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1、地史学地史学 第一章 地史学绪论 一、地史学的任务和内容 地球形成时间：46亿年 地史学（historical geology）：研究地球及其生 物界的形成和发展历史的学科。 地史学研究的对象：主要是地壳上的地层。 地史学研究的任务：运用动力地质学、古生物学 、矿物学、岩石学和构造地质学方面的知识，分 析和推论地质时期中地球岩石圈、水圈、气圈和 地表生物界在时间上的发展和演变历史。 地表成层岩石及其所含古生物化石的形成顺序、 地层的划分对比和地质时代确定（地层学） 地层的形成环境条件和分布特征，恢复当时的海 陆分布古地理轮廓（沉积古地理学） 研究地层的沉积及岩浆组合时空分布特征及其与 岩石圈构
2、造发展历史的相互关系，推定其形成时的 构造条件，划分出不同的构造单元和构造阶段，恢 复岩石圈的构造发展史（历史大地构造学） 地史学的研究内容： 二、地史学与其他地质学科的关系 n地史学是地质学的一个分支学科，与普通地质学（地球科学 概论）、矿物学、沉积岩石学、火成岩岩石学、变质岩岩石 学、古生物学、古生态学、构造地质学、大地构造学、地球 物理学、地震地层学、层序地层学、地球化学、化学岩石学 、同位素地质年代学、古地磁学等地质学分支学科互相渗透 ，密切相关。 n地史学是石油地质学、煤田地质学、水文地质学、工程地质 学等专业性较强的地质学分支学科的基础。 n应达到的程度，具有分析总结所研究区域地史
3、的基本技能： 1.搜集已有地史资料，理出发展进程（会看）；2.根据露头 、钻井剖面的地层所含的各学科信息，依据地层学、沉积古 地理学、历史大地构造学的基本研究方法进行分析，总结出 发展历史（会做）。 三、地史学发展简史 1）关于地壳不断升降和海陆经常变迁，以及对化石生态环境的认识，在人 类历史上很早就有记载，但限于朴素而辨证的初步认识，没有形成系 统的地质科学。 2）西欧各国自十七世纪中期起，个别的地史学重要概念逐渐形成，为十九 世纪开始形成的独立地史学科奠定了必要的基础。 斯坦诺（丹麦医生，16381686）：地层叠覆律（Law of superposition） 根据在意大利托斯卡尼山脉的
4、地质观察，于1668年最早指出，未经变 动的地层，年代较老的必在下，年代较新的叠覆于上。 维尔纳（德国学者，17491817）：水成论（Neptunism）一切岩石包括 岩浆岩和火山岩在内都是在不同时期从最初淹没全球的原始海洋中沉 积形成的，之后没有发生任何变化。 郝顿（苏格兰地质学家，17261797）：火成论（Plutonism）许多火成岩 的矿物质不可能从水溶液中结晶出来，而是高温熔化物冷却形成，地 球的变化是无始无终的。 1. 地史学的启蒙阶段十八世纪末以前 地学研究史上第一次大争论：地质作用的根本认识问题水成论与火成论 地质时代系统的建立阶段 史密斯（英国工程师，地层学之父，1769
5、1839）：化石层序律（Law of faunal succession）不同时代的岩层中所含的化石各不相同，不同地 区含有相同生物化石的地层应属同一时代。 史密斯的重要发现开创了生物地层学研究的方法，为地层学中地质 年代表的建立奠定了科学基础，迅速在欧洲得到广泛传播。至十九世 纪七十年代末，古生代以来的纪（系）已在欧洲全部建立，标志着以 地层学为主体的狭义地史学已经形成一个独立学科。 居维叶（法国动物学家，17691832）：灾变论（Catastrophism）不同 地层间生物化石的更替是突然的、瞬时的，而不是缓慢的、渐进的， 地史中存在过全球性大灾变。 莱伊尔（英国地质学家，1797187
