第4章 地质年代及地层系统

生物大绝灭事件： 元古宙末（650Ma)、寒武纪末(495Ma)、奥陶纪末 (435Ma)、晚泥盆世弗拉斯期末(365Ma)、二叠纪末 (251Ma)、三叠纪末(203Ma)、白垩纪末(65Ma)，共发 生7次大规模生物绝灭事件。 二叠纪末的绝灭事件中，科减少了52%，种减少了 90%以上。有人估计今天物种绝灭速度是二叠纪末的 1000倍，确实值得忧虑了。
1.地层层序法 地层是层状岩石的总称，包括沉积岩、火山岩 和浅变质岩。 地层形成的顺序叫做层序。先形成的地层在下 面，后形成的在上面。只要不发生倒转或推覆，我 们看到的地层一定是上新下老。这一原理称为地层 层序原理，也称为地层层序律。
在正常情况下，新地层中不可能出现老的事件。 如果事件A只出现在老地层中，事件B只出现在新地 层中，那么A早于B。
岩性地层单位及其代号； 年代地层单位及其代号；
地质年代单位；
四、地层符号
（一）宇的符号用两个大写字母表示， （二）界的符号用两个字母表示， 第一个大写，第二个小写。 （三）系的符号一般用一个大写字母表示， （四）统的符号一般在系的符号右下角加 阿拉伯数字1、2 （五）阶、群、组、段的符号阶的符号是 按照汉语拼音方案，采取阶名的第一个字 母或两个字母，放在统的符号之后。
2 相对地质年代
在野外， 仔细观察地层 的某些特征， 可以帮助我们 判断地层是正 常还是倒转。 例如，波痕、 交错层理、粒 序层理、包卷 层理等。
波痕
交错层理
粒序层理
利用粒序层理和包卷层理识别倒转地层
相对地质年代
地层并不总是连续的、完整的，而且连续的地 层也会受到后期的改变和破坏。 地层好比记载地球历史的一大套书，这套书分 散在世界各地，有的前后颠倒，有的被拆散，有的 因为被撕碎、被火烧、被磨损而缺页，而且所有的 书都没有页码。要把这套书整理好，还要有别的方 法。
寒武纪、奥陶纪、志留纪
泥盆纪、石炭纪、二叠纪
三叠纪、侏罗纪
白垩纪
古新世、始新世、渐新世
中新世、上新世
更新世
显微镜下的管状细菌化石，地球上最古老的生物之一， 3500Ma，澳大利亚
叠层石，由古老的蓝绿藻和沉积物所形成，1800Ma
生长在澳大利亚海边的现代叠层石
伊迪卡拉动物群
第一节 确定地质年代的方法
一、相对地质年代确定法
1 2 3 4
地层层序法 古生物比较法 标准地层对比法 地层接触关系法
二、同位素地质年龄确定法
一、相对地质年代确定法
相对地质年代是指地质事件发生的先后顺序。 确定地质事件的先后顺序的原理有地层层序原理、 化石层序原理和切割关系原理。
相对地质年代 地层形成时， 上新下老，一般是 水平的，称为正常 地层。地层受到构 造作用的影响会发 生褶皱，水平地层 变为倾斜地层，只 要还是上新下老， 就还称为正常地层。 如果变为上老下新， 则称为倒转地层。
地球生物进化的过程和特点： 非细胞生物→原核细胞生物→真核细胞生物；
藻类→裸蕨类（孢子植物）→裸子植物→被子植物；
无脊椎动物→脊椎动物； 鱼类→两栖类→爬行类→鸟类、哺乳类；
从海洋到陆地；
逐渐远离水； 先有植物进化后有动物进化； 既有渐变过程也有突变过程； 人类今天的行为极大地影响了生物进化过程。
地质年代表
新生代：新近纪（全新世、更新世、上新世、中新世） 古近纪（渐新世、始新世、古新世）
中生代：白垩纪、侏罗纪、三叠纪
古生代：晚古生代：二叠纪、石炭纪、泥盆纪
早古生代： 奥陶纪、志留纪、寒武纪
元古代：震旦纪、青白口纪、 蓟县纪、长城纪 早元古代 太古代
古 生 物 学
年主 石 出 龄要 遗 现 。目 迹 ， 古 探的 的 在 生 索是 生 现 物 人确 物 今 学 类定 为 地 以 的地 研 层 地 起层 究 中 质 源相 对 保 历 。对 象 留 史 地。有时 质其化期
生物进化重大事件： 最早的细菌——南非3800Ma，澳大利亚3500Ma 厌氧自养原核生物——蓝细菌，光合作用——2000Ma 真核生物——宏观藻类——1800Ma，繁盛于1000Ma 软躯体动物——伊迪卡拉动物群——氧气——650Ma 有壳动物——澄江动物群——540Ma 鱼类——435Ma 植物登陆——臭氧层——400Ma 两栖类——350Ma 爬行类——250Ma 鸟类——140Ma 哺乳类——65Ma 人类——3Ma
中生代的浅海生物
中生代的陆地生物
恐龙蛋化石
足迹化石
遗迹化石
琥珀中的蜘蛛化石
孔子鸟
猛犸象
第三节 我国地史概述
生物大爆发事件： 元古代晚期，植物在海洋中制造了足够多的氧气， 为动物的出现和演化创造了条件。650Ma前首先出现 以伊迪卡拉动物群为代表的生物爆发，但演化失败了， 很快都绝灭了。 540Ma前的寒武纪早期，出现了以云南澄江动物 群为代表的生物大爆发，动物界的各个门几乎同时出 现了，门类之多，形态之丰富，出现之突然，甚至使 人们对从简单到复杂的生物进化理论产生了怀疑。
