地质学基础第五章地壳演化简史教案

第五章地壳演化简史[教学目的与要求]了解地史的研究方法；熟悉地壳历史的发展顺序和分期阶段。

重点：各地史阶段中的大地构造演化、古地理、古生物的重大事件；难点：我国地史上发生的重要构造运动及其对我国自然地理的影响。

第一节概述一、地层学理论的建立二、时间标尺的建立第二节地壳历史的研究方法一、地层的划分与对比（一）地层的划分的依据所谓地层是在地壳发展过程中形成的各种成层岩石的总称，包括变质的和火山成因的成层岩石在内。

地层既然具有时代的概念，所以地层就有所谓上下或新老关系，这叫做地层层序，也就是相当于一本书的页次。

如果地层没有受过扰动，愈处于下部的地层时代愈老，愈处于上部的地层时代愈新，叫做正常层位。

前面已经讲过，这种上新下老的关系叫地层层序律。

划分地层的主要根据如下：1、沉积旋回和岩性变化对于一个地区的地层进行划分时，一般是先建立一个标准剖面。

凡是地层出露完全、顺序正常、接触关系清楚、化石保存良好的剖面就可以做为标准剖面。

地层中的沉积旋回特别是陆相地层，不一定都是很清楚的。

这时，就可以根据岩性来划分地层。

岩性变化在一定程度上反映了沉积环境的变化，而沉积环境的变化又往往与地壳运动密切相关。

因此，根据岩性把地层划分成许多单位，基本上可以代表地方性的地史发展阶段。

2、岩层接触关系岩层之间的不整合面是划分地层的重要标志。

任何类型的不整合（平行不整合和角度不整合）都代表岩层的不连续现象，反映了地理环境的重大变化。

3、古生物（化石）上述方法只能确定各组地层间的界限和相对新老关系。

若确定各地层时代则必须根据地层中所含的生物化石。

凡是保存在地层中的地质时期的生物遗体（如动物骨骼、硬壳等）和遗迹（如动物足印、虫穴、蛋、粪便、人类石器等）都叫化石。

但是，并不是所有古生物都能保存下来成为化石。

首先，生物本身具有硬壳、骨骼等不易毁坏的硬体部分容易形成化石。

第二，生物死后必须尽快地被沉积物所掩埋，这样才能避免氧化腐烂或者被其他动物所吞食。

第三，埋藏下来的生物遗体必须在较长时间内经历一定的填充、置换或升馏等作用才能形成化石。

（二）地层的对比地层的划分是指对于一个地区的地层进行时代的划分，而地层的对比是指不同地区的地层进行时代的比较。

在地层对比的基础上才能了解广大地区的地史发展过程的共性和异性，才能具体认识地层区域性特征，了解地层空间分异的情况。

但是各地区的地层层序及特征，千差万别，各不相同。

因此地层对比必须有一个客观标准，这个标准就是时间或地质年代。

换言之，在地层划分和层序建立的基础上，必须对同一时代在各地区形成的地层进行比较研究。

二、岩相古地理分析（一）沉积相的分类各种沉积物和沉积环境之间都有密切的内在联系。

因此根据沉积环境可以把沉积地层分为海相、过渡相和陆相三大类。

1、海相沉积海洋是接受沉积的最主要最广阔的场所，古代沉积岩层有很大部分属于海相沉积。

（1）滨海相发育于低潮线和高潮线之间及其临近地带的狭长滨海区，潮汐作用和波浪作用占主要地位。

（2）浅海相存在于海面到海面下200m左右的浅海地区，约相当于大陆架上的海洋部分。

这一带的特点是波浪作用力减小，阳光充足，底栖生物繁盛，所以沉积物以陆源细碎屑物质及化学和生物化学沉积物质为主，富含生物遗体，但也常含有海盆中形成的内碎屑。

（3）半深海相和深海相存在于半深海（海面下约200—2500m）和深海（约2500m 以下）地区，即相当于大陆坡及海盆底地带。

