1、第四章 地质年代与地质作用,第一节 地质年代,地质学是一门历史学科，自然史的主要部分。编年十分重要。地球的演变历史正是由地质事件所构成。确定地质事件的发生年代，从事件的先后关系来确定。 地质年代（geologic time）就是指地球上各种地质事件发生的时代：1、先后顺序：相对地质年代；2、绝对年龄。综合得到地质年代表38 5.7 显生宙 R 天文时期 地质时期（地质记录，地质学研究对象） 猿人 夏商周 春秋战国 秦汉元明清,古生物学、地层学、地史学,一、相对地质年代的确定 岩石（特征及相互关系，其中包含其它内容）是地质历史演化的产物，也是地质历史的记录者（地质记录），生物演变历史、构造运动历
2、史、古地理变迁历史。地质年代岩石中所包含的年代信息。 （一）地层层序律 地层（stratum，strata）地质历史上某一时代形成的层状岩石。它主要包括沉积岩、火山岩以及由它们经受一定变质的浅变质岩。 层状岩石（岩层），大多为沉积岩、火山岩，是以逐层堆积或沉积的方式形成的，所以具有先后或新老关系，所以具有地质年代的意义，称为地层。,Canyonlands National Park, Utah, USA. The Colorado River and its tributary the Green River have cut down through horizontal strata of
3、 Mesozoic age.,地层层序律：地层形成时的原始产状一般是水平的或近于水平的，并且总是先形成的老地层在下面，后形成的新地层盖在上面，这种正常的地层叠置关系称为地层层序律。是确定同一地区地层相对地质年代的基本方法。当地层因构造运动发生倾斜但未倒转时，地层层序律仍然适用，这时倾斜面以上的地层新，倾斜面以下的地层老。当地层经剧烈的构造运动，层序发生倒转时，上下关系则正好颠倒。,（二）化石层序律 地质历史上的生物称为古生物，化石（fossil）是保存在地层中的古代生物遗体和遗迹，它们一般被钙质、硅质等充填或交代（石化）。 生物演化律：生物演化的总趋势是从简单到复杂，从低级到高级；以往出现过的
4、生物类型，在以后的演化过程中绝不会重复出现。阶段性和不可逆性。 化石层序律：不同时代的地层中具有不同的古生物化石组合，相同时代的地层中具有相同或相似的古生物化石组合；古生物化石组合的形态、结构愈简单，则地层的时代愈老，反之则愈新。利用化石层序律不仅可以确定地层的先后顺序，而且还可以确定地层形成的大致时代。,地层对比和综合地层层序图 地层划分与对比：综合地层层序律与生物演化律的规律并加以运用，就成为系统地划分和对比不同地方的的地层 ，恢复地层形成顺序的基本方法。通过恢复完整的地层形成顺序而建立起综合地层柱状图。 标准化石：对于研究地质年代有决定意义的化石，应该具有在地质历史中演化快、延续时间短、
5、特征显著、数量多、分布广等特点。,补充,利用地层层序律和生物演化律确定岩石的相对年龄 柱状图右侧标出的符号代表不同的化石及其组合，不同的层位有不同的化石组合，图中同一年代的地层用虚线相连 节肢门三叶虫、头足类角石、腕足类、石燕、植物、蜓、珊瑚、菊石（头足类）、双壳类,地层对比和综合地层层序图,地的标准,标准,标准化石,（三）地质体之间的切割律 较新的地质体总是切割或穿插较老的地质体， 切割者新、被切割者老。,H,G,F,E,D,C,B,A,二、同位素地质年龄的测定 以年为单位来测定绝对地质年龄t=1/ln(1+D/N)， 蜕变常数=0.639/T1/2，D子体同位素、N母体同位素 常用方法：R
