地质年代

地质年代

本节内容：相对年代的确定、同位素年龄测定、地质年代表

地质年代系指地质体形成或地质事件发生的时代。包括二层含义(二种计时方法):

1.相对年代－地质体形成或地质事件发生的先后顺序(相对先后关系) ;根据生

物的演化顺序和岩石的新老关系，确定地质体形成或地质事件发生的先后顺序。能说明岩层形成的先后顺序及其相对新老关系，能反映岩层形成的自然阶段。适用于沉积岩地区。

2.绝对年代－地质体形成或地质事件发生距今有多少年(确切年龄)；依据同位

素年龄测定地质体形成或地质事件发生时距今多少年。它能说明岩层形成的确切时间，但不能反映岩层形成的地质过程。适用于岩浆岩、变质岩地区。

在描述地球历史或地质事件的年代时，两者都很重要；地质工作中，一般以应用相对地质年代为主。

一、相对年代的确定

地层层序律、生物层序律、切割律(穿插关系)

基本概念

岩层:成层的岩石.

层序:岩层形成的先后关系.

地层:一定时期内形成的岩层的总称.具时间概念.

岩层与地层的区别：岩层不具有时代概念，地层赋予了地质年代的概念。

古生物：文字记载前（12000年)就已生活在地球上的生物.

古生物化石：岩层中已经被石化的古生物遗体和遗迹; 猛犸象于1710年在西伯利亚冻土中被发现.

生物演化规律：低等→高等；简单→复杂；不可逆！

研究地壳历史的依据：

1.岩浆岩、沉积岩和变质岩，三大岩类的岩石性质和分布特点。（恢复当时的形成环境）

2.生物化石的特性（时代和环境

3.地质构造（产生的时间，形成时的环境）

一、地层层序律

1、地层形成时是水平或近于水平，老的先形成，在下面；新的后形成，叠置在上。对于后期地壳运动使地层变动（倾斜、倒转）的地层层序可用沉积构造中的层面构造（波痕、泥裂、印模等）作为“示底构造”恢复顶底后，判断先后顺序。

但并非现在野外见到的地层都是下老上新，其中又有后期地壳运动的改造。对于后期地壳运动使地层变动（倾斜、倒转）的地层层序可用沉积构造中的层面构造（波痕、泥裂等）作为“示底构造”恢复顶底后，判断先后顺序。

地层层序律示意图：A－原始水平层理; B－倾斜层理; C－倒转地层; 1、2、3、4－表示地层从老到新.

二、生物层序律

1.化石:埋藏在岩层中的古代生物遗体或遗迹称为化石。如动物的骨骼、甲

壳;植物的根、茎、叶;动物足迹、蛋、粪、动植物印痕。生物实体被某种物质(CaCO3,SiO2,黄铁矿等)充填或交代而石化;生物遗体中不稳定成分挥发逸去,仅留下碳质薄膜，生物结构保持不变。

标准化石:在地质历史中演化快、延续时间短,特征显著,数量多、分布广,

对研究地质年代有决定意义的化石。

生物的演化是从简单到复杂，低级到高级不断发展的，岩层中所含的化石也具有一定的规律，岩石年代越老生物化石越原始、越简单、越低级。岩石年代越新、生物化石越复杂越高级。

生物层序律——一方面：年代越老的地层中所含生物越原始、越简单、

越低级；年代新的地层中所含生物越进步、越复杂、越高级；另一方面：不同时期的地层含有不同类型的化石及其组合，，而在相同时期相同环境中所形成的地层，只要原来海洋或陆地相通，都含有相同化石及其组合。

地层层序和化石层序是相辅相成的，根据地层层序律确定地层新老，可以帮助确定化石的新老；反过来，根据地层中化石的新老，也可以确定地层的新老。这样经过多年的对比积累就能建立起地层顺序。

运用地层层序律和生物层序律对地层相对年代的确定其实际工作就是地层的划分和对比。一般根据岩性、化石及地层层序进行地层划分与对比。

三、切割律或穿插关系

1.喷出岩相对年代确定——根据地层层序和其上、下地层中的化石来确定。

2.侵入岩相对年龄确定：根据侵入、包裹、切割或穿插关系来确定。

侵入关系：侵入者年代新、被侵入者（围岩）年代老。

切割或穿插关系：切割或穿插者年代新、被切割或被穿插者年代老。

包裹关系：包裹者年代新、被包裹者年代老。

1、石灰岩；

2、花岗岩；

3、矽卡岩；

4、闪长岩；

5、辉绿岩；

6、砾岩

二、同位素年龄测定（绝对年龄）

地球自原始太阳星云中的物质凝聚成一个行星至今有多少时间了，是人们长期以来探求的问题，不同的世界观有不同的看法。

地球年龄的计算起点：神学家以[圣经]为依据，认为计算起点应为[耶稣基督]

的降生日，即地球只经历了4千多年的历史。

放射性同位素方法——该方法是1904年英国物理学家卢福首先提出的。

1．具有不同原子量(中子数不同、质子数相同)的同种元素的变种称为同位素。有的同位素其原子核不稳定,会自动放射出能量,即具放射性,称为放射性同位

素。如238U,235U,234Th,232Th,87Rb,40K等。经过放射性衰变(放出a粒子、β粒子、γ射线)变成稳定同位素。放射性同位素都具有固定的蜕变速度。某一放射性元素蜕变到它原来数量的一半所需的时间称为半衰期。它是一个常数。如238U→238Pb半衰期为4.49×109年,234Th的半衰期为24.1天。

2．根据衰变规律,有

T=(1/λ)ln(1+D/N)

式中λ－衰变常数(每年每克母体同位素能产生的子体同位素克数);D－蜕变而成的子体同位素;N－矿物中放射性同位素蜕变后剩下的母体同位素;t－包含该放射性元素的矿物的同位素年龄(放射性同位素的年龄)。

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。当知道了某一放射元素的蜕变速度（T 1/2 ）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 ），就可根据公式求得。

式中λ为蜕变常数，λ=0.639/T 1/2 ；

•N（母体同位素）的总量；

•D蜕变产物（子体同位素）的总量

3．通常用来测定地质年代的放射性同位素:K-Ar,Rb-Sr,U-Pb,40Ar-39Ar法用于测定较古老岩石的年龄;14C的半衰期短,专用于测定最新的地质事件或考古。取样送专门单位测定,准确性有待提高。

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。