1、第五章地殼演化史,地層的劃分與對(duì)比 巖相古地理分析 構(gòu)造歷史分析,地質(zhì)年代指地質(zhì)體形成或者地質(zhì)事件發(fā)生的時(shí)代。分為：,1.相對(duì)年代根據(jù)生物的演化順序和巖石的新老關(guān)系，確定地質(zhì)體形成或地質(zhì)事件發(fā)生的先后順序。,2.絕對(duì)年代依據(jù)同位素年齡測定地質(zhì)體形成或地質(zhì)事件發(fā)生時(shí)距今多少年。,在描述地球歷史或地質(zhì)事件的年代時(shí) ，兩者都很重要。,研究地殼歷史的依據(jù),1.火成巖、沉積巖和變質(zhì)巖，三大巖類的巖石性質(zhì)和分布特點(diǎn)。（恢復(fù)當(dāng)時(shí)的形成環(huán)境）,17.1 地質(zhì)年代的確定（相對(duì)年代）,2.生物化石的特性（時(shí)代和環(huán)境）,3.地質(zhì)構(gòu)造（產(chǎn)生的時(shí)間，形成時(shí)的環(huán)境）,一、相對(duì)年代的確定,地層層序律：沉積巖是按先后順序一層

2、層地依次沉積下來的，因此正常的地層是老的在下，新的再上（即下老上新），這是確定地層新老順序的一般規(guī)律，叫地層層序律。,（一）地層層序律,（二）化石層序律（生物層序律）,化石埋藏在巖層中的古代生物遺體或遺跡。,生物的演化是從簡單到復(fù)雜，低級(jí)到高級(jí)不斷發(fā)展的，巖層中所含的化石也具有一定的規(guī)律，巖石年代越老生物化石越原始、越簡單、越低級(jí)。巖石年代越新、生物化石越復(fù)雜越高級(jí)。,化石層序律根據(jù)新老不同的地層中的化石（特別是標(biāo)準(zhǔn)化石等），就可以確定化石之間的相對(duì)新老關(guān)系，并以化石來確定地層的相對(duì)新老關(guān)系的方法。,（三）切割律或穿插關(guān)系,1.噴出巖相對(duì)年代確定根據(jù)地層層序和其上、下地層中的化石來確定。,2.

3、侵入巖相對(duì)年齡確定：根據(jù)侵入、包裹、切割或穿插關(guān)系來確定。 侵入關(guān)系：侵入者年代新、被侵入者（圍巖）年代老。 切割或穿插關(guān)系：切割或穿插者年代新、被切割或被穿插者年代老。 包裹關(guān)系：包裹者年代新、被包裹者年代老。,二、同位素年齡（絕對(duì)年齡）的測定,根據(jù)地層中所含放射性元素及其衰變產(chǎn)物的含量比例，再根據(jù)其衰變常數(shù)（半衰期）來計(jì)算出礦物或巖石的年齡。,不是所有的同位素都能使用，一般是用半衰期較長的同位素；一般用鉀氬、銣鍶、鈾鉛等來測定較古老巖石的地質(zhì)年齡。,而碳14半衰期較短，專用于測定最新的地質(zhì)事件和考古材料。,同位素年齡具有一定的誤差，但對(duì)于無化石的前寒武紀(jì)以及火成巖、變質(zhì)巖等的年代是非常重要

4、的依據(jù)。,第一節(jié) 概述,一、地層學(xué)理論的建立 地層：地殼上部的層狀巖石或松散堆積物（剖面呈帶狀展布） 地層層續(xù)律： 化石層續(xù)律：不同的巖層有不同的化石，可按照地層的順序判別地層的順序。 巖層對(duì)比定律：沉積環(huán)境隨時(shí)間推移在空間上也相應(yīng)發(fā)生改變 地層學(xué)體系：（包括：巖石地層學(xué)、生物地層學(xué)、磁性地層學(xué)、事件地層學(xué)、地震地層學(xué)、層序地層學(xué)等）,疊置率下老上新 原始連續(xù)律地層未變動(dòng)則呈橫向連續(xù)延伸，逐漸尖滅。 原始水平率地層未經(jīng)變動(dòng)時(shí)則呈水平狀態(tài)。,第一節(jié) 概述,二、時(shí)間標(biāo)尺的建立 相對(duì)時(shí)間標(biāo)尺：（依靠三個(gè)基礎(chǔ)理論） “地層三定律”、“大地質(zhì)旋回理論”、“化石層序律” 絕對(duì)地質(zhì)年齡：用放射性同位素測定

