第3章地质年代与第四纪地质概述(地质年代)

地 质 年 代 表
元古代(界) 震旦纪(系)
同位素年龄(百万年）
800
隐生宙(宇)
太古代(界)
隐生宙三个重要事件： A，生命的出现并开始走向繁荣； B，原始大气圈与水圈成分开始向现代成分 转变； C，形成了陆核和地盾。
地 质 年 代 表
新生代(界) 第四纪(系) Q 晚第三纪(系) 早第三纪(系) R 白垩纪(系) 侏罗纪(系) 三迭纪(系) K
在开凿运河的过程中获得 了大批化石，经过他的整理研究 发现每一地层各有其特定的化石， 他据此最早提出了化石层序律的 概念，制订出世界上第一张系统 的地层表。
生物层序律---依据 年代越老的地层，所含生物越原始，越简单、越低级； 年代越新的地层，所含生物越进步、越复杂、越高级。
生物演化是 不可逆的
三叶虫
即古莲子是1066年前的遗物。
半衰期公式确定古建筑年代 ——拉美西 斯神殿
分析：
114 .10 1015 C在自然界树木中基本保持
-15 倍。埃及考 为总碳量的 7.45 1016 1.10× 10 古队分析大神殿里古代木头中14C的含 量为总碳量的7.45× 10-16倍。
5730 1.10 1015 t ln 3200 16 ln 2 7.45 10
第1节
地质年代
§3.1.1 相对年代的确定
§3.1.2 绝对年代的确定
§3.1.3 地质年代表
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自强 弘毅 求是 拓新
怎样知道地球的过去？
• 地球的历史就记录在地层中
地层 ——
地质历史上某一时代形成
的岩层
岩层 —— 层状岩石（包括沉积岩、层状变质 岩、层状火山岩）。
即拉美西斯大神殿距今约3200多年。
据《世界网络日报》报道，在埃 及古城艾赫米姆不远处，考古队 挖掘了埃及第十九王朝拉美西斯 二世大神殿。
放射性衰变公式确定古生物年代 ——恐龙化 中国科学院古脊椎动物专家在新疆 石
奇台进行的大规模恐龙化石挖掘活 动中，挖出一具被认为是世界上脖 子最长的恐龙化石，试估算该恐龙 生存的年代。 分析：经精密仪器测得，新疆恐龙 遗骸中14C跟12C的存量比为空气中 的 1 k , k 10。将数据代入，得
生命的航船从太古不息地向近代进发。 复原的恐龙、猛犸仿佛在引颈长吼， 重现的远古林木多么葱茏、幽雅， 啊，你——令人叹服的大自然， 高明的魔法师，卓越的雕刻家！ 逝去万载的世界又重现， 沉睡亿年的石头说了话。 长眠地下刚苏醒的化石啊， 你讲的故事多么令人神往、惊讶！
英国地质学家、运河工程师 (William Smith,1769-1832)
２（３） 时代老
４
５ 时代新
６
岩 石 的 切 割 与 穿 插 关 系
第1节
地质年代
§3.1.1 相对年代的确定
§3.1.2 绝对年代的确定
§3.1.3 地质年代表
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§3.1.2 绝对年龄的确定
人们很早就一直在探索测定岩石年龄（绝对年代）的方法， 直到放射性元素发现之后，才能找到了令人信服的有科学依 据的测年方法
地层＝岩层＋时间（年代） 一部地球几十亿年演变发展留下的“石头大书”
基本概念
①地质事件（geological event） 指地质历史时期稀有的、突然发生的、在短暂时间内完成而 且影响范围广大的自然现象。
它在地层中留下能被识别的显著标志。
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
波痕
交错层理
☞
生物层序律 ——
化 石
—— 埋藏在岩层中的地历史时期的生物遗体 或遗迹。（壳、骨、蛋等硬体及活动痕迹）。
人类对现代生物及古生物的研究，认识到生物的演化
是从简单到复杂、从低级到高级不断发展。具有不可
逆的生物演化规律。
中生代 菊石化石
复原图
精美的中生代植物化石、鱼化石
最早的鱼儿怎么没下巴？ 最早的鸟儿怎么嘴长牙？ 最早登陆的鱼儿怎么没有腿？ 最早的树儿怎么不开花？ 逝去万载的世界可会重现？ 沉睡亿年的石头能否说话？ 长眠地下刚苏醒的化石啊， 请向我一一讲述那奇幻的神话。 你把我的思绪引向远古， 描绘出一幅幅生物进化的图画； 你否定了造物主的存在， 冰冷的骸骨把平凡的真理回答。 肉体虽早已腐朽化为乌有， 生之灵火却悄然潜行在地下， 黑色的躯壳裹藏着生命的信息， 为历史留下一串珍贵的密码。 时光在你脸上刻下道道皱纹， 犹如把生命的档案细细描画， 海枯，石烂，日转，星移……
冰期和间冰期 地磁场反转等 火山爆发、河流改道、洋底浊流等
基本概念
② 地质年代（geological event）
就是指地球上各种地质事件发生的时代
表示方法
相对年代（地质事件发生的先后顺序） 绝对年代（地质事件发生距今多少年）
第1节
地质年代
§3.1.1 相对年代的确定
§3.1.2 绝对年代的确定
常用的测年同位素
K — Ar 15亿年 U235 — Pb 207 7.13亿年
年代新（新生代或考古）常用C14(5730年)`
14C测年法
著名的物理化学家、放射化学 专家、热原子化学、示踪技术 和同位素示踪技术专家。
14C测年法是迄今为止国内外在
第四纪地质活动新构造及考古 学研究中应用最广泛、最可靠 的放射性同位素测年方法，可 精确测定年代在一千至五万年 内的考古样品。
8000
t
5730 ln 108000 1.5 108 ln 2
由此可以估算改恐龙生存的年代距今1.5 亿年左右（这个恐龙生活在侏罗纪中晚 期到白垩纪时期）。
最古老的岩石

