第五章地史的基本知识

一、地层与地层单位 地层是地壳发展过程中形成的岩层总称。某一地质年代形成的一套岩层，称为那个时代的地层，与岩层不同，它具有时间概念和新老空间关系。第一节第一节 地层、地质年代及地质年代表地层、地质年代及地质年代表地层层序律：地层层序律：在正常情况在正常情况下，岩层的顺序下，岩层的顺序总是上新下老。总是上新下老。地层地层“记录记录”了了其形成时期的地其形成时期的地壳发展演变特壳发展演变特征。征。第一节第一节 地层、地质年代及地质年代表地层、地质年代及地质年代表地层在整个地质时期，由老到新逐次形成，按它们形成的先后次序进行分段，划分若干不同级别的分层单位，即地层单位。这种工作称为地层划分。地层与地层单位地层与地层单位 岩石地层单位 以岩性为主要依据划分的地以岩性为主要依据划分的地层单位，称为岩石地层单位层单位，称为岩石地层单位。岩石地层单位：岩石地层单位：群、组、段、层群、组、段、层 年代地层单位 以地层形成的时间作为主要以地层形成的时间作为主要依据所划分的地层单位，叫年代地层单位。依据所划分的地层单位，叫年代地层单位。有大到小依次是宇、界、系、统、阶、时间有大到小依次是宇、界、系、统、阶、时间带，大对小是包容关系。带，大对小是包容关系。地层对比 将不同地区的年代地层单位进行时将不同地区的年代地层单位进行时间比较，以确定哪些是属于同一年代的工作。间比较，以确定哪些是属于同一年代的工作。二、地质年代及其单位 全球性地层划分与对比的结果。相对地质年代及其单位：地质年代单位与年代地层单位相对应。大到小依次：宙、代、纪、世、期、时。第一节第一节 地层、地质年代及地质年代表地层、地质年代及地质年代表年代地层与地质年代的关系三、地质年代表(一)4600 地球形成地球形成生命出现地质年代表地质年代表(二二)地质年代表地质年代表(三三)三、三、地质年代表地质年代表 1 1 地质年代表是地质历史的系统编年地质年代表是地质历史的系统编年:五代十三纪五代十三纪 新生代新生代 Kz:E,N,Q Kz:E,N,Q（古（古-始始-渐渐,中中-上上,更更-全）全）中生代中生代 Mz:TMz:T、J J、K K 古生代古生代 Pz:,OPz:,O、S S；D D、C C、P P 元古代元古代 Pt-Z:Proterozoic-SinianPt-Z:Proterozoic-Sinian 太古代太古代 Ar:(Pre,PreZ)Ar:(Pre,PreZ)2 2 地质年代单位地质年代单位(国际通用国际通用):):宙宙-代代-纪纪-世（时间概念）世（时间概念）宇宇-界界-系系-统（地层概念）统（地层概念）3 3 岩石地层单位岩石地层单位(地方性地层单位地方性地层单位):):群群-组组-段段-层（地层概层（地层概念）念）记牢五代十三纪记牢五代十三纪;记牢地质年代与岩石地层单位区别记牢地质年代与岩石地层单位区别!记牢新生代记牢新生代7 7个世的名称个世的名称!群群 最大的岩石地层单位最大的岩石地层单位 其通常相当于一个统，有可能大于统，甚至大于系。其通常相当于一个统，有可能大于统，甚至大于系。厚度大、成分不同，但总体外貌一致的一套岩厚度大、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、阜平群口群、阜平群普遍的用法。普遍的用法。有时，一段地层岩性和成因比较复杂、厚度巨有时，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。以划分组时，也把它称为群。因此，群的含义系指连续的、在成因上相互相因此，群的含义系指连续的、在成因上相互相联系的几个组的组合，或指厚度巨大、岩性复杂、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。又不能分组的一套岩系。组组 划分岩石地层的基本单位。