普通地质学谢文伟-黄体兰-周仁元-王嵩莉-第十七章-地质年代及地史简述

1、普通地质学,第十七章 地质年代及地史简述,江西应用技术职业学院 谢文伟 谢宇飞 制作,17.1 地质年代的确定,地质年代,相对年代 根据生物的演化顺序和岩石的新老关系，确定地质体形成或地质事件发生的先后顺序。,绝对年代 依据同位素年龄测定地质体形成或地质事件发生时距今多少年。,在描述地球历史或地质事件的年代时，两者都很重要。,第一节 地质年代的确定,研究地壳历史的依据,1.火成岩、沉积岩和变质岩的岩石性质和分布特点（恢复当时的形成环境）,2.生物化石的特性（时代和环境）,3.地质构造（产生的时间，形成时的环境）,17.1 地质年代的确定（相对年代）,一、相对年代的确定,地层层序律：沉积岩按先后

2、顺序一层层地依次沉积下来，因此正常的地层是老的在下，新的再上（即下老上新），这是确定地层新老顺序的一般规律。,（一）地层层序律,四川江油黄连桥地区中上三叠统地层剖面图,17.1 地质年代的确定（相对年代）,（二）化石层序律（生物层序律）,化石 由自然作用保存在地层中的地史时期的生物遗体和遗迹。,生物的演化是从简单到复杂、低级到高级不断发展的，岩层中所含的化石也具有一定的规律，岩石年代越老生物化石越原始、越简单、越低级。岩石年代越新、生物化石越复杂越高级。,化石层序律根据新老不同的地层中的化石（特别是标准化石等）可以确定化石之间的相对新老关系，并以化石来确定地层的相对新老关系的方法。,17.1

3、地质年代的确定（相对年代）,地层层序和化石层序是相辅相成的，根据地层层序律确定地层新老，可以帮助确定化石的新老；反过来，根据地层中化石的新老也可以确定地层的新老。这样经过多年的对比积累就能建立起地层顺序。,地层划分与对比及综合地层柱状图,标准化石指时代分布短、特征显著、数量众多、分布广泛的化石。,17.1 地质年代的确定（相对年代）,（三）切割律或穿插关系,喷出岩相对年代确定根据地层层序和其上、下地层中的化石来确定。,侵入岩相对年龄确定根据侵入、包裹、切割或穿插关系来确定。,侵入关系：侵入者年代新、被侵入者（围岩）年代老。 切割或穿插关系：切割或穿插者年代新、被切割或被穿插者年代老。 包裹关系

4、：包裹者年代新、被包裹者年代老。,岩石形成顺序示意图 （据夏邦栋，1995） 由早到晚：1石灰岩；2花岗岩；3矽卡岩；4闪长岩；5辉绿岩；6砾岩,17.1 地质年代的确定（同位素年龄）,二、同位素年龄（绝对年龄）的测定,根据地层中所含放射性元素及其衰变产物的含量比例，再根据其衰变常数（半衰期）来计算出矿物或岩石的年龄。,不是所有的同位素都能使用，一般是用半衰期较长的钾氩、铷锶、铀铅等同位素来测定较古老岩石的地质年龄。而碳-14半衰期较短，专用于测定较新的地质事件和考古材料。,同位素年龄具有一定的误差，但对于无化石的前寒武纪以及火成岩、变质岩等的年代是非常重要的依据。,用于测定地质年代的放射性同

5、位素,17.1 地质年代的确定（古地磁法）,三、古地磁法测定岩石年龄,岩石一般均具有磁性，是岩石在其形成过程中，磁性矿物在当时当地磁场方向下定向固结形成的，称为剩余磁性。地质历史中地磁的南北极是不断变换的，每一磁性的延续时间也不相同。因此，测定岩石的极性，确定该极性的延续时间，并通过与已知的标准值（地球极性时间表）对比，就可以推算该岩石的形成年代。,该方法只能用于中生代以来的岩石年龄测定，因为对更老的岩石尚未建立起可资比较的“标准”,17.2 地质年代表（地质年代表的建立）,第二节 地质年代表,一、地质年代表的建立,把不同地区的沉积地层，根据化石和岩性（主要是化石）进行详细的分析研究和对比，弄

