化学地层学-地质界线

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1、2018/9/18,Wang X.L.,1,化学地层学,2018/9/18,Wang X.L.,2,内容,元素地层学 同位素地层学 地质界线化学地层学 气候变化与地球化学 化石地球化学,2018/9/18,Wang X.L.,3,地质学家根据构造运动、化石内容、沉积特征等将整个地球的演化历史划分为不同的阶段，因而地质界线往往是地球重大地质事件发生的界线，最直观的是生物的大灭绝和大发展。 但由于不同地区、不同学者采用的化石种类差异常导致界线划分的矛盾。,2018/9/18,Wang X.L.,4,因而，寻找可适用于全球的、可被大家广为接受的地层界线的划分标准是必要的。 研究表明，不同地质时代的地

2、层在微量元素和稀土元素组成上明显不同，特别是一些有重大地质事件发生的地质界线上下，这种差异非常明显。,2018/9/18,Wang X.L.,5,冀北地区各时代稀土元素参数对比,2018/9/18,Wang X.L.,6,国内外不少学者已对地质界线上的痕量元素含量及变化进行探索性研究， 并在前寒武/寒武系界线、泥盆/石炭系界线、二叠/三叠系等地质界线上发现了程度不等的元素地球化学异常， 这表明了地质历史时期元素地球化学异常的普遍性。,2018/9/18,Wang X.L.,7,前/界线,19世纪以来，达尔文进化论占据着生物演化理论的主流地位，根据这个理论，生命的出现和物种的演变应该是逐步的、渐

3、进的过程。但是，大约6亿年前的寒武纪，绝大多数无脊椎动物门却在几百万年的很短时间内出现了。,2018/9/18,Wang X.L.,8,这种几乎是“同时”地、“突然”地出现在寒武纪地层中门类众多的无脊椎动物化石(节肢动物、软体动物、腕足动物和环节动物等)，而在寒武纪之前更为古老的地层中长期以来却找不到动物化石的现象，被古生物学家称作“寒武纪生命大爆发”，简称“寒武爆发”。,2018/9/18,Wang X.L.,9,达尔文在其物种起源的著作中提到了这一事实，并大感迷惑，并认为这一事实会被用做反对其进化论的有力证据。但他同时解释到，寒武纪动物化石出现的“突然性”和前寒武纪动物化石的缺乏，是由于地

4、质记录的不完全或是由于老地层淹没在海洋中的缘故。,2018/9/18,Wang X.L.,10,前/界线的划分，到目前为止是国内、外学者意见分歧较大、尚无定论的问题。 我国云南晋宁、四川峨嵋、长江三峡等地区是前/界线研究最理想的地区，曾作为国际地科联该界线的界线层型选剖面。,2018/9/18,Wang X.L.,11,在古生物地层学、岩石地层学、磁性地层学和同位素地质年代学及稳定同位素地层学等方面，我国学者已做了大量深入细致的研究。但由于前/之交的地质历史发展的复杂性，至今仍未取得一致意见。,2018/9/18,Wang X.L.,12,2018/9/18,Wang X.L.,13,1，地层

5、划分云南晋宁梅树村剖面,2018/9/18,Wang X.L.,14,四川峨嵋麦地坪剖面,2018/9/18,Wang X.L.,15,长江三峡东地区剖面,2018/9/18,Wang X.L.,16,2，/前界线划分的四种方案,2018/9/18,Wang X.L.,17,1985年，我国学者徐道一在瑞士加瓦特召开的国际地质对比计划（IGCP）报道，在云南晋宁地区的Z/地层剖面上，于八道湾段和大海段之间发现了碳同位素组成的突变；,2018/9/18,Wang X.L.,18,许靖华等，在会上也报道了在云南昆阳剖面上和三峡剖面上，分别于八道湾段和大海段之间，水井沱组和天柱山段之间发现了碳同位素

