Transcript 第三章地史基本知识
摘要 地层就 象一页 页记录 地质历 史的史 册，其 岩石特 征和其 中含有 的化石 就象书 页中记 载的文 字，描 绘了地 质历史 的沧桑 变迁。 第三章 地史基本知识 本章主要内容 古生物的基本知识；地质年代 与地层单位的划分、地层划分 对比的依据与方法步骤。 第一节 地层划分 一、古生物及地层 1．古生物及化石的概念 古生物：指地质历史中生存过的生物，一般以第四纪全 新世开始作为划分 古生物和现代生物的时间界限。 化石：保存于地层中的古生物的遗体或遗迹。 遗体化石：是指生物的硬体保存下来，而且大部分经 历过石化作用（在特殊条件下，少量生物的软体也能 保存下来），称为遗体化石； 遗迹化石：是被保存在岩石中的生物活动的痕迹或遗 物，称为遗迹化石。 2．古生物的分类 古生物种类繁多， 如何分类？ 和现代生物一样，首先把古生物分为动物 和植物两大界，然后以各生物之间的亲缘 关系为主要依据，在每一个界内再由大到 小依次划分为门、纲、目、科、属、种等 不同级别的单位。 生 物 演 化 的 特 点 统一性 不可逆性 阶段性 （一）、古植物 植物在地球上的出现要比动物早，一般 可分低等植物和高等植物两大类。菌类、 藻类为低等植物；苔藓植物、蕨类植物、 裸子植物和被子植物为高等植物。 1．低等植物 菌类 藻类 出现时代 构造 形态 类型 地质意义 叠 层 石 的 形 态 类 型 叠 层 石 的 基 本 形 态 层 状 柱 状 生成环境的水动力条件较弱， 多属潮间带上部的产物。 生成环境的水动力条件较强， 多为潮间带下部及潮下带上部 的产物。 2．高等植物 高等植物可划分为蕨类植物、裸子植物和被子植 物三个门类。 蕨类植物以孢子繁殖；裸子植物以种子繁殖，但 种子外面无果实包裹；被子植物成熟的种子被果 实包裹。 各类 古植 物 地史时期的植物界的演化？ 苔藓植物 裸子植物 蕨类植物 被子植物 （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，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。 海绵 珊瑚 腕足类 腹足类 三叶虫 出现时代 构造 形态 类型 地质意义 各类古生物 生命进化史 二、地层 （一）、地层的概念和地层叠覆律 1．地层的概念 地壳历史发展过程中在一定地质时间内所形成 的一套岩层，称为那个时代的地层。 一套地层可以由一种岩层组成，也可以由几种 岩层所组成； 地层是地壳发展历史的物质记录 。 2．地层叠覆律 沉积物在沉积过程中是自下而上逐层叠置起 来的，形成了老者在下，新者在上，下伏地 层比上覆地层老的自然顺序。这一规律称为 “地层叠覆律”或“地层层序律”。 地层叠覆律说明地层除了具有一定的形体和岩石内容外， 还具有时间顺序的涵义。在未经过强烈地壳运动而发生倒 转的情况下，地层一直保持着上新下老的正常顺序。 （二）、地质年代的单位与系统 1．地质年代单位 地质学家和古生物学家在地层研究和古生物化石研 究的基础上，根据生物演化的阶段性、不可逆性和 统一性，把地质年代划分为宙、代、纪、世、期、 时等若干时间单位。 其中“宙、代、纪、世”是国际性的时间单位， “期”是大区域性的时间单位，“时”是一个地方 性的时间单位。 2．