第四章地质年代与地质作用1

哺乳动物
古人类头骨化石
白垩纪：是中生代地最后一个纪，始于距今1.37亿年，结束于距今6500万 年，其间经历了7000万年。
Байду номын сангаас
岩石地层单位：有些地区，常因化石依据 不足或研究程度不够等原因，只能按地层层序、 岩性特征及构造运动特点来划分地层单位，称 为区域性地层单位或岩石地层单位。岩石地层 单位一般包括群、组、段三级。
群：范围可相当于统-系，甚至可大于系， 群与群之间常有明显的地层不整合面分开。
综上所述，现在一般认为地球的形成年 龄约为46亿年。
三、地质年代表 地质学家和古生物学家，通过对全球 各个地区新老不同的地层及其所含的古生 物化石进行对比研究后，逐渐认识到地球 和地壳在整个发展进程中，生物界的演化 及无机界的演化均表现出明显的自然阶段 性。于是，他们以地球演化的这种自然阶 段性为依据，配合同位素地质年龄的测定， 编制出了在全球范围内能普遍参照对比的 年代表，即地质年代表。
地 质 年 代 表
一、相对地质年代的确定 研究地质年代必须研究岩石中所包含的年 代信息。确定岩石的相对地质年代的方法通常 是依靠以下三条准则。 （一）地层层序律： 地层（stratum）：地质历史上某一时代形 成的层状岩石称为地层。它主要包括沉积岩、 火山岩及变质岩。 地层层序律：地层形成时的原始产状一般 是水平的或近于水平的，并且总是先形成的老 地层在下面，后形成的新地层盖在上面，这种 正常的地层叠置关系称为地层层序律。
二叠纪：是古生代的最后一个纪，也是重要的成煤期。二叠纪开始于距今 约2.95亿年，延至2.5亿年，共经历了4500万年。
三叠纪：是爬行动物和裸子植物的崛起，是中生代的第一个纪。始于距今 2.5亿年至2.03亿年，延续了约5000万年。
侏罗纪：约1亿9960万年前到1亿4550万年前，名称源于法国和瑞士交界的 侏罗山 。
志留纪（Silurian Period） 泥盆纪（Devonian Period） 晚古生代 石炭纪（Carboniferous Period） 二叠纪（Permian Period）
古生代生物： 早古生代是海生无脊椎动物繁盛的时代，包 括三叶虫、珊瑚、海绵动物、苔藓虫、腕足类、 笔石类、水母、海百合等。
（一）地质年代单位及地层单位的划分
地质年代单位是记录相对地质年代 的时间尺度，国际上通用的地质年代单 位由大到小包括宙、代、纪、世、期五 个基本单位。
年代地层单位是每一地质年代单位 内形成的地层的总和。年代地层单位由 老至新包括宇、界、系、统、阶五个基 本单位。
对应关系
地质年代单位
年代地层单位
宙（eon）……………宇（eonothem） 代（era）…………… 界（erathem） 纪（period）…………系（system） 世（epoch）………… 统（series） 期（stage）………… 阶（stage）
自然界放射性同位素种类很多， 能够用来测定地质年代的必须具备以 下条件：
①具有较长的半衰期，那些在几 年或几十年内就蜕变殆尽的同位素是 不能使用的。
②该同位素在岩石中有足够的含 量，可以分离出来并加以测定。
③其子体同位素易于富集并保存 下来。
用于测定地质年代的放射性同位素
母体同位素 子体同位素
铷(87Rb) 锶(87Sr)
志留纪：早古生代的最后一个纪，也是古生代第三个纪。本纪始于距今 4.38亿年，延续了2500万年，威尔士地区的一古民族。
泥盆纪：晚古生代的第一个纪，从距今4亿年前开始，延续了4000万年之久。 是英格兰西南半岛上的一个郡名。
石炭纪：是植物世界大繁盛的代表时期。石炭纪开始于距今3.5亿年，延续 了约6500万年。由于这一时期形成的地层中含有丰富的煤炭，因而得名“石炭 纪”。
铷—锶法
半衰期 (T1/2) 500 亿a
有效范围 测定对象
云母、钾长石、 海绿石
铀(238U)
铅(206Pb)
铀(235U)
铅(207Pb）
铀（钍）—铅法
钍(232Th) 铅(208Pb)
45.1 亿a 7.13 亿a