5、地質(zhì)年代表（P306，表51）,“地層三定律” 疊置率下老上新 原始連續(xù)律地層未變動(dòng)則呈橫向連續(xù)延伸，逐漸尖滅。 原始水平率地層未經(jīng)變動(dòng)時(shí)則呈水平狀態(tài)。,“大地質(zhì)旋回理論” 地球表面永遠(yuǎn)處于不斷變化狀態(tài) 從巖石中可以了解地質(zhì)歷史 巖層是由古老沉積物演化而來的 “化石層序律” 可按照地層的順序判別地層的順序 由老到新，由低級(jí)到高級(jí)，由簡單到復(fù)雜,地質(zhì)年代表主要內(nèi)容 各年代單位的先后順序 同位素地質(zhì)年齡 生物演化特征 構(gòu)造活動(dòng)事件,第二節(jié) 地殼歷史的研究方法,一、地層的劃分與對(duì)比 二、巖相古地理分析 三、構(gòu)造歷史分析 四、地層系統(tǒng),一、地層的劃分和對(duì)比,地球經(jīng)歷了46億年的歷史。 地球發(fā)展過程中的

6、各種信息，記錄在自己的“書頁”地層之中。,（一） 地層劃分的依據(jù),地層在地殼發(fā)展過程中形成的各種成層巖石的總稱。 地層與巖層的區(qū)別：巖層一般是泛指各種成層巖石，不具有時(shí)代含義；地層有老有新，具有時(shí)間含義。 地層層序（律）地層上下或新老關(guān)系。 標(biāo)準(zhǔn)剖面地層出露完全、順序正常、接觸關(guān)系清楚、化石保存良好可供進(jìn)行地層劃分、對(duì)比等研究的剖面。,地層劃分的依據(jù)（續(xù)）,地層劃分按地層的巖性、古生物等特征及形成先后順序，對(duì)地層進(jìn)行分層。 地層對(duì)比將不同地區(qū)同一時(shí)代的地層進(jìn)行比較。,1. 沉積旋回和巖性變化,沉積巖的巖性，包括組成成份、粒度大小、渾圓度、顏色、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造等。 巖性特征：從各個(gè)側(cè)面反映沉積巖形成

7、的沉積環(huán)境。,沉積旋回海相地層中，往往巖相由粗到細(xì)又由細(xì)到粗的重復(fù)變化稱一個(gè)沉積旋回。 一個(gè)完整的沉積旋回，由一套海侵層位和一套海退層位構(gòu)成。,沉積旋回（續(xù)）,華北燕山區(qū)中、上元古代地層剖面 長城群下部為砂頁巖，上部為白云巖； 薊縣群以石灰?guī)r為主，頂部為頁巖； 青白口群下部為頁巖、粉砂巖，上部為白云巖。 這一剖面由下而上代表了一個(gè)巨大的沉積旋回。 在這個(gè)大旋回中，每一個(gè)群又代表了一個(gè)次一級(jí)的旋回。 沉積旋迥反映了地史中古地理環(huán)境的規(guī)律性變化。,2. 地層接觸關(guān)系,巖層間的不整合面是劃分地層的重要標(biāo)志。 對(duì)于侵入巖，必須根據(jù)侵入巖和圍巖的接觸關(guān)系確定時(shí)代。 侵入接觸；沉積接觸。 如有多次侵入，侵

8、入體往往互相穿插，則被穿過的巖體時(shí)代較老，穿越其他巖體者時(shí)代較新。,地層的五種接觸關(guān)系,確定火成巖在地層中的新老順序, 噴出巖時(shí)代的確定,噴出時(shí)代在P1后，P2前,確定火成巖在地層中的新老順序,侵入接觸時(shí)代的確定,侵入時(shí)代在K后,確定火成巖在地層中的新老順序,沉積接觸時(shí)代的確定,3. 古生物化石,化石保存在地層中的地質(zhì)時(shí)期的生物遺體和遺跡。 化石形成的條件： 標(biāo)準(zhǔn)化石生存時(shí)間短、演化快、分布地區(qū)廣、個(gè)體數(shù)目多的生物種類所形成的化石。,生物層序律,生物是從簡單向復(fù)雜，從低級(jí)向高級(jí)發(fā)展的，生物演化既具有不可逆性，又具有階段性。 一定種類的生物或生物群總是埋藏在一定時(shí)代的地層里，而相同地質(zhì)年代的地層

