，岩石便产生破裂或位移，同时将其能量突然释放出来，并以地震波的形式向四周传播，于是产生地震。2.震源（seismic focus） 岩石圈内发生震动的地方。是地震能量积聚和释放的地方。实际上震源是具有一定空间范围的区间，称为震源区。3.震中（epicentre） 震源在地面的垂直投影。震中也是有一定范围的，称为震中区，它是地震破坏最强的地区。4. 震源深度(focus depth) 从震中到震源的距离。5. 震中距(epicentral distance)从震中到任一地震台站的地面距离。(二)地震的类型一）按地震成因分类 1.构造地震-由地壳运动引起的地震 ，分布在断裂带及其附近，破坏性强，由断层活动引起。 90% 2.火山地震-由火山活动引起的地震，局限于火山活动带附近。 7% 3.诱发地震-主要是陷落地震（由地面塌陷和崩裂引起的地震，多发生在石灰岩地区，底下掏空，顶部塌落），此外，还有一些人为地震（如人工爆破、水库、深井注水等引起的非自然地震）。 3% 构造地震的成因目前较流行断层成因 弹性回跳说Elastic Rebound Theory 是1910年由美国学者里德（H.F Read）提出的 二）按震源深度分类 震源深度一般为几km-300km，最大700km，按震源深度将地震分为： 1.浅源地震-震源深度300km 三） 地震波SEISMIC WAVES地震波是地震震源释放的能量波，分为面波和体波。 面波(SURFACE WAVES)是那些在外层围绕地球传播的波； 体波(BODY WAVES)是那些沿着一定传播路径穿过地球内部的波。 记录地震波的仪器称为地震仪。 面波的研究提供了大量有关地球的资料，但测定地球内部结构，必须研究体波。体波Body Waves体波为在弹性体内传播的波。 There are two types of body waves:纵波（P）和横波（S） 1)纵波（P波）：是通过介质的体积变化即挤压和拉伸传播的，在固液气态介质中均可传播，速度最快。 P - waves -are Primary waves. They travel with a velocity that depends on the elastic properties of the rock through which they travel. Vp = (K + 4/3 )/ 2）横波（S波）：弹性体内质点的振动方向与波的前进方向垂直，当波传播时，物体发生剪切变形。 S-Waves - Secondary waves, also called shear waves. They travel with a velocity that depends only on the rigidity and density of the material through which they travel: Vs = ( )/ 面波主要在地表传播，能量最大，波速约为3.8千米/秒，低于体波，往往最后被记录到。如果地震非常强烈，面波可能在震后围绕地球运行数日。面波实际上是体波在地表衍生而成的次生波。面波的传播较为复杂，既可以引起地表上下的起伏，也可以是地表做横向的剪切，其中剪切运动对建筑物的破坏最为强烈。面波的波长长、振幅大，传播慢，对地面建筑物破坏大。 四）海啸TSUNAMI何为海啸海啸是一种具有强大破坏力的海浪。这种波浪运动引发的狂涛骇浪，汹涌澎湃，它卷起的海涛，波高可达数十米。这种“水墙”内含极大的能量，冲上陆地后所向披靡，往往造成对生命和财产的严重摧残。v 地震海啸的产生一般需要三个条件：一是震源断层条件，如果震源断层表现为倾滑，就可能引起海啸；二是震源区水深条件，深水区比浅水区易于产生海啸；三是震级、震源深度条件，一般震级大于6.5级、震源深度在25公里以内，可产生海啸，震级在7.5级以上，震源深度在40公里以内，可形成灾难性海啸。 v 并不是所有海底地震都能引起海啸，据统计，在1.5万次海底构造地震中，大约只有100次能够引起海啸。v 海啸的危害地震海啸给人类带来的灾难是十分巨大的。