（4）非正常海相非正常海包括淡化海和咸化海。

2、过渡相沉积（海陆混合相沉积）发育于滨海地区。

其中主要包括三角洲相和潟湖相：（1）三角洲相在河流入海处，特别是在河流含砂量大、海底较浅而且比较稳定的地区，常常形成三角洲。

（2）潟湖相滨海地区部分海水为砂堤隔绝可形成潟湖。

3、陆相沉积大陆是遭受剥蚀的地区，但在相对低洼部位可以接受沉积。

和海相沉积相比，陆相沉积类型多种多样，横向变化显著，地层对比也比较困难。

沉积物中以碎屑（砾、砂、泥）成分为主，有时含陆生动植物化石。

（二）岩相分析的主要依据1、生物化石化石可以用来指示古地理环境。

例如珊瑚化石指示清澈温暖的浅海环境（现代珊瑚生活要求：水温20℃左右，水中没有混杂的泥沙，水深不超过50—70m）；2、岩性特征和结构岩性特征、结构和构造等是一定环境下的沉积物的表现形式，因此可以作为岩相分析的重要根据。

例如，红色岩层指示氧化环境；黑色页岩并含黄铁矿指示还原环境；交错层、不对称波痕等反映流动浅水地区；干裂反映滨海、滨湖等环境。

3.、特殊矿物有些矿物是在一定环境下形成的，可以起指相作用。

例如海绿石代表较深浅海环境；石膏、石盐等代表干燥环境；白云岩（指形成于古生代以后者）并少含化石往往代表咸化海或潟湖环境，等等。

（三）岩相分析的原则——现实类比方法1.自然界演化的不可逆性2.时间因素3.沉积物的后生变化（四）古地理图对于一定地区一定时代的地层进行岩相分析之后，把当时的海陆分布、地形、气候等情况综合起来绘成图件，就是古地理图。

三、构造历史分析构造历史分析在于进一步研究地壳构造运动的历史及发展规律。

重塑地壳构造运动可以根据岩相的垂直变化、岩层厚度、岩层接触关系等。

四、地层系统（一）岩性地层单位组是地方性的最基本的地层单位。

凡是岩相、岩性和变质程度大体一致的，与上下地层之间有明确的界限的，在一定地理范围内比较稳定的地层，都可以划分为一个组。

比组大的地方性地层单位叫群。

凡是厚度巨大、岩性较复杂而又具有一定的相似性，但又无明确界限可以分组的一套岩系，或者是连续的、在成因上互相联系的几个组的组合，都可以划分成一个群。

组还可以根据岩性特征进一步划分为段。

上述地层的划分，主要以岩性为根据，仅仅反映一定地理范围的沉积过程及沉积环境，只适用于一定地区，所以属于地方性的地层单位。

（二）年代地层单位对于岩性地层单位，应该利用一切手段来确定其地质时代的位置。

为了认识大区域，甚至全世界的地层发育和地理环境全貌，认识地球发展的全部历史进程，建立和逐步完善地质年代表，就必须建立大区域性和国际性的地层单位。

这种地层单位必须和地质时代单位相对应。

换言之，这种单位是一定地质时期所形成地层总体的名称，是超越地区性具体差异的抽象概括。

（三）地质时代单位地质时代单位是从年代地层单位（它们都代表地层的实体）概括抽象出来的时间概念，所以年代地层单位都有一个层型，作为比较研究的根据。

组成地壳的全部地层（从最老到最新）所代表的时代称地质时代，不同级别的年代地层单位所代表的时代，称地质时代单位。

形成一个宇的地层所占的时间称为宙；形成一个界的地层所占的时间称为代；形成一个系的地层所占的时间称为纪；形成一个统的地层所占的时间称为世；形成一个阶的地层所占的时间称为期。

第三节前寒武纪——太古宙和元古宙一、太古宙太古宙大约经历了十多亿年（38—25亿年）的时间，已经形成了薄而活动的原始地壳，出现了水圈和气圈，蕴育和诞生了低级的生命。

