地球科学概论第四章地质年代与地质作用

1、第一节 地质年代 第二节 地质作用,第四章 地质年代与 地质作用,一、相对地质年代的确定 二、同位素地质年龄的测定 三、地质年代表,第一节 地质年代,怎样知道地球的过去？,那些发生在亿万年以前的往事，你们是怎样知道的？ 地球的历史就记录在岩石身上,中国学者朱熹(1130-1200)发现,尝见高山有螺蚌壳，或生石中，此石即水中之物。下者却变而为高，柔者变而为刚。 此事思之至深，有可验者。,意大利著名的艺术家、知识渊博的学者达芬奇(Leonado Da VinciI，1452 -1519),亚平宁山脉上发现的海生介壳化石，本是生活在海滨的生物。 他推论，后来这里的地势升高，所以这些海洋生物的遗体就

2、会出现在山上。,指地球上各种地质事件发生的时代。 它包含两方面含义：其一是指各地质事件发生的先后顺序，称为相对地质年代； 其二是指各地质事件发生的距今年龄，由于运用同位素定年技术获得，称为同位素地质年龄。,地质年代,1、 地层层序律 地质历史上某一时代形成的层状岩石称为地层。地层形成时的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。,一、相对地质年代的确定,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,地质历史上的生物称为古生物，化石是保存在地层中的古代生物遗体和遗迹。 生

3、物演化律-生物演化的总趋势是从简单到复杂，从低级到高级（阶段性）； 以往出现过的生物类型，在以后的演化过程中绝不会重复出现（不可逆性）。,2、 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。这就是化石层序律或称生物群层序律。,2、 化石层序律,地层对比及综合柱状图,地质体之间的切割律-即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。,3、 切割律,二、同位素地质年龄的测定,贝克尔(H. Becquel, 1852-1908) 1896年，天然放射线的铀

4、被发现。,卢瑟福(L.Rutherford,1871-1937),1903年提出放射性元素的原子会蜕变，即自行分裂为另外的原子，并在以后的实验中得到证实。,放射性元素在自然界中自动地放射出(粒子)、(电子)或(电磁辐射量子)射线，而蜕变成另一种新元素。 各种放射性元素都有自已恒定的蜕变速度。其衰变速度通常是用半衰期表示的。 所谓半衰期是指母体元素的原子数蜕变一半所需要的时间。,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N)的总

5、量(N)和蜕变产物(子体同位素D)的总量(D)的比例计算。 T=(1/)ln(1+D/N) 其中0.639/T1/2,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被保存下来。,放射性元素蜕变,238U -206Pb + 8 4He 半衰期 45 亿年 235U -207Pb + 7 4He 7.1 亿年 232Th -208Pb + 6 4He 139 亿年,最古老的岩石,1973年在格陵兰发现的，年龄为38亿年； 19

6、83年又在澳大利亚找到几粒年龄为41-42亿年的矿物颗粒。,中国最古老的岩石,鞍山白家坟 发现有38亿年的岩石。 迁西太平寨 发现有3837亿年的岩石。,同位素定年方法,1 U-Pb 2 Rb-Sr 3 K-Ar 4 Ar-Ar 5 Sm-Nd 6 C-N 5692年,地质年代表,宙(宇)代(界) 纪(系) 同位素年龄(百万年) 新生代(界) 第四纪(系) 0 第三纪(系) 白垩纪(系) 65 中生代（界） 侏罗纪(系) 三迭纪(系) 显生宙(宇) 二叠纪(系) 248 石炭纪(系) 古生代(界) 泥盆纪(系) 志留纪(系) 奥陶纪(系) 寒武纪(系) 543 元古宙 震旦纪(系) 800 中

7、元古代(界) 古元古代(界) 太古宙(宇) 2500 冥古宙(宇),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。,三、地质年代表,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。,地质年代单位,根据这种阶段的级次关系，地质年代表中划分出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。,地质年代单位,“宙”是最大一级的地质年代单位，它往往

8、反映了全球性的无机界与生物界的重大演化阶段，整个地质历史从老到新被分为冥古宙、太古宙、元古宙和显生宙4个宙，每个宙的演化时间均在5亿年以上。 “代”是仅次于“宙”的地质年代单位，往往反映了全球性的无机界与生物界的明显演化阶段。每个代的演化时间均在5000万年以上。,“纪”是次于“代”的地质年代单位，它往往反映了全球性的生物界的明显变化及区域性的无机界演化阶段。每个纪的演化时间在200 万年以上。 “世”是次于“纪”的地质年代单位，它往往反映了生物界中“科”“属”的一定变化。每个纪一般分为早、中、晚3个世或早、晚2个世。但在第三纪与第四纪中，世的名称比较特殊。,与上述各级地质年代单位相对应的年代

9、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。,地层单位,地质年代单位 地层单位 宙宇 代界 纪系 世统,地质年代表,宙(宇)代(界) 纪(系) 同位素年龄(百万年) 新生代(界) 第四纪(系) 0 第三纪(系) 白垩纪(系) 65 中生代（界） 侏罗纪(系) 三迭纪(系) 显生宙(宇) 二叠纪(系) 248 石炭纪(系) 古生代(界) 泥盆纪(系) 志留纪(系) 奥陶纪(系) 寒武纪(系) 543 元古宙 震旦纪(系) 800 中元古代(界) 古元古代(界) 太古宙(宇) 2500 冥古宙(宇),元古宙的菌藻类生物,早古生代的海生无脊椎动物,泥盆纪的鱼类,晚古生

10、代的蕨类孢子植物,中生代的爬行动物恐龙,新生代的哺乳动物及被子植物,一、地质作用的能量来源 二、地质作用的类型,第二节 地质作用,地质学把自然界引起地壳或岩石圈的物质组成、结构、构造及地表形态等不断发生变化的各种作用称为地质作用； 把引起这些变化的自然动力称为地质营力；而传播能量的媒介称为介质。,地质作用,引起地质作用的能量来源主要包括地球外部的和地球内部的能源两种。 地球外部的能源主要是太阳辐射能和日月引力能,此外其它星体作用及陨石的撞击等也起着一定的作用。 地球内部的能源主要包括重力能、地热能、地球旋转能及化学能、结晶能等。,一、地质作用的能量来源,1、 表层地质作用 指主要由地球外部的能源引起的、发生在地球表层的地质作用(又称外动力地质作用或外力地质作用)。 按不同地质营力的介质的物理状态可分3种类型： 地面流水、地下水、海洋、湖泊、冰川及风的地质作用等。,二、地质作用的类型,每种营力一般都按照风化作用、剥蚀作用、搬运作用、沉积作用和成岩作用这样的过程进行。