第三章第5节地质年代

• 宙(Eon) 是地质年代的最大单位，在宙的时间内所形成的年代地 层单位叫宇(Eonthem)。根据生物的演化，把整个地质历史划分成 距今约6亿年以前的隐生宙和距今约6亿年以后的显生宙。
• 代(Era) 是地质年代的第二级单位。根据生物发展的阶段将显生 宙划分为三个代，即古生代、中生代、新生代。在代的时间内所 形成的年代地层单位叫界(Erathem)。 • 纪(Period) 是第三级地质年代单位。古生代分为6个纪，中生代 分为3个纪，新生代分为2个纪。在纪的时间内所形成的年代地层 单位叫系(System)。 • 世(Epoch) 是第四级地质年代单位。一个纪分为3个或2个世。除 新生代各世有特殊的名称外，一般每个纪分为早世、中世、晚世 或早世、晚世。在世的时间内所形成的年代地层单位叫统 (Series)，相应地分为下统、中统、上统或下统、上统。新生代 的统与世的名称相同。
• 第四纪(Quaternarg Period) 该词创立于1830年。代 表以含有大量现代生物化石为特征的未固结的河流沉 积物、风成沙、黄土及冰川堆积物。
1.概念:化石、地层
2.如何确定岩石(岩层)的相对地质年代和绝 对年龄?
cm
芦木
• 楔叶类高 大乔木。 • 石炭纪至 二叠纪繁 盛。
轮叶 Annularia：楔叶类枝叶化石
裸子植物
• 苏铁类叶 部化石。 • 大型羽状 复叶。 • 中生代繁 盛。 cm
1cm
柯达叶化石高大乔木，晚石炭世至二叠纪繁盛。
1cm
银杏类叶化石，高大乔木，侏罗纪至早白垩世繁盛。
1cm
羽杉 ：松柏类叶化石，中生代繁盛。
• 古生代(Palaeozoic Era) 意为古老生物的时代。 • 寒武纪(Cambrian Period) 因首先在英国威尔士的Cambria研究 了这一时代的地层而得名。 • 奥陶纪(Ordovcian Period) Ordovices源于威尔士—个古代民 族的名字。该时代的地层最先在这个民族居住区发现，并进行了 研究。
• N为母体同位素含量，D为子体同位素含 量，λ为该放射性元素的衰变常数。
放射性同位素种类很多，但能用于测定绝对地质年代的 必须具备以下条件：
1．具有适当的半衰期。一般说来，地质体的形成时间都比较久远。 因此，那些半衰期极短的放射性同位素是不适用的，必须采用其 半衰期与地质体形成距今时间幅度相当的放射性元素。 2．该同位素在岩石或矿物中要有足够的含量，可以将其分离出来并 加以定量测定。 3．其子体同位素易于富集并能保存。
地层新老关系的确定
风成砂丘岩层的交错层理
层面构造
现代干裂
页岩中的干裂
对 称 波 痕 的 形 成 不 对 称 波 痕 的 形 成
• •
根据地质体之间的切割关系判断新老关系
2. 绝对年代（同位素年龄的测定）
相对地质年代只能说明各种岩石、地层的 相对新老关系，而不能确定某种岩石或岩层形 成距今的年龄。 那些尚未发现化石的古老地层和不含化石 的岩浆岩和变质岩，其相对地质年代也难以确 定。因此，早在上一世纪，人们就开始探索如 何测定岩石的绝对年龄。
在地质学研究中，把地 质历史按不同的级别划分了 不同的时间单位。由大到小 分别是：宙、代、纪、世。 而在这些时间单位内形成的 地层称为：宇、界、系、统
级别 地质年代单位
年代地层单位
大
小
宙 代 纪 世
宇 界 系 统
• 地质年代单位 年代地层单位 • 宙……………………宇 • 代……………………界 • 纪……………………系 • 世……………………统
3. 常见(古生物) 化石
（1） 古无脊椎动物 （2） 古脊椎动物 （3） 古植物
（1） 古无脊椎动物
• • • • • • • • 蜓类 珊瑚 双壳类 头足类 三叶虫 腕足类 笔石 腹足类
六射珊瑚断面
美丽的现代珊瑚
菊石化石
Biblioteka Baidu
菊石类化石
三叶虫
• 浅海底栖、游 泳节肢动物。 • 个体一般长数 厘米。 • 由头甲、胸甲 和尾甲组成。 • 寒武纪、奥陶 纪繁盛。