（一）太古宙的一般地史特征1、缺氧的气圈及水体从太古宙，在地球表面虽然已经形成了岩石圈、水圈和大气圈，但它们的性质和规模跟后来的有明显不同。

海水中所含的盐类比现在要低，富含氯化物。

大气成分以水蒸气、二氧化碳、硫化氢、氨、甲烷、氯化氢等为主。

由于岩浆活动强烈，又无植物进行光合作用，故大气中CO2含量比后来要高。

太古宙地层中含有丰富的普遍的由低价铁沉积而成的铁矿，这些都说明当时大气组分和水体性质都处于缺氧的还原状态。

2、薄弱的地壳和频繁的岩浆活动3、岩石变质很深4、海洋占绝对优势5、陆核形成陆核的形成标志着地壳构造发展的第一大阶段的结束。

6、原始生命萌芽目前已知最古老的生物化石是在南非发现的32亿年前的超微化石——古杆菌和巴贝通球藻（利用电子显微镜观察）。

这是最原始的原核生物，个体呈圆形和椭圆形，整个个体只有一个细胞组成，没有细胞核。

在南非布拉维群（Bulawayan）灰岩中，还发现了年龄值31亿年的原核细胞蓝绿藻类（形成大型化石叠层石），说明至少在31亿年前蓝绿藻类已经开始繁殖。

从无生命到有生命，是生物演化史上的一次飞跃。

7、构造运动（二）中国的太古宙地层中国的太古宙地层主要分布于华北及东北南部地区，即东经105°以东，北纬31°—43°之间，构成华北地台的基底。

地层划分暂时分下太古界和上太古界，其界线为29—30亿年。

自北而南，大致可分为三带：北带自宁夏吉兰泰，经内蒙古乌拉山到冀东燕山，东延至吉林南部的龙冈山及辽东地区。

中带主要分布于吕梁山、太行山和鲁西地区。

南带主要分布于关中、豫西、大别山、安徽淮阳地区。

二、元古宙（一）元古宙的地史特征1、从缺氧气圈到贫氧气圈由于藻类植物日益繁盛，它们营光合作用不断吸收大气中的CO2，放出O2，使气圈和水体从缺氧发展到含有较多氧的状态。

2、从原核生物到真核生物太古宙已出现菌类和蓝绿藻类，到元古宙得到进一步发展。

在岩层中广布蓝绿藻类的群体，经生物作用和沉积作用形成综合体。

这种综合体常保存在石灰岩和白云岩中。

从横剖面上看呈同心圆状、椭圆状等。

从纵剖面上看呈向上凸起的弧形或锥形叠层状，就象扣放着的一摞碗，称做叠层石。

元古宙则是从原核生物到真核生物，从单细胞到多细胞，标志着在地球发展史和生命演化过程中进入一个新阶段。

3、由陆核到原地台和古地台由陆核到原地台和古地台，是陆壳构造发展的第二个阶段。

4、古元古代地层和中、新元古代地层有很大区别（二）中国的元古宙古地理和地层1、古元古代在古元古代，中国北方已经形成华北原地台，南方形成扬子原地台，西部则形成塔里木原地台。

2、中元古代和新元古代古元古代末期，在中国已经出现了华北、扬子、塔里木等相对稳定的原地台，但陆壳稳定情况仍存在很大差异。

三、震旦纪（一）世界古地理基本轮廓到了元古宙末期即震旦纪，大陆壳已经形成为许多大规模的稳定的部分——古地台。

这时候全世界形成的古地台有：Ⅰ.中国地台（主要包括华北地台，塔里木地台，扬子地台）；Ⅱ.西伯利亚地台（又称安卡拉地台）；Ⅲ.俄罗斯地台（又称东欧地台，包括俄罗斯、波罗的海沿岸、芬兰及斯堪的纳维亚半岛大部地区）；Ⅳ.加拿大地台（又称北美地台，包括美国中北部、加拿大地盾，格陵兰地台）；Ⅴ.巴西地台（又称南美地台，主要包括巴西）；Ⅵ.非洲地台（除去非洲北部及南部，包括非洲的广大地区、马达加斯加岛和阿拉伯半岛地块）；Ⅶ.印度地台（包括印度中南部）；Ⅷ.澳大利亚地台（包括澳大利亚中、西部）。

根据南半球地台分布情况及构造特点，上述巴西地台、非洲地台、印度地台和澳大利亚地台是一个稳定的联合古陆，在中生代以前它们还没有分裂，总称冈瓦纳古陆地台和澳大利亚地台是一个稳定的联合古陆，在中生代以前它们还没有分裂，总称冈瓦纳古陆。

在古地台之间或其周围，是一些相对活动的地带，从大地构造角度叫地槽，从古地理角度可以叫海槽。