6、b-Sr法、238U-206Pb法、KAr法、14C法 注意：同位素年龄测定方法精度低、成本高，并不是广泛使用的方法。 最老的同位素年龄数据40亿年（4ba）左右，年a，常用的百万年ma,三、地质年代表 自然界（生物界、无机界）的演化均表现出明显的自然阶段性。经过区域性的地层对比和划分，全球性的综合，配合同位素地质年龄，对漫长的地质历史进行了系统性的编年与划分，编制出一个在全球范围内能普遍参照对比的年代表，即地质年代表,（一）地质年代单位及地层单位的划分 地质年代单位是记录相对地质年代的时间尺度。 年代地层单位是每一地质年代单位内形成的地层的总和。在地质历史上每个地质年代都有相应的地层形成，因
7、此，地质年代单位和年代地层单位是对应的。地质年代单位 年代地层单位宙（eon）宇（eonothem）代（era）界（erathem）纪（period）系（system）世（epoch）统（series）,新近纪 古近纪,续表,zoic 生物，如zoo。 pal(a)eo-古，meso-中，ceno-新 Cenozoic-Kz Devon-德文郡，carbon-碳，-iferous含，富含； Jura法国汝拉山脉,显生宙时期形成的地层称为显生宇；古生代时期形成的地层称为古生界；寒武纪时期形成的地层称为寒武系等等。 地质年代单位与年代地层单位的用法误：早奥陶纪，下奥陶世，上二叠统地层， 正：早奥陶
8、世，下奥陶统，上二叠统或晚二叠世地层， 误：寒武系大量发育三叶虫，寒武纪具大量三叶虫化石。 正：寒武纪大量发育三叶虫，寒武系具大量三叶虫化石。,岩石地层单位：按地层层序、岩性特征及构造运动特点来划分地层单位，称为区域性地层单位或岩石地层单位。以地层的岩性特征和岩石类别作为地层划分依据的地层单位。岩石地层单位没有严格的时限，在其分布范围内的不同地点，其时间范围可以是不等同的，往往存在有规律的穿时现象。 1群：是最大的岩石地层单位，其范围可相当于统系不等，有时甚至可大于系，群与群之间常有明显的地层不整合面分开； 2组：一般是指岩性较均一或几种岩性有规律组合在一起形成的岩石地层单位，其范围通常小于或
9、等于统；组是基本的岩石地层单位。 3段：最小的岩石地层单位，通常反映一个组中具有相同岩性特征的某个特殊层位。,北京西山青白口群,重要补充：地层柱状（剖面）图 岩性符号：砾岩,（二）地质年代表及其生物特征 要求掌握：各年代名称及符号。前寒武纪：太古宙、元古宙、震旦纪； 显生宙全部：ZK各纪中，5个三分，5个二分 paleo-古，meso-中，ceno-新 Cenozoic-Kz，zoic 生物，如zoo。 Devon-德文郡，carbon-碳，-iferous含，富含；Jura法国汝拉山脉,冥古宙（Hadean Eon）目前在地球表面尚未见到或确证这一时期形成的大量岩石。 太古宙（Archaeo
10、zoic Eon，Ar）是已有大量岩石记录的最古老地质年代，这一时期的岩石一般是变质程度很高的变质岩，这一时期的生物仅有极原始的菌藻类。 元古宙（Proterozoic Eon，Pt）为较古老的地质年代，这一时期的岩石记录已十分普遍，元古宙包括古元古代、中元古代和新元古代3个代。 其中，中元古代和新元古代在我国被分为4个纪，由老到新依次为：长城纪蓟县纪青白口纪；震旦纪 元古宙的生物主要为各种原始的菌藻类，包括蓝藻、绿藻、红藻及一些细菌，此外还有少量海绵动物、水母及蠕虫等。,显生宙（Phanerozoic Eon） 是开始出现大量较高等生物以来的阶段，它包括地球最近5.7亿年的历史，其中又分为古
11、生代、中生代和新生代。古生代（Palaeozoic Era，Pz：Pz1 Pz2 ）：寒武纪（Cambrian Period） 威尔士的古称；奥陶纪（Ordovicean Period）威尔士古代民族的名称；志留纪（Silurian Period） 威尔士边境古代部族的名称；泥盆纪（Devonian Period） Devon德文郡研究最早；石炭纪（Carboniferous Period）carbon-碳，-iferous含，富含；二叠纪（Permian Period）乌拉尔山西坡的彼尔姆城（Perm），该地层明显二分性，意译为二叠纪。,早古生代是海生无脊椎动物繁盛的时代，三叶虫、珊瑚、海绵