139 亿a
To ～ 108a
晶质铀矿、
锆石、独居石、 黑色页岩
钾(14K)
氩(40Ar)
当地层因构造运动发生倾斜但未倒转 时，倾斜面以上的地层新，倾斜面以下的 地层老。
当地层经剧烈的构造运动，层序发生 倒转时，上下关系则正好颠倒。
（二）化石层序律 地质学上常常利用保存在地层中的生物
化石来确定地层之间的新老关系。 古生物化石：地质历史上的生物称为古
生物，保存在地层中的古代生物遗体和遗迹， 被钙质、硅质等充填或交代（石化）后即称 为化石。
长城纪（ChangchengPeriod）：名称来 自于我国的万里长城；
蓟县纪（JixianPeriod）：名称来自于 我国天津市的蓟县；
青白口纪（QingbaikouPeriod）：名称 来自于我国北京市附近的青白口镇；
震旦纪（Sinian Period）：“震旦”是 我国的古称。
元古宙的生物：主要为各种原始的菌藻 类，包括蓝藻、绿藻、红藻及一些细菌，此 外还有少量海绵动物、水母及蠕虫等。
晚古生代陆生植物群蓬勃发展，主要为蕨 类孢子植物，泥盆纪时期开始出现小型森林， 到了石炭、二叠纪，各种高大的乔木类植物如 节蕨、石松类、种子蕨、真蕨、科达类等开始 形成高大森林，为成煤提供了良好的物质基础。
木化石
（2）中生代（Mesozoic Era）： 分为三个纪，由老到新依次为： 三叠纪（Triassic Period） 侏罗纪（Jurassic Period） 白垩纪（Cretaceous Period） 中生代是爬行动物空前繁盛的时代，
龙类突然全部绝灭，海洋中盛极一时的菊石、 箭石类也几乎同时全部绝灭。而中生代逐渐形 成的哺乳动物及鸟类，由于其适应性较强而逐 渐取代了恐龙的位置。新生代是哺乳动物大发 展的时代，其中绝大部分生活在陆地，但有的 则生活于海中（如鲸鱼、海豚等）和空中（如 翼手类）。新生代晚期开始出现人类，这是地 球上生物演化史的一次最重大飞跃。新生代的 植物以被子植物占统治地位。
蓝藻化石
绿藻
水母
海绵化石
蠕虫类化石
4、显生宙（Phanerozoic Eon）： 开始 出现大量较高等生物。分为古生代、中生代和 新生代。
（1）古生代（Palaeozoic Era）： 包括 六个纪，由老到新依次为：
寒武纪（Cambrian Period） 早古生代 奥陶纪（Ordovicean Period）
2、太古宙（Archaeozoic Eon）： 是 已有岩石记录的最古老地质年代，这一时 期的岩石一般是变质程度很高的变质岩， 这一时期的生物仅有极原始的菌藻类。
3、元古宙（Proterozoic Eon）：为较 古老的地质年代，它包括古元古代、中元古 代和新元古代三个代。
其中，中元古代和新元古代在我国被分 为四个纪，由老到新依次为：
钾—氩法
碳(14C)
氮(14N)
14C 法
14.7 亿a 5692a
To ～ 104a
50000a ～今
云母、钾长石、 角闪石、海绿石
有机碳、 化石骨骼
钐(150Sm) 钕(144Nd) 钐-钕法
氩(40Ar)
氩(39Ar)
40Ar-39Ar 法
云母、钾长石、 角闪石、海绿石
人们对地球表面最古老的岩石进行了年 龄测定，获得了地球形成年龄的下限值为40 亿年左右，如南美洲圭亚那的古老角闪岩的 年龄为（41.30±1.7）亿年、格陵兰的古老 片麻岩的年龄为36 亿～40 亿年、非洲阿扎 尼亚的片麻岩的年龄为（38.7±1.1）亿年等 等，这些都说明地球的真正年龄应在40亿年 以上。
（T1/2）后，那么含有这一元素的矿物晶体自 形成以来所经历的时间（t），就可根据这种
矿物晶体中所剩下的放射性元素（母体同位素）
的总量（N）和蜕变产物（子体同位素）的总
量（D）的比例计算出来。其公式如下：
t=
λ1 ln（1+
D N
）
式中：λ为蜕变常数，与蜕变速度（T1/2） 有关。关系式为λ=0.639/T1/2， N、D 值是在实验室中用质谱仪测出。
表地 质 年 代
表地 质 年 代
