第二章

地質(zhì)年代相對(duì)地質(zhì)年代相對(duì)地質(zhì)年代的確定依據(jù)地質(zhì)年代和多重地層單位其他地層單位同位素地質(zhì)同位素地質(zhì)

的測(cè)定地質(zhì)年代表確定地球的發(fā)展歷史和發(fā)展階段，查明各種地質(zhì)事件的時(shí)間，是地質(zhì)學(xué)研究的任務(wù)之一；為了便于全球?qū)Ρ龋仨氂械臅r(shí)間系統(tǒng)概念：主要根據(jù)生物界的發(fā)展和演化（以化石為基礎(chǔ)），把整個(gè)地質(zhì)歷史劃分為不同的歷史階段，借以展示時(shí)間的先后關(guān)系。相對(duì)地質(zhì)年代只表示新老順序,不表示各個(gè)時(shí)代單位的長(zhǎng)短，也不表示

。相對(duì)地質(zhì)年代（relative

age）地層層序（疊覆）律Principle

of

stratigraphic

superposition生物演化律Principle

of

faunal

and

floral

succession地

之間的切割律Principle

of

cross-cutting

relationships相對(duì)地質(zhì)年代的確定依據(jù)地層層序（疊覆）律強(qiáng)烈構(gòu)造變動(dòng)的地層，其沉積順序總是上新下老。地層：在一定地質(zhì)時(shí)期形成的巖層。地層層序(疊覆)律青海循化，200806olderyounger地層層序(疊覆)律地層層序(疊覆)律，2006.05olderyounger強(qiáng)烈構(gòu)造變形后，下部地層倒轉(zhuǎn)，則下新上老youngerolderolderyounger但是，由于多變的沉積環(huán)境、

地殼運(yùn)動(dòng)，可使地層褶皺、斷裂，甚至倒轉(zhuǎn)和缺失。因此，為了建立區(qū)域乃至全球性的地層系統(tǒng)，需對(duì)地層中所含化石進(jìn)行研究和對(duì)比掌握生物演化規(guī)律。老新未發(fā)生構(gòu)造變動(dòng)敦煌雅丹地貌，2008.08生物演化律了的古生物古生物：地質(zhì)歷史上的生物?；罕４嬖诔练e巖層中被

的遺體或遺跡。三葉蟲與菊石恐龍化石化學(xué)演化到生命演化有機(jī)小分子有機(jī)大分子多分子體系星際空間雖然廣泛存在有機(jī)分子,但從無生命的簡(jiǎn)單有機(jī)物單分子（氨基酸等）→復(fù)雜有機(jī)物大分子（類蛋白質(zhì)等）→有新陳代謝生命現(xiàn)象的多分子體系（以蛋白質(zhì)、核酸為基礎(chǔ)），需要經(jīng)過由化學(xué)演化→生命演化的連續(xù)序列和重大飛躍。在灼熱的恒星上和低溫、多變的宇宙太空中都缺乏實(shí)現(xiàn)上述轉(zhuǎn)變的有利環(huán)境。早期地球的表層環(huán)境具備這種條件：原始地殼(硅鎂質(zhì)玄武巖為主）提供了穩(wěn)固的生物演化載體，地表溫度仍達(dá)到

300°C±。原始大氣圈（火山噴發(fā)大量水蒸氣、H2、CO、NH3、CH4、H2S等，屬于還原環(huán)境）。原始水圈(屬于強(qiáng)酸性）。不同圈層間已存在相互作用和聯(lián)系，巖石圈風(fēng)化后提供多種元素、礦物和黏土。生物圈的形成和發(fā)展38億年前:

厭氧異養(yǎng)原核生物。30億年前:

厭氧自養(yǎng)原核生物。18億年前:

喜氧真核生物出現(xiàn)。6億年前:

出現(xiàn)軟軀體的伊迪卡拉動(dòng)物群。5.4億年前:

寒武紀(jì)生物大爆發(fā)。38億年前:原始大氣圈、水圈缺氧，僅有厭氧異養(yǎng)原核生物。很?。ㄩL(zhǎng)2-10μm）。無細(xì)胞膜、核分異，