6、5）：正式命名、提出了均变论，继承 发展了郝屯的现实主义学术思想 生物界和非生物界在一切变革过程中 ，自然法则是始终一致的，确立了地质作用渐进进化的科学概念。 2. 地史学发展第一阶段十八世纪末至十九世纪七十年 代是狭义地史学(地层学)建立阶段 标志一、岩相古地理学的形成与发展 格莱斯利（瑞士地质学家，1838）：相概念 代表同一时期形成的不同岩石类型和生 物组合。 瓦尔特（德国学者）：瓦尔特相律（18931894） 建立有关理论并应用于地层分析 ，为岩相古地理学的发展奠定了基础。 标志二、地槽、地台理论的出现 丹纳（美国学者，18131895）、卡尔宾斯基（俄国地质学家，18471936）：
7、地槽 （十九世纪七十年代初期）、地台（十九世纪末期）理论 自从地壳构造演化理论问世以来，很快就出现了海洋和大陆位置固定论与活动论之争 魏格纳（德国气象学家，18801930）：大陆漂移学说（19121915） 固定论：大陆和海洋自形成以来，外形轮廓和地理位置基本未变。 活动论：地史中的海洋和大陆无论是相互位置或是古磁极间都发生过大规模的位移。 本阶段的主要特征是岩相古地理学与历史大地构造学的建立，标志着地史学已经 从狭义（地层学为主）走向全面发展的阶段，标志着近代地史学学科体系已经建立。 3. 地史学发展第二阶段十九世纪七十年代到二十世纪 中叶是近代地史学建立阶段（两个标志） 地学研究史上第二
8、次大争论：固定论与活动论 二次大战结束后，地质科学向海洋地质、深部地质以及天文地质等新领域进 军，由于新领域、新技术和新资料的出现，使原有的概念体系受到巨大冲击： l最早形成独立学科体系的地层学方面 当代地层学已超出单纯描述的框框，成为研究岩层各种特征和属性的四度时空 关系和变化的学科。产生有深刻影响的重要概念，分化出新的分支学科，如：层型 概念、多重地层单位概念、新灾变论和事件地层学、磁性地层学、层序地层学等。 l岩相古地理学领域 在碳酸岩盐成因、潮坪沉积、浊流和浊积岩及深海洋沉积作用等方面，都出现 新的概念并提出新理论。 l历史构造学研究方面 二十世纪六十年代以来海洋地质和地球物理研究的进
9、展，出现了海底扩张、地 壳消减概念，最后导致六十年代晚期法国勒皮雄、美国摩根和英国麦肯齐等学者共 同提出板块构造学说。 4. 地史学发展第三阶段二十世纪中叶以来是现代地史学 的变革时期 中国的地史学发展 n鸦片战争至辛亥革命期间的准备阶段（1840-1912） n只有一批外国学者和传教士怀着不同目的来华进行开拓性的地质调 查，晚期有中国地质学者(袁复礼等)参加。 n辛亥革命后开始的创业阶段（1912-1949） n1912年民国成立后我国正式组织地质调查机构，开展地质调查，标 志着我国近代地史学研究的开始。 n三十年代中期以前首先在地层古生物学领域内获得显著成果。在综 合地史研究方面，翁文灏总
10、结中国东部中生代地史特征时命名燕山 运动，美国学者葛利普完成中国地层、地史学总结性专著中国地 层学（1924-1928）。 n三十年代中期起，我国地史学的综合研究取得了显著进展，代表人 物李四光中国地质学（1939）；黄汲清中国主要地质构造单 位（1945）。标志中国地质学家在学术上已成熟，说明我国地史 学研究走上全面发展的近代化道路。 n新中国成立后的发展阶段（1949-今） 第二章 地史学的基本概念和研究方法 第一节 地层系统和地质年代 岩层：地球上层状的岩石（包括沉积岩、火山岩、变质岩） 地层（stratum）：当涉及探讨岩层的先后顺序、地质年代和组合成填图单位 时， 就将其称作地层。
11、地层与岩层相比，除了有一定的形体和岩石内容之外，还具有时间顺序时间顺序的含 义。 地层学：英文术语stratigraphy，由拉丁文stratum（地层）和希腊文graphia （描述）合成，即：地层描述的科学。 传统（狭义）地层学：研究地层顺序及与邻区地层的对比关系，建立其地层 系统和相应的地质年代系统。 现代（广义）地层学：不但要研究岩层的形成顺序和年代关系，还要研究地 层的物质特征（物理和化学）、时空分布规律和成因环境等方面的内容。所 有各类岩石都属于地层学和地层分类的总体研究范畴。 （一） 地层学的概念 1原始水平原理（Principle of original horizontali
