4 地層古生物

1、煤礦地質(zhì)學(xué)寧超1第四章 地層、古生物第一節(jié) 地層及地質(zhì)年代第二節(jié) 古生物與地質(zhì)年代第三節(jié) 地史簡介2第一節(jié) 地層及地質(zhì)年代一、巖層與地層二、地質(zhì)年代及其確定三、地層劃分與對比3一、巖層與地層巖層：在野外或礦井中，人們常常見到一層層疊置的巖石，通常稱為巖層；地層：通常為某一地質(zhì)時期所形成的巖層；特點(diǎn)：地質(zhì)時代 所含礦產(chǎn) 新老關(guān)系地層層序律： 在正常情況下，巖層的順序總是上新下老。4Sedimentary RocksSedimentary rock exposed near Canyonlands National park. 峽谷地國家公園，美國猶他州5二、地質(zhì)年代及其確定地層單位 巖石地層單位

2、是由巖性、巖相、或變質(zhì)程度均一的巖石組成的三維地質(zhì)體。巖石地層單位：群、組、段、層年代地層單位 是在特定的地質(zhì)時間間隔內(nèi)形成的巖石體。這種單位代表地史中一定時間范圍內(nèi)形成的全部巖石，而且只代表這段時間內(nèi)所形成的巖石。年代地層單位是按時間階段來劃分的，與地質(zhì)年代嚴(yán)格對應(yīng)，沒有固定的巖石和生物內(nèi)容。年代地層與地質(zhì)年代。6生物地層單位組合帶：指其所含的化石或其中的某一類化石，從某整體來看，構(gòu)成一個自然的組合，并以此區(qū)別于相鄰地層內(nèi)的生物組合。延限帶：是指任一生物分類單位在其整個延續(xù)范圍之內(nèi)所代表的地層體。頂峰帶：某些化石種、屬最繁盛的一段地層。 它不包括前期出現(xiàn)數(shù)量不多時的地層，也不包括后期逐漸稀少

3、時的地層。上述三種類型并非是相互包容或從屬的關(guān)系.7年代地層與地質(zhì)年代的關(guān)系8群 最大的巖石地層單位 其通常相當(dāng)于一個統(tǒng)，有可能大于統(tǒng)，甚至大于系。 厚度大、成分不同，但總體外貌一致的一套巖層。對這個復(fù)雜的的地層序列可給予專名，如青白口群、阜平群普遍的用法。 有時，一段地層巖性和成因比較復(fù)雜、厚度巨大，內(nèi)部包括一些不連續(xù)面，但又無明顯的界線可以劃分組時，也把它稱為群。 因此，群的含義系指連續(xù)的、在成因上相互相聯(lián)系的幾個組的組合，或指厚度巨大、巖性復(fù)雜、又不能分組的一套巖系。 9 組 劃分巖石地層的基本單位。 其重要含義：具有巖性、巖相和變質(zhì)程度的一致性。組或者由一種巖石構(gòu)成，或者以一種主要巖石

4、為主，夾著重復(fù)出現(xiàn)的夾層；或者由兩三種巖石交替出現(xiàn)所構(gòu)成，還可能以很復(fù)雜的巖石組分為一個組的特征，而與其它比較單純的組相區(qū)別。所以組的界線在巖性上應(yīng)當(dāng)是容易識別的。組的厚度一般從幾米到幾百米。組應(yīng)當(dāng)展布于一定范圍，便于追索對比，在此范圍內(nèi)其巖性、巖相應(yīng)基本穩(wěn)定。如龍?zhí)督M、山西組等。指厚度巨大、巖性復(fù)雜、又不能分組的一套巖系。 10段 是比組小一級巖石地層單位。它在組內(nèi)具有與相鄰巖層不同的巖石特征。通常一個組可以根據(jù)巖層巖性特征等標(biāo)志的不同而劃分為若干段。如棲霞組內(nèi)的臭灰?guī)r段、下硅質(zhì)層組；龍?zhí)督M內(nèi)的下含煤段、中含煤段、上含煤段等。層 是最小的巖石地層單位。指組內(nèi)或段內(nèi)的一個明顯的特殊巖性的巖層單