9、里必定保存著相同或近似種屬的化石或化石群。,（二） 地層的對(duì)比,在地層劃分的基礎(chǔ)上，根據(jù)巖性、古生物和構(gòu)造運(yùn)動(dòng)特征，進(jìn)行地層對(duì)比，建立區(qū)域性的地層新老關(guān)系和年代順序。,地層的對(duì)比示意圖,如圖，為數(shù)個(gè)出露不全的地層剖面的自然露頭，根據(jù)巖性等特征進(jìn)行對(duì)比后，得到這一地區(qū)完整的地層綜合剖面。,地層對(duì)比圖,二、巖相古地理分析,沉積相沉積物特征、生物特征及其歷代表的生成環(huán)境的總和。 生物相指反映一定沉積環(huán)境的生物群的生態(tài)特征。 巖相指反映一定沉積環(huán)境的巖性特征，包括礦物組成、化學(xué)成份、粒度大小、分選性、磨圓度和結(jié)構(gòu)、構(gòu)造等。 沉積相分為：海相、陸相、（海陸）過渡相。,（一） 沉積相的分類,1. 海相沉積

10、,濱海相、淺海相、半深海相和深海相。此外還有非正常海相。,1）濱海相,位于低潮線和高潮線之間及其臨近地帶的狹長濱海區(qū)。 潮汐和波浪作用占主導(dǎo)。可分為潮上帶、潮間帶和潮下帶。 沉積物以碎屑物如礫石、砂等為主；由于波浪作用強(qiáng)，所以磨圓度和分選度較好，常具交錯(cuò)層、波痕、干裂等，含海生動(dòng)物貝殼，但多破碎。 近年認(rèn)識(shí)到在濱海區(qū)還可以形成碳酸鹽巖沉積。 潮上帶碳酸鹽巖中常夾石膏，具碎裂紋理及泥裂，缺乏生物。 在潮間帶，常有介殼灘、鮞狀及生物碎屑灰?guī)r，間有白云巖及石膏層。有時(shí)在潮上帶被沖碎的巖塊又沖到潮間帶，膠結(jié)形成竹葉狀灰?guī)r，常具有泥裂及生物鉆孔潛穴。 潮下帶水動(dòng)力條件平穩(wěn)，常呈水平層理灰?guī)r，化石完整豐富

11、。,2）淺海相,海面到深200m左右的淺海區(qū)，相當(dāng)于大陸架上的海洋部分。 一般為：砂巖頁巖泥灰?guī)r石灰?guī)r。 有些是在廣闊的陸表海中沉積形成。陸表海又稱內(nèi)陸海，深度小于200m，沉積分異明顯，如有海侵海退，沉積旋回也比較清楚。,3）半深海相和深海相,即相當(dāng)于大陸坡及海盆底地帶。 深海沉積物少含或基本不含有陸屑物質(zhì)，以各種碳酸鹽巖為主。 現(xiàn)代深海沉積有較多的由具有灰質(zhì)和硅質(zhì)硬體的微小浮游生物遺體堆積而成的生物軟泥，及鐵錳結(jié)核。鐵錳結(jié)核的物質(zhì)來源可能與海底火山噴發(fā)以及海底地下含礦熱水噴出有關(guān)。,2. 陸相沉積,大陸上相對(duì)低洼部位接受沉積，形成陸相地層。 各種陸相地層沉積物的特點(diǎn)： 殘積相和坡積相為土狀