同位素地质年代 在20世纪早期，一些学者开始利用放射性同位素具有固定衰 变周期的特点，来测定某些含放射性同位素的矿物(岩石)的 形成时代——同位素年龄。 岩石同位素年龄的测定提供了各地质时代距现在的具体时间 和各时代单位的定量时间长度，称为同位素地质年代。 同位素地质年代一般以百万年(Ma)为单位。 3、地质时代系统 熟记地质年代表！ （三）、地层的单位 《国际地层指南》(1976)提出：“地层有多少种属 性，就可以划分出多少种地层单位”。 常用的地层单位有三类：岩石地层单位、生物地层 单位和年代地层单位。 １．岩石地层单位 群：可是一大套厚度巨大、岩类复杂、因受构造 扰动无法重建原始顺序的地层。群的岩层厚度一 般为几百米至几千米。群内不允许有重要的间断 或不整合存在。 组：厚度由几米到几百米。在古地理环境稳定均 一的地区，组的分布范围较广，而在古地理环境 复杂多变的地区其分布范围就较为局限。 段：据岩石特征，一个组常可分若干段，如嫩江 组分五段，沙河街组分四段等。 层： 最低级的岩石地层单位，是指组内或段内 一个明显的特殊单位层 2．生物地层单位 组合带：指所含的化石或其中某一类化石， 从整体来看，构成一个自然的组合，并以此 区别于相邻地层的生物组合。 延限带：指任一生物分类单位在其整个延续 范围内所代表的地层体。 顶峰带：指某些化石种、属最繁盛的一段地 层。它既不包括前期这些化石虽已出现但数 量不多时的地层，也不包括后期数量稀少时 的地层。 3．年代地层单位 宇：指在宙的时间内形成的地层，对应于地球历 史中划分出的宙。 界：一个界代表在一个代的时间内形成的全部地 层。 系：代表一个纪的时间内所形成的全部地层。 统：代表一个世的时间内所形成的全部地层，统 名一般是在系名前增加早、中、晚字样。 阶：统的进一步划分，一个统可分二至六个阶。 阶名用地名命名。 带：最小的年代地层单位。根据生物的种或属的 延限带建立，以化石的种、属名命名。 （四）、地层的划分与对比 1．地层划分与对比的概念 地层剖面划分示意图 2．地层划分与对比的方法 1）岩石地层学方法 岩性法 标志层法 沉积旋回法 岩 石 地 层 学 方 法 对 比 地 层 利 用 沉 积 旋 回 对 比 地 层 2）生物地层学方法 含不同化石的两地层通过化石混合来进行对比示意图 3） 地球物理 学方法 地球物理的方法较多，如地震，测 井等。其中测井方法具有低成本、 分辨率高等优点，被广泛用于油田 地层和油层对比。 电性对比示意图 小结 主要介绍了古生物的基本知 识、地层的概念；地质年代与 地层单位的划分、地层划分对 比的依据与方法步骤。 作业： 1．三叶虫、笔石等古动物的特 征和生存的地质时代？ 2．常见微体古生物化石的特征 和生存的地质时期？ 3．地质年代与地层单位是如何 划分的？它们之间的关系是什么？ 4．地层划分与对比的方法有哪 些？各自的特点是什么？ 第二节 年代地层表 一、年代地层单位及地质年代单位概念 年代地层单位——一定地质时期所形成地层 总体的名称，是超越地区性具体差异的抽象 概括。 如：白垩系代表白垩纪这个地质时代所形成的地层总和。不同地 区的白垩系的岩性、厚度、化石分布状况等可有很大差异。但所 代表的时间长度必须是相等的，其上下界面必须是等时面。 因这种地层划分是以地质时代为标准，所以称为年代地层单位。 确定和对比年代地层的基本方法是生物地层学方法。还可以利用 同位素年龄、地磁倒转时间表等方法。 