划分岩石地层的基本单位。其重要含义：其重要含义：具有岩性、岩相、和变质具有岩性、岩相、和变质程度的一致性。程度的一致性。组或者由一种岩石构成，或组或者由一种岩石构成，或者以一种主要岩石为主，夹着重复出现的夹者以一种主要岩石为主，夹着重复出现的夹层；或者由两三种岩石交替出现所构成，还层；或者由两三种岩石交替出现所构成，还可能以很复杂的岩石组分为一个组的特征，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。线在岩性上应当是容易识别的。组的厚度一组的厚度一般从几米到几百米。组应当展布于一定范围，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、岩相应便于追索对比，在此范围内其岩性、岩相应基本稳定。基本稳定。如龙潭组、山西组等。指厚度大、如龙潭组、山西组等。指厚度大、岩性复杂、又不能分段的一套岩系。岩性复杂、又不能分段的一套岩系。段段 是比组小一级岩石地层单位。它在组内具是比组小一级岩石地层单位。它在组内具有与相邻岩层不同的岩石特征。通常一个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、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、中含下硅质层组；龙潭组内的下含煤段、中含煤段、上含煤段等。煤段、上含煤段等。层层 是最小的岩石地层单位。指组内或段内的是最小的岩石地层单位。指组内或段内的 一个明显的特殊岩性的岩层单位。一个明显的特殊岩性的岩层单位。一、地层学方法 依据地层层序律研究。第二节第二节 研究地史的基本方法研究地史的基本方法二、古生物学法 利用地层中所含的古生物化石研究。三、岩石学方法 运用组成地层的岩石特征研究地史。地层对比及综合柱状化石化石是保存在地层中的生是保存在地层中的生物遗体或遗迹，并经石化作物遗体或遗迹，并经石化作用后形成的。用后形成的。化石包括化石包括实体化石实体化石和和遗迹遗迹化石。化石。化石层序律化石层序律每一地层每一地层中各有其特定的化石。不同中各有其特定的化石。不同地层中的生物化石相比较可地层中的生物化石相比较可确定化石的先后次序。确定化石的先后次序。第二节第二节 研究地史的基本方法研究地史的基本方法实体化石硅化木 山西保德扒楼沟山西组遗迹化石动藻迹 山西保德扒楼沟太原组遗迹化石 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。四、构造学方法整合接触：两套地层平行，连续沉积。平行不整合接触：假整合接触。角度不整合接触：斜交不整合接触。第二节第二节 研究地史的基本方法研究地史的基本方法五、同位素地质年龄法 通过测定地层的同位素地质年龄。地层整合接触 地层假整合 地层不整合 U238Pb206；U235Pb207；K40Ar40。地地层层接接触触关关系系同位素年龄同位素年龄半衰期半衰期 一、煤矿常见的古动物一、煤矿常见的古动物 筳筳类类、珊珊瑚瑚类类、腕腕足足类类、瓣瓣鳃鳃类类、头头足足类、三叶虫类类、三叶虫类第三节第三节 古生物简介古生物简介二、常见的古植物二、常见的古植物 菌类、藻类、蕨类、裸子、被子植物。菌类、藻类、蕨类、裸子、被子植物。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在出现。第三节第三节 古生物简介古生物简介藻类和无脊椎动物时代-元古代、寒武纪、奥陶纪 约25亿-4.38亿年前 藻类是元古代海洋中的主要生物，大量藻类如蓝藻、绿藻、红藻在浅海底一代复一代的生活，逐渐形成巨大的海藻礁，又称叠层石。藻类和无脊椎动物时代藻类和无脊椎动物时代-元古代、寒武纪、奥陶纪 寒武纪时各门类无脊椎动物大量涌现，但以三叶虫为最多，约占当时动物界的百分之六十。