地层柱状图
地层划分
地层对比
A 地层完整
B 地层缺失
三、地质年代
1. 相对地质年代 2. 绝对年代 3. 地质年表
1. 相对地质年代（确定原则）
• 地层层序律 ：根据叠加原理。（老地层在下， 新地层在上）利用波痕，层理，泥裂，雨痕 可判断岩层顶底。
• 化石层序律 ：生物演化遵循由简单到复杂， 低级到高级的不可逆原则。利用生物群特征 确定岩层新老。 • 地质体之间的切割关系 ：被切割的先形成， 切割者后形成。
第五节
地质年代
一、 化石
二、 地层 三、 地质年代
一 、化石
1. 化石的形成 2. 化石的研究意义 3. 常见化石
1. 化石的形成
• 化石：保存在岩石中的生物遗体和遗迹 称为化石。 • 标准化石：能够用来确定特定地层时代 的化石称为标准化石。标准化石具有演 化快，数量多，分布广，特征明显的4大 特点。
用于测定地质年代的放射性同位素
子体同位素(D) 母体同位素 (N) 半衰期 衰变常数(λ )
U238 U235 Th232 Rb87 K40 C14
Pb206 Pb207 Pb208 Sr87 Ar40 N14
4.468×109年 7.O4×108年 1.40×1010年 4.9×1010年 1.28×109年 5730年
• 白垩纪(Cretaceous Period) 源于英吉利海峡北 岸．出露的—套富含微体有孔虫的白色细粒碳酸钙地 层。拉丁文称之为Creta，意为白垩而得名。
• 新生代(Cenozoic) 意为近代生物的时代。其生物面 貌与现代相似。 • 第三纪(Tertiary Period) 意大利人阿杜依诺 (Giovanni Arduino)最初于1760年研究意大利北部地 质后，把该地区岩层分为原始纪、第二纪、第三纪。 后来，前两个纪的名称被古生代和中生代两个术语代 替，第三纪这一名称被保留下来。它又被分为老第三 纪和新第三纪。
原理：
• 放射性元素衰变后成为稳定元素；如：铀（238） =铅（206）+8氦（4）。 • 衰变具固定的半衰期（年）；衰变速度不受外 界影响。 • 矿物为测定对象。
• 氦核 • 电子 • 能量
放射性元素的衰变
U-238衰变成Pb-206的过程
• 其计算公式如下：t=1/λln(1+D/N)
• 本世纪初期核子物理学的先驱者们发现了某些 元素的放射性以后，地质学家们就开始利用放 射性同位素的蜕变规律来测定岩石的绝对年龄。 • 这就是绝对地质年代测定法，又叫作作同位素 测年法，国外则称为同位素钟。 • 其基本原理是基于每种放射性同位素有其固定 的衰变常数，只要分别测定岩石中矿物所含的 放射性同位素(母体)及其蜕变产物(子体)的含 量，就可以计算出该矿物形成至今的实际年龄， 即该矿物的同位素年龄。如果该矿物是岩石形 成时所生成的，那么矿物的同位素年龄就可以 代表该岩石的绝对地质年代。
寒武纪三叶虫化石
（2） 古脊椎动物
• • • • • 鱼类 两栖类 爬行类 鸟类 哺乳类
鱼类
• 水生脊椎动物。 • 泥盆纪繁盛直至现代。
恐龙复原图
满洲龟
中生代白垩纪海底复原图
鸟类
恒温、飞翔高等脊椎动物（新生代）
始祖鸟复原图
始祖鸟化石
猛 犸 象 化 石 （ 第 四 纪 冰 期 ）
哺乳类
鱼 化 石 及 化 石 的 形 成 过 程
植物化石
腕足类化石
二叠纪森林复原图
•
中生代的恐龙
恐龙蛋化石
恐龙蛋
新生代的鱼化石
植物化石
硅化木
植物叶化石
琥珀
人 类 足 迹 化 石 （ 存 于 火 山 灰 中 ）
人 类 化 石
庞贝古城遗址
白垩纪（一亿四千五百万 年～六千五百万年前）的 人类脚印、手指化石和铁 锤 在美国德克萨斯州Glen Rose的帕拉克西河 （Paluxy）河床中发现有生 活在白垩纪的恐龙的脚印
根据沉积岩的原生构造判断地层 层序
干裂、波痕 层理
斜层理
递变
大峡谷中的地层分布
2. 地层的划分和对比
