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文档简介

1、,普 通 地 质 学,第六章 地质年代,第一节 相对年代的确定 第二节 同位素年龄测定 第三节 地质年代表,一则消息,山东莱州钻地4000米探黄金王国 11月9日,设计钻孔深度达4000米、由山东黄金集团设计并施工的“中国岩金勘察第一深钻”在莱州三山岛开钻。 钻杆怎么通到地下4000米的“地下世界”?这次“第一深钻”根据莱州地区岩石物理机械特征和可钻性以及钻孔深度等因素,主要选择绳索取芯钻为主,采用的是四级逐渐变窄的技术进行钻孔 。 为什么要钻地4000米?在开钻仪式上,中国科学院院士翟明国就此进行了详尽解释:放眼世界,一些国家的金矿钻孔深度早已经突破了4000米,甚至5000米。从国际矿业数

2、据显示,1000米至5000米之间的金矿开采价值更大,所以近几年发达国家不断加强深度采矿的技术。虽然我国是世界黄金生产的第一大国,但至今我国的黄金勘察、开发仅限于地下1000米以内,甚至多集中在800米以内的地球表层开采,之前国内金矿勘探第一深度在安徽,深度达到了2706米。,地质年代系指地质体形成或地质事件发生的时代。包括二层含义(二种计时方法): 1.相对年代地质体形成或地质事件发生的先后顺序;(相对先后关系) 2.绝对年龄地质体形成或地质事件发生距今有多少年。(确切年龄),第一节 相对年代的确定,一、地层层序律 二、生物层序律 三、切割律(穿插关系),一、地层层序律,1.地层:在一定地质

3、时期内所形成的层状岩石(岩层组合、沉积层组合)。即一定时代的岩层组合. 地层形成时是水平或近于水平,老的先形成,在下面;新的后形成,叠置在上。 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、印模等)作为“示底构造”恢复顶底后,判断先后顺序。 2.地层层序律(叠置原理):原始产出的地层具有下老上新规律。它是确定地层相对年代的基本方法。,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,根据地层层序律,地层上新下老。,交错层,泥裂,地面,地面,地面,水平地层,倾斜地层,褶皱地层,倒转地层,地层经地壳运动后层序的变化,冲蚀(冲刷)构造:是

4、携带粗粒砂、砾的高速水流,流经较松软的细粒沉积物表面,在其上冲蚀出沟槽,并在沟槽中充填砂、砾的沉积构造。冲蚀(冲刷)构造总是出现在粗粒沉积层的底面,细粒沉积层的顶面,其沟槽底指向地层下方。,二、生物层序律,1.化石:埋藏在岩层中的古代生物遗体或遗迹称为化石。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。 生物实体被某种物质(CaCO3,SiO2,黄铁矿等)充填或交代而石化;生物遗体中不稳定成分挥发逸去,仅留下碳质薄膜。生物结构保持不变。 2.生物演变从简单到复杂,从低级到高级不断发展。一方面,老地层所含生物越简单、原始、低级,新地层中则高级;另一方面,不同时代地层含有不同

5、类型化石及其组合,而在相同时期相同地理环境(原先海洋或陆地相通,即同一沉积环境)中形成的地层,都含有相同的化石及其组合,这就是生物层序律。 3.有些生物对环境变化的适应能力很强,虽经慢长的地质历史,它们的特征无明显变化。如舌形贝从5亿多年前即已在海洋中出现,至今仍然存在。它对确定地层时代意义不大。,2.生物演变从简单到复杂,从低级到高级不断发展。,生命的演化 是不可逆的,标准化石:在地质历史中演化快、延续时间短,特征显著,数量多、分布广,对研究地质年代有决定意义的化石。,运用地层层序律和生物层序律对地层相对年代的确定其实际工作就是地层的划分和对比。 一般根据岩性、化石及地层层序进行地层划分与对

