第5章 地史的基本知识煤矿地质学

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二、地质年代及其单位
(二)绝对地质年代
绝对地质年代又称同位素地质年龄。它是根据岩石中 存在的微量放射性同位素蜕变规律，测定的地层生成年 龄，通常以百万年为单位。即根据岩石中某种同位素蜕 变产物的含量计算出来的岩石形成后所经历的实际年龄 。
(三)地质年代表
地质年代表是年代地层单位划分的结果。年代地层单位 和地质年代单位的划分，主要依据地层的形成时间，具体包 括古生物化石资料、地壳运动、古地理、古气候和同位素地 质年龄等因素。
世
晚震旦世 早震旦世
年龄 Ma
543
构造运 动
680 800 1000
1400 1800 2300 2500 2800 3200 3600
吕梁运动 五台运动
植物
藻类
动物
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宙代 纪
二叠纪 P
石炭纪 C
泥盆纪 D
显 生
古 生
宙代
Ph PZ 志留纪 S
奥陶纪 O
寒武纪
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地质年代表(二)
通常是指厚度大、成分不同，但总体外貌一致的一套岩层。对 这个复杂的的地层序列可给予专名，如青白口群、阜平群——普遍 的用法。
有时，一段地层岩性和成因比较复杂、厚度巨大，内部包括一 些不连续面，但又无明显的界线可以划分组时，也把它称为群。
因此，群的含义系指连续的、在成因上相互联系的几个组的组 合，或指厚度巨大、岩性复杂、又不能分组的一套岩系。
在一定地区范围内，同一地质时期沉积的岩层是在相同 或相近的自然地理环境中形成的，因而具有相同或相近的 岩石特征；而不同时期沉积的岩层，由于地壳运动状况不 同，沉积环境发生了改变，岩石特征有所差异。
依据地层的岩石特征，还能推断当时的自然地理环境和 气候条件。如海相石灰岩的存在，代表浅海环境；红色岩 层的出现，反映当时气候干旱。
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第二节 研究地史的基本方法
界是宇中所划分的次一级年代地层单位。界是一个代的时 间内形成的全部地层。按地层的古老程度，将隐生宇分为太古 界和元古界，相对应的地质年代是太古代和元古代。按生物界 的演化阶段，把显生宇划分为古生界、中生界和新生界，相对 应的地质年代为古生代、中生代和新生代。
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二、地质年代及其单位
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一、地层与地层单位
2）组 (formation)：
在岩性、岩相和变质程度等方面具有一致性，成因 关系密切的若干岩层的自然组合。
从岩性上讲，一个组可以是由单一岩性的岩石、或者以单一岩 性为主，夹有重复出现夹层的岩石组成；也可以是由两三种，或多 种岩性交替出现的岩石构成。还可能以很复杂的岩石组分为一个组 的特征，而与其它比较单纯的组相区别。所以组的界线在岩性上应 当是容易识别的。组的厚度一般从几米到几百米。组应当展布于一 定范围，便于追索对比，在此范围内其岩性、岩相应基本稳定。如 龙潭组、山西组等。指厚度巨大、岩性复杂、又不能分组的一套岩 系。
地层学方法 古生物学方法 岩石学方法 构造学方法 同位素地质年龄法
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第二节 研究地史的基本方法
一、地层学方法
地层学三定律： 地层叠覆律: 原始地层自下而上是从老到新的(上新下 老)。 原始水平律: 地层沉积时是近于水平的，而且所有的地 层都是平行于这个水平面的(水平摆放)。 原始侧向连续律: 地层在大区域甚至全球范围内是连续 的，或者延伸到一定的距离逐渐尖灭(侧向连续)。
410
438 加里东运动
490
543
植物
裸子植物
孢子植物 大量繁盛 裸蕨植物
海藻 大量繁盛
动物
两栖动物 鱼类
无脊椎动物
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地质年代表(三)
宙代
纪
第四纪 Q
新
生 代
新近纪 N
CZ
古近纪 E
显
生
宙
白垩纪 K
Ph
中 生 侏罗纪 J 代 MZ
三叠纪 T
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世
全新世 Qh 更新世 Qp 上新世 N2 中新世 N1 渐新世 E3 始新世 E2 古新世 E1 晚白垩世 K2 早白垩世 K1 晚侏罗世 J3 中侏罗世 J2 早侏罗世 J1 晚三叠世 T3 中三叠世 T2 早三叠世 T1
利用化石不仅能确定地质年代，还可以恢复地质时期 的古气候和古环境。如三叶虫扁平、多足、背部钙质甲 壳的生态特征适于浅海底栖生活；富含植物化石的含煤 地层通常代表温暖、潮湿气候条件下的沼泽环境。
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第二节 研究地史的基本方法
