煤矿地质第3章地层、古生物和地史概述

第一节地层划分和对比（一）地层划分根据底层的特征和属性，按照底层的原始生成顺序及地层工作的实际需要，把一个地区的地层划分成各种地层单位，建立地层系统，即地层划分。1、正常层序：下老上新2、非正常层列：下老上新,第三章地层、古生物和地史概述,A,B,C,岩性“对比”是论证岩石特征和岩石地层位置的相当；两个含化石层的“对比”是证明化石内容和生物地层位置相当；年代“对比”是论证年龄和年代地层位置的相当,地层对比：表示地层特征或地层位置是否相当。根据所强调的侧重点的不同，有不同种类的对比。,（二）地层对比,二、地层划分与对比方法,（一）岩石地层单位根据岩层的岩石特征来划分和对比底层的各种方法统称岩石地层学方法。1、岩性及岩石组合分析法岩性相同或大致相同的连续岩层可以划分为一个岩石地层单位，岩性不同的地层体应该划分为不同的岩石地层单位。（岩石的颜色、矿物成分、结构、化石、构造等特点）,岩性地层对比示意图,（三）地层之间的关系,地层的接触关系：整合接触不整合接触：1、平行不整合接触2、角度不整合接触3、侵入接触4、沉积接触,地层间的连续:沉积作用没有发生中断,地层特征相同.地层的间断:沉积作用有中断，但是没有明显的大陆剥蚀作用，常为岩性的截然变化。连续的地层和具间断的地层都属整合接触。,整合接触,平行不整合：上下地层产状一致,其间有古风化壳存在。角度不整合：上下地层产状不一致,其间有古风化壳存在。,不整合接触,平行整合的形成及其意义,角度不整合的形成及意义,沉积接触（非整合):年轻的沉积盖层直接覆盖在较古老的岩浆岩或深变质岩上,年轻沉积盖层的底部常含下覆岩石的成分或砾石.侵入接触:年轻的岩浆侵入到较古老的地层中,年轻岩体的边缘常含来源于地层的捕虏体,地层与岩体的交界部位常受到不同程度的烘烤.,不整合接触-2,沉积岩与岩浆岩接触关系,标准化石Indexfossils,同位素年龄测定与地层划分对比同位素年龄测定是根据放射性同位素衰变原理进行的。放射性元素在衰变过程中，释放出能量并转化为终极元素。用于地层年龄测量的同位素方法主要有铀铅法、钍铅法、铷锶法、钾氩法、钐钕法等。同一地区的地层的同位素年龄可以用于地层年龄的确定，不同地区的地层的同位素年龄可以用于地层对比。,磁性地层对比地层中通常可以保存沉积物沉积或成岩期的磁性特征，即“剩余磁性”。地史中地磁极曾发生许多次倒转。根据地磁极的倒转并配合同位素年龄测定，可以建立一个地磁极向年表。由于地球的磁极是全球性的，利用地磁极向年表可以对地层定年和进行磁性地层的对比。,事件地层层序地层分子地层气候地层构造地层,其它地层划分对比方法,年代地层单位定义：指以地层的形成时限（或地质时代）为依据而划分的地层单位。它代表了地质历史时期某一时间片断内形成的所有地层。,第二节地层单位及地质时代表,年代地层单位:宇、界、系、统、阶、亚阶地质年代单位:宙、代、纪、世、期、亚期,是最大的地层单位,指在“宙”的时间内形成的地层。根据生物演化最大的阶段性划分。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,指在一个“代”的时间内形成的地层,是全球年代地层表中大于系、小于宇的年代地层单位。根据生物界发展的总体面貌以及地壳演化的阶段性划分的。太古宙和元古宙依据地壳演化的阶段性划分。显生宙可根据生物界演化和地壳演化的阶段性划分。,界,太古宇（宙）：始太古界（代）、古太古界（代）、中太古界（代）、新太古界（代）元古宇（宙）：古元古界（代）、中元古界（代）、新元古界（代）显生宇（宙）：古生界（代）、中生界（代）、新生界（代）,系（system）,指在一个”纪”的时间内形成的地层。纪的划分主要是依据生物界演化的阶段性。如晚古生代的泥盆纪以鱼类脊椎动物、裸蕨类植物、以及较早古生代有显著变革的无脊椎动物为特色，故泥盆纪可以称为“鱼类的时代”。