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1、普通地质学主讲人：周俊杰 河北工程大学 勘查教研室第四章地质年代及地层系统第一节地层的划分及对比方法第二节地层单位及地质年代表第三节古生物简介第四节地质发展史简述据科学家研究地球形成大约46 亿年，在这 46 亿年的漫长地质历史中，地球上经历了一系列地质事件，如生物的大规模兴衰与灭绝，强烈的构造运动，岩浆活动，海陆变迁等，地球的发展演化历史正是有这些地质事件所构成，所以研究地球的发展历史，最重要、 最基础的工作就是要确定这些事件的发生年代。早在十八世纪， 科学家在寻找矿产的生产活动中发现，在岩石中含有的古生物化石的面貌能反映其新老顺序。 层位越高的岩石中的生物化石的面貌越接近现代，科学家因此得
2、出了相对地质年代的概念。并提出了与地层系统相对应的地质年代表。第四章地质年代及地层系统- 2 - 第一节地层的划分及对比地质年代： 地质年代是指地球（壳）形成、发展、变化的历史年代。地质年代：相对地质年代：地质体形成或地质事件发生的先后顺序。绝对地质年代：地质体形成或地质事件发生时距今多少年。地层的划分：地层叠覆律生物层序律地层接触关系地层切割律同位素年龄1、地层叠覆律：地层形成的时间顺序规律。地层形成时都是水平或近水平的，并且，较老的地层先形成，位于较下部位，较新的地层后形成，覆于较上部位。简而言之，原始产出的地层具有下老上新的规律，即地层叠覆律（N.Steno,1669 ） 。2、生物层序
3、律： “不同时代的地层含有不同的化石，含有相同化石的地层其时代是相同的”（W. Smith, 1796）利用地层中所含的化石把上下地层进行划分。2、生物层序律：生物演化是由简单到复杂，由低级到高级，生物种属由少到多，而且这种演化和发展是不可逆的。因而，各地质时期所具有的生物种属、类别是不相同的。 时代越老，所具有的生物类别越少，生物越低级，构造越简单；时代越新，所具有的生物类别越多，生物越高级， 构造越复杂。 因此， 在时代较老的岩石中保存的生物化石相对较低级，构造较简单；而在时代较新的岩石中保存的生物化石相对较高级，构造较复杂。3、地层接触关系根据岩层之间的不整合面，把上下地层划分为有关的单
4、位。4、地层切割律构造运动、 岩浆侵入使不同时代的岩层、岩体之间断裂或切割穿插，利用这种切割与穿插关系的相对先后顺序。即切割者新，被切割者老5、同位素年龄测定原理是基于放射性元素都具有固定的衰变常数 ( ) ，且矿物中放射性同位素蜕变后剩下的母体同位素含量(N）与蜕变而成的子体同位素含量（D）可以测出，这样根据公式：就可计算出该放射性同位素的年龄(t) 。它相当于包含该矿物及该矿物同时形成的岩石的绝对年龄。相对地质年代的划分与对比地层叠覆律生物层序律地层接触关系地层切割律绝对地质年代的确定同位素年龄测定第二节 地层单位及地质年代表一、地层单位地层单位时间地层单位与地质年代宇（宙）界（代）系（纪
5、）统（世）阶（期）时代（时）岩石地层单位群 组 段 层)1ln(1NDt第四章地质年代及地层系统- 3 - 二、地质年代表按年代先后把地质历史进行系统性编年，就制定出地质年代表。其内容包括各个地质年代单位，名称，代号和同位素年龄值等。它反映了地壳中无机界与有机界演化的顺序，过程和阶段。第四章地质年代及地层系统- 4 - 第四章地质年代及地层系统- 5 - 第四章地质年代及地层系统- 6 - 第三节古生物简介地质历史时期的生物，统称为古生物在漫长的地质年代里，地球上曾经生活过无数的生物，这些生物死亡后的遗体或是生活时遗留下来的痕迹， 许多都被当时的泥沙掩埋起来。在随后的岁月中，这些生物遗体中的有
6、机质分解殆尽， 坚硬的部分如外壳、骨骼、枝叶等与包围在周围的沉积物一起经过石化变成了石头，但是它们原来的形态、结构，依然保留着；同样，那些生物生活时留下的痕迹也可以这样保留下来。我们把这些石化了的生物遗体、遗迹就称为化石。保存在地层中的古生物化石包括：古生物遗体和遗迹。遗体指生物体的本身部分，如植物的根、茎、叶和动物的骨骼、甲壳等，由遗体形成的化石称遗体化石；遗迹是被保存下来的生物生活活动的痕迹，如足迹、爬痕、粪便等，由遗迹形成的化石称遗迹化石。从化石中可以看到古代动物、植物的样子， 从而可以推断出古代动物、植物的生活情况和生活环境， 可以推断出埋藏化石的地层形成的年代和经历的变化，可以看到生
7、物从古到今的变化等等。一、古生物的分类古生物分为：古动物和古植物按现今生物分类单位依次细分为：界门纲目科属种动物界 分为原生动物门海绵动物门古杯动物门腔肠动物门蠕虫动物门苔藓动物门腕足动物门第四章地质年代及地层系统- 7 - 软体动物门节肢动物门棘皮动物门植物界分为脊索动物门植物界 分为低等植物菌藻类高等植物苔藓植物门蕨类植物门裸子植物门被子植物门二、古动物原生动物： 在地史时期中，最原始的动物是由单细胞组成，称为原生动物。由原生动物演化出多细胞动物，进而由低级向高级发展。最低级的多细胞动物是海绵动物，它既无组织，也无器官，营水生底栖固着生活。当发展到腔肠动物时，它们的身体已经具有了组织和器官
8、，如水母、珊瑚等。而后它们分二支演化，一支由腔肠动物逐渐演化到腕足动物、软体动物、节肢动物。而另一支演进到脊索动物、最终成为脊椎动物。在脊椎动物中，又是从鱼类，经过两栖类、爬行类，而发展到哺乳类。原生动物门希瓦格蜓Schwagerina 古杯动物门腔肠动物门六方珊瑚蠕虫动物门苔藓动物门腕足动物门?固着底栖浅海生物。?以中线对称由腹壳（大）和背壳（小）组成。?具中槽（腹壳）和中隆（背壳）、放射线等构造?早寒武纪出现，古生代繁盛。腕足动物门软体动物门 双壳类软体水生动物。生活于海水、半咸水和咸水。底栖、潜穴、钻孔或游泳生活。奥陶纪以后繁盛；泥盆纪出现淡水型，新生代繁盛。节肢动物门三叶虫?浅海底栖、