6、组成的突变。 上述两个发现，为前/的界线划分提供了重要信息。,2018/9/18,Wang X.L.,19,八道湾段,大海段,2018/9/18,Wang X.L.,20,但后来Tucke（图克）1986年在摩洛哥前/交界剖面上发现了两次碳同位素组成的突变，故而又引起了争论。,2018/9/18,Wang X.L.,21,摩洛哥与中国寒武/前寒武分界对比,2018/9/18,Wang X.L.,22,因此，到目前为止，前/界线到底放于何处，至今仍无定论。目前认为：前与之间存在两次13C值的突变；我国也应存在两次，有待查明。 因而，目前应研究和查明稳定同位素组成在地层剖面上的变化，以及这些变化与

7、各级地层单位之间的相互关系。这一工作是非常重要，但又十分复杂的艰巨任务。,2018/9/18,Wang X.L.,23,2018/9/18,Wang X.L.,24,2018/9/18,Wang X.L.,25,2018/9/18,Wang X.L.,26,2018/9/18,Wang X.L.,27,二叠/三叠系界限,距今约2.5亿年前的二叠纪末期，发生了有史以来最严重的大灭绝事件，估计地球上有96%的物种灭绝，其中90%的海洋生物和70%的陆地脊椎动物灭绝。三叶虫、蜓类以及重要珊瑚类群全部消失。,2018/9/18,Wang X.L.,28,这次大灭绝使得占领海洋近3亿年的主要生物从此衰败

8、并消失，让位于新生物种， 生态系统也获得了一次最彻底的更新，为恐龙类等爬行类动物的进化铺平了道路。,2018/9/18,Wang X.L.,29,科学界普遍认为，这一大灭绝是地球历史从古生代向中生代转折的里程碑。其他各次大灭绝所引起的海洋生物种类的下降幅度都不及其1/6，也没有使生物演化进程产生如此重大的转折。 这次大灭绝的可能起因包括陨石撞击、气候突变、沙漠范围扩大、火山爆发等。,2018/9/18,Wang X.L.,30,二叠纪末-三叠纪海水锶同位素组成,2018/9/18,Wang X.L.,31,二叠纪末-三叠纪海水锶同位素及海平面变化,2018/9/18,Wang X.L.,32,

9、浙江长兴煤山二叠系/三叠系界线附近的分子化石变化,2018/9/18,Wang X.L.,33,浙江长兴煤山二叠系/三叠系界线附近的分子化石带,2018/9/18,Wang X.L.,34,2018/9/18,Wang X.L.,35,2018/9/18,Wang X.L.,36,右图表示了海相P/T界线上、下碳酸盐岩的13C值在剖面上的变化情况。 上述两地区P/T分界地层的13C值在剖面上的分布特点是：,2018/9/18,Wang X.L.,37,13C值分布于+5.58.7 之间，分布范围为14.2，远大于K/R13C值的变化范围，打破了过去一直认为海相碳酸盐岩的13C值变化范围为035

10、的概念。,2018/9/18,Wang X.L.,38,13C值在P/T界线以下为正值，以上为负值； 13C值在分界线附近由正变为负值时，其转折点或中点，基本与分界线吻合。,2018/9/18,Wang X.L.,39,13C值在界线附近呈突变，即不厚的地层内（或较短的地质时间内），13C值做大幅度的变化。,2018/9/18,Wang X.L.,40,上面两个剖面，13C值的变化幅度分别为5.7和5.4（汉中），而这一变化幅度所包含的地层分别为0.1和0.59m。 幅度：界线上、下两个点之和。,2018/9/18,Wang X.L.,41,白垩/第三系界限,距今6500万年前白垩纪末期， 是

11、地球史上第二大生物大灭绝事件，约75%-80%的物种灭绝。 这一次大灭绝事件之所以著名，因长达1.4亿年之久的恐龙时代在此终结而闻名，海洋中的菊石类也一同消失。,2018/9/18,Wang X.L.,42,白垩纪末期发生的一次或多次陨星雨造成了全球生态系统的崩溃，并使大量的气体和灰尘进入大气层，以至于阳光不能穿透， 全球温度急剧下降，植物不能从阳光中获得能量， 食物链的基础环节被破坏了，大批的动物因饥饿而死，其中就是恐龙。,2018/9/18,Wang X.L.,43,白垩-第三系界线的化学地层学,2018/9/18,Wang X.L.,44,阿尔塔什剖面位于塔里木盆地莎车、泽普以西， 剖面