僅有DNA組成“似核”?？糠纸夂５子袡C(jī)質(zhì)和硫化物獲得能量。海底熱液30億年前：分異出厭氧自養(yǎng)原核生物,藍(lán)細(xì)菌營(yíng)光合作用放出氧。藍(lán)細(xì)菌標(biāo)志著生物圈的初步形成疊層石18億年前:

大氣中含氧量已有相當(dāng)增長(zhǎng)，喜氧真核生物出現(xiàn)，有了細(xì)胞核、細(xì)胞質(zhì)分異和有性生殖，新陳代謝速度明顯提高。真核生物Eukaryote細(xì)胞平均比原核生物大10倍,有細(xì)胞核、粒線體（動(dòng)物）或葉綠體（植物）等復(fù)雜結(jié)構(gòu)。6億年前演化失敗的伊迪卡拉動(dòng)物群伊迪卡拉動(dòng)物群（Ediacara

Fauna）景觀復(fù)原圖該動(dòng)物群與在形態(tài)上與水母、蠕蟲和海綿相似，但不存在攝食和消化

，是一種營(yíng)自養(yǎng)生態(tài)的特殊生物門類。呈爆發(fā)式突然出現(xiàn)，延續(xù)又整體

。寒武紀(jì)大爆發(fā)5.4億年5.4億前小殼動(dòng)物群震旦紀(jì)末期出現(xiàn)、寒武紀(jì)初大

量繁盛， 微?。?-2mm），具外殼的多門類

海生無脊椎動(dòng)物

群。包括軟體動(dòng)

物門中的軟舌螺、單板類、腹足類、腕足類以及分類

位置不明的棱管

類。5.3億年前澄江動(dòng)物群迷蟲和灰姑娘寒武系底部繼小殼動(dòng)物群之后出現(xiàn)的第一個(gè)無殼和具殼化石混生化石群。包括三葉蟲、水母、蠕蟲類、甲殼綱及分類位置不明的節(jié)肢動(dòng)物、腕足類、藻類及魚形動(dòng)物。是寒武紀(jì)初期生物大爆發(fā)的典型代表（發(fā)掘古生物化石5萬多件，80多個(gè)物種，40多個(gè)綱，這一發(fā)現(xiàn)世界，被稱為20世紀(jì)最驚人的發(fā)現(xiàn)之一。該項(xiàng)成果榮獲2003年度國(guó)家自然科學(xué)一等獎(jiǎng)

(陳均遠(yuǎn)、 、舒德干)。澄江動(dòng)物群國(guó)家地質(zhì)公園澄江動(dòng)物群澄江動(dòng)物群寒武紀(jì)大爆發(fā)認(rèn)識(shí)的突破脊椎動(dòng)物脊索動(dòng)物非脊索動(dòng)物華夏鰻西大動(dòng)物長(zhǎng)江海鞘云南蟲魚海口魚節(jié)肢動(dòng)物葉足動(dòng)物鰓曳動(dòng)物觸手冠動(dòng)物棘皮動(dòng)物寒武紀(jì)大爆發(fā)前寒武紀(jì)生物征服大陸和天空4億年前(S3-D1):

出現(xiàn)陸地植物和半咸水、淡水魚類，生物開始登陸。3億年前(C2-P1)：出現(xiàn)大規(guī)模森林和陸生兩棲、爬行類，生物征服大陸。2.5億年前(P/T):

發(fā)生地史中最大的生物集群絕滅事件.1.4億年前(J/K):

出現(xiàn)鳥類，生物開始征服天空。65Ma年前(K2):

發(fā)生著名的恐龍絕滅和隨后的哺乳類爆發(fā)演化。2.5Ma年前(Q):

人類出現(xiàn)?！禢ature》：我國(guó)科學(xué)家發(fā)現(xiàn)世界首只長(zhǎng)有四根尾羽的恐龍化石和鳥類關(guān)系最為接近，為揭開鳥類 提供新的

