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,第六章 地質(zhì)年代,地質(zhì)年代的表述-相對年代和絕對年齡 相對年代是指地質(zhì)體的形成或地質(zhì)事件發(fā)生的先后順序。 絕對年齡是指地質(zhì)體的形成或地質(zhì)事件發(fā)生距今的年齡,第一節(jié) 相對年代的確定,成層的沉積巖不僅記載了它生成時(shí)地球表面的自然狀況,而且嚴(yán)格地按照先后順序自下而上地依次重疊。地質(zhì)學(xué)中把在一定地質(zhì)時(shí)期內(nèi)所形成的層狀巖石稱之為地層。 大多數(shù)地區(qū)的地層在受到構(gòu)造運(yùn)動的影響下,發(fā)生褶皺、斷裂,使地層保存得更不完整。因此,怎樣把已經(jīng)散亂的地層按照順序首尾相接地整理排列好?通常采用地層學(xué)中普遍接受的三條原理或稱定律,即 地層層序律、生物層序律、切割律,一、地層層序律,地層的原始產(chǎn)狀是水平或接近水平的。沉積物層層疊置,較老的地層在下面,較新的地層在上面。只要地層沒有發(fā)生構(gòu)造變動而倒轉(zhuǎn),上面地層形成的時(shí)代一定比下面的地層新。這就是地層層序律。,受構(gòu)造運(yùn)動作用,地層發(fā)生傾斜,其層序的新老關(guān)系: (1)地層傾斜(層序正常) 順傾斜方向地層新,反傾 斜方向地層老。,(2)地層倒轉(zhuǎn)(層序不正常) 要利用沉積巖的指向 性原生構(gòu)造,判斷巖層的頂、底,恢復(fù)原始層序。,老,新,二.生物層序律,埋藏于巖石中的古代生物遺體或遺跡稱為化石,它是在地層中保留下來的古生物記錄。由于生物進(jìn)化總是由簡單到復(fù)雜,從低等向高等生物發(fā)展,這種演化規(guī)律是不可逆的。從總體上看,地層年代越新,所含的生物就越進(jìn)步、越完善。含相同化石的地層是同時(shí)代的地層。這就是生物層序律。根據(jù)這一規(guī)律可以把不同地區(qū),甚至相隔較遠(yuǎn)的地層間的先后順序整理出來。,利用生物化石確定地層的相對年代,二.生物層序律,在地層研究中,通常利用在地質(zhì)歷史中演化快、延續(xù)時(shí)間短、數(shù)量多、分布廣、特征明顯的生物化石,作為標(biāo)準(zhǔn)化石來劃分相對地質(zhì)年代。每一個(gè)地質(zhì)年代都有其特征的標(biāo)準(zhǔn)化石或化石組合。 如,金陵組中假烏拉珊瑚,寒武紀(jì)的三葉蟲等等。,實(shí)際工作中,研究者通常采用地層層序律和生物層序律相結(jié)合的方法,來劃分和對比不同地方的地層,恢復(fù)地層的順序。,甲地,乙地,丙地,綜合圖,三、切割律或穿插關(guān)系,這一原理主要用于侵入體與圍巖的關(guān)系以及侵入體之間被相互侵入順序的確定。一般說,侵入者年代新,被侵入者時(shí)代老。這一原理還可用于有交切關(guān)系或包裹關(guān)系的任何地質(zhì)體,判斷其形成順序。,第二節(jié) 同位素年齡的測定,放射性同位素是天然的時(shí)鐘,利用天然放射性同位素的衰變規(guī)律來研究地質(zhì)計(jì)時(shí)的學(xué)科就是同位素地質(zhì)年代學(xué)。 下面將介紹用同位素方法測年的原理、運(yùn)用條件、方法等問題。,從物理學(xué)原理出發(fā),放射性母體(N1)與放射性成因子體(N2)存在下列關(guān)系:,這就是放射性年齡測定的基本方程。為了得到可靠的結(jié)果,就必須精確地則定樣品中放射性母體(N1)及其衰變產(chǎn)物子體(N2)的含量,同時(shí)要假定N1和N2存在于一個(gè)近乎封閉的系統(tǒng)中,并且衰變常數(shù)()是需要精確測定的。,1、放射性同位素測年原理,2、條件 可用作放射性同位素測年的同位素應(yīng)具備3個(gè)條件: 有較長的半衰期; 在巖石中有足夠的含量; 子、母體易于富集保存。 利用放射性同位素測年在理論上是極其簡單的,但其實(shí)驗(yàn)程序和技術(shù)設(shè)備的要求條件非常嚴(yán)格,必須十分精確地測定極微量的同位素總量。對于子元素的過剩和丟失必須做出恰當(dāng)?shù)墓烙?jì)。 如,采用K40Ar40法測年時(shí),通常用黑云母和白云母礦物進(jìn)行,如果用輝石就會出現(xiàn)過剩的Ar的問題,結(jié)果測年值偏老;反之,如果用鉀長石,由于鉀長石對Ar40的保存較差,就會使測年值偏新。,3、常用的定年方法 (1)古老巖石的定年方法 鉀氬(KAr)法,銣鍶(RbSr)法, 鈾鉛(UPb)法,高精度離子探針質(zhì)譜法(鋯石U-Pb SHRIMP),釤釹(SmNd)法等。 (2)測定最新地質(zhì)事件和考古材料年代的14C法,4、存在的問題 (1)母體被混染,子體部分丟失,影響測定精度。 (2)對放射性同位素含量少的某些礦物,測定精度不夠。 (3)對不含放射性同位素的沉積巖,不能用此法確定年齡。 5、發(fā)展趨勢 古地磁定年技術(shù),裂變經(jīng)跡定年,熱釋光定年等。 同位素地質(zhì)年代學(xué)為相對地質(zhì)年代建立了時(shí)間標(biāo)尺,現(xiàn)代的地質(zhì)年代表包括了同位素年齡和相對年代兩部分。 同位素年代學(xué)現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于巖石的年齡測定以及隕石、火星、月球巖石、古生物等的年齡測定,解決了各地質(zhì)時(shí)代有多長的問題,構(gòu)造、熱事件發(fā)生的時(shí)間問題等。,第三節(jié) 地質(zhì)年代表,一、地質(zhì)年代表的建立,地質(zhì)年代表是將地質(zhì)歷史按年代先后,進(jìn)行系統(tǒng)的編年,共分出三宙、十代、二十一紀(jì)。,三宙顯生宙、元古宙、太古宙,十代新生代、中生代、古生代、新元古代、中元古代、 古元古代、新太古代、中太古代、古太古代、 始太古代,二十一紀(jì)新近紀(jì)、古近紀(jì)、 白堊紀(jì)、侏羅紀(jì)、三疊紀(jì) 二疊紀(jì)、 石炭紀(jì)、泥盆紀(jì)、志留紀(jì)、奧陶紀(jì) 寒武紀(jì)、埃迪卡拉紀(jì)、成冰紀(jì)、拉伸紀(jì)、 狹帶紀(jì)、延展紀(jì)、蓋層紀(jì)、固結(jié)紀(jì)、造山紀(jì) 層侵紀(jì)、成鐵紀(jì),一地質(zhì)年代表的建立,地質(zhì)年代表反映的主要內(nèi)容有: (1)各地質(zhì)年代單位、名稱、代號和同位素年齡值 表中的名稱,多由英國、德國和前蘇聯(lián)的古地名等命名的,又經(jīng)音譯成日語后我國引用的,因此怪僻難懂。各段時(shí)間的劃分是根據(jù)當(dāng)時(shí)形成的巖石中所含放射性元素衰變的程度測得的。環(huán)境條件變化了,生成的巖石不同了,地質(zhì)年代也更換了。地質(zhì)工作者之間交流地質(zhì)信息常用的這個(gè)時(shí)間系統(tǒng)和代號,必須熟記!,(2)地質(zhì)年代單位和年代地層單位 地質(zhì)年代單位是宙、代、紀(jì)、世,與它們對應(yīng)的年代地層單位是宇、界、系、統(tǒng)。年代地層單位在世界范圍內(nèi)是可以對比的。 地質(zhì)年代單位 年代地層單位 宙 宇 代 界 紀(jì) 系 世 統(tǒng),(3) 年代地層單位,年代地層單位是經(jīng)過區(qū)域地層之間(甚至跨越大洋)并依靠化石進(jìn)行對比、同位素年齡測定,建立的反映全球的地層系統(tǒng)。在這個(gè)系統(tǒng)中,合若干組為統(tǒng);兩個(gè)或三個(gè)統(tǒng)合稱系;包含生物演化中有相同特點(diǎn)的幾個(gè)系合稱界,如含哺乳動物和被子植物化石的稱新生界;裸子植物和陸生爬行動物化石豐富的為中生界;早于中生界形成多樣較低等生物化石的地層,合稱古生界;比古生界更老伏于古生界以下的地層則是元古界。后來又把古生界等含清晰的化石的三個(gè)界合稱顯生宇;相應(yīng)把比顯生宇老,所含化石是一些十分簡單、原始生物的稱元古宇和太古宇。,Pz,Kz,Pz1,Pz2,Mz,850,1000,1600,2500,1.806,23.03,65.5,145.5,199.6,251,299,359.2,416,443.7,488.3,542,被子植物興起,被子植物出現(xiàn),鳥類、哺乳類興起(古猿),始祖鳥出現(xiàn)(J3),爬行類繁盛,裸子植物出現(xiàn),原始哺乳類出現(xiàn) , 爬行類興起,造煤植物繁盛,兩棲類繁榮, 出現(xiàn)原始爬行類,出現(xiàn)原始的魚類,魚類繁榮,出現(xiàn)最早的脊索 動物,筆石,蕨類植物,三葉蟲繁榮,無脊椎動物,出現(xiàn)真核細(xì)胞 的藻類,32億年前出現(xiàn)原 核細(xì)胞的菌藻類,人類出現(xiàn),二、巖石地層單位的概念,巖石地層單位是依據(jù)地層的巖性特征在垂直方向上的差異,將地層分層,建立起地層系統(tǒng)和層序。巖石地層單位(地方性地層單位)由大到小可分群、組、段、層等級別。 群是巖石地層的最大單位。一般由厚度大,成分不盡相同但總體外貌一致的一套巖層。如,黃馬青群,青龍群等。 組是巖石地層的基本單位。組的重要含義在于
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