第三章地质作用与地质年代

第三章地质作用与地质年代主讲人：范柱国E-mail:Fanzhuguo@国土资源工程学院地球科学系昆明理工大学第一节地质作用

在漫长的地质历史中，地球每时每刻都处在不停的运动和变化之中，例如，地下深处高温高压的岩浆在向上运移，将深处的物质带到地球表层，使地球表层的物质成分发生变化。地表物质在流水、重力的作用下，由高处带到低处堆积。这些现象都是在地质作用下发生的。地质作用与岩石圈的循环第一节地质作用一、什么是地质作用？

由自然动力引起的使地壳或岩石圈甚至整个地球的物质组成、内部结构和地表形态发生变化和发展的作用称为地质作用（geologicalprocess）。

地质作用一方面不停息地破坏着地壳或岩石圈原有的物质成分、结构、构造和地表形态；另一方面又不断形成新的物质成分、结构、构造和地形形态。地质作用既有破坏性，又有再造性，是破坏中再造，在再造中破坏，这对矛盾的统一体在其发展过程中不断改造着地壳或岩石圈，使其总是处于一种新的状态。第一节地质作用二、地质作用的类型（一）地质作用类型划分的依据

地质作用类型划分的依据—产生地质作用的能量。产生地质作用的能量来源两个方面。一是来源于地球内部，主要有旋转能、重力能、热能、结晶能和化学能，上述能源系统称为内能；二是来源于地球以外的能源，主要有太阳辐射能和日月引力能等，这些来自地球以外的能源统称为外能。第一节地质作用（二）地质作用的类型

根据地质作用的能量来源和发生部位，将地质作用划分为：外动力地质作用和内动力地质作用两大类。

外动力地质作用：是指主要由地球外部能源引起的、发生在地球表层的地质作用，又称为外力地质作用或表层地质作用。

内动力地质作用：是指主要由地球内部能源引起的地质作用，又称为内力地质作用或内部地质作用。第一节地质作用（三）外动力地质作用概述

1、外动力地质作用发生的原理来自地球以外的太阳辐射能和日月引力能等促使了地球外部圈层（大气圈、水圈、生物圈）运动与循环，使它们成为改造地壳表面或表层的直接动力（即地质营力）。同时，在地球外部圈层的运动过程中，地球内部的重力能与旋转能也起着重要作用。

2、地质营力的介质液态地质营力：地面流水、地下水、湖泊和海洋；固态地质营力：冰川；气态地质营力：大气和风。

3、外动力地质作用的过程（或序列、类型）

风化作用→剥蚀作用→搬运作用→沉积作用→成岩作用第一节地质作用（三）外动力地质作用概述4、外动力地质作用的类型第一节地质作用（四）内动力地质作用概述内动力地质作用主要是由地球内部能源引起的地质作用，一般发生于地球内部，包括岩浆作用、变质作用和构造运动。第二节地质年代内容提要：一、地质年代及其确定的方法（一）相对地质年代的确定（二）同位素年龄的测定二、地球的年龄三、地质年代表（一）地质年代单位及地层单位的划分（二）地质年代表及其生物特征第二节地质年代

正如论述人类社会的发展历史，可以用社会发展的主要事件来描述一样，（如不同朝代、不同的社会阶段作为时间的概念)。对整个地球发展演化的历史和对地质历史中发生的地质事件（如生物的大规模兴盛与灭绝、强烈的构造运动、岩浆活动、海陆变迁等）的论述、记述、研究也需要一套相应的地质年代，类似于社会年代。一、地质年代及其确定的方法（一）地质年代

地质年代（Geologictime）是指地球上各种地质事件发生的年代。它包含两个方面的含义：其一是：地质事件发生的先后顺序，称为相对地质年代；其二是：地质事件发生的距今多少年，称为绝对地质年代，由于主要是运用同位素进行测定，所以又称之为同位素地质年龄。（二）相对年代的确定方法一）地层学方法（地层层序律）：1669年，出生于哥本哈根的斯特诺(NicolausSteno，1638-1686)总结出在岩层之间，存在着如下的规律：岩层在形成后，如未受到强烈的地壳运动的影响而颠倒原来的位置，应该是先沉积的在下，后沉积的在上，一层压一层，保持近于水平的状态，延展到远处才渐渐尖灭。新老12345一、地质年代及其确定的方法一、地质年代及其确定的方法

岩层

-层状岩石,即由两个平行或近于平行界面所限定的一套岩石组合。包括沉积岩、层状变质岩、层状火山岩。

地层-在一定地质时期内所形成的层状岩石。

地层＝岩层＋时间（年代）

地层层序律-原始产出的地层具有上新下老的层序规律。

地层形成时是水平或近于水平的，先形成的位于下部，后形成的位于其上部.注意：原始产出的上新下老，并非现在野外见到的地层都是上新下老，其中又有后期地壳运的改造。对于后期地壳运动使地层变动（倾斜、倒转）的地层层序可用沉积构造中的层面构造（波痕、泥裂、有痕等）作为“示底构造”恢复顶底后，判断先后顺序。一、地质年代及其确定的方法根据地层层序律判断下图中地层的新老关系？A－原始水平层理；B－倾斜层理；C－倒转地层；1、2、3、4－表示地层从老到新一、地质年代及其确定的方法（一）相对年代的确定方法