12、ty）：Steno， 1669 （地层水平律） 2原始侧向连续原理（Principe of original lateral continuity） ：Steno，1669 （地层连续律） 3叠覆原理（Principle of superposition）：Steno，1669 （地层 层序律） 4穿切关系原理（Principle of cross-cutting relationships）： Hutton, 1795 5包含物原理（Principle of inclusions）：Lyell 6动物群顺序原理（Principle of faunal succession）：Smith，英
13、国，工程师兼测量员，1815 （化石层序律） 7灾变论（Catastrophism）：Cuvier，法国，动物学家，1812，对巴 黎盆地第三系中陆生脊椎动物研究：每个间断都代表一次突然的、恐怖 的、全球性的和毁灭了当时陆生和海洋生物的灾难性的浩劫，每次灾变 之后又创造出一批新的动物群，其延续到被下一个灾变所灭绝。 8变质原理（Principle of metamorphism）：在任何地方，变质作用 晚于地层的沉积或形成的作用。可用来描述事物发生的次序。 地层学几个古老的基本定律 穿切关系原理(Hutton，1795)： 指一个被岩浆侵入体或断层切割 或穿入的岩层，其年龄必然老于 切割它或穿
14、入它的那个岩浆侵入 体或断层。 包含物原理（Lyell） ：指被包含在一个大岩 石体内的小碎块，其年 龄必然老于包含小碎块 的那个大岩石体。 山旺组硅 藻土 N1s 大昆仑石千峰组 P2s 层：是组成沉积地层的基本单位， 由成分基本一致的岩石组成。可以 根据它在成分和结构上的不连续性 （层面）与上下邻层区分开。 按厚度可划分为： 块状层 1m； 厚层层 1.0-0.5m； 中层层 0.5-0.1m； 薄层层 0.1-0.01m； 微细层细层 或页页状层层 0.01m 一个层可以包括一个或若干个纹 层、层系或层系组。 纹层：之内没有任何肉眼可见的 层，是一定条件下同时沉积 的结果，常以毫米计。
15、层系：由许多近似的同类型纹层 组合而成，一般数厘米数米 。 层系组：也称为层组，由两个或 两个以上岩性（成份、结构 ）基本一致的相似层系或性 质不同但成因上有联系的层 系叠覆而成，其间没有明显 间断。 （二） 地层之间的关系 1.地层水平律(原始水平原理)：原始的沉积地层大部分是水平的或接近水 平的。 2.地层连续律（原始侧向连续原理）：原始沉积地层在一定区域内在横向 上是连续的，没有间断的。 3.地层叠覆律（地层层序律）：原始沉积地层在未经过强烈构造变动而发 生倒转的情况下，地层的顺序总是上新下老。 4.地层的接触关系： l整合接触（conformity）（包括连续接触和沉积间断接触） 连续
16、接触：沉积作用不断进行，连续的两套地层间没有明显的、 截然的岩性变化，它们常常是逐渐过渡的。 沉积间断接触：有一段时间沉积作用停止，但没有发生明显的大 陆剥蚀作用，而后又接受沉积，这样就产生了地层的间断（hiatus ）。有时上下岩性无显著变化，这时要区别连续和间断常常是很 困难的。（这种平衡多是短暂的，规模小，在层序地层学中归入 不整合） l不整合接触(unconformity) 平行不整合接触（parallel unconformity）（假整合）原来的沉积 区上升为陆上剥蚀区，于是沉积作用转化为侵蚀作用，原有沉积物反 而被剥蚀，直到该区再次下降为沉积区，接受新的沉积。如此，两套 沉积物（成岩后的地层）之间隔着一个大陆侵蚀面，但两者的产状平 行一致，这种关系称为平行不整合。（规模大，至少要缺失一个化石 带，但有时识别困难，在实际工作中判别不整合的地层缺失量要达到 阶、段或其一部分） 角度不整合接触（angular unconformity）（截合）沉积盆地中a层 沉积以后，沉积区不但上升成为