12、鐵、錳、鋁組成個(gè)風(fēng)化殼；洪積多為礫巖、砂巖等粗碎屑巖。沖積相多由礫巖、砂巖、粘土巖等組成，磨因度好，形成于河床、河漫攤，水平層理、斜層理和交錯(cuò)層理均較發(fā)育。湖泊相以細(xì)秒巖、粉砂巖及粘土巖為主，常具有極薄的層理。冰川相沉積物分選性差，不具層理，礫石多成棱角狀。風(fēng)成相沉積物以礫巖和粉砂巖為主。,3. 過渡相沉積（海陸交互相沉積）,形成于濱海地區(qū)，包括三角洲相和潟湖相。 三角洲相 河流的三角洲。砂質(zhì)沉積為主，具向海洋方向傾斜的斜層理；陸生植物、淡水和海生動(dòng)物化石混雜。底部沉積物變細(xì)，以粉砂及粘土為主，層理水平，富含海生動(dòng)物化石。 潟湖相 濱海地區(qū)的潟湖。濕潤氣候下，形成砂頁巖和泥炭層，具薄的水平層理

13、；干燥炎熱氣候下，形成白云巖、石膏、石鹽等。,（二） 巖相分析的主要依據(jù),指相化石（群）代表特殊的地理環(huán)境，且指示特殊巖相的化石（群）。 不同的化石指示不同的古地理環(huán)境。 則：珊瑚化石指示清澈溫暖的淺海環(huán)境。 破碎的貝殼指示濱海環(huán)境。 不同的植物化石指示不同的陸相環(huán)境，如蘇鐵氣候濕熱；銀杏氣候溫和等。,1. 生物化石,2. 巖性特征和結(jié)構(gòu),巖性特征、結(jié)構(gòu)和構(gòu)造等是一定環(huán)境下沉積物的表現(xiàn)形式。因此，是巖相分析的重要根據(jù)。 紅色巖層氧化環(huán)境； 黑色頁巖并含黃鐵礦還原環(huán)境； 交錯(cuò)層、不對(duì)稱波痕流動(dòng)淺水地區(qū)； 干裂濱海、濱湖環(huán)境； 鮞狀赤鐵礦和石灰?guī)r溫暖氣候下的動(dòng)蕩淺海； 竹葉狀灰?guī)r波浪作用所及的潮上

14、和潮間帶、淺海環(huán)境或風(fēng)暴環(huán)境； 鹽假象氣候干燥環(huán)境等。,3. 特殊礦物,有些礦物形成于一定環(huán)境下，可以起指相作用。 海綠石較深淺海環(huán)境； 石膏、石鹽干燥環(huán)境； 白云巖（指形成于古生代以后者）并少含化石咸化?；驖暫h(huán)境。,（三） 巖相分析的原則現(xiàn)實(shí)類比法,萊伊爾的現(xiàn)實(shí)主義原理：“以今證古”、“現(xiàn)在是認(rèn)識(shí)過去的鑰匙”。 認(rèn)為：今天的自然作用及其產(chǎn)物在種類和規(guī)模上與過去的并無不同“一致論或均變論”。 地質(zhì)發(fā)展史上曾起過進(jìn)步作用，但沒有考慮到地質(zhì)作用過程中的突變因素。 這種現(xiàn)實(shí)主義與歷史分析相結(jié)合，用歷史發(fā)展的辯證觀點(diǎn)研究地史的方法，叫現(xiàn)實(shí)類比法。,現(xiàn)實(shí)類比法需要考慮的因素,自然界演化的不可逆性 地殼

15、歷史中，大氣圈、水圈和巖石圈及生物界是不斷發(fā)展的。 如大氣圈在地史初期，火山活動(dòng)強(qiáng)，CO2含量比現(xiàn)在多；石炭二疊紀(jì)，大規(guī)模森林出現(xiàn)，光合作用，使大氣成分CO2減少，O2增加。在生物界，如地質(zhì)時(shí)期海百合生活于亞淺海區(qū)，現(xiàn)代卻生活于深淺海區(qū)。又如白云巖為咸化?；驖暫练e，但寒武紀(jì)前卻廣泛地形成于正常海中。 時(shí)間因素 有些地質(zhì)作用，短期作用和長期作用的結(jié)果有很大的差異。如，地質(zhì)時(shí)代海相沉積物的機(jī)械分異普遍；現(xiàn)代海洋沉積中，由于時(shí)間短促機(jī)械分異不明顯。 沉積物的后生變化 古老的沉積巖都經(jīng)歷了長期的后生作用，已改變了沉積時(shí)的面貌；而現(xiàn)代沉積還不能看到后生變化，盡管環(huán)境相似，地質(zhì)作用的結(jié)果不一定完全相同。