与泥盆纪对应的年代地层单位则为泥盆系。系是年代地层单位最重要的单位，具有全球可对比性，因此，系也是全球统一的。,古生界（代）：寒武系（纪）、奥陶系（纪）、志留系（纪）、泥盆系（纪）、石炭系（纪）、二叠系（纪）。中生界（代）：三叠系（纪）、侏罗系（纪）、白垩系（纪）。新生界（代）：古近系（纪）、新近系（纪）、第四系（纪）。,指在一个“世”的时间内形成的地层。是根据生物演化的阶段性划分的。一般一个纪可以依据生物界面貌划分为两到多个世，通常称之为早、中、晚世，与之对应的年代地层单位则为下、中、上统。由于世所代表的地质时间仍较长，全球生物界面貌在较长时间范围内仍能保持一致，所以统仍是全球性统一的。,统(Series),志留系（纪）：顶志留统-顶志留世上志留统-晚志留世中志留统-中志留世下志留统-早志留世石炭系（纪）：上石炭统-晚石炭世下石炭统-早石炭世,指在一个“期”的时间内形成的地层，是年代地层单位中的基本单位。期的划分主要是根据种、属级的生物演化特征划分的。阶的应用范围取决于建阶所选的生物类别，以游泳型、浮游型生物建的阶一般可全球对比，如奥陶系、志留系以笔石建的阶、中生代以菊石建的阶。而以底栖型生物建的阶一般是区域性的，只能用于一定区域，如寒武系以底栖型生物三叶虫建的阶。,阶（Stage）,亚阶,代表地层单位中最低的单位，与地质时间单位“亚期”相对应，是指一个“亚期”的时间内所有的地层记录。亚阶是根据属、种级生物的演化划分的，因此亚阶一般以生物亚种或种来命名。如下寒武统亚阶是生物属所占有时间间隔内的地层。以全球性分布的游泳生物或浮游生物划分的亚阶是全球性的，以底栖生物划分的亚阶一般是区域性的。,岩石地层单位定义：由岩性、岩相或变质程度均一的岩石构成的地层体，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,岩石地层单位-组定义：组是基本的岩石地层单位,具有相对一致的岩性、岩相和变质程度，且具有一定结构类型的地层体。建组条件：1)岩性相对一致（均一、夹层、互层或特别复杂）;2)内部结构一致（内部不分段的组为一种结构类型，内部分段的组可有多种结构类型）;3)顶底界线明显（不整合或明显的整合）;4)一定和厚度和分布范围（一般要求能在区域地质图（1/5-1/20万）上表达）。,岩石地层单位群：通常是组的联合。联合原则：岩性的相近；成因的相关；结构类型的相似等。群的顶底界线一般为不整合面或明显的沉积间断面。常用于前寒武系和中生代陆相地层段：组的再分。分段的原则：组内岩性的差别；组内结构的差别；地层成因的不同等。段的顶底界线一般是标志明显的整合界线。层：层有两种类型：一是岩性或结构相同或相近的岩层组合，可以用于剖面研究时的分层。二是岩性特殊、标志明显的岩层或矿层。,概念：仅存在于地质历史时期的生物。古生物的种类很多分为古动物和古植物两大类，每大类又分为：门纲目科属种。一、煤系中常见的古生物化石：保存在岩层中地质历史时期的生物遗体、生物活动痕迹及生物成因的残留有机物分子。,第三节古生物简介,（二）蜓目（Fusulinina）1、概况,分类位置：属肉足虫纲（Sarcodina）有孔虫亚纲（Foraminiferida）地史分布：早石炭世晚期出现；早、中二叠世最繁盛；晚二叠世末灭绝地层意义：蜓类演化迅速、地理分布广、数量多、特征清晰，是全球C-P纪重要的标准化石，具有重要的生物地层学意义,Schwagerina(假希瓦格蜓)-壳小到大，巨大粗纺锤形到长纺锤形。旋壁由致密层和蜂巢层组成。蜂巢孔较粗,有时分叉。旋脊无或很小。隔壁强烈褶皱而不规则。早二叠世。,Fusulinella四层式（致密层+透明层+内、外疏松层）,Palaeofusulina(古纺锤蜓)壳小，厚纺锤形。旋壁由致密层和透明层组成。隔壁强烈褶皱而规则，在轴切面中，褶皱线往往成柱状排列。无旋脊。