。侏羅紀(jì)胡式耀龍生物演化的四個(gè)特點(diǎn)1、古生物演化的趨勢(shì)總是由簡(jiǎn)單到復(fù)雜,由低級(jí)到高級(jí)越老越簡(jiǎn)單，越老越低級(jí)越新越復(fù)雜，越新越高級(jí)2、古生物演化的階段性（緩慢）量變－（急速）質(zhì)變的交替發(fā)生在質(zhì)變中生物的大量和突發(fā)演化的階段性，與巖石圈變動(dòng)導(dǎo)致的自然環(huán)境的巨大變化相關(guān)。生物演化的四個(gè)特點(diǎn)3、古生物演化的不可逆性后，在以后以往出現(xiàn)過的生物屬種的演化過程中不會(huì)重復(fù)出現(xiàn)進(jìn)化的單向性4、同一個(gè)地質(zhì)歷史時(shí)期的生物界的總貌具有全球一致性生物對(duì)環(huán)境的適應(yīng)有較大的寬容性，并具有多種方式的遷移能力生物層序律概念：不同時(shí)代的地層含有不同的化石，含相同化石的地層其時(shí)代是相同的。是地層層序律和生物演化律的結(jié)合。300

km地球上生物界的演化遵循由簡(jiǎn)單到復(fù)雜、由低級(jí)到高級(jí)的不可逆的前進(jìn)過程，同時(shí)生物界能十分靈敏地反映地球表層地理環(huán)境及其演變特征，因此生物界的發(fā)展和演化是確定相對(duì)地質(zhì)年代的主要依據(jù)。地

之間的切割律經(jīng)構(gòu)造和巖漿活動(dòng)，使不同時(shí)代的地（巖層和巖體）之間出現(xiàn)彼此切割關(guān)系，新形成的地

總是切割老的地

。巖體與巖層之間的沉積接觸關(guān)系和侵入接觸關(guān)系；巖層與巖層間的不整合關(guān)系；巖體與巖體間的切割關(guān)系。巖體與巖層之間的沉積接觸和侵入接觸風(fēng)化剝蝕

接受沉積巖漿侵入接觸沉積接觸冷卻成巖巖體與巖層之間的侵入接觸巖層與巖層之間的角度不整合Angular

unconformity

in

the

Grand

Canyon斑狀正長(zhǎng)巖正長(zhǎng)斑巖秦皇島，2008.07巖體之間的切割關(guān)系課堂小測(cè)驗(yàn)：對(duì)下圖的地（A、B、C、D、E、F、

G、J、K、L、M、N）和地質(zhì)構(gòu)造（H）由老到新進(jìn)行排序，并簡(jiǎn)述排序依據(jù)（涉及到的定律及其內(nèi)容）。由老到新依次為：E、G、L、、D、J、A、N、K、B、F試判斷地的新老關(guān)系質(zhì)年代地生地相質(zhì)物層體演層對(duì)之化序間率率地的、、切割率地質(zhì)年代與多重地層單位地質(zhì)年代與時(shí)間地層單位巖石地層單位其他地層單位生物地層單位地磁地層單位地質(zhì)年代與多重地層單位地層劃分、對(duì)比的結(jié)果可以產(chǎn)生一個(gè)地區(qū)甚至全球的地層系統(tǒng)。地層系統(tǒng)包括兩個(gè)要素：a組成地層序列的各種地層單位；b這些單位之間的相互級(jí)別關(guān)系。地質(zhì)年代單位體系的建立，綜合考慮生物演化、地層形成順序、構(gòu)造運(yùn)動(dòng)及古地理特征等因素。把地質(zhì)歷史分為四個(gè)大的階段“宙”各個(gè)階段之下又可以進(jìn)行細(xì)分為“代”“代”之下再分“紀(jì)”“紀(jì)”之下分“世”，“世”之下分“期”宙→代→紀(jì)→世→期是國(guó)際上