12、动物、苔藓虫、腕足类、笔石类、水母、海百合等。早古生代后期开始出现鱼类，到早古生代末期，原始的植物开始登陆，但主要是一些在海边生存的半陆生低等植物。 晚古生代，虽然海生无脊椎动物仍较繁盛，但脊椎动物的发展表现更为突出。鱼类在泥盆纪得到充分发展，并在泥盆纪晚期逐渐演化成原始两栖类，开始了动物登陆的历史。石炭纪是两栖类的繁盛时代，石炭纪中、晚期开始出现原始的爬行类。在二叠纪爬行动物得到进一步发展。晚古生代陆生植物群的蓬勃发展，又一显著特征。主要为蕨类孢子植物，泥盆纪时期开始出现小型森林，到了石炭、二叠纪，各种高大的乔木类植物如节蕨、石松类、种子蕨、真蕨、科达类等开始形成高大森林，为成煤提供了良好的
13、物质基础。,中生代（Mesozoic Era）分为3个纪：三叠纪（Triassic Period）德国南部研究最早，地层具明显三分性，Tri-三；侏罗纪（Jurassic Period）法国与瑞士交界汝拉山（Jura）；白垩纪（Cretaceous Period）英吉利海峡北岸地层产出白色细粒的碳酸钙，Creta拉丁文。 中生代是爬行动物空前繁盛的时代。有以草食为主、身体庞大（可长达30m、重达60t）的雷龙、梁龙等；也有以肉食为主、身形灵活的霸王龙等。海洋中有鱼龙、蛇颈龙等，天空中也有翼龙类等。鸟类、哺乳类动物开始逐渐形成。无脊椎动物中，菊石、箭石类软体动物得到充分发展。植物以裸子植物占统治
14、地位。,新生代（Cenozoic Era），其中包括第三纪（Tertiary）和第四纪（Quarternary）。 第三纪和第四纪的名称起源于18世纪欧洲地质学家对地层系统的划分。他们把地层由老到新分为第一系、第二系、第三系和第四系。第一系一般为结晶或变质程度较高的岩石，大致相当于古生界以前的古老岩系；第二系是富含生物化石的层状岩系，大致相当于中生界；而古生界当时被称为第一系与第二系之间的过渡系；第三系一般指半胶结或较疏松的岩石；第四系指河谷或山麓等地的松散堆积物。后来，第一系、过渡系和第二系三词已被其它名称所代替，只有第三系和第四系被现代地质学所继承下来。,中生代末期是地球上生物演化的巨大变
15、革时期之一，原来极其繁盛的爬行动物恐龙类在中生代末期突然全部绝灭，海洋中的盛极一时的菊石、箭石类（属软体动物）也几乎同时全部绝灭。而中生代逐渐形成的哺乳动物及鸟类，由于其适应性较强而逐渐取代了恐龙的位置。新生代是哺乳动物大发展的时代，其中绝大部分生活在陆地，但有的则生活于海中（如鲸鱼、海豚等）和空中（如翼手类）。新生代晚期开始出现人类，这是地球上生物演化史的一次最重大飞跃。新生代的植物以被子植物占统治地位。,第二节 地质作用,地质作用（geological process）：地质学把自然界引起的地壳或岩石圈的物质组成、结构、构造及地表形态等不断发生变化的各种作用称为地质作用。Process：过
16、程，从A状态到 B状态的变化。 地质营力 介质 破坏与建造 建造形成各种地质产物 一、地质作用的能量来源 外部能量来源：太阳辐射、日月引力能等，通过风、水等介质起作用 内部能量来源：重力能、地热能、地球旋转能、化学能、结晶能,二、地质作用的类型 第四章第九章的概述 表层地质作用surface process内部地质作用internal process （一）表层地质作用 表层地质作用是指主要由地球外部的能源引起的、发生在地球表层的地质作用（又称外动力地质作用或外力地质作用）。主要来自地球以外的太阳辐射能和日月引力能等促使了地球外部圈层大气圈、水圈、生物圈的运动与循环，使它们成为改造地壳表面或表