地质事件主要记录在地壳岩石中，我们通常根据 岩石中特征的物质和特征的现象来识别地质事件。
不仅要知道发生过什么事件，而且要知道事件发 生的时间。地质事件的时间有两个含义： 事件发生的先后顺序——相对地质年代； 事件距离今天的时间——同位素年龄。
例如，2003年，在新疆罗布泊勘探钾盐的钻井中 普遍发现泥层中夹有一层含石膏的细砂层，经过研究 识别出这是罗布泊历史上的一次变干事件，距离今天 约80万年。它反映青藏高原的一次快速上升。
地表
基性岩墙—— 不整合面
断层
根据地层层序原理和切割关系原理判断地质体形成的先后顺序
二、同位素年龄确定法
放射性元素的衰变存在如下规律：
t = ( 1 / λ ) ln ( 1 + M / Nt )
式中：t 为衰变时间，λ 为半衰期，M 为新生子体， Nt 为现存母体。 只要测出样品中子体和母体的原子个数之比， 就可以计算出时间。这一时间是从样品中的放射性 同位素最近一次被封闭在一个体系（如矿物晶体） 中开始到今天的衰变时间，称为同位素年龄。
切割关系原理
如果地质体A被地质体B切割或穿插，那么B一定 晚于A。这一原理称为切割关系原理。 例如，岩浆岩侵入围岩中，岩浆岩一定晚于围 岩。一个岩体侵入于另一个岩体，靠同位素年龄可 能难以判断先后，如果找到穿插关系，则可以确定 先后。 再如，在砂砾岩的层面上常常见到冲刷面，因 为冲刷面只可能切割先形成的岩层中的微层理，不 可能切割后形成的岩层中的微层理，所以据此可以 判断地层层序是否正常。 又如，被矿脉充填的断裂是成矿前断裂，切割 矿脉的是成矿后断裂。
3.标准地层对比法
地壳的不断运动使占代自然地理环境不断发生变化， 而沉积环境的变化也必然反映到各时代沉积岩层的岩 性变化上。所以，一般情况下，在同一沉积环境里， 同一时期形成的沉积岩往往具有相似的岩性特征：而 不同时期形成的沉积岩在岩性上往往也是不一样。因 此，在一定地区内，可以根据各地地层的岩性变化来 划分和对比地层。通常是利用已知相对年代的，具有 一种特殊什性质和特征的，易为人们辨认的“标志层” 来进行对比。
第四章
第一节 第二节 第三节
地质年代及地层系统
确定地质年代的方法 地质年代及地层系统 我国地史概述
地球形成以来发生了一系列变化，其中一些变化 在地壳中留下了痕迹，这些痕迹是研究地球的线索， 我们把留下痕迹并且有研究意义的变化称为地质事件。 地质事件有大有小，例如原始海洋的形成、生物 物种的出现和绝灭、大陆分裂漂移和碰撞、冰期和间 冰期、地磁场反转等是全球性的重大事件，火山爆发、 河流改道、洋底浊流等是区域性的事件。 地质事件的持续时间有长有短，例如山脉隆起时 间以千万年计，而山体滑坡则只有几分钟。
2 .古生物比较法
生物死亡后，遗体被沉积物掩埋，在地层中保 存下来，称为化石 。生物活动的痕迹也可以被保存 下来，称为遗迹化石，如足迹。 对化石的研究使我们知道了生物是从低级到高 级、从简单到复杂逐渐演化的。演化是不可逆的， 所以称为进化。虽然达尔文的生物进化论需要发展， 但“生物进化不可逆”是正确的。
澄江动物群
澄江动物群 巨虾化石
长2米
540Ma
澄江动物群巨虾的复原图
澄江动物群
澄江动物群
澄江动物群，原始的泥盆纪至石炭纪
硅化木，中生代
显微镜下的硅化木切片，细胞结构清晰可见
珊瑚
螺
扫描电子显微镜下的放射虫化石
菊石
早期的鱼
恐龙
化石层序原理 生物的出现和绝灭是特殊的事件，根据生物进 化不可逆原理可以判断这些事件的先后顺序；根据 地层层序原理也可以判断化石的新或老。两方面结 合，不断发现，反复对比，就可以建立不同化石出 现的先后顺序和绝灭的先后顺序。
化石层序原理 根据地层中的化石的年代可以判断地层的年代， 进而可以判断地层中记录的地质事件的年代。这一 原理称为化石层序原理。 某些生物演化比较快，物种存在时间比较短， 而且它们分布的范围比较广。用它们的化石判断地 层的时代比较准确，而且比较容易在不同地区之间 进行对比。这样的化石称为标准化石。
第二节 地质年代及地层系统
二、地质年代表
经过地球科学家200多年的研究，已经识别出了生 物进化的一系列事件及其顺序，据此建立了地质年代 表。 在地质年代表中，将地球历史分为几个大的阶段， 即几个宙，一个宙又分为几个代，显生宙的每个代又 分为几个纪，一个纪又分为几个世。 近几十年又给根据化石建立的相对地质年代表加 上了同位素年龄。 地球科学家还在不断地完善地质年代表，使其更 加精细和准确。
第四章
思考题
● 为什么迟至6亿年前才出现动物，而且突然地出 现几乎所有的门类？ ● 为什么迟至4亿年前生物才开始登上陆地？ ● 怎样知道地质事件的年代？ ● 如果将地球历史比作一年，那么什么时候出现 生命？什么时候出现植物？什么时候出现动物？ 什么时候出现人类？