6、清它们之间的相互关系，按先后（新、老）顺序连接起来，就建立起了完整的地层系统。根据地层系统建立一个比较完整的地层系统表，结合同位素年龄，生物演化的顺序、过程、阶段、大的构造运动、古地理环境变化等，将地壳的全部历史划分成许多自然阶段，即地质年代，按新老顺序进行地质编年，就构成了地质年代表。,宙 一般是以生物演化来划分的。 代 一般是以生物演化和大的构造运动划分的。 纪、世 一般是以生物演化、构造运动和古地理环境变化来划分的。,年代地层单位和地质年代单位,17.2 地质年代表（岩石地层单位）,在实际工作当中，还常用到岩石地层单位（地方性地层单位），是根据地层的岩性特征进行分层，并建立起地层系统和层

7、序。一般分为：群、组、段、层。,二、岩石地层单位的概念,群是最大岩石地层单位。它包括厚度大、成分不尽相同但总体外貌一致的套岩层。,组 是岩石地层的基本单位。一个“组”具有岩性、岩相和变质程度的一致性。,段是组内次一级的岩石地层单位。代表组内岩性相当均一的一段地层。,层是岩石地层单位中级别最小的单位。 有两种类型： 一是岩性相同或相近的岩石组合或相同结构的基本层序的组合； 二是岩性特殊、标志明显的岩层或矿层（标志层 ）。,17.3 地壳历史简述（前震旦纪）,一、太古宙,距今约46亿年25亿年，包括始太古代、古太古代、中太古代、新太古代。其特征是：,1.地壳处于普遍活动状态，地壳很薄，断裂构造、火

8、山活动极发育。形成了原始大气圈和水圈，产生了原始海洋和原始大陆。开始有了风化、剥蚀、搬运、沉积等外力地质作用，并形成沉积岩。,2.距今约38亿年南非发现的球状、棒状单细胞细菌化石。32亿年首次出现了无细胞核的原核生物（原始细菌和藻类）。,3.太古宙时期地壳发生了多次强烈的构造运动使太古宙地层褶皱、变质、岩浆侵入，从而扩大了原始古陆的范围，增加了稳定程度，形成了多种重要矿产，如铁、铀、金等。,第三节 地壳历史简述,地球的历史简称为地史，包括地球形成以来的古地理沉积环境和生物的演化史、构造运动史、岩浆活动史以及变质史、成矿作用史。,17.3 地壳历史简述（前震旦纪）,二、元古宙,距今25亿年5.4

9、亿年，进一步可划分为古元古代、中元古代、新元古代。特征是：,地壳运动、岩浆活动和变质作用强烈而广泛，但比太古代弱得多； 出现了大量具有真核细胞的蓝绿藻和细菌； 陆地上岩石裸露，一片荒凉。游离氧增多，并出现了代表氧化环境的红色地层； 元古宙后期发生了全球性的大冰期，我国称为南华冰期,总之，前震旦纪是构造运动、岩浆活动最强烈的时期，晋宁运动结束了本阶段的历史并形成了地球上地台的褶皱基底。如我国中朝准地台，扬子准地台、塔里木地台的褶皱基底。太平洋可能就是在这个阶段因岩石圈拉张断裂的发展而开始形成的。南华系、震旦系一般为覆盖在古大陆之上的稳定类型沉积（地台盖层），具有古生代的构造及沉积特征。,114藻

10、类；1517伊迪卡拉裸露动物群,中国震旦纪古地理图,（转引自杜远生，1998）,17.3 地壳历史简述（震旦纪和早古生代）,三、显生宙,距今5.4亿年4.1亿，历时约1.3亿年，包括三个纪：寒武纪、奥陶纪、志留纪。其特征有：,1.早古生代,祁连山,17.3 地壳历史简述（震旦纪和早古生代）,早古生代化石 17三叶虫；814笔石；1517鹦鹉螺；1822腕足；2324珊瑚,中国早寒武世古地理图,（转引自刘本培，1996）,中国早志留世古地理图,（转引自刘本培，1996）,17.3 地壳历史简述（晚古生代）,2.晚古生代,距今4.1亿年2.5亿年，历时约1.6亿年，包括泥盆纪、石炭纪、二叠纪。特征

