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1、地史学课程学习设计-II张1.1 课程内容概括与分类1.1.1 地史学的主要研究对象古生物地史学是地质科学三大主要分支之一的地球历史科学的主要内容，是一门研究地球历史及其发展规律的科学，具体包括岩石圈、水圈、大气圈、生物圈的形成、演化历史和不同圈层之间的耦合关系。地史学的综合性、历史性以及其随着研究探索的不断深入决定了它的主要研究内容和任务包括如下三个方面：一是地层学二是沉积古地理学三是历史大地构造学1.1.2 地史学的主要课程内容及分类地史学课程内容主要分为总论和分论两部分。概论部分第一章地史学的研究内容和任务、地史学发展的历史第二章1 沉积相：反映沉积记录成因（环境、条件和沉积作用）的岩石
2、特征和生物特征的综合相变：地层的岩石特征和生物特征及其所反映的沉积环境和沉积作用在空间（横向）上的变化。沉积环境：一个具有独特的物理、化学和生物特征的自然地理单元。相分析综合地层的岩石特征和生物特征，推断其成因（沉积环境和沉积作用）相分析三要素：物质及分析的对象、原理（将古论今） 、分析方法 （瓦尔特相律） 。相对比定律：只有那些目前可以观察到是彼此毗邻的相和相区，才能原生地重叠在一起。2 沉积环境的主要识别标志分为：物理标志：物理标志包括沉积物的颜色、结构和构造等化学标志：岩矿标志包括沉积物的物质成分和一些指示环境的自生矿物等生物标志：生物标志包括实体化石、遗迹化石和化石组合等分析方法3 遗
3、迹化石的特征：原地保存常保存于缺少实体化石和无机沉积构造的地层中地质分布时间长遗迹化石与遗迹生物很少共生一物多迹或异物同迹4 过渡环境的沉积相类型： 三角洲环境是过度沉积环境的典型代表，三角洲沉积是在河流与海盆汇合处形成的大型锥状沉积体。水动力作用条件十分复杂，同时受河流沉积作用和海洋、波浪、潮汐作用改造的影响。河流作用为主的三角洲其沉积由三部分构成：三角洲平原三角洲前缘前三角洲第三章地层:各种层状岩石的统称.包括所有的沉积岩,部分火成岩和变质岩。地层学：研究层状岩石形成的先后顺序、地质年代、时空分布规律(狭义) 和形成环境条件及其物理、化学性质的地质学分支学科。其核心目标是建立地球科学的时间
4、坐标。地层叠覆律: 原始地层自下而上是从老到新的(上新下老)。原始水平律: 地层沉积时是近于水平的，而且所有的地层都是平行于这个水平面的。侧向连续律: 地层在大区域甚至全球范围内是连续的，或者延伸到一定的距离逐渐尖灭。海进：由于地壳下降或海平面上升，使海洋线不断向大陆方向退却的现象。海退：由于大陆上升或海平面下降，使海水从大陆撒退的现象。化石层序律的意义：对比不同剖面的地层；确定地层的相对顺序及相对时间；地层划分的方法：构造学方法；岩石学方法；古生物学方法；地层对比的方法：岩性对比；年代对比；岩石地层划分对比；磁性地层划分对比；同位素年龄的测定；地震地层划分对比；测井地层划分对比；岩石地层单位
5、和地层系统：群、组、段、层。年代地层单位和地层系统：宇、界、系、统、阶、时带。生物地层单位：延限带、顶峰带、组合带。不同类型地层单位的级别体系：时间地层单位 地质年代单位 岩石地层单位宇（Eonthem）宙(Erathem)系(System)统(Series)阶(Stage)时带(Chronozone) 宙(Eon)代(Era)纪(Period)世(Epoth)期(Age)时(Chron)群(Group)组(Formation)段(Member)层(Bed)地层的接触关系：整合接触：上、下地层之间没有发生过长时期沉积中断或地层缺失，即地层是连续的。不整合接触：上、下地层之间有过长时期沉积中断，