初房较大。晚二叠世。,1、概况,17,37,（二）珊瑚纲(Anthozoa),腔肠动物门中化石最多的一个纲全部海生，单体或群体，只有水螅型消化腔中有6、8或多个辐射状隔膜绝大多数有钙质外骨骼,珊瑚化石,17,38,珊瑚化石,17,39,1、腕足一般特征,20,40,海生、底栖，单体群居不分节而两侧对称两瓣壳，大小不等，钙质或几丁磷灰质滤食性，其摄食器官是纤毛腕,现生约100属300余种地史时期相当繁盛，己描述的有3500属33000种。在确定地质时代方面有重要意义,腕足化石代表,20,41,腕足化石代表,20,42,20,43,1、三叶虫纲一般特征,16,44,己经灭绝，Cambrian-Permian,Cam.-Ord.最盛，也是节肢动物门中化石最多的一类身体扁平，披以坚硬的背甲，腹侧为柔软的腹膜和附肢背甲为两条纵向背沟，划分出一个轴叶和两个肋叶,2、三叶虫纲的背甲构造成分：形态：从结构上可分为头甲、胸甲和尾甲,16,45,以碳酸钙和磷酸钙为主，质地坚硬,背甲呈长卵形或圆形，通常长3-10cm，最小不及5mm，最大可达70cm,16,46,3、三叶虫的生态,底栖：浅海底栖爬行：身体扁平、眼在上挖掘泥沙：头甲坚硬，前缘似扁铲，肋剌发育，尾刺发达游泳：个体小，身体流线形，眼在头侧方或腹方漂游：个体小，或多刺，球状，无眼,全部海生，生活方式多种多样：,16,47,4、三叶虫的地史分布,分布时限：寒武纪至二叠纪最繁盛期：寒武纪，占统治地位退居次要：奥陶纪，不占统治地位急剧衰退：志留纪至二叠纪，只留少数类别灭绝：二叠纪末,16,48,5、地史时期三叶虫的特征,早寒武世（1）：头大尾小，小尾型；眼叶大，新月形；多节多刺；头鞍锥形，向前收缩中寒武世（2）：等尾型；胸节减少；头鞍两侧平行或截锥形；眼叶减小奥陶纪-志留纪（O-S）：头鞍向前扩大；胸节进一步减少；尾甲大，大尾型；鞍沟背沟不明显泥盆纪-二叠纪（D-P）：少量孑遗分子二叠纪末（P3）灭绝,16,49,16,50,常见化石,莱德利基虫，1,叉尾虫，2,德氏虫，2,蝴蝶虫，3,蝙蝠虫，3,蒿里山虫，3,王冠虫，S,头甲,尾甲,假球接子，3,16,51,常见化石,莱德利基虫，1,叉尾虫，2,德氏虫，2,蝴蝶虫，3,蝙蝠虫，3,蒿里山虫，3,王冠虫，S,头甲,尾甲,假球接子，3,二、煤系中常见的古植物藻类的细胞体内有叶绿素，能营光合作用制造食物，为自养生物繁殖方式：营养繁殖以营养体分离出新个体无性生殖母细胞产生多个生殖细胞有性生殖雌雄配子结合成合子并直接萌发，成长为新的个体生活于水中或阴湿环境中,2、古植物中的形态属,57,53,形态分类：由于化石记录的不完整，缺少中间类型；又因植物各器官分散保存，按自然分类很难划分，因而辅以形态分类应用在二个方面：地层中发现的叶、茎、枝、繁殖器官分散保存且搞不清关系，此时分别命名，如鳞木：叶孢子叶孢子叶穗茎根有些植物的叶外形极相似，在没有发现繁殖器官时，无法区别它们，此时用形态属。形态属种客观存在，在地层中分布也有一定规律性，因此可用形态属来划分地层,3、高等植物的分类蕨类植物：裸子植物：被子植物：其它还有苔藓植物门、前裸子植物门、买麻藤植物门等,57,54,原蕨植物门、石松植物门、节蕨植物门、真蕨植物门,种子蕨植物门、苏铁植物门、银杏植物门、松柏植物门,被子植物门,4、蕨类植物（羊齿植物）主要有4个门：原蕨植物门石松植物门节蕨植物门真蕨植物门,57,55,三）高等植物,高等植物中较低等者，仅生活于潮湿地带，以孢子繁殖，多数植物体有根、茎、叶的分化,2）石松植物门(Lycophyta)（1）一般特征：,57,56,有乔木、灌木或草本有根、茎、叶的分化茎直立，二歧式分枝,57,57,一般特征（续）,单叶、针形或披针形或线形，小而密布于枝，呈螺旋生单脉D1-Rec，C极盛、造煤，后开始衰退，Rec.