6、比。,甲地,乙地,丙地,综合图,不同地区地层划分与对比柱状图,三、切割律(穿插关系),以上两定律主要应用于地层(层状岩石),而对于侵入体之间或侵入体与围岩之间的相对年代(顺序),应使用切割律。 切割律侵入者年代新,被侵入者年代老,切割者年代新,被切割者年代老。 类似关系还有(可适用切割律):侵入岩的捕虏体时代比侵入体老;砾岩中砾石时代比砾岩时代老;脉体被切割者比切割者老。,1,2,3,4,5,6,第二节 同位素年龄测定 (绝对年龄),地球自原始太阳星云中的物质凝聚成一个行星至今有多少时间了,是人们长期以来探求的问题,不同的世界观有不同的看法。 地球年龄的计算起点神学家以圣经为依据,认为计算起点

7、应为耶稣基督的降生日,即地球只经历了4千多年的历史。,放射性同位素方法,该方法是1904年英国物理学家卢福首先提出的。,同位素年龄测定,1具有不同原子量(中子数不同、质子数相同)的同种元素的变种称为同位素。有的同位素其原子核不稳定,会自动放射出能量,即具放射性,称为放射性同位素。如238U,235U,234Th,232Th,87Rb,40K等。经过放射性衰变(放出a粒子、 粒子、 射线)变成稳定同位素。 放射性同位素都具有固定的蜕变速度。某一放射性元素蜕变到它原来数量的一半所需的时间称为半衰期。它是一个常数。如238U238Pb半衰期为4.49109年,234Th的半衰期为24.1天。,质子数

8、与中子数之和,2根据衰变规律,有 T=(1/)ln(1+D/N) 式中衰变常数(每年每克母体同位素能产生的子体同位素克数);D蜕变而成的子体同位素;N矿物中放射性同位素蜕变后剩下的母体同位素;t包含该放射性元素的矿物的同位素年龄(放射性同位素的年龄)。,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( T 1/2 )后,那么含有这一元素的矿物晶体自形成以来所经历的时间( t ),就可根据公式求得。 式中 为蜕变常数,=0.639/T 1/2 ; N(母体同位素)的总量; D蜕变产物(子

9、体同位素)的总量,3通常用来测定地质年代的放射性同位素:K-Ar,Rb-Sr,U-Pb,40Ar-39Ar法用于测定较古老岩石的年龄;14C的半衰期短,专用于测定最新的地质事件或考古。 取样送专门单位测定,准确性有待提高。,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。,用于测定地质年代的放射性同位素,铷 锶法、铀(钍) 铅法(包括 3 种同位素)主要用以测定较古老岩石的地质年龄; 钾 氩法的有效范围大,几乎可

10、以适用于绝大部分地质时间,而且由于钾是常见元素,所以钾 - 氩法应用最为广泛; 14 C 法由于其同位素的半衰期短,它一般只适用于 5 万a 以来的年龄测定,专用于测定最新的地质事件或考古。 ; 另外,近年来开发的钐 - 钕法和 40 Ar- 39 Ar 法以其准确度提高、分辨率增强,显示了其优越性,可以用来补充上述方法的一些不足。,注意: 同位素测年方法、原理科学性强,但由于D、N的含量不易测试或地史中保留不全(丢失),故存在测年误差。 地史记年以百万年为单位。,根据测定,南非圭亚那的角闪岩为41.30亿年1.7亿年; 我国遵化的变质岩为34.19亿年2.42亿年。 世界上最古老的化石是兰绿

11、藻为35亿年。 岩石是地球形成后地质作用的产物,地球的年龄比最老的岩石年龄还要大,估计为46亿年,月球上岩石的年龄值一般为 31亿 46亿 a,有了划分相对年代,绝对年龄的原则,就可以按年代的顺序把地质历史进行系统性编年。 地质年代单位 年代地层单位 宙 (eon) 宇 (eonothem) 代 (era) 界 (erathem) 纪 (period) 系 (system) 世 (epoch) 统 (series),第二节 地质年代表,地质年代简表,太古代和元古代:这两个名称是1863年由美国人洛冈命名的,他命名的意思是指生物界太古老和生物界次古老。,自寒武纪后到2.3亿年前这段时间为古生代,

