第八章 地层与地质年代 地质学基础教学课件
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不是所有的同位素都能使用，一般是用半衰期较长的 同位素；一般用钾－氩、铷－锶、铀－铅等来测定较古老 岩石的地质年龄。
表6-1 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 半衰期 母体同位素 子体同位素 半衰期
铀-238（U238） 铅-206(Pb208） 45亿年 铷-87(Rb87） 锶-87(Sr87） 500亿年
14C法年代测定的原理
While alive: Assimilates both C12 and C14
活着时： 既吸收12C也吸收14C
After it dies: stops assimilation, and the amount of C14 declines relative to C12
✓ 原始水平原理：沉积岩层在沉积时呈水平状或近水平状
湖泊或海洋中的沉积
这些岩层在其沉积之后 的某个时候受构造扰动 而变成倾斜状
沉积物呈水平层状沉积
E、F、G、H层：沉积后未经构造扰动
E FG H
A、B、C、D层：已发生构造扰动（倾斜）
花岗岩
B A
D C
✓ 叠置原理：在未经扰动的岩石层序内，岩层由底部向
地层划分与对比及综合地层柱状图
化石可用于对比相距很远的地层
在泥地上 留下足印
恐龙倒下死去
侵蚀作用使得含 恐龙骨骼和足印 的地层出露地表
软体腐烂， 骨骼存留
水面上升；沉 积物将骨骼和
足印埋藏
在骨骼之上堆积 了厚层沉积物；
骨骼逐渐石化
本层包含 恐龙骨骼
（四）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。
（二）地层层序律 地层层序律：沉积岩是按先后顺序一层层依次沉积的，
因此正常的地层是老的在下，新的在上（即下老上新），这 是确定地层新老顺序的一般规律，叫地层层序律。
构造运动导致地层层序倒转，此时必须利用沉积构造 判断岩层的顶底面，恢复其原始层序
虚构的地层露头剖面
E FG H
花岗岩
岩墙
B A
D C
• 利用化石进行地层对比
地史上生物的演化呈渐 进的、不可逆的系统方式
一些生物只存在于地质 历史的某些特定时段
时
因此地层的相对年代可 间 用所含化石进行标定
“标准化石” －分布的地理区域广 －生存时间短 －分布数量多 －特征显著
wk.baidu.com
含化石A和B的 地层的年代
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。
顶部依次变新。
E、F、G、H层： E最老，H最新
E FG H
A、B、C、D层：若将它们“恢复”到倾斜 前的原状（即水平状），则可知A最老，D最 新
花岗岩
B A
D C
✓横向连续原理：原始沉积层横向延展，直至在其边缘变薄尖灭
E、F、G、H层：位于河谷两侧的对应层 E F G H 在河谷切割前应是连续的。
F：岩浆侵入体
切割关系原理
断层和岩浆侵入体的年代晚于被其 切割或穿越的地层。
图中：A－岩浆侵入体；H－断层
地层或事件 相对年代顺序
A
8
B
11
C
4
D
7
E
1
F
12
G
2
H
5
K
10
L
3
M
6
N
9
课堂练习：
分成2人小组，花几分钟时间，按由最老到最新的时序确定下图中 地层／地质体／地质事件的相对年代
岩浆侵入体A
断层 A 砂岩层
岩墙 A 页岩层
岩浆侵入体B 断层 B
由最老到最新: 砂岩层，断层A，页岩层，断层B，岩浆侵入体A， 岩浆侵入体B，岩墙A，
岩浆侵入体A
断层 A 砂岩层
岩墙 A 页岩层
岩浆侵入体B 断层 B
二、同位素年龄（绝对年龄）的测定
根据地层中所含放射性元素及其衰变产物的含量比例， 再根据其衰变常数（半衰期）来计算出矿物或岩石的年龄。
✓ 原始水平原理：沉积岩层在沉积时呈水平状或近水平状
湖底或海底 的沉积物层
较新的 较老的
✓ 原始水平原理：沉积岩层在沉积时呈水平状或近水平状
• 若未经构造扰动（断裂、掀斜、褶皱），沉积岩层将保持其原始水平状态
✓ 原始水平原理：沉积岩层在沉积时呈水平状或近水平状
• 若岩层是倾斜的，就意味着在岩层沉积后发生过某种构造扰动。
第八章 地层与地质年代
西南石油大学资源与环境学院 黄 勇
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、相对年代的确定
（一）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. 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！
死亡后：
停止吸收，14C的含量 相对于12C逐渐减少
Once found: The ratio of C14 to C12 can be measured for the number of half-life reductions
花岗岩
B A
D C
（三）化石层序律（生物层序律） 化石——埋藏在岩层中的古代生物遗体或遗迹。
恐龙足迹（遗迹化石）
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。
化石层序律——根据新老不同的地层中的化石（特别 是标准化石等），就可以确定化石之间的相对新老关系， 并以化石来确定地层的相对新老关系的方法。
2.侵入岩相对年龄确定：
根据侵入、包裹、切割或
6
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。
包裹关系：包裹者年代新、 1 被包裹者年代老。
切割或穿插关系：
3
4
5
2
切割或穿插者年代新、被切割或被穿插者年代老。
✓ 切割关系原理：
断层和岩浆侵入体的年代晚于被其切割或穿越的地层。
不整合面
铀-235(U235） 铅-207(Pb207） 7.13亿年 钾-40（K40） 氩-40(Ar40） 15亿年 钍-232(Th232） 铅-208(Pb208) 139亿年 碳-14（C14） 氮-14(N14) 5692年
碳－14半衰期较短，专用于测定最新的地质事件和考古材料