奥陶纪时各门类无脊椎动物已发展齐全，海洋呈现一派生机逢勃的景象。主要包括腕足、珊瑚、鹦鹉螺以及古杯类、腹足类、苔藓虫等。藻类和无脊椎动物时代藻类和无脊椎动物时代-元古代、寒武纪、奥陶纪蕨类植物和两栖动物时代-石炭纪、二叠纪 （在距今3.552.5亿）石炭纪时裸蕨植物已绝灭了，代之而起的是石松类、楔叶类、真蕨类和种子蕨类等孢子植物，它们生长茂盛，形成壮观的森林。与森林有密切关系的昆虫亦发展迅速，种属激增。脊椎动物在石炭纪时向陆上发展，但因为不能完全脱离水域生活，只能成为两栖类动物，到二叠纪末期，两栖类逐渐进化为真正的陆生脊椎动物原始爬行动物。裸子植物和爬行动物时代-中生代（距今2.50.65亿前)中生代是地球发展历史上一个较活跃的时期，主要表现为联中生代是地球发展历史上一个较活跃的时期，主要表现为联合古大陆的解体、板块漂移，古地理、古气候的明显变化，生合古大陆的解体、板块漂移，古地理、古气候的明显变化，生物界面貌焕然一新。许多海洋无脊椎动物绝灭，如三叶虫、四物界面貌焕然一新。许多海洋无脊椎动物绝灭，如三叶虫、四射珊瑚、蜓等。代之是菊石和双壳类动物的繁盛。射珊瑚、蜓等。代之是菊石和双壳类动物的繁盛。裸子植物和爬行动物时代-中生代（距今2.50.65亿前)中生代是地球发展历史上一个较活跃的时期，主要表现为联合古大陆的解体、板块漂移，古地理、古气候的明显变化，生物界面貌焕然一新。许多海洋无脊椎动物灭绝，如三叶虫、四射珊瑚、蜓等。代之是菊石和双壳类动物的繁盛。裸子植物和爬行动物时代-中生代新生代新生代 地球演化历史上最新的一个阶段，从0.65亿年今。全新统Qh 第四系 （Q）更新统Qp新生界（Kz）上第三系N 未固结成岩 第三系 （R）下第三系E 固结成岩 大规模的地壳运动发生在新生代中、晚期，喜马拉雅山是最著名的代表，因此，又叫喜马拉雅运动。生物演化方面：哺乳动物和被子植物。成为地质历史上第三个重要的成煤期。人类的出现。中生代末期，生物界又一次发生了剧烈的变革，极度繁荣的恐龙突然绝灭；海域里很多无脊椎动物如海蕾、海林檎、菊石、箭石等，亦未能够逃脱这次巨变而遭淘汰。腹足类、双壳类、六射珊瑚等进一步发展后。进入新生代，一些类群如鸟类和哺乳类等产生了更高级的科、属，获得兴盛发展；被子植物因种子在子房内发育，并进行双受精作用，完全摆脱了水域环境的束缚，取代了裸子植物，成为植物界的霸主。被子植物和哺乳动物时代新生代六千五百万年前到今天被子植物和哺乳动物时代新生代第四节第四节 地壳发展史概述地壳发展史概述 太阳系的形成约在太阳系的形成约在4600 Ma4600 Ma（4646亿年）以前。作为太阳亿年）以前。作为太阳系的一员的地球系的一员的地球月球体系也大体在同时形成。月球体系也大体在同时形成。据研究，地球是由星云物质凝聚而成，经过数亿年的演据研究，地球是由星云物质凝聚而成，经过数亿年的演化，逐渐显示圈层结构，并于化，逐渐显示圈层结构，并于4000 Ma4000 Ma前形成原始地壳。前形成原始地壳。但由于后来强烈的地壳运动和变质作用的破坏，目前在但由于后来强烈的地壳运动和变质作用的破坏，目前在地壳中发现最古老岩石的年龄约地壳中发现最古老岩石的年龄约3800 Ma3800 Ma。该年代可视为地。该年代可视为地球地质历史时期的真正开始，它标志着地球从天文演化阶球地质历史时期的真正开始，它标志着地球从天文演化阶段进入地质演化阶段。段进入地质演化阶段。在距今在距今4600-3800 Ma4600-3800 Ma，这段时间中，实际缺乏实际的地，这段时间中，实际缺乏实际的地质记录。质记录。一、一、前寒武纪地史前寒武纪地史 寒武纪大约开始于距今寒武纪大约开始于距今3800Ma3800Ma前。前。距距今今3800Ma3800Ma到到距距今今1900 1900 MaMa的的寒寒武武纪纪这这段段漫漫长长的的地地质质史史，称称作作为为前前寒寒武武纪纪（为为非非正正式式地地质质年年代代单单位位）。