1973年在格陵兰发现的，年龄为38亿年 1983年又在澳大利亚找到几粒年龄为 41-42亿年的矿物颗粒。
第1节
放射性衰变公式确定古代植物年代 ——千年古莲
二十世纪初，辽东半岛大连普兰店东郊发现古莲子，经仪器 测得其14C残余量与原始含量的比为87.9%，则古莲子是多少 年前的遗物？
分析：根据已知数据
将数据代入，t
m 1 , m 87.9%
0
又
t
t
1
2
ln 2
ln
m m
0
5730 1 ln 1066 ln 2 87.9%
地质年代
§3.1.1 相对年代的确定
§3.1.2 绝对年代的确定
§3.1.3 地质年代表
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自强 弘毅 求是 拓新
3.1.2 地质年代表
编年首先确定年代的单位，然后编制出年代表
地质年代单位
年代地层单位
宙
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——— 宇 代 ———— 界 纪 ———— 系 世 ————— 统 期 ————— 阶
地层层序律和生物层序律为不同地 区的岩层划分与对比提供了依据。
不同地区的地层对比
用于层序指示的生物化石 要具备什么特点？
1.特征明显，数量多，易保存。（水母？） 2.分布广。（熊猫？） 3.演化快。（活化石-银杏？）
2.7亿年前（经历过 蕨类、恐龙繁盛期）
对用于地层划分与对比的生物 化石要求有一定的条件：
Willard Libby 1946 radiocarbon dating 1960 Nobel Prize in Chemistry
为什么用C14？

C14由透过宇宙射线撞击空气中的氮原子所 产生，其半衰期约为5,730年 碳是有机物的元素之一，可以根据死亡生 物体的体内残余碳14成份来推断它的存在 年龄
§3.1.3 地质年代表
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自强 弘毅 求是 拓新
§3.１.1
相对年代的确定
相对年代的确定就是要判断一些地质事件发 生的先后关系。这些地质事件保留在地质历史 留下的物质纪录中。
可根据几个基本原则来判断：
地层层序律
生物层序律 切割穿插定律
☞
地层层序律 —— 原始产出的地层具有下老上新的层序规律。
———— 同位素测年
卢瑟福1903年提出放射性元素的原子会蜕变，即自行 分裂为另外的原子，并在以后的实验中得到证实。
a ln 2 当c A 时， t 1 2 2
半衰期是指某种特定物质的浓度经过某种反应降 低到剩下初始时一半所消耗的时间。
用于岩石测年的元素应具备
① 长半衰期； ② 在岩石中易分离，含量较大； ③ 易保存不易在地史中丢失。
标准化石
地质历史中，演化快，延续时间短，特征显著， 数量多，分布广的生物化石。 如，三叶虫、笔石、腕足动物
☞ 切割穿插定律
对于侵入体之间或侵入体与围岩之间的相 对年代（顺序）的确定，可使用切割定律。
切割穿插定律 ——
侵入者年代新，被侵入者年代老， 切割者年代新，被切割者年代老。
6
1 4 5
3
2
１
由于后期地壳运动经常使地层发生变动（倾斜、
倒转等）改变了原始的地层层序.
正常层位
变动层位
☞
地层层序律 —— 原始产出的地层具有下老上新的层序规律。
问题：
如果不是水平岩层，在野外如何判断地层是正常还是倒转呢？
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。
同位素年龄(百万年）
0
65
中生代（界） 显生宙 (宇)
J
T 248
古生代(界)
二叠纪(系) 石炭纪(系) 泥盆纪(系) 志留纪(系) 奥陶纪(系) 寒武纪(系)
P C D S O C
590
纪（系）
晚世（上统） 中世（中统） 早世（下统）
三叶虫是最有代表性的远古动物，距今5.6亿年前的寒武纪就出现， 5亿--4.3亿年前发展到高峰，至2.4亿年前的二迭纪完全灭绝，前 后在地球上生存了3.2亿多年，可见这是一类生命力极强的生物。
２５０ Ｍａ
生 态 环 境
１５０ Ｍａ
生 态 环 境
０．５ Ｍａ
生 态 环 境
生物层序律--依据
不同时期地层中含有不同类型的化 石及其组合，而相同时期且在相同相通 的地理环境下所形成的地层（只要原先 海或陆相通，无论相距多远）都含有相 同的化石及其组合。

14C测年法的基本原理
14C的半衰期
= 5730年
假定：
1.14C的产生率不变（即碳-14的产 生与衰变处于平衡）。 2. 14C半衰期恒定，生物样品一旦死 亡，即停止与外界的自由交换。 3. 生物体中14C与大气中含量一样 （其实生物体14C 含量比大气中低34%，故测定的年代比实际年代高3 0 0 年左右）。 4. 现代社会（大量矿物质燃烧，如 煤，石油等）使大气中14C含量相对 降低，在14C测年法中假设不变。 5. 不考虑地磁场变化对14C断代的影 响。