規(guī)定的相對(duì)地質(zhì)年代單位。地質(zhì)年代與時(shí)間地層單位地質(zhì)年代單位太古宙冥古宙元古宙顯生宙地層單位和地層系統(tǒng)《國(guó)際地層指南》和《中國(guó)地層指南及中國(guó)地層指南說明書》都強(qiáng)調(diào)了多重地層單位的思想。根據(jù)地層具有的許多不同的性質(zhì)及屬性，可以建立不同的地層單位，如年代地層單位、巖石地層單位、生物地層單位、磁性地層單位、層序地層單位等。多重地層單位例如地層的時(shí)間屬性：年代（時(shí)間）地層單位地層的巖石屬性：巖石地層單位地層的生物屬性：生物地層單位強(qiáng)調(diào)三套常用地層單位（巖石地層單位、生物地層單位和年代地層單位）和兩套獨(dú)立的地層單位系統(tǒng)（磁性地層單位系統(tǒng)和層序地層單位系統(tǒng)）地質(zhì)年代單位與時(shí)間地層單位的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系地質(zhì)年代單位宙(eon)代(era)紀(jì)(period)世

(epoch)期(age)時(shí)間（年代）地層單位宇(eonothem)界(erathem)系(system)統(tǒng)(series)階(stage)時(shí)間地層單位：指以地層的形成時(shí)限（或地質(zhì)時(shí)代）為依據(jù)而劃分的地層單位。它代表了地質(zhì)歷史時(shí)期某一時(shí)間片斷內(nèi)形成的所有巖石（或地層）。例如，侏羅系——侏羅紀(jì)形成的地層。巖石地層單位-群、組、段、層根據(jù)地層的巖性特征劃分的地層單位。巖石地層單位不考慮巖層的

。組(Formation)是具有相對(duì)一致的巖性和具有一定結(jié)構(gòu)類型的地層體。組是最基本的巖石地層單位。一般以典型剖面附近的地理名稱命名。如長(zhǎng)興組——灰?guī)r（巖性）——長(zhǎng)興（浙江煤山長(zhǎng)興，命名地）群(Group)：組的聯(lián)合。聯(lián)合原則：巖性相近；成因相關(guān)；結(jié)構(gòu)類型相似等。段(Member)：組的再分。分段的原則：組內(nèi)巖性、結(jié)構(gòu)和成因等的差別。層(Bed)：是對(duì)地層研究時(shí)據(jù)巖性變化的詳細(xì)分層，尤其對(duì)巖性特殊、標(biāo)志明顯的巖層或礦層要單獨(dú)分層。組可以由多種巖石交替出現(xiàn)所構(gòu)成，也可由成因關(guān)系密切的兩三種基本層序構(gòu)成。巖石地層單位分為四級(jí)：群、組、段、層群是比組高一級(jí)的巖石地層單位。由兩個(gè)或兩個(gè)以上經(jīng)常伴隨在一起而又具有某些的巖石學(xué)特點(diǎn)的組聯(lián)合構(gòu)成。段是低于組的巖石地層單位，具有與組內(nèi)相鄰巖層不同的巖性特征，且分布廣泛。層是等級(jí)最低的巖石地層單位，一般由巖性、成分、生物組合等特征顯著而又明顯區(qū)別于相鄰巖層的地層組成。巖石地層單位PTB白粘土層黑粘土層殷坑組長(zhǎng)興組粘土層二疊三疊系界線粘土層(煤山剖面)巖石地層單位層的劃分青海循化，2008.06巖石地層單位的等時(shí)性和穿時(shí)性組成地層的沉積物的加積方式是隨沉積環(huán)境及沉積作用的不同而變化的?？煞譃榇瓜蚣臃e和側(cè)向加積。垂向加積構(gòu)成的地層完全符合地層疊覆律，其沉積地層之間的巖性界面與時(shí)間界面完全一致，也就是垂向加積的地層具有等時(shí)性。巖石地層單位的等時(shí)性巖石地層單位的等時(shí)性和穿時(shí)性巖性特征受沉積環(huán)境的控制，同一時(shí)期不同地方的沉積環(huán)境不同，隨著時(shí)間的發(fā)展又發(fā)生變化。所以，同一種巖性或巖石組合不可能在側(cè)向上無限延伸，不變。也就是說一個(gè)巖性界面不可能處處等時(shí)，這就是穿時(shí)性。巖石地層單位的穿時(shí)性生物地層單位根據(jù)地層中所含生物化石內(nèi)容和特征劃分出來的地層單位，可分為組合帶、延限帶和頂峰帶。組合帶和延限帶。組合帶：含有一定特征的化石組合的一段地層是根據(jù)多種化石類別的共存所占有的地層確定的。延限帶：任何一種生物分類單位在其整個(gè)延續(xù)范圍內(nèi)所代表的地層。組合帶對(duì)比延限帶頂峰帶：指某些化石屬、種最繁盛時(shí)期的一段地層(并非該屬種全部時(shí)間分布范圍)。生物地層各單位之間不存在大小級(jí)別關(guān)系；并非所有地層都能用生物地層學(xué)方法進(jìn)行劃分對(duì)比；但是生物地層仍是目前進(jìn)行遠(yuǎn)距離、高精度（古生代以來）地層對(duì)比所普遍采用的、較為可靠的方法。生物地層單位地磁地層單位根據(jù)地層記錄中古地磁極性變化所建立的地層單位?？煞譃闃O性超帶、極性帶和極性亞帶，與其對(duì)應(yīng)的地質(zhì)時(shí)間分別是超極性時(shí)、極性時(shí)、極性亞時(shí)。由于地磁場(chǎng)的變化是全球一致的，因此地磁地層單位具有與時(shí)間地層單位類似的全球等時(shí)性特點(diǎn)。第四紀(jì)地磁地層單位0.00.51.01.52.02.5(Ma)Age