12、这个名称由英国人赛德维克制定,他依照洛冈取了生物界古老的意思,此事发生在1838年。,从2.3亿年前到0.65亿年前为中生代。从0.65亿年后到现在为新生代。这两个代均由英国人费利普斯于1841年命名,取意分别为生物界中等古老和生物界接近现代。,最古老的纪叫震旦纪,由美籍人葛利普于1922年在中国命名,葛氏当时活动在浙、皖一带,他按照古代印度人称呼中国为日出之地而取了这个名称。起于18或19亿年前,止于5.7亿年前。这个时期的生命主要是细菌和蓝藻,后期开始出现真核藻类和无脊椎动物。,1936年赛德维克在英国西部的威尔士一带进行研究,在罗马人统治的时代,北威尔士山曾称寒武山,因此赛德维克便将这个

13、个时期称为寒武纪。 33年以后,另一位英国地质学家拉普华兹在同一地区发现一个地层,这个与较早发现的志留纪与寒武纪相比有着诸多不同的地方,它介入上述两个层之间,显然是属于一个不同的有代表性的时期,因此他根据一个古代在此居住过的民族名将这个时期称为奥陶纪。,志留纪的名称的产生比寒武纪和奥陶纪都要早,大约是在1835年,莫企孙也是在英国西部一带进行研究,名称的意思来源于另一个威尔士古代当地民族的名称。 莫氏和赛德维克于1839年在德文郡(Devonshire)将一套海成岩石层按地名进行了命名,中文翻译为“泥盆”。,石炭这个名称的出现可能是最早的,1822年康尼比尔和费利普斯在研究英国地质时,发现了一

14、套稳定的含煤炭地层,这是在一个非常壮观的造煤时期形成的,因此因煤炭而得名。 二叠纪这个名称是我国科学家按形象而翻译的,,1822年,德哈罗乌发现英吉利海峡两岸悬崖上露出含有大量钙质的白色沉积物,这恰恰是当时用来制作粉笔的白垩土,于是便以此命名为白垩纪。需要指出的是,世界上大多地区该时期的地层并不都是白色的,如在我国就是多为紫红色的红层。,莱伊尔曾经将古生代称第一纪,中生代为第二纪,新生代为第三纪,1829年德努阿耶在研究法国某些地区的地质时按魏尔纳的分层方案从第三纪中又划分出来了第四纪,这样,新生代便由这两个纪所组成。从前的第一纪则由纪升代含六个纪,同样第二纪也升代含三个纪。,地球年龄不超过4

15、6亿年 南美圭亚那地盾角闪岩 41.30亿年1.7亿年 澳大利亚最老的矿物锆英石 42亿年 我国河北遵化变质岩铷-锶法测定 34.192.42亿年. 我国最老的化石-蓝绿藻35亿年,生命的演化,地球的形成已有46亿年的历史了,地球上的生物界从简单到复 杂、由低等到高等、由水生到陆生,经历了极其漫长的38亿年的演 化历程。 38亿年前,原始生命形成,生命的演化进入藻类繁盛时期。 5.7亿年前,生命大爆发,现今生存的各动物门类几乎都有了代表, 其后历经 藻类和无脊椎动物时代(距今5.7-4.38亿年) (寒武纪-志留纪) 裸蕨植物和鱼类时代 (4.38-3.65亿年) (泥盆纪-石炭纪) 蕨类植物

16、和两栖动物时代 (3.65-2.45亿年) (二叠纪-三叠纪) 裸子植物和爬行动物时代 (2.45-0.65亿年) (三叠纪-第三纪) 被子植物和哺乳动物时代 ( 6500-160万年) (第四纪) 人类时代(160万年前至今),终于发展到今天千姿百态、繁花似锦 的生物界。,2007年4月4日拍摄的专家小组在距今约6.32亿年的地层中发现的卵囊胞化石的电子图像。当日,中科院南京地质古生物研究所召开新闻发布会,宣布以该所古生物专家为主的中美古生物专家小组,研究发现了迄今为止最早的动物休眠卵化石,这将科学界已知的动物起源时间提前至6.32亿年前,比此前已知的5.8亿年前又早了5000多万年。,寒武