16、,巖相分析圖,（四） 古地理圖,古地理圖對(duì)一定地區(qū)一定時(shí)代的地層進(jìn)行巖相分析之后，把當(dāng)時(shí)的海陸分布、地形、氣候等情況綜合起來繪成的圖件。,三、 構(gòu)造歷史分析,構(gòu)造歷史分析根據(jù)巖相的垂直變化、巖層厚度、巖層接觸關(guān)系等，重塑地殼構(gòu)造運(yùn)動(dòng)。 地殼的發(fā)展是從一個(gè)旋回到另一個(gè)旋回的過程。 地殼發(fā)展的過程，根據(jù)地槽發(fā)育構(gòu)造旋回、海陸分布、生物演化、巖漿活動(dòng)的階段性變化等，可以劃分為若干個(gè)構(gòu)造旋回，或稱構(gòu)造階段。,四、 地層系統(tǒng),巖性地層系統(tǒng)以巖性變化為主的地層劃分系統(tǒng)，是區(qū)域性或地方性的地層單位。 地層單位為群、組、段等 。 組凡巖相、巖性、變質(zhì)程度大體一致，與上下地層間界限明確，在一定范圍內(nèi)比較穩(wěn)定的地

17、層，都以劃分為一個(gè)組。 組是地方性的最基本的地層單位。,（一） 巖性地層單位,巖性地層單位（續(xù)）,群凡是厚度巨大、巖性較復(fù)雜、具有相似性，但又無明確界限可以進(jìn)一步分組的一套巖系，都可劃分成一個(gè)群。 是比組大的地方性地層單位。 群用專門地理名稱命名，如阜平群，五臺(tái)群。 段組中進(jìn)一步根據(jù)巖性特征劃分的單位。 如燕山地區(qū)薊縣系霧迷山組可以分成四個(gè)或五個(gè)段，分別稱為霧迷山組第一段、第二段。 這些地層主要以巖性為根據(jù)來劃分，僅反映一定地理范圍的沉積過程及沉積環(huán)境，只適用于一定地區(qū)，所以屬于地方性的地層單位。,（二） 年代地層單位,年代地層單位一定地質(zhì)時(shí)期所形成地層總體的名稱，是超越地區(qū)性具體差異的抽象概

18、括。 白堊系代表白堊紀(jì)這個(gè)地質(zhì)時(shí)代所形成的地層總和。因這種地層劃分是以地質(zhì)時(shí)代為標(biāo)準(zhǔn)，所以稱為年代地層單位。 根據(jù)生物門類（綱、目、科、屬、種）的演化階段，地層可劃分為大小不同的年代地層單位：宇、界、系、統(tǒng)、階等。,年代地層單位（續(xù)）,階根據(jù)地層中標(biāo)準(zhǔn)化石和化石組合，劃分的年代地層單位。 全國性或大區(qū)域性的年代地層單位。 階以地名命名，如華北地區(qū)上寒武統(tǒng)根據(jù)三葉蟲的種類劃分為崮山階、長山階、鳳山階。 統(tǒng)根據(jù)地層中生物化石在科、目上的 變化劃分的年代地層單位。 比階高一級(jí)的年代地層單位。 全球性的年代地層單位。一個(gè)統(tǒng)包括數(shù)目不等的階。 統(tǒng)的名稱冠以下、上或下、中、上字樣。如下寒武統(tǒng)、中寒武統(tǒng)、上寒武統(tǒng)。,年代地層單位（續(xù)）,系比統(tǒng)高一級(jí)的年代地層單位。 一般根據(jù)首次研究的典型地區(qū)的古地名、古民族名或巖性特征等命名，如寒武系、奧陶系、石炭系等。 界根據(jù)生物門的演化階段所劃分的單位。 如中生界爬行類；新生界哺乳動(dòng)物。 宇最高級(jí)的年代地層單位叫宇。 根據(jù)生物的出現(xiàn)、最低硬殼化石帶及較高級(jí)動(dòng)