6、出现地层缺失，即地层是不连续的。1.角度不整合：上、下两套地层的产状不一致以一定的角度相交；两套地层的时代不连续，两者之间有代表长期风化剥蚀与沉积间断的剥蚀面存在。 2.平行不整合：上、下两套地层相互平行，其间存在一个 假整合面。这种接触关系称为假整合或平行不整合。非整合：1.沉积接触：火成岩侵入体遭受风化剥蚀后, 为沉积岩层覆盖的接触关系。其特征是在接触带上没有接触变质及同化混染现象,在接触面上部可以看到侵入岩供给的碎屑产物, 成为新地层的底部沉积,而在接触面下岩体的上部可以看到不平整的侵蚀面和风化壳。2.侵入接触：岩浆上升侵入于围岩之中, 经冷凝后形成的火成岩体与围岩的接触关系。其特征是围
7、绕侵入体的周围岩石,有一热变质接触带；岩体边缘有冷凝带, 结晶比较细,称为冷凝边；岩体中有围岩的捕虏体；岩体的原生流面构造及原生层面节理与围岩的接触面是一致的；同时还有小型岩枝穿插于围岩之中。（a）侵入接触 （b）沉积接触第四章结束地质时代古地质现象与古生物(古动物、古植物)演化对照简表代 纪 距今年代地质现象与自然条件植物界 动物界第四纪 1 万年冰川广布,几次侵袭;气温逐渐下降新生代第三纪1 千2 百万气候渐冷,有造山运动有孔虫类大增,双壳类、腹足类极度繁盛,珊瑚类较多,腕足动物残存无几,介形虫类与叶肢介类特别兴盛,昆虫类与现今变异不大。哺乳类与鸟类兴盛,灵长类和类人猿出现被子植物繁盛发展
8、白垩纪1。35 亿年晚期有造山运动。后期气候变冷有孔虫类大发展,菊石类极端特化,箭石繁盛,双壳类、腹足类继续增多,珊瑚类繁盛,介形类大发展。胎盘动物和鸟类出现,巨型爬行类灭绝前期裸子植物为主,后期被子植物(木兰等)兴起侏罗纪1。8亿年气候温暖,有气候分带现象有孔虫类渐增,菊石类极盛,双壳类、腹足类增多,珊瑚类相当繁盛,腕足动物继续减少,介形类、叶肢介类较兴盛。昆虫类大量出现,爬行类占统治地位中生三 2。2 气候温和,地被子植物出现菊石类极盛,双壳类增多,腹足类亦趋代 叠纪亿年 壳较为平静 繁盛,腕足动物渐减,六射珊瑚出现,介形类增多。爬行类占优势,原始哺乳类出现裸子植物(松柏、苏铁、银杏等)繁
9、盛二叠纪2。7亿年末期造山运动频繁,大陆性气候炎热干燥蜓类极盛,珊瑚类渐减,腕足动物与菊石类高度特化,双壳类与腹足类尚少变异,海百合类大减。爬行类兴盛,昆虫类更为繁荣。裸子植物兴起,厥类开始衰退石炭纪3。5亿年有造山运动,气候温暖湿润三带型四射珊瑚与腕足动物长身贝群繁盛,蜓及有孔虫类兴起增多,菊石类演化迅速,双壳类、腹足类渐发展。两栖类繁盛,原始爬行类出现,昆虫兴盛厥类繁盛,裸子植物发展泥盆纪4 亿年海陆变迁,出现广大陆地,气候转向炎热干燥珊瑚、苔藓及腕足动物兴盛发展,层孔虫类增多,菊石类出现,双壳类、腹足类仍稀少,叶肢介类出现,。鱼类(肺鱼、总鳍鱼)极盛,原始陆生动物昆虫类、两栖类开始出现陆
10、生植物普遍发展,古厥类与种子厥古羊齿繁多志留纪4。4亿年末期有造山运动,局部气候干燥,海面缩小。初期平静海侵时期单列笔石特多,珊瑚、腕足动物繁盛,海蕾类出现,三叶虫衰减,鹦鹉螺类大发展,鲎类增多。原始鱼类(甲胄鱼)出现钙藻、菌藻类繁盛,陆生植物(裸厥类)出现奥陶纪5 亿年浅海广布,气候温暖笔石兴盛,腕足动物大发展,三叶虫继续繁荣,珊瑚类及鹦鹉螺类大量出现,双壳类、腹足类、海百合类增多。藻类繁盛(绿藻、钙藻)古生代寒武纪6 亿年地壳静止,浅海广布水生无脊椎动物(棘皮、海绵、软体)兴盛,原始甲壳类、三叶虫类繁荣,古杯类繁多,腕足动物兴起藻类繁盛,元古代震旦纪10 亿年岩层古老,地壳运动剧烈 细菌、
11、原始藻类出现单细胞动物及低等无脊椎动物:软舌螺、蠕虫、水母等出现1.2 我认为地史学应该回答的三个重要科学问题1.2.1 全球气候变化问题当前放眼全球，世人最关心的话题，我想，应是全球气候变化问题的问题吧。全球气候变化主要表现在一下几个方面。全球海平面上升，由全球变暖，近百年来全球海平面已上升了 10-20 厘米。如果海平面上升多 1 米，一些岛国，比如马尔代夫便会被淹没。极端天气事件频发，全球气候变暖使大陆地区，尤其是中高纬度地区降水增加，非洲等一些地区降水减少。两极冰川融化，北极的地区暖化情况比全球平均高出 1 至 3 倍。科学家预测最早在 2030 年，北冰洋将迎来第一个无冰的夏天。大量