二）古生物学方法（化石层序律）：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。因此，在时代较老的岩石中保存的生物化石相对较低级，构造较简单；而在时代较新的岩石中保存的生物化石相对较高级，构造较复杂。一、地质年代及其确定的方法化石---地质历史中生物在地层中留下纪录，这就是化石。埋藏在岩层中的地历史时期的生物遗体或遗迹，（硬体、壳、骨、蛋及活动痕迹），保留了生物的硬体结构。标准化石---地史中，演化快，延续时间短，特征显著，数量多，分布广的生物。如寒武、奥陶纪三叶虫化石、泥盆纪鱼类化石。植物化石三叶虫化石一、地质年代及其确定的方法三）构造地质学方法（切割律）：上述两条准则主要适用于确定沉积岩或层状岩石的相对新老关系，但对于呈块状产出的岩浆岩或变质岩则难以运用，因为它们不成层，也不含化石。但是，这些块状岩石常常与层状岩石之间以及它们相互之间存在着相互穿插、切割的关系，这时，它们之间的新老关系依地质体之间的切割律来判定，即较新的地质体总是切割或穿插较老的地质，或者说切割者新、被切割者老。（二）相对年代的确定方法1：花岗闪长岩；2．石英闪长岩；3．长英岩脉；4．花岗细晶岩脉；5.断层。试用切割律判定下列图中各地质体新老关系？第一节地质年代及其确定的方法一、地质年代及其确定方法（二）同位素年龄（绝对年龄）的测定

相对地质年代只是表示了地质事件或地层的先后顺序，即使是利用古生物化石组合的方法，也只能了解它们的大致时代。要更确切、更全面地了解地球的发展历史，必须定量地知道地质事件究竟发生距今多少年的时候？延续多长时间？地质事件的剧烈程度、作用速率怎样？以及地球确切年龄、地球或地壳演化的细节等等。所以，以年为单位来测定绝对地质年龄长期以来深受地质学界的重视。

19世纪末，放射性同位素的发现，为测定岩石的绝对年龄提供了科学方法，这种方法主要是利用同位素的蜕变规律，因此被称为同位素地质年龄测定法。一、地质年代及其确定方法（二）同位素年龄（绝对年龄）的测定一）测定的原理

根据保存在岩石中的放射性元素的母体同位素的含量和子体同位素的含量分析，多长时间才能有这样子体和母体的比例，关键是放射性元素的固定衰变常数。

T=1/λLn(1+D/N)λ-衰变常数；D-母体同位素质量；N-子体同位素质量。D和N可用质谱仪测定。其计算出的是该同位素的形成年龄，也就代表了所在岩石的形成年龄。一、地质年代及其确定方法（二）同位素年龄（绝对年龄）的测定二）测年同位素的条件1、具有较长的半衰期；2、该同位素在岩石中有足够的含量；3、子体同位素易于富集并保存下来。一、地质年代及其确定方法（二）同位素年龄（绝对年龄）的测定三）同位素测年的方法简介1、铷-锶法、铀（钍）-铅法：主要用于测定较古老岩石的年龄；2、钾-氩法：有效范围大，几乎可以适用于绝大部分地质时间，而且钾是常见元素，许多矿物中都富含钾，因而使钾-氩法的测定难度降低、精确度提高，所以钾-氩法应用最为广泛；3、14C法：由于其同位素半衰期短，它一般只适用于5万年以来的年龄测定；4、钐-钕法、40Ar-39Ar法：精度高，分辨率强。二、地球的年龄及其主要事件（一）我们是怎么知道地球的年龄？1、地球表面最古老的岩石年龄测定，确定地球形成年龄下限值为40亿年。2、陨石年龄测定，证明地球的年龄在40亿年以上。3、月球上岩石的年龄测定为31-46亿年，从太阳系内天体形成统一性考虑，推测地球年龄为46亿年。综上所述，推测地球年龄为46亿年。二、地球的年龄及其主要事件（二）地球的自形成以来发生了哪些主要事件？三、地质年代表

19世纪以来，地质学家和古生物学家，通过对全球各个地区新老不同地层进行对比研究，特别是对其中所含的古生物化石的对比研究，逐渐认识到地球和地壳在整个发展进程中，生物界的演化及无机界的演化均表现出明显的自然阶段性。于是，他们以地球演化的这种自然阶段性为依据，配合同位素年龄的测定，对漫长的地质历史进行了系统的编年与划分，编制出一个在全球范围内能普遍参照对比的年代表，即地质年代表。三、地质年代表（一）地质年代单位及年代地层单位的划分

一）地质年代单位

1、地质年代单位划分的依据

地质年代的划分是依据生物界和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套小的阶段，小的阶段中又包含着更小的阶段。

2、地质年代单位根据这种阶段的级次关系，地质年代表中划分了相应的不同级别的地质年代单位，其中最主要的有宙、代、纪、世四级年代单位。三、地质年代表（一）地质年代单位及年代地层单位的划分

二）年代地层单位与地质年代单位相对就的年代地层单位为：宇、界、系、统，它们是在各级地质年代单位的时间内所形成的地层。

三）地质年代单位与年代地层单位的级别对应关系三、地质年代表（一）地质年代单位及年代地层单位的划分

四）岩石地层单位（区域性地层单位）在有些地区，常因化石依据不足或研究程度不够等原因，只能按地层层序、岩性特征及构造运动特点来划分地层单位，称为岩石地层单位或区域性地层单位。岩石地层单位一般包括群、组、段3级。三、地质年代表（二）地质年代表及其生物特征一）地质年代表

将地球上的各种地质事件，按其发生的先后顺序，进行系统地时代编排后列出的反映地质历史的时间表。三、地质年代表二、地质年代表及其生物特征二）不同时代生物及地质特征简介三、地质年代表二、地质年代表及其生物特征二）不同时代生物及地质特征简介三、地质年代表二、地质年代表及其生物特征二）不同时代生物及地质特征简介三、地质年代表二、地质年代表及其生物特征二）不同时代生物及地质特征简介地质时代、地壳运动与生物演化简表复习思考题一、定义下列