仅剩少量草本但常见化石是叶座,3）节蕨植物门(Lycophyta)（1）一般特征,57,58,木本或草本茎单轴式分枝茎分为节和节间，节间上有纵脊和纵沟，枝和叶自节间长出,4）真蕨植物门(Pteridophyta)（1）一般特征,57,59,草本为主，茎不发育，多数为根状茎大型羽状复叶（蕨叶）,一般特征（续）,57,60,叶脉多样，主要为扇状脉和羽状脉，也有网状脉D2-Rec.，C最盛、造煤，现代主要生活于热带、亚热带潮湿地区化石主要为蕨叶。,5、裸子植物一般特征及其器官组成,57,61,三）高等植物,木本或灌木，无草本及水生类型茎：乔木，次生木质部很发育，输水力及支持力增强。茎单轴式分枝叶：有二条进化路线大型羽状复叶光合作用面积大（种子蕨类、苏铁类）小叶扁形、针状、鳞片状等，如银杏、松柏繁殖器官：以裸露的种子繁殖，无真正的花,器官组成（续）,57,62,种子：结构复杂的多细胞器官，成熟后脱离母体。种子外面有种皮保护，自身具有营养物质（胚乳），在不利条件下能较长时间保持休眠能力，更能适应干旱环境,裸子植物的分类主要包括个门：种子蕨植物门苏铁植物门银杏植物门松柏植物门,57,63,1）种子蕨植物门(Pteridospermophyta)（1）一般特征,57,64,最古老的裸子植物植物体不大，小乔木、灌木或藤本茎很少分枝,57,65,一般特征（续）,叶为大型羽状复叶（蕨叶）种子在古生代时未集成球果，单个直接长在小羽片的中脉或羽轴上；中生代种子蕨的种子常多个着生在一起D3-K2，C-P2最盛，P3衰减，中生代仅有少量代表,57,66,2）苏铁植物门(Cycadophyta）（1）一般特征,粗矮的常绿木本植物茎通常不分叉，球状、块状、圆柱状多为单羽状复叶，少数单叶。叶顶生，幼叶卷曲平行脉或放射脉，少数网状脉或单脉T3-K1繁盛，新生代后仅存当代苏铁类,57,67,苏铁纲叶化石,6、被子植物1）一般特征,57,68,三）高等植物,被子意为胚珠包在由心皮(封闭的大孢子叶)形成的子房内内，成熟的种子不裸露繁殖器官就是花，故亦称有花植物主要为被子植物门,5、被子植物阶段,57,69,K2-Rec.,被子植物在植物界中占绝对统治地位第三纪是全球成煤期第四纪冰期后形成当代的植物群面貌,57,70,植物界五个演化阶段中有几次飞跃,原核生物真核生物细菌、兰藻绿藻水生植物陆生植物早期维管束植物从S3出现，具备了陆生植物最基本的特点孢子植物种子植物种子能适应多种环境，抗干旱、抗高温、耐低温；受精作用不再借水为媒体，可以脱离水环境而繁殖后代,纵观地质历史，根据人类的目前研究，把地球46亿年的历史分了五个大代：太古代、元古代、古生代、中生代、新生代。,第四节地质历史概述,生物史,创新型,更替型,科绝灭率%,15,20,57,21,22,生物史,生物进步性发展纵向：生物界发展由简单复杂，低级高级。生物的形态结构、生理机能复杂化、高级化，表明进化水平的全面提高。横向：生物对不同环境的适应，出现多方向的分化，演化属同一水平，因而生物由少多。生物发展具阶段性：原核真核；单细胞多细胞；多细胞体制不断改进。生物进化中的重大突破性发展：异养自养；两极（分解者+生产者）生态体系三极（生产者+消费者+分解者）生态体系；水生陆生。,无脊椎动物的两侧对称体制进一步发展，出现许多带壳的较高等门类（寒武纪）神经系统进一步发展，中枢神经系统集中化，产生了原始脊索动物和脊椎动物（无颌纲）（寒武纪）陆生植物的出现（志留纪到泥盆纪）鱼纲的鳔和鳍分别向肺和足进化，动物（两栖纲）登陆获得初步成功（泥盆纪）羊膜卵的出现，从两栖纲分化出陆生的爬行动物（晚石炭世）从变温到恒温的转变，产生原始哺乳动物（三叠纪）高等被子植物的出现（晚三叠世）灵长类的手和脑的形成，劳动工具的创造，语言和概念思维的产生，终于发展成人类（第四纪）,进化的不可逆性,含义：已演变的生物类型不可能回复祖型；已灭亡的类型不可能重新出现。这是道洛（L.Doll