三、岩石学方法
岩石学方法是运用组成地层的岩石特征（如颜色、成 分、结构、构造、岩性等）研究地史。
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二、古生物学方法
化石是保存在地层中的生物 遗体或遗迹，并经石化作用 后形成的。
化石包括实体化石和遗迹 化石。
化石层序律：每一地层中 各有其特定的化石。不同地 层中的生物化石相比较可确 定化石的先后次序。
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实体化石：泛指由生物遗体本身保存而成的化石，大多是生物的硬体 部分，原有物质成分一般已被交代或填充。
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第五章 地史的基本知识
地层单位与地质年代 研究地史的基本方法 地球环境与古生物演化 地史简介
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第一节 地层单位与地质年代
一、地层与地层单位
岩层：在野外或矿井中，人们常常见到一层层叠置的岩石，通常称 为岩层； 地层：通常为某一地质时期所形成的岩层；是研究地史的依据和物 质基础。 地层层序律： 在正常情况下，岩层的顺序总是上新下老。
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二、地质年代及其单位
(一)相对地质年代及其单位
5、阶（期） 阶是统内划分的次一级年代地层单位，代表一个期的时间内
形成的全部地层。 6、时间带（时）
时间带是级别最小的年代地层单位，代表一个时的时间内 所形成的地层。
由上述可见，每一地质年代单位，均包括一相应年代地层单 位形成的时间间隔，代表一段时间，不能表明绝对时间概念， 因此属于相对地质年代。一般所言地质年代即指相对地质年代。
年龄 Ma
2.48 23.3
65 137 205 250
构造运动
喜马拉雅运动 （晚）
喜马拉雅运动 （早）
燕山运动(晚) 燕山运动(早)
印支运动
海西运动
植物
动物
古人类出现
被子植物 大量繁盛
哺乳动物
被子植物
裸子植物 大量繁盛
爬行动物
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第二节 研究地史的基本方法
研究地史的物质基础是地层，从地层的不同特点 出发，研究地史的基本方法有：
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一、地层与地层单位
3）段 (member)：比组低一级的单位。
它在组内具有与相邻岩层不同的岩石特征。通常一个组可以根据 岩层岩性特征等标志的不同而划分为若干段。如栖霞组内的臭灰岩 段、下硅质层组；龙潭组内的下含煤段、中含煤段、上含煤段等。
4）层 (bed)：组内岩性特征明显，而又显著区别与相邻 岩层的一个最基本单元—岩层。
世
晚二叠世 P3 中二叠世 P2 早二叠世 P1 晚石炭世 C2 早石炭世 C1 晚泥盆世 D3 中泥盆世 D2 早泥盆世 D1 晚志留世 S3 中志留世 S2 早志留世 S1 晚奥陶世 O3 中奥陶世 O2 早奥陶世 O1 晚寒武世 中寒武世 早寒武世
年龄 Ma 构造运动
250
295
海西运动
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2020/11/15 实体化石——硅化木 山西保德扒楼沟山西组 26
遗迹化石 是指由生物活动而产生于沉积物表面或内部并 具一定形态的各种痕迹。
遗迹化石——动藻迹 山西保德扒楼沟太原组
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遗迹化石 宁夏乌海卡布其太原组
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古生物学方法
两个地区 的地层可通 过它们所含 的相同或相 似的化石或 化石生物群 建立起地层 对比的关系。
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古生物学方法
未知地区的地 层可通过所含 化石与已知地 区地层对比， 而知道地层的 时代或层位。
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二、古生物学方法
注意： 并非所有的生物化石都可用来划分、对比地层和鉴定
地层的地质年代，只有那些在地史上生存时间短、演化 快、分布地区广、数量多、特征明显的生物，其化石才 具有这种价值，这类化石称为标准化石。
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地质年代表(一)
宙
代
新元古代 Pt3
元 古 宙 Pt 中元古代 Pt2
古元古代 Pt1
太 新太古代 Ar3 古 中太古代 Ar2 宙 古太古代 Ar1 Ar 始太古代 Ar0
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纪