17、紀、奧陶紀和志留紀為早古生代,早古生代為海相无脊椎动物最繁盛的時代主要古生物包括三叶虫、珊瑚、海綿動物、苔藓虫、腕足類、筆石類、水母、海百合等.,早古生代 藻类和无脊椎动物时代(距今5.7-4.38亿年),奥陶纪 无脊椎动物非常繁盛,蝴 蝶 虫 (三叶虫),永顺湘西虫(三叶虫),层叠石:根据这一块化石,可测出:10亿年前每年为500-480天,每天为十几个小时。,志留纪,珊瑚 三叶虫 菊石 石燕(腕足类),晚古生代裸蕨植物和鱼类时代(4.38-3.65亿年),早古生代晚期出現的魚類,在泥盆紀最為發達,並在泥盆紀晚期逐漸演化為原始型兩棲類,開始了動物登陸的歷史。,裸蕨植物和鱼类时代(4.38-3

18、.65亿年),中国工蕨,鱼化石,链珊瑚,石炭纪生物景观,石炭紀為兩棲類最繁盛的時代, 石炭紀中、晚期開始出現原始的爬行類。,中生代裸子植物和爬行动物时代(2.45-0.65亿年),历经一次生物大绝灭后,三叠纪时生物面貌大改观,以恐龙代表的爬行动物开始繁盛。,中生代有 三叠纪(Triassic Period)、侏罗纪(Jurassic Period)、白垩纪(Cretaceous Period)。 中生代为爬行动物空前繁盛的時代。其中如雷龙、梁龙,以草食為主,身体庞大(可长达30m 、重达60吨)。此時代,也有以肉食為主,身形灵活的霸王龙等。此時不仅陆地上有恐龙,海洋中有鱼龙、蛇头龙等,天空中也

19、有翼龙类等。,裸子植物和爬行动物时代(2.45-0.65亿年),晚三叠世西南植物区景观,裸子植物和爬行动物时代(2.45-0.65亿年),中侏罗世内蒙植物区景观,裸子植物和爬行动物时代(2.45-0.65亿年),白垩纪晚期东北亚热带植物区景观,爬行动物时代(2.45-0.65亿年),中生代末期为地球上生物演 化的巨大变革時期之一。原來极其繁盛的爬行动物恐龙类在中生代末期突然全部绝灭,海洋中盛极一时的菊石、箭石类(属软体动物)也几乎同時全部绝灭。而中生代晚期逐渐发育的哺乳動物及鸟类,由於适宜性较强,己逐取代了恐龙。新生代为哺乳动物最为发达的時代。,新生代的绝大部份动物生活在陆地,但也有生活於海中

20、(如鲸鱼、海豚等)和空中(如翼手类)。,新生代晚期开始出现人类,此也是地球上生物演化史的最重大一次变化,三、岩石地层单位的概念,根据地层岩性组合及空间分布建立岩石地层单位群、组、段。组是基本单位,岩性岩相及变质程度一致,具一定延伸规模,由一种或多种岩石互层组成。如温泉华山岭组。组内分段(岩性相当均一),若干个组(特征类似)合并成群。 岩石地层单位划分不以化石为依据,无特定时代对应关系,但找到化石后,可确定其时代。,复 习,六、地质年代 地层层序律、生物层序律、切割律; 地质年代单位与年代地层单位的对应关系; 地质年代表及代号。 岩石地层单位群、组、段。,一个帖子,一个有趣的贴子,转发给大家共享:请铭记这道题,这不是巧合。 如果令 A B C D E F G H I J K L M N O P Q

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