在在这这个个时时期期形形成成的的地地层层记记录录相相应应地地称称为为前寒武系，其中富含金属和稀有金属等多种矿产。前寒武系，其中富含金属和稀有金属等多种矿产。由于前寒武纪地层形成的时间久远，经历了多由于前寒武纪地层形成的时间久远，经历了多次的构造运动、岩浆活动及变质作用的影响，关于次的构造运动、岩浆活动及变质作用的影响，关于前寒武纪内部的时代划分、命名和分界时限，长期前寒武纪内部的时代划分、命名和分界时限，长期存在着争论。存在着争论。现基本公认：距今现基本公认：距今2500Ma2500Ma，分为太古代和元古，分为太古代和元古代。代。二、二、晚前寒武纪地史晚前寒武纪地史 晚晚前前寒寒武武纪纪大大约约开开始始于于距距今今1900Ma1900Ma前。前。距距今今1900Ma1900Ma到到距距今今570 570 MaMa的的寒寒武武纪纪这这段段漫漫长长的的地地质质史史，称称作作为晚前寒武纪。为晚前寒武纪。三、古生代三、古生代三、古生代三、古生代 距今距今距今距今5.75.75.75.7亿年延至亿年延至亿年延至亿年延至2.32.32.32.3亿年。亿年。亿年。亿年。古古古古生生生生代代代代是是是是显显显显生生生生宙宙宙宙第第第第一一一一个个个个代代代代，是是是是地地地地球球球球上上上上第第第第一一一一个个个个生生生生物大量繁盛的时代，其地层中生物化石异常丰富。物大量繁盛的时代，其地层中生物化石异常丰富。物大量繁盛的时代，其地层中生物化石异常丰富。物大量繁盛的时代，其地层中生物化石异常丰富。古生代：早古生代和晚古生代。古生代：早古生代和晚古生代。古生代：早古生代和晚古生代。古生代：早古生代和晚古生代。早古生代由寒武纪、奥陶纪和志留纪组成；早古生代由寒武纪、奥陶纪和志留纪组成；早古生代由寒武纪、奥陶纪和志留纪组成；早古生代由寒武纪、奥陶纪和志留纪组成；少量的石煤：形成于浅海环境；少量的石煤：形成于浅海环境；少量的石煤：形成于浅海环境；少量的石煤：形成于浅海环境；晚古生代包括泥盆纪、石炭纪和二叠纪。晚古生代包括泥盆纪、石炭纪和二叠纪。晚古生代包括泥盆纪、石炭纪和二叠纪。晚古生代包括泥盆纪、石炭纪和二叠纪。煤炭大量聚集的时代。煤炭大量聚集的时代。煤炭大量聚集的时代。煤炭大量聚集的时代。华北：本溪组、太原组和山西组。；华北：本溪组、太原组和山西组。；华北：本溪组、太原组和山西组。；华北：本溪组、太原组和山西组。；华南：测水组、童子岩组、龙潭组。；华南：测水组、童子岩组、龙潭组。；华南：测水组、童子岩组、龙潭组。；华南：测水组、童子岩组、龙潭组。；四、中生代四、中生代四、中生代四、中生代2.32.32.32.3亿亿亿亿年年年年至至至至0.650.650.650.65亿亿亿亿年年年年。中中中中生生生生代代代代是是是是地地地地球球球球上上上上生生生生物物物物演演演演化化化化达达达达到到到到中中中中等等等等阶阶阶阶段段段段的的的的时时时时代代代代。中中中中生生生生代代代代包包包包括括括括三三三三个个个个纪纪纪纪：三三三三叠叠叠叠纪纪纪纪、侏侏侏侏罗纪和白垩纪。罗纪和白垩纪。罗纪和白垩纪。罗纪和白垩纪。聚聚聚聚煤煤煤煤作作作作用用用用主主主主要要要要发发发发生生生生在在在在我我我我国国国国东东东东北北北北、西西西西部部部部地地地地区区区区，主主主主要要要要为陆相成煤，煤层厚度大、层数多、对比困难。为陆相成煤，煤层厚度大、层数多、对比困难。为陆相成煤，煤层厚度大、层数多、对比困难。为陆相成煤，煤层厚度大、层数多、对比困难。五、新生代五、新生代五、新生代五、新生代 0.650.650.650.65亿亿亿亿年年年年至至至至今今今今。也也也也不不不不少少少少煤煤煤煤炭炭炭炭聚聚聚聚集集集集，但但但但范范范范围围围围小小小小，煤煤煤煤层层层层变质程度低。变质程度低。变质程度低。变质程度低。