12、地层自下而上为： 依格孜牙组：主要为粉-泥晶白云灰岩、藻灰岩、蛤屑灰岩。 吐依洛克组：下部为紫褐色粉砂岩、砂岩夹泥岩上部为紫褐色膏泥岩。 阿尔塔什组：厚层块状石膏层夹黄绿色泥岩、粉砂岩。,2018/9/18,Wang X.L.,45,阿尔塔什剖面K/T界线碳氧稳定同位素分布,2018/9/18,Wang X.L.,46,阿尔塔什剖面金属铱的变化,2018/9/18,Wang X.L.,47,阿尔塔什剖面微量和稀土元素分布,2018/9/18,Wang X.L.,48,连木沁陆相剖面在吐鲁番坳陷内， 第三系在坳陷内均有出露， 最大厚度2500米。下第三系最早由新疆石油管理局命名为都善群， 它与白

13、垩系库穆塔克组之间为不整合接触。,2018/9/18,Wang X.L.,49,翟人杰等根据在连木沁、胜金口、台子村、苏巴什等地剖面中发现的脊椎动物化石，将都善群的中下部划归晚白奎世， 称为苏巴什组， 而将其中上部定为古新世， 称为台子村组。都善群上部为始新世巴坎组， 苏巴什组与台子村组之间为假整合接触， 其岩性自下而上为：,2018/9/18,Wang X.L.,50,苏巴什组：上部为一套灰红色、砖红色砂岩夹泥岩， 含霸王龙与中部为砖红色泥质砂岩， 咖啡色砂质泥岩下部为棕红、灰红色砂砾岩， 含钙质结核，本组顶部有1m多多咖啡色泥岩，产火焰山鄯善龙。,2018/9/18,Wang X.L.,5

14、1,台子村组：上部为一套棕红色、灰紫色泥岩、砂质泥岩夹砂岩， 含钙质结核， 顶部有薄层泥灰岩，下部为灰黄、灰白色中一粗粒砂岩夹泥岩， 底部地层含化石柴氏假古猬，连木沁天山兽， 秀丽双脊齿兽及， 似草原古脊齿兽等。最底部有砾状粗砂岩。,2018/9/18,Wang X.L.,52,连木沁陆相剖面K/T界线附近碳同位素分布,2018/9/18,Wang X.L.,53,连木沁陆相剖面碳同位素变化,2018/9/18,Wang X.L.,54,连木沁陆相剖面K/T界线地层元素变化,2018/9/18,Wang X.L.,55,连木沁陆相剖面K/T界线地层元素变化,2018/9/18,Wang X.L

15、.,56,连木沁陆相剖面K/T界线地层元素变化,2018/9/18,Wang X.L.,57,连木沁陆相剖面K/T界线地层微量和稀土元素变化,2018/9/18,Wang X.L.,58,世界K/T剖面碳同位素对比,2018/9/18,Wang X.L.,59,世界地质界线Ru、Ir含量及Ru/Ir比值,2018/9/18,Wang X.L.,60,不同源区中铂族元素比值,2018/9/18,Wang X.L.,61,钌铱含量相关图,2018/9/18,Wang X.L.,62,钌铱含量相关图,2018/9/18,Wang X.L.,63,2018/9/18,Wang X.L.,64,泥盆/石炭系界线,泥盆纪末3.65亿年第2次灭绝的物种主要是许多鱼类和海洋无脊椎动物。这次灭绝的主要是一些原始鱼类，它们适应新环境的能力很差。当海水退去，这些原始鱼类因适应不了新的环境而退出了历史舞台。,2018/9/18,Wang X.L.,65,2018/9/18,Wang X.L.,66,不同源区中铂族元素比值,2018/9/18,Wang X.L.,67,世界地质界线Ru、Ir含量及Ru/Ir比值,2018/9/18,Wang X.L.,68,钌铱含量相关图,