根据生物门类（纲、目、科、属、种）的演化阶段，地层可划分 为大小不同的年代地层单位：宇、界、系、统、阶等。 阶——根据地层中标准化石和化石组 合，划分的年代地层单位。 全国性或大区域性的年代地层单位。 阶与阶之间的生物在属和种的范围内有显著差异。 阶以地名命名，如华北地区上寒武统根据三叶虫的种 类划分为崮山阶、长山阶、凤山阶。 统——根据地层中生物化石在科、目 上的 变化划分的年代地层单位。 比阶高一级的年代地层单位。 统与统之间的生物在科、目范围内有显著的变化 。 全球性的年代地层单位。一个统包括数目不等的阶。 统的名称冠以下、上或下、中、上字样。如下寒武统、 中寒武统、上寒武统。 系——比统高一级的年代地层单位。 一个系分为2—3个统。系之间生物在目、纲范围内变化。 如泥盆系鱼纲发展，石炭系两栖纲发展。 一般根据首次研究的典型地区的古地名、古民族名或岩 性特征等命名，如寒武系、奥陶系、石炭系等。 界——根据生物门的演化阶段所划分的 单位。 如中生界——爬行类；新生界——哺乳动物。 界以象征生物发展阶段的古生、中生和新生等命名。一 个界包括2—3甚至6个系。 宇——最高级的年代地层单位叫宇。 根据生物的出现、最低硬壳化石带及较高级动物的大量 出现，把全部地层分为3个宇，即太古宇、元古宇和显 生宇。显生宇包括古生界、中生界和新生界。 二、 地质时代单位 地质时代单位——从年代地层单位概括抽 象出来的时间概念。 宙——形成一个宇的地层所占的时间； 代——形成一个界的地层所占的时间； 纪——形成一个系的地层所占的时间； 世——形成一个统的地层所占的时间； 期——形成一个阶的地层所占的时间。 地层分类系统表 地层符号 宇——两个大写字母表示。 冥古宇（Hadean） HD 太古宇（Archaean） AR 元古宇（Proterzoic） PT 显生宇（Phanerozoic） PH 界——两个字母，第一个大写，第二 个小写。 古生界（Paleozoic） 中生界（Mesozoic） 新生界（Cenozoic） Pz Mz Cz 系——一个大写字母表示。 志留系（Silurian） S 泥盆系（Devonian） D 统——在系的符号右下角加阿拉伯数字1、 2或1、2、3字样，分别代表下统和上统， 或下统、中统和上统。 阶 、群、组、段——阶名的第一个字母 或两个字母，放在统的符号之后（小写 正体）。 群下太古界密云群 Ar1m 组 段——未作统一规定。 第三节 地壳演化简史 一、前古生代 （一）、前古生代的概念及划分 前寒武纪又称前古生代，指寒武纪或 古生代以前即距今5.7亿年以前的地质时 代，是地球历史最早的地质阶段。 前寒武纪划分为太古代和元古代。 （二）、太古代的一般地史特征 缺氧的气圈及水体 薄弱的地壳和频繁的岩浆活动 岩石变质很深 海洋占绝对优势 陆核形成 原始生命萌芽 构造运动 （三）、中国太古代的地层及矿产 主要分布于华北及东北南部，构成华北地台的基底。 可分为三带： 北带：宁夏吉兰泰，到冀东燕山，东延至吉林及辽东 地区。 中带：吕梁山、太行山和鲁西地区。 南带：关中、豫西、大别山、安徽淮阳地区，分称太 华群、登封群、大别群等。 太古宙地层中以铁矿具有世界性的普遍意义。 鞍山的鞍山群中含磁铁石英岩，品位较低，层位稳定， 储量大，常构成大型及特大型铁矿床——鞍山式铁矿。 此外，本溪、密云、冀东迁西、吕梁等大铁矿，均产于 太古宙地层中。 （四）、元古代的一般地史特征 从缺氧气圈到贫氧气圈 从原核生物到真核生物 由陆核到原地台和古地台 （五）、中国元古代的地层及主要矿产 形成了：北方华北原地台、南方扬子原地台，西 部塔里木原地台。 北方稳定、南方活动的特征，一直延续到古生代。 中国元古宙的矿产： 铁矿 锰矿 其他 （六）、震旦纪世界大地构造格局 震旦纪，大陆壳形成为稳定——古地台。 古地台基底岩石都是变质岩，如各种片麻 岩、角闪岩、混合岩、片岩、千枚岩、大 理岩、石英岩等，穿插着各种侵入体。 古地台有的部分构成地盾部分；但大部 分发育了稳定类型的盖层。 震旦纪全世界形成的古地台 （七）、中国震旦纪、震旦纪大冰期。 我国震旦纪冰期遗迹，最早在湖北宜昌 南沱发现的南沱冰碛层。之后，在滇、湘、 黔、鄂、赣、皖、豫、甘、宁、新等省区 都相继发现。 二、早古生代 （一）、早古生代的划分 划分为：寒武纪、奥陶纪和志留纪。 寒武纪：(Є)6（5.7）亿年~ 5.1亿年前。—— 寒武系。 奥陶纪：(O)5.1亿年~4.39亿年前。——奥陶系。 志留纪：(S) 4.39亿年~4.09亿年前。——志留 系。 （二）、早古生代的生物界 动物界第一次大发展 寒武系，以大量三叶虫突然出现为标志。 其次为腕足类动物； 其他无脊椎动物。 原始鱼类 奥陶纪开始，主要是志留纪，出现了淡水 原始的鱼类无颌类（脊椎动物）。 植物界 寒武、奥陶纪都是以海生藻类为主；志留纪， 出现半陆生的裸蕨植物，也意味即将进入一个 新的时代。 奥陶纪时的海洋 奥陶系中的角石 （三）、加里东运动及其对大地构造演化的影响 广义加里东运动：发生在早古生代的构造运动。 狭义加里东运动：指志留纪后期的构造运动。 加里东构造阶段：早古生代这一时期。 世界古地理格局及其演变 前寒武纪末，世界出现多个古陆，各古陆 为地槽分隔。 古生代初期 北半球的古陆： 南半球的古陆： 北美和俄罗斯古陆间被古大西洋分割。 志留纪末期 加里东运动使古大西洋逐渐变窄，形成加里东 褶皱带，从而使北美板块与欧洲板块对接，初 步形成劳亚大陆，并导致古大西洋关闭。 （四）、下古 生界 （五）、早古生界的矿产 磷（磷块岩）矿 石膏 石灰岩 此外，祁连山一带的铜矿。南部的下寒武 统地层中往往含有“石煤”层，其中还常 含有稀有元素和放射性元素，具有更大价 值。 三、晚古生代 （一）、晚古生代的划分 泥盆纪：距今4.09—3.62亿年——泥盆系 （D）。 石炭纪：距今3.62—2.90亿年——石炭系 （C）。 二叠纪：距今2.90—2.50亿年——二叠系 （P）。 （二）、晚古生代的生物界 植物界第一次大发展——蕨类时代。 石炭纪景观 树干化石 动物界两次大飞跃 无脊椎动物——脊椎动物 动物从水中——陆上 晚古生代的生物集群灭绝 （三）、海西运动及其对大地构造演化的影响 海西运动——晚古生代的，特别是石炭二叠纪的地壳 运动，也称华力西运动。 海西构造阶段——晚古生代可以称为海西构造阶段。 晚古生代，一方面在活动着的地槽中进行着巨厚的沉 积；另一方面许多地台上沉积，形成上古生界盖层。 大陆拼接、扩大，形成联合古陆，陆块从分散趋向集 中。 （四）、上古生界（以华北为重点）及石 炭—二叠纪大冰期 上古生界总的特点： 陆相地层和海陆交互相地层相对增多，而海相 地层相对减少。 陆生植物化石大量出现； 含煤地层广布。 华北地区上古生界的特征 华北地区(包括东北南部)上古生界只有中、 上石炭统和二叠系。 