Chron

Sub-

GPTSchron0.78

Ma0.99

Ma1.07

Ma1.77

Ma1.95

Ma2.58

Ma布容正極性帶松山反極性帶地質(zhì)年代與多重地層單位多重地層單位小結(jié)地層的多種屬性決定了不同類型的地層單位，這就是多重地層單位的概念。凡是反映巖性、電性、化學(xué)和礦物特征等物質(zhì)屬性的地層單位，與時(shí)間階段沒有嚴(yán)格固定的對(duì)應(yīng)關(guān)系，因而是地方性的地層單位；凡是具有全球或大區(qū)域

性的地層單位，具有

時(shí)間概念，反映了全球或大區(qū)域的地質(zhì)歷史自然發(fā)展階段。第二章

地質(zhì)年代相對(duì)地質(zhì)年代相對(duì)地質(zhì)年代的確定依據(jù)地質(zhì)年代和多重地層單位其他地層單位同位素地質(zhì)同位素地質(zhì)

的測(cè)定地質(zhì)年代表同位素地質(zhì)(isotopic

age):利用巖石中某些放射性同位素的蛻變規(guī)律，以年為單位計(jì)算巖石形成的。同位素地質(zhì)表示巖石形成的絕對(duì)。同位素地質(zhì)同位素地質(zhì)t

=

1/

*Ln(1+D/p

)D子體含量p

含量

衰變常數(shù)半衰期：放射性元素的原子蛻變一半所需要的時(shí)間。地質(zhì)年代表綜合表示了各種相對(duì)地質(zhì)年代單位的先后順序及相應(yīng)的同位素地質(zhì)年齡和生物演化總特征。地質(zhì)年代表（國(guó)際地層，2004）地質(zhì)年代表（國(guó)際地層，2008）地質(zhì)年代表（國(guó)際地層，2009）全球二疊、三疊系界線層型剖面及點(diǎn)(GSSP)標(biāo)志碑地質(zhì)年代表顯生宙（宇）（界）第四紀(jì)（系）Q新近紀(jì)（系）N古近紀(jì)（系）E中生代（界）白堊紀(jì)（系）K侏羅紀(jì)（系）J三疊紀(jì)（系）T晚（上）古生代（界）二疊紀(jì)（系）P石炭紀(jì)（系）C泥盆紀(jì)（系）D早（下）古生代（界）（系）S奧陶紀(jì)（系）O寒武紀(jì)（系）?寒冷的冬天無（武）法入眠。挖（奧）一片碎陶瓷，刨些泥土只（志）夠留做一個(gè)泥盆。盆中放些石炭烤火仍覺太冷，蓋上二