寒武纪：是古生代的第一个纪。“寒武”源自英国威尔士的古拉丁文。因 为是首先在那里研究的，寒武纪开始于距今5.42亿年，延续时间为5370万年。
奥陶纪：古生代第二个纪，约开始于5亿年前，结束于4.4亿年前。在此期 间形成的地层称奥陶系。是英国地质学家C.拉普沃思于1879年用Ordovices命名 的，Ordovices是威尔士地区的一古民族名“奥陶”一词 。
如恐龙。这个时期，鸟类、哺乳类动物 开始逐渐形成。在无脊椎动物中，菊石、 箭石类软体动物得到充分发展。
中生代的植物以裸子植物占统治地 位。
恐龙 化石
菊 石 化 石
鸟类化石 箭 石 化 石
裸子植物化石
（3）新生代（CenozoicEra）： 包括第三纪（Tertiary）和 第四纪（Quarternary）。 中生代末期，原来极其繁盛的爬行动物恐
北京人头盖骨
第四章 地质年代与地质作用
第四章 地质年代与地质作用
第一节 地质年代 第二节 地质作用
第一节 地质年代
地质年代（geologic time）：是指地球 上各种地质事件发生的时代。
其含义有： 一、是指各地质事件发生的先后顺序， 称为相对地质年代； 二、是指各地质事件发生的距今年龄， 主要是运用同位素技术测定，称同位素地质 年龄。 这两方面结合，才构成对地质事件及地 球、地壳演变时代的完整认识，地质年代表 正是在此基础上建立起来的。
生物演化律
柱状图右侧标出的符号代表不同的化 石及其组合，不同的层位有不同的化石组 合，图中同一年代的地层用虚线相连。
鹦鹉螺
菊 石
植物
腕 足 类
角 石 三 叶 虫
利用地层层序律和生物演化律确定岩石的相对年龄
（三）地质体之间的切割律 侵入岩与围岩的关系，总是侵入者年代新，
被侵入者年代老，这就是切割律。也就是说
例如，镭的半衰期为1622年，如果 开始有10g镭，经过1622年后就只剩下 5g；再经过1622年仅只有2.5g⋯⋯依此类 推。因此，自然界的矿物和岩石一经形 成，其中所含有的放射性同位素就开始 以恒定的速度蜕变，这就像天然的时钟 一样，记录着它们自身形成的年龄。
当知道了某一放射性元素的蜕变速度
生物演化规律：即生物演化的总趋势是 从简单到复杂，从低级到高级（进步性）； 以往出现过的生物类型，在以后的演化过程 中绝不会重复出现（不可逆性）。
化石层序律（生物群层序律）：不同时 代的地层中具有不同的古生物化石组合（阶 段性），相同时代的地层中具有相同或相似 的古生物化石组合（同时期的一致性）；古 生物化石组合的形态、结构愈简单，则地层 的时代愈老，反之则愈新。
较新的地质体总是切割或穿插较老的地质体， 即切割者新、被切割者老。
二、同位素地质年龄的测定 利用放射性同位素的蜕变规律测定岩石的 绝对年龄的方法，称为同位素地质年龄测定法。 放射性同位素的蜕变规律：放射性元素在 自然界中自动地放射出α（粒子）、β（电子） 或γ（电磁辐射量子）射线，而蜕变成另一种 新元素，且各种放射性元素都有自己恒定的蜕 变速度。同位素的衰变速度通常是用半衰期 （T1/2）表示。所谓半衰期，是指母体元素的 原子数蜕变一半所需要的时间。
三 叶 虫
角石
海
百
合
化
正笔石化石
石
三叶虫化石
珊瑚化石
苔藓虫化石
腕足类化石
早古生代后期开 始出现鱼类，末 期，原始的植物 开始登陆，但主 要是一些在海边 生存的半陆生低 等植物，主要为 蕨类孢子植物。
鱼化石
晚古生代：虽然海生无脊椎动物仍较繁盛， 但脊椎动物的发展表现更为突出。鱼类在泥盆 纪得到充分发展，并在泥盆纪晚期逐渐演化成 原始两栖类。石炭纪是两栖类的繁盛时代，石 炭纪中、晚期开始出现原始的爬行类。在二叠 纪爬行动物得到进一步发展。
组：一般是指岩性较均一或几种岩性有规 律组合在一起形成的岩石地层单位，其范围通 常小于或等于统。
段：通常反映一个组中具有相同岩性特征 的某个特殊层位。
（二）地质年代表及其生物特征 由老到新简要介绍如下： 1、冥古宙（Hadean Eon）： 是地球
发展的初期阶段，目前在地球表面尚未见 到或确证这一时期形成的岩石，这可能是 该时期的地表岩石绝大部分已被后期改造 的缘故。