9、游泳节肢动物。?个体一般长数厘米。?由头甲、胸甲和尾甲组成。?寒武纪、奥陶纪繁盛。棘皮动物门海扁果石鳖脊索动物门鱼类两栖类爬行类鸟类哺乳类三、古植物叠层石?隐藻遗迹化石。?具叠层构造。?中、新元古代繁盛。第四章地质年代及地层系统- 8 - 四、生物的演化地球上的生物界由简单到复杂、由低级到高级不断发展演化的，一般地说， 生物演化的总趋势是，显示其上升进步性。生物演化的阶段性、上升进步性及不可逆性的过程中，不断进化，新的属种不断出现，旧的属种不断淘汰，大多数属种只存在于地史上的一定时间内，形成生物发展的阶段性。给地层划分对比提供了依据。第四节地质发展史简述到目前为止，地球上最古老的岩石是在南非和
10、格陵兰岛发现的，年龄约为38 亿年，说明地壳的年龄至少有38 亿年。那么地球形成的时间必然应该更早，科学家估计约为46 亿年。因此，地球的历史大致分为两大时期：天文时期38 亿年前，为行星形成和发展时期，属天文学研究的范畴。地质时期38 亿年以来，即地壳形成以来的地质发展时期。一、前寒武纪从地壳形成至寒武纪以前（385.7 亿年前）。包括太古代、元古代。一、前寒武纪太古代距今约 38 亿年 25 亿年，其特征地壳处于普遍活动状态，地壳很薄，断裂构造、火山活动极发育。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。距今约 32 亿年首
11、次出现了无细胞核的原核生物（原始细菌和藻类）。元古代距今 25 亿年至 5.7 亿年。特征：经历太古代阶段所形成的陆核继续增生，进一步成熟复杂化。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。出现了大量最原始的具有真核细胞的蓝绿藻和细菌。游离氧增多，并出现了代表氧化环境的红色地层。震旦纪中期出现了地史上第一个冰川时期。二、古生代古生代从距今5.7 亿年至 2.5 亿年，包括寒武纪、奥陶纪、志留纪，泥盆纪、石炭纪、二叠纪。早古生代早古生代从距今5.7 亿年至 4.08 亿年，包括寒武纪、奥陶纪、志留纪。特征生物界以海生无脊椎动物为主；寒武早奥陶是地史上最大海侵时期之一，三叶虫、头足类
12、、笔石、珊瑚等海洋生物开始繁盛，出现了大量无脊椎动物，到志留纪时，出现了原始鱼类和植物登上了陆地。志留纪末期，加里东运动使海面缩小、陆地扩大，并形成了一些新的褶皱山脉，如我国的祁连山褶皱带、华南褶皱带等。晚古生代距今 4.08 亿年至 2.5 亿年，历时约1.6 亿年，包括三个纪：泥盆纪、石炭纪、二叠纪。第四章地质年代及地层系统- 9 - 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。二叠纪华北上升为陆，形成南海北陆的局面。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。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，
13、代之而起的是珊瑚、菊石类等的繁盛。二叠纪来地球上各个古陆聚合形成联合古陆，乌拉尔海消失，形成了特提斯海，即古地中海。地壳运动形成了乌拉尔海褶皱山脉、阿帕拉契山脉以及我国的天山、昆仑山、北山、大小兴安岭、长白山等褶皱山脉，同时伴有大量的花岗岩浆侵入。三、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。无论是 构造运动、岩浆活动以及生物、古地理等方面和古生代相比，均有明显的差异和新的发展，是一个强烈活动的时期。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，特提斯海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、 巴颜喀拉
14、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。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，在东部形成一系列北东向、北北东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。白垩纪早期特提斯海进一步扩张，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”。白垩纪末的燕山晚期运动使西藏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。生物界显著变化的时期爬行类动物恐龙极为兴盛，因此中生代称为恐龙的时代。侏罗纪
15、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起来。是地史发展的最新阶段，从距今0.65 亿年至今，包括古近纪、新近纪、第四纪。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，在我国形成喜玛拉雅山脉。火山活动贯穿整个新生代，形成一系列火山岛弧，如日本、台湾、菲律宾等。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。新生代生物界的发展?统治中生代的爬行动物大部分绝
16、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。新生代地貌特征古近纪时，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，其它广大地区都为陆地。第三纪中后期，由于喜玛拉雅运动，使喜玛拉雅、台湾海槽褶皱升起。第四纪以升降运动为主，在盆地内被第四系广泛覆盖，形成了现代化地貌特征。第四章地质年代及地层系统- 10 - 人类的起源与演化?人类起源主要证据是化石。?埃塞俄比亚和肯尼亚发现的300 万年前的人类化石是地球上最早的能人化石。?我国最早的直立人化石是200 万年前的巫山人。?北京猿人生活在50 万年前。?人类演化经历了南方古猿、能人、直立人、早期智人、晚期智人等阶段。