震旦纪 Z 南华纪 Nh 青白口纪 Qb 蓟县纪 Jx 长城纪 Cc 滹沱纪 Ht
(一)相对地质年代及其单位
3、系（纪）
系是包括在界内的次一级年代地层单位，代表一个纪的时间 内形成的全部地层。除太古界（代）外，每个界（代）均包括 几个系（纪），如中生界（代）分为三叠系（纪）、侏罗系 （纪）和白垩系（纪）。
4、统（世）
统是系内的次一级年代地层单位，代表一个世的时间内所 形成的全部地层。一般每个系（纪）分为三个统（世），如石 炭系（纪）分为下石炭统（早石炭世）、中石炭统（世）、上 石炭统（晚石炭世）；而震旦系（纪）、二叠系（纪）、白垩 系（纪）和第四系（纪）等各分为两个统（世）；第三系（纪） 分为五个统（世）。
地层是在整个地质时期，由老到新逐次形成的，因而便有可能将
地层按它们形成的先后次序进行分段，划分成若干个不同级别的分层 单位——地层单位。
按划分的依据不同，可分为：
岩石地层单位——反映地层的物质属性特征（岩性）
年代地层单位——反映地层的非物质属性特征（时间）
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一、地层与地层单位
1、岩石地层单位
时间带 (Chronozone)
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第一节 地层单位与地质年代
二、地质年代及其单位
地质年代包括：相对地质年代和绝对地质年代
(一)相对地质年代及其单位：与年代地层单位相对应
Байду номын сангаас
年代地层单位：
宇 (Eonthem)
界 (Erathem)
系 (System)
统 (Series)
阶 (Stage)
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时带 (Chronozone)
地质年代单位：
宙 (Eon) 代 (Era) 纪 (Period) 世 (Epoch) 期 (Age) 时 (Chron)
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二、地质年代及其单位
(一)相对地质年代及其单位
1、宇（宙） 宇是最大的年代地层单位，代表宙的时期内形成的地层。整
个地质时期分为两个宙：隐生宙和显生宙，相应形成的地层分 别为隐生宇和显生宇。 2、界（代）
次沉积事件中的碎屑
物质会以颗粒的粗细
细
和比重的大小依次沉
积下来，形成下粗上
粗
细的韵律变化
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泥裂mud crack
泥裂在垂向上呈“V”字型，开口向上
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第二节 研究地史的基本方法
二、古生物学方法
利用地层中所含的古生物化 石来研究地史。
生物进化的特点： 1）由简单到复杂、由低级 到高级、从水生到陆生向前 发展。 2）生物演化发展具有阶段 性和不可逆性。在较早时代 已灭绝的生物类型在以后的 时期内不会再出现。
第五章 地史的基本知识
地壳形成以来,受各种内、外地质作用影 响，不仅其物质组成、内部构造和地表形态 不断地发生改变，同时地球上的各种生物也 随之发展和演化。地壳上无机界和有机界演 变的全部过程，构成了整个地壳的自然发展 历史——地史。
研究地史——地壳运动、古气候条件、古地 理环境和生物演化特征，以及矿产的形成和 分布规律。
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岩层在形成时，成层叠覆，新岩层总是叠覆在老岩层之上。 因此，未经构造变动的岩层顺序总是“上新下老”。
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向斜----经历构造变动发生褶皱的岩层
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发生倾斜的岩层
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粒序层理Graded bedding
受地球重力影响，一
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一、地层与地层单位
2、年代地层单位
反映地层时间属性的地层单位，代表地史中一定时 间范围内形成的全部岩石，而且只代表这段时间内所形 成的岩石，而不是地层的物质属性。
由大到小依次划为：
宇 (Eonthem)
界 (Erathem)
系 (System)
统 (Series)
阶 (Stage)
是由岩性、岩相、或变质程度均一的岩石组成的三维地质体。
岩 石 地 层 单 位 一 般 分 为 4 级 ： 群 (group) 、 组 (formation)、段 (member)、层 (bed)。其中组是最基本和 最常用的岩石地层单位。
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一、地层与地层单位
1）群 (group) 是岩石地层系统中常用的最大一级分类单位。