11、是：,地壳运动较为激烈，形成第二次大海侵，但比早古生代范围小。海进、海退的方向、时间已有明显的差异，是向陆地面积进一步扩大发展的时代。二叠纪华北上升为陆，形成南海北陆的局面； 二叠纪以来地球上各个古陆聚合形成联合古陆，赤道洋消失，乌拉尔海消失，形成了特提斯海，即古地中海； 生物界大发展时期； 陆生植物第一次大发展，蕨类植物兴盛 脊椎动物从水到陆的飞跃，鱼类、两栖类动物空前繁盛 海洋无脊椎动物兴衰变化：早古生代兴盛的三叶虫、笔石、鹦鹉螺类等大量减少，最终 灭绝，代之而起的是珊瑚、菊石类等的繁盛 由于海西运动形成了乌拉尔褶皱山脉、阿帕拉契山脉以及我国的天山、北山、大小兴安岭、长白山、昆仑山等褶皱山

12、脉，同时伴有大量的花岗岩浆侵入。,17.3 地壳历史简述（晚古生代）,晚古生代化石,12菊石；37腕足；8笔石；9竹节石；1015珊瑚；1621 ；2227古植物；2829古脊椎动物,中国晚二叠世古地理图,（转引自刘本培，1996）,17.3 地壳历史简述（中生代）,3.中生代,中生代从距今2.5亿年至0.65亿年，历时约1.85亿年，包括三叠纪、侏罗纪，白垩纪。,中、新生代联合古陆分裂过程复原图 （据Allegre，1983）,17.3 地壳历史简述（中生代）,三叠纪中、晚期的印支运动，使联合古陆沿赤道附近分裂解体，特提斯洋将联合古陆分割成北方的劳亚古陆和南方的冈瓦纳古陆。在我国使秦岭、巴颜

13、喀拉大雪山、滇西海槽褶皱、隆起，华南浅海区褶皱上升为陆，从而结束了南海北陆的格局。 白垩纪早期特提斯洋进一步扩张，印度已向北迁移到南纬30左右，非洲和南美洲开始分裂，形成大西洋的“胚胎”。 侏罗纪、白垩纪时，世界大陆地区进入了第三次大海侵时期，大部分陆地被海水淹没。而我国由于三期燕山运动使绝大部分地区都上升为陆，在东部形成一系列NE向、NNE向构造线和断陷盆地，地层间形成多次不整合，并形成大规模、大范围的岩浆喷发和侵入活动。 生物界显著变化的时期。 侏罗纪鸟类开始出现； 无脊椎动物古生代种群灭绝，代之以新的种群； 陆生植物以真蕨类植物和裸子植物最为繁盛，到晚白垩世，被子植物代替了裸子 植物兴盛

14、起来。 白垩纪末的燕山晚期运动使西芷一带的浅海褶皱形成唐古拉山脉、冈底斯山脉，东部沿海一带也褶皱成山。在我国中生代又称为印支构造阶段和燕山构造阶段。,中生代特征,中国晚侏罗世古地理图,（转引自刘本培，1996）,9.2 湖泊的地质作用（机械沉积）,热河生物群(K1)集锦,蜂,蜻蜓,松果,荷叶,蚊,三尾类蜉蝣,鹦鹉嘴龙,狼鳍鱼,蟹,17.3 地壳历史简述（中生代）,地壳变动强烈逐步形成了现代格局； 冈瓦纳古陆分裂解体，大西洋不断扩张，非洲和印度板块不断向北运动，并与欧 亚大陆碰撞连接，特提斯海大部分消失，在欧洲褶皱形成阿尔卑斯山脉，在我国形 成喜马拉雅山脉； 太平洋东岸褶皱形成高峻的安底斯山系，以及圣安德列斯走向大断裂，现今仍在活 动。太平洋西岸，火山活动贯穿整个新生代，形成一系列火山岛弧,现在的日本、 台湾、菲律宾等地。 一些古生代褶皱山系，昆仑山、天山、祁连山等再度上升，盆地继续下陷。同时， 火山活动强烈，侵入活动相对规模较小。 生物界的发展： 统治中生代的爬行动物大部分绝灭，代之而起的是哺乳动物、鸟类和真骨鱼类的极 大繁盛； 新生代是被子植物的时代，有草本、有木本，并出现了分区分带现象。 古近纪时，中国境内现代地貌的轮廓已基本形成，此时，除台湾、东南沿海一带、喜玛拉雅等地有海侵外，其他广大地区都为陆地。由于喜玛拉雅运动，使喜玛拉雅、台湾海槽褶皱升