剧烈震动后，巨浪呼啸,以催枯拉朽之势，越过海岸线，越过田野，迅猛地袭击着岸边的城市和村庄。港口所有设施，被震塌的建筑物，在狂涛的洗劫下，被席卷一空。事后，海滩上一片狼藉，到处是残木破板和人畜尸体。 目前，人类对地震、火山、海啸等突如其来的灾变，只能通过预测、观察来预防或减少它们所造成的损失，但还不能控制它们的发生。二、 地震强度一）震级（magnitude） 指地震能量大小的等级。 一次地震只有一个震级，以这次地震中的主震震级为代表。发生地震时从震源释放出来的弹性波能量越大，震级就越大。震级(M)和震源发出总能量(E)的关系为： lgE=11.8+1.5M 一次强烈地震所释放出的总能量十分巨大。一次7级地震相当于近30个两万吨级原子弹的能量；一次8.5级地震的能量相当于100万千瓦的大型发电厂连续10年发电量的总和。 震级和能量不是简单的比例关系，而是对数关系。震级相差1级，能量约相差31.5倍。 小于2级的地震人们感觉不到，称为微震； 24级称为有感地震； 5级以上的地震开始引起不同程度的破坏，称强震； 7级以上的地震称为大震。 迄今为止，世界上记录到的最大震级是1960年5月22日在南美智利西海岸发生的8.9级地震。二）烈度（intensity）指地震对地面和建筑物的影响或破坏程度。 地震烈度往往与地震震级、震中距及震源深度直接有关。 一般来讲，震级越大，震中区烈度越大；对同一地震，离震中区越近，烈度越大，离震中区越远，烈度越小；对相同震级的地震，震源深度越浅，地表烈度越大，震源深度越深，地表烈度越小。 震区的地质构造对地震烈度也有明显影响，一般在断裂构造发育的地带或古河道通过的地段烈度较大，地质基础坚实的地区烈度较小。 此外，建筑地基的稳固程度、房屋建筑的结构特征等也影响烈度的大小。判断烈度大小主要是根据人的感觉、家具及物品的震动情况、地面建筑物和地形的破坏程度等因素综合确定。 按照其强弱分为若干等级，并用数字依序表示即成为烈度表。现在世界上一般采用12度烈度表。 在地形图上注明地震时各地的烈度，然后把烈度相同的地点用曲线连接起来，便可构成等震线图。三、地震的分布v 世界三大地震带：v （1）环太平洋地震带v （2）地中海-喜玛拉雅地震带（欧亚）v （3）大洋中脊地震带 1）大西洋中脊地震带 2）印度洋中脊地震带 3）东太平洋中脊地震带四、地震预报与预防v 地震发生时的地表震动通常不会直接造成死亡或是伤害，但是地表震动所引起的房屋倒塌、非落的玻璃及物品，才是引起伤害的直接原因。v 地震可以被预测吗？ “预测”是地震科学的最高境界。但直至今天，地震科学家们能做到的只有一点：预测在已经发生过地震的地区下一次地震来临的时间，通常情况下，预测的时间段要跨越10年至30年左右。这样的预测对建造大坝、电站、公路以及输油管线等工程固然具有积极意义，但对生活在这一地区的普通人来说，这种模糊预测法显然远远不够。 地震前的异常表现1.小震活动（前震） 有的大地震发生前几天或几小时，会发生一系列小地震多者可达几十至几百次，地质学家称它们为前震。 一般来说在强震发生前数月或数日存在前震现象。 因此通过观察大震前有一系列小震，预报大震，并设法预防大震。2. 地形变化 大地震前都有地形变活动。 邢台地震前高程发生了大的变化。1969年3月15日高程迅速下降，到3月22日就发生了地震。 1968年山东郯城8.5级大震之前，在震中区东面海上有个小岛，由于地面慢慢隆起，小岛不断上升，后来居然同大陆连成一片。 美国的圣安德烈斯大断层带是世界上地震最频繁的地区之一。圣安德烈斯断层的突出特点在于水平方向错动。1906年地震时，一次断层两侧错动了6.4米。3. 地磁场异常 1855年，日本的商人，用一个马蹄形磁铁粘满铁钉，招引顾客。在1855年江户大地震发生的当天，吸到磁铁上的铁钉突然掉落在地，使他大为惊愕。时过两小时，一次破坏性大地震发生了，震撼了整个市区。 1970年1月5日，在云南通海发生7.8级大地震。震前，震中区有些人在收听中央人民广播电台的广播，忽然发现收音机音量减小，声音嘈杂不清，特别是在震前几分钟，播音干脆中断。4.