同位素年龄具有一定的误差，但对于无化石的前寒武纪 以及岩浆岩、变质岩等的年代是非常重要的依据。
表6-1 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 半衰期 母体同位素 子体同位素 半衰期
铀-238（U238） 铅-206(Pb208） 45亿年 铷-87(Rb87） 锶-87(Sr87） 500亿年
14C法年代测定的原理
While alive: Assimilates both C12 and C14
活着时： 既吸收12C也吸收14C
After it dies: stops assimilation, and the amount of C14 declines relative to C12
✓ 原始水平原理：沉积岩层在沉积时呈水平状或近水平状
湖泊或海洋中的沉积
这些岩层在其沉积之后 的某个时候受构造扰动 而变成倾斜状
沉积物呈水平层状沉积
E、F、G、H层：沉积后未经构造扰动
E FG H
A、B、C、D层：已发生构造扰动（倾斜）
花岗岩
B A
D C
✓ 叠置原理：在未经扰动的岩石层序内，岩层由底部向
地层划分与对比及综合地层柱状图
化石可用于对比相距很远的地层
在泥地上 留下足印
恐龙倒下死去
侵蚀作用使得含 恐龙骨骼和足印 的地层出露地表
软体腐烂， 骨骼存留
水面上升；沉 积物将骨骼和
足印埋藏
在骨骼之上堆积 了厚层沉积物；
骨骼逐渐石化
本层包含 恐龙骨骼
（四）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。
（二）地层层序律 地层层序律：沉积岩是按先后顺序一层层依次沉积的，
因此正常的地层是老的在下，新的在上（即下老上新），这 是确定地层新老顺序的一般规律，叫地层层序律。
构造运动导致地层层序倒转，此时必须利用沉积构造 判断岩层的顶底面，恢复其原始层序
虚构的地层露头剖面
E FG H
花岗岩
岩墙
B A
D C
• 利用化石进行地层对比
地史上生物的演化呈渐 进的、不可逆的系统方式
一些生物只存在于地质 历史的某些特定时段
时
因此地层的相对年代可 间 用所含化石进行标定
“标准化石” －分布的地理区域广 －生存时间短 －分布数量多 －特征显著
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含化石A和B的 地层的年代
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。
顶部依次变新。
E、F、G、H层： E最老，H最新
E FG H
A、B、C、D层：若将它们“恢复”到倾斜 前的原状（即水平状），则可知A最老，D最 新
花岗岩
B A
D C
✓横向连续原理：原始沉积层横向延展，直至在其边缘变薄尖灭
E、F、G、H层：位于河谷两侧的对应层 E F G H 在河谷切割前应是连续的。
F：岩浆侵入体
切割关系原理
断层和岩浆侵入体的年代晚于被其 切割或穿越的地层。
图中：A－岩浆侵入体；H－断层
地层或事件 相对年代顺序
A
8
B
11
C
4
D
7
E
1
F
12
G
2
H
5
K
10
L
3
M
6
N
9
课堂练习：
分成2人小组，花几分钟时间，按由最老到最新的时序确定下图中 地层／地质体／地质事件的相对年代
岩浆侵入体A
断层 A 砂岩层
岩墙 A 页岩层
岩浆侵入体B 断层 B
由最老到最新: 砂岩层，断层A，页岩层，断层B，岩浆侵入体A， 岩浆侵入体B，岩墙A，
岩浆侵入体A
断层 A 砂岩层
岩墙 A 页岩层
岩浆侵入体B 断层 B
二、同位素年龄（绝对年龄）的测定
根据地层中所含放射性元素及其衰变产物的含量比例， 再根据其衰变常数（半衰期）来计算出矿物或岩石的年龄。
✓ 原始水平原理：沉积岩层在沉积时呈水平状或近水平状
湖底或海底 的沉积物层
较新的 较老的
✓ 原始水平原理：沉积岩层在沉积时呈水平状或近水平状
• 若未经构造扰动（断裂、掀斜、褶皱），沉积岩层将保持其原始水平状态
✓ 原始水平原理：沉积岩层在沉积时呈水平状或近水平状
• 若岩层是倾斜的，就意味着在岩层沉积后发生过某种构造扰动。
第八章 地层与地质年代
西南石油大学资源与环境学院 黄 勇
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、相对年代的确定
（一）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. 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！
死亡后：
停止吸收，14C的含量 相对于12C逐渐减少
Once found: The ratio of C14 to C12 can be measured for the number of half-life reductions
花岗岩
B A
D C
（三）化石层序律（生物层序律） 化石——埋藏在岩层中的古代生物遗体或遗迹。
恐龙足迹（遗迹化石）
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。
化石层序律——根据新老不同的地层中的化石（特别 是标准化石等），就可以确定化石之间的相对新老关系， 并以化石来确定地层的相对新老关系的方法。
2.侵入岩相对年龄确定：
根据侵入、包裹、切割或
6
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。
包裹关系：包裹者年代新、 1 被包裹者年代老。
切割或穿插关系：
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切割或穿插者年代新、被切割或被穿插者年代老。
✓ 切割关系原理：
断层和岩浆侵入体的年代晚于被其切割或穿越的地层。
不整合面
铀-235(U235） 铅-207(Pb207） 7.13亿年 钾-40（K40） 氩-40(Ar40） 15亿年 钍-232(Th232） 铅-208(Pb208) 139亿年 碳-14（C14） 氮-14(N14) 5692年
碳－14半衰期较短，专用于测定最新的地质事件和考古材料
同位素年龄具有一定的误差，但对于无化石的前寒武纪 以及岩浆岩、变质岩等的年代是非常重要的依据。