总厚度一般为数百米——一千四、五百米， 比较稳定。 各地岩相变化不大。 （五）、晚古生代的矿产 铁矿 锰矿 铝土矿 煤 金属矿产 四、中生代 （一）、中生代的划分 三叠纪：距今2.50—2.08亿年——三叠系 （T）。 侏罗纪：距今2.08—1.35亿年——侏罗系（J）。 白垩纪：距今1.35—0.65亿年——白垩系 （K）。 （二）、中生代的生物界 裸子植物时代 爬行动物时代 恐龙灭绝 （三）、印支运动和太平洋运动及其对大 地构造氧化的影响 中生代的构造运动——老阿尔卑斯运动， 又称太平洋运动，相当于中国的燕山运动； 发生于三叠纪中、晚期的运动，称为印支 运动。 （四）、我国东部的中生界 结束南海北陆，形成大陆环境 燕山期由南北分异转为东西分异 大规模的岩浆活动 西部古生代褶皱带强烈上升 （五）、中生代的矿产 金属矿产 沉积型金属矿产 能源矿产 煤 石油、天然气和油页岩 岩盐和石膏 四川盆地——有名的井盐产地 五、新生代 （一）、新生代的划分 （二）、新生代的生物界 被子植物始现于早白垩世晚期，到早第三 纪极度繁盛，木为主以乔，种类和数量都 大量增加。由于纬度、气候各地不同，植 物分区现象明显。 新生代动物界也发生了重大变化。中生代 占统治地位的爬行动物衰退，在中生代始 现的哺乳动物迅速发展。 接近现代的生物界 植物界基本上由现生属组成，并有大量现 生种。 无脊椎动物，有大量属种是现生属种。 哺乳动物，大多数早第三纪的特有门类如 有袋类、肉齿类，奇蹄目和偶蹄目中的一 些种相继绝灭。哺乳动物：固定体温、胎 生。 马的演化图 始祖象 猛犸象 （三）、喜马拉雅运动及其对大地构造演化的影 响 新生代的构造运动称新阿尔卑斯运动，又称喜马拉雅运动， 简称喜山运动。 喜马拉雅运动中，许多大陆上断裂，形成拗陷盆 地；东非大断裂继续发展，并有玄武岩喷发；印 度、格陵兰及西北欧等都有玄武岩喷发。中国东 部差异性升降和裂隙式玄武岩喷发活动都很强烈。 （四）、华 北的第三系 和第四系及 第四系大冰 期 华北平原地层综合剖面说明： ①第三纪形成盆地，总体以沉降占优势，沉积 物以湖相细碎屑物质为主； ②湖盆多次与海水沟通（海水内泛）和中断， 咸水或半咸水和淡水沉积及生物组合成有规律 的变化； ③反映气候有周期性变化，有时干热，形成石 膏、盐及红色岩层；有时潮湿，形成暗色岩及 煤线、油页岩、石油等，沙河街组为主要生、 储油层； ④随着断裂发育，有多次玄武岩喷发活动。 第四纪大冰期 大冰期冰川分布 第四纪冰期和间冰期交替。 冰期划分与对比 欧洲阿尔卑斯山区第四纪冰期划分为恭兹、民 德、里斯、玉木4个冰期和3个间冰期。 中国第四纪冰川划分为鄱阳、大姑、庐山、大 理4个冰期。 （五）、人类的出现和演化 人类出现 人类的出现是第四纪的重大事件，也是生 物发展史上的一次重大飞跃。 古猿——中新世和上新世 。 直立人（猿人）——早更新世。 早期智人（古人）——属中更新世晚期和晚更 新世早期。 晚期智人（新人）——晚更新世后期 。 古猿 思考题： 1、说出从老到新的地质年代名称。 2、给出古生代、中生代、新生代开始的绝对年代。 3、角度不整合意味着什么地质事件的发生？ 4、角度不整合与假整合、整合接触的区别在哪里？ 5、地质学家利用化石的什么特征来确定地层形成 的时期？ 6、地球形成早期的物质记录为何在地壳中很难找 到或找不到？ 7、大地构造运动与生物进化的关系表现在哪里？