17、层的直接动力（即地质营力）。 表层地质作用的序列或方式：风化作用、剥蚀作用、搬运作用、沉积作用和成岩作用。,风化作用：是指在地表或近地表环境下，由于气温、大气、水及生物等因素作用，使地壳或岩石圈的岩石、矿物在原地遭受分解和破坏的地质作用。风化作用使地表岩石变得松软，为剥蚀作用创造条件，是表层作用的前导。 剥蚀作用：是指各种地质营力（如风、水、冰川等）在其运动过程中对地表岩石产生破坏并将破坏物剥离原地的作用。剥蚀作用不断破坏和剥离地表物质，使地表形态发生改变，形成新的地形。风化作用和剥蚀作用的区别：前者强调原地破坏，后者强调破坏并剥离原地，实质上强调了破坏剥离后的结果，即刻蚀、塑造、形成了各种地
18、貌形态（与作用的介质更密切）。 搬运作用：是指经风化作用、剥蚀作用剥离下来的产物，随运动介质从一地搬运到另一地的作用。搬运作用与剥蚀作用是紧密联系在一起的，物质剥离原地的同时也是其进入搬运状态的时刻。,沉积作用：是指各种营力搬运的物质，在介质动能减小或物化条件发生改变以及生物作用下，在新的场所堆积下来的作用。沉积作用的场所常是能使介质动能减小或物化条件变化的地方，如山坡脚、冲沟口、河口区、海洋、湖泊等。 成岩作用：是指使松散沉积物固结形成沉积岩的作用。经沉积作用形成的沉积物，在适当的条件下（如埋藏一定的深度），在胶结、压实和重结晶的作用下，它们就可固结成岩石。,多种表层地质作用塑造出复杂的地面
19、景观,表层地质作用按作用介质条件（沉积环境）划分地面流水的地质作用 地下水的地质作用 湖泊的地质作用 海洋的地质作用 固态 冰川的地质作用气态 风的地质作用,液态,外力地质作用按作用方式分类,（二）内部地质作用 内部地质作用是指主要由地球内部能源引起的地质作用（又称内动力地质作用或内力地质作用）。内部地质作用一般起源和发生于地球内部，但常常可以影响到地球表层，如火山作用、构造运动等。 内部地质作用主要包括岩浆作用、变质作用和构造运动。,岩浆作用：是指在岩浆的形成、运动直到冷凝、结晶成岩石的过程中，岩浆本身及其对围岩所产生的一系列变化。岩浆是地下深处主要由硅酸盐组成的高温熔融体，并在巨大的压力驱
20、使下向地壳的薄弱地带运移，在其运移过程中，由于物理、化学条件的变化，除岩浆自身发生变化外，还对围岩产生机械挤压和使围岩的物质成分和物理性状发生改变。从岩浆侵入到围岩（未喷出地表）并冷凝结晶形成岩石的全过程，称侵入作用，形成的岩石称侵入岩。当岩浆喷出地表，在地表的条件下冷凝形成岩石并使地表形态发生变化的过程称火山作用（喷出作用），形成的岩石称火山岩（喷出岩）。,变质作用是指在地下特定的地质环境中，由于物理、化学条件的改变，使原来的岩石（包括沉积岩、岩浆岩及变质岩）基本上在固体状态下发生物质成分与结构、构造变化，从而形成新的岩石的地质作用。新形成的岩石称变质岩。变质作用通常是在地表以下较高的温度和
21、压力条件下进行的，并且常常有化学活动性流体参加作用。,构造运动是指主要由地球内部能源引起的地壳或岩石圈物质的机械运动。常以岩石变形、变位、地表形态的变化等形式表现出来。 水平运动和垂直运动：水平运动是指组成地壳的物质发生沿地球切线方向的运动。水平运动主要引起地壳的拉张、挤压、平移或旋转等，有时可使岩石发生强烈变形和变位，形成高大的褶皱山系。垂直运动是指地壳物质沿地球半径方向作上升和下降的运动。它可以造成地表地势高差的改变，引起海陆变迁等。岩石圈的大规模构造运动常常表现为岩石圈的一些大型板块的相互作用与相对运动。,地震是构造运动的一种表现形式，是地壳的一种快速运动。当地表下的岩石受力产生变形，在变形的过程中，机械能就不断的累积，当积累到一定的限度时（岩石的破裂极限），岩石就会发生破裂，在破裂的同时，大量的机械能就会释放出来，地壳受到猛烈冲击而发生震动，从而产生地震。,本章要点： 1、地质学三大支柱学科 2、将今论古 3、学习方法,