12、物种灭绝，如果全球变暖继续加剧，将会导致地球一半的物种灭绝。首当其冲的将是北极熊，目前世上仅存的 2万只北极熊被预计将在 2050 年灭绝。淡水资源流失。 农作物减产，全球气温变化直接影响全球的水循环，使某些地区出现反常的旱灾或洪灾现象，导致农作物减产，且温度过高也不利于种子生长。疾病肆虐，气候变暖将使热带疾病将向较冷的地区传播。造成新的冰河期，由北极冰原融化，降雨量增加，以及风的类型的不断改变，大量淡水正汇入北西洋，从而对墨西哥湾暖流造成破坏，欧洲西北部温度可能会下降 58之多。据查阅的相关资料可知，地史中有 3 次全球性气候变冷事件，分别发生于南华纪，晚四石炭世早二叠世，第四纪。而且这三次
13、重复周期都约为 290Ma 与银河年的时间正好吻合。据有关专家预测，按照以往地球发展与演变的规律，当下正值全球气温升高的又一个时期，人们也没有必要去恐慌，因为这是自然规律。然而进来研究最热的一个课题“温室效应”与之产生了矛盾，另有一些专家根据近一百年来温室气体的排放与全球气候的变化得到“目前全球变暖是由于温室气体的排放”的结论。作为一个大学生，我最想知道的是：全球气候变暖是温室气体造成的还是地球自身的发展演变规律引起呢？如果是两者都影响，那究竟是哪一个影响更大一些呢？变暖不好，那变冷好吗？现在的气候条件是最好的吗？这些问题只有在深入的综合研究地质历史时期曾经发生的全球气候变化才能得出可靠地结论
14、。1.2.2 第六次生物大灭绝？据世界知名专家通过以往地球发展与演变的规律，并在地质历史时期曾发生过的前五次生物大灭绝的基础上，目前正处在第六次生物大灭绝的关口。第六次生物大灭绝究竟是空穴来风还有确有此事？如果发生，又将发生在什么时间呢？它对整个生物界和全球环境会带来怎样的影响？它对目前生物界的顶级消费者人类又有怎样的影响呢？第六次生物大灭绝是因人类而起还自然规律，因为大家都知道，人类正在以各种超出大自然承受的方式肆无忌惮的践踏着我们赖以生存的环境进而导致大量物种灭绝，就有关科学家的预测， 如 果 没 有 人 类 的 干 扰 ， 在 过 去 的 2 亿 年 中 ， 平 均 大 约 每 100
15、年 有 90 种 脊 椎 动 物 灭 绝 ，平 均 每 27 年 有 一 个 高 等 植 物 灭 绝 。 在 此 背 景 下 ， 人 类 的 干 扰 ， 使 鸟 类 和 哺 乳 类 动 物灭 绝 的 速 度 提 高 了 100-1000 倍 。 1600 年 以 来 ， 有 记 录 的 高 等 动 物 和 植 物 已 灭 绝 724种 。 而 绝 大 多 数 物 种 在 人 类 不 知 道 以 前 就 已 经 灭 绝 了 。 人 类 究 竟 在 第六次生物大灭绝中扮演一个怎样的角色呢？我想这需要我们全球科学家的共同努力了。1.2.3 地球生命的起源关于地球上生命的起源，目前存在以下观点：（1）
16、 “神创论”认为地球上的一切生命都是上帝设计和创造的，或是在某种超自然的东西的干预下产生的；（2） “宇生说”认为生命是宇宙固有的，早在地球形成之前就存在于宇宙中了，地球上的生命是从天外飞来的；（3） “自然发生论”认为生命可随时从非生命物质中直接产生出来；（4） “化学起源说”认为生命的起源必然是通过化学的途径实现的。还有的人认为生命的起源与热泉生态系统有关。只有充分认识到地球生命是如何起源的，人们才可以推测生命起源的基本条件并试图重塑生命起源的基本过程，进而为更好的维持生命的延续提供可能。比如说，目前科学家根据已发现的各种现象和合理的推理得到生命起源的基本条件原始大气：一般认为，原始大气是还原性的，空气中没有游离的氧，当时的氧是以氧化物的形式存在的。具有生物学意义的有机物，在当时情况下也只有在还原的条件下才能合成。原始海洋：当温度降至100 C 以下时，地球上的水蒸气从气态转化为液态，并在一定条件下形成雨水，经过长期