• 地层的划分：是依据地层的某种特征或属性， 按照地层的原始顺序，将地层剖面划分为不同 类型、不同级别的地层单位。 • 地层的对比：是依据地区的特征或属性，对不 同地区的地层单位进行比较研究，论征这些地 层单位在特征和地层位置上的对应和相当关系。
1.55×10-10/年 9.84×10-10/年 0.495×10-10／年 0.141×10-10／年 0.541×10-9／年 1.21×10-4／年
据F．William Walrer et al．，l977
3. 地质年表
• 通过对全球各个地区岩层剖面的系统划分与对比， 并采用相应岩层的同位素测年资料，按年代先后 把地质历史进行系统性的编年制表，这就是地质 年代表。 • 它不仅包括了各个地质年代单位、名称、代号和 距今年代等内容，而且反映了地壳中无机界(矿 物、岩石)与有机界(动、植物)演化的顺序、过 程和阶段。地质年代表中的地质年代单位为宙、 代、纪、世，与其相对应的年代地层单位是宇、 界、系、统。
• 左图：在白垩纪地层中发现了似人的脚印 • 右图：在1999年的干旱季节中拍下河床上人与三趾恐 龙的脚印清楚地交错而行，图片上通往人的站立处的 脚印为人的，向右边的则属三趾恐龙的。
2. 化石的研究意义
• 确定地质年代。
• 研究生物演化规律。
• 建立地质年表进行地层对比。 • 研究古地理、古气候、古环境。
被子植物
• 中华古果 • 最早的被 子植物。
被子植物叶化石
被子植物叶化石
硅 化 木
5亿年前
4亿年前
3亿年前
2亿年前
1亿年前
2-3百万年前
地 球 生 物 的 演 化
二、地层
1. 地层及其层序的建立
2. 地层的划分和对比
1. 地层及其层序的建立
• 地层：在特定的地质时期形成的层状岩层。 • 地层层序律：地层来经强烈的构造变动而倒转或位 移时，保持着正常的顺序，即先形成的地层在下， 后形成的地层在上，称为地层层序律。 • 化石层序律：不同时代的地层含不同的化石，不同 地区含相同化石的地层属同一时代，称化石层序律。
•
二叠纪(Permian Period) 沿用乌拉尔山西坡的—个地名。我国 译为二叠纪，表示该纪的地层具明显的二分性。
• 中生代(Mesozoic Era) 意为“中期生物”时代。
• 三叠纪(Triassic Period) 该时代的地层最早在德国 中部发现，岩层具明显的三分性。 • 侏罗纪(Jurassic Period) 因在法国和瑞士交界的侏 罗山脉首先发现该时代的地层而得名。
•
• •
志留纪(Silurian Period) 最早发现该时代的地层出露于威尔 士边境。“志留”是威尔士以前的—个部族的名称。
泥盆纪(Devonian Period) 该时代的地层最早发现出露于英格 兰的泥盆郡而得名。 石炭纪(Carboniferous Period) 创名于英国。该时代的地层中 富含煤层。
地质年代名称的来源、含义和代号
了解地质年代表中各个地质年代名称的来源和含义，对 于深刻理解地质年代的性质是大有裨益的。
• 太古宙(Archaeozoic Eon) 是最古老的地质年代。岩层中仅有原 始的菌类。
• 元古宙(Proterozoic Eon) 为古老的地质年代。岩层中发现有能 进行光合作用的蓝绿藻细胞。 • 震旦纪(Sinian Period) “震旦”是我国的古称。该纪地层在我 国极为发育，而且发现早、研究细。这一名称目前仅在国内通用， 其他国家还有不同的名称。 • 显生宙(Phanerozoic Eon) 是生命大量出现和发展繁荣的地质时 期。
• 胎生高等 脊椎动物。 • 新生代繁 盛。
猛犸象复原图
（3） 古植物
• • • •
叠层石 蕨类植物 裸子植物 被子植物
叠层石
• 隐藻遗 迹化石。 • 具叠层 构造。 • 中、新 元古代 繁盛。
现代叠层石
蕨类植物
• 鳞木是石松类 的高大木本乔 木。 • 高达40m，直径 2m，主要造煤 植物。 • 石炭纪、二叠 纪繁盛。