5、位。 段、層11三、地層劃分與對比1. 地層的劃分和對比 地層劃分按地層由老到新形成的確定上下順序、劃分不同等級的單位且給予命名、并確定其時代這種工作稱為地層劃分。12地層劃分的依據(jù)1地層學(xué)方法地層層序律2古生物學(xué)方法生物器官律3巖石學(xué)方法4構(gòu)造學(xué)方法5同位素方法13 地層的接觸關(guān)系是指上下兩套新和老的地層之間的在時間和空間上的相互關(guān)系。 地層接觸關(guān)系分為整合接觸和不整合接觸兩種接觸關(guān)系。其中不整合接觸又包括平行不整合（假整合）接觸和角度不整合接觸。六、地層的接觸關(guān)系14152.不整合接觸 1）平行不整合（假整合）接觸 指某個地區(qū)在一定的地質(zhì)歷史時期內(nèi)，地殼下降接受沉積后，地殼再抬升，使已形成

6、的地層遭受風(fēng)化剝蝕，出現(xiàn)明顯的區(qū)域性沉積間斷；之后地殼再次下降并接受沉積，上下兩套地層之間的產(chǎn)狀基本一致，稱為平行整合接觸或假整合接觸。 特點(diǎn)：a、上下兩套地層之間有明顯的沉積間斷，巖性、古生物突變，缺失某些時代的地層； b、上下地層之間存在分布廣泛的沉積間斷面； c、上下地層之間的產(chǎn)狀基本一致。六、地層的接觸關(guān)系162）角度不整合接觸 指某個地區(qū)在下伏地層形成后，發(fā)生強(qiáng)烈的地殼運(yùn)動，使已形成的地層發(fā)生傾斜、褶皺、斷裂、或伴隨巖漿活動、變質(zhì)作用，并遭風(fēng)化剝蝕、造成明顯的區(qū)域性沉積間斷；之后地殼再次下降并接受沉積，使新地層覆蓋在不同時代的老地層之上，上下兩套地層之間的產(chǎn)狀不一致，稱為角度整合接觸

7、。六、地層的接觸關(guān)系1718(A) The principle of original horizontality tells us that most sedimentary rock are deposited with horizontal bedding. When we see tiled rocks, we infer that they were tilted after they were deposited.19The principle of superposition tell us that sedimentary layer E, on the bottom of t

8、he sequence, is the oldest, and the top layer, A, is the youngest. The layers of sedimentary rocks are conformity.20The use of fossils and the principle of faunal succession to correlate sedimentary rocks from different localities. Sedimentary rocks containing identical fossils are interpreted to be

9、 of the same age and therefore are correlated. Layer D is correlated among all four localities because it contains identical fossils. Layer B is missing from locality 2, because A sits directly on C; this is a disconformity demonstrated by faunal succession. Either layer B was never deposited here o

10、r it was eroded away. 21Development of a disconformity.22A disconformity between horizontally layered sandstone and an overlying layer of conglomerate. 礫巖 Some sandstone layers were eroded away before conglomerate was deposited.23Development of an angular unconformity.24An angular unconformity.25Pot

11、assium-40 is a radioactive parent isotope5aisEutEup that decay to two daughter isotopes argon-40 5B:Cn and calcium-40. 11% of potassium-40 decays to argon-40 as a small, negatively charged subatomic particle is added. The other 89% converts to calcium-40 as a small, negatively charged particle is re

12、leased .26As a radioactive parent isotope decays to daughter, the proportion of parent decrease (blue), and the amount of daughter increases (red). The half-life is the amount of time required for half of the parent to convert to daughter. At time zero, when the radiometric calendar starts, a sample

13、 is 100% parent. Now look at both curves at the points for one half-life. At the end of one half-life, 50%if the parent has converted to daughter. At the end of two half-lives, 25% of the sample is parent and 75% is daughter. Thus, by measuring the proportions of parent and daughter in a rocks, its

14、age inhalf-life can be obtained. Since the half-lives of all radioactive isotopes are well known, it is then simple to convert age in half-life to age in years.275WC:riEmru:5bidiEm鍶5strCnFiEm鋯石5zE:kCn瀝青鈾礦5juE5rAninait瀝青鈾礦5pItFblend28第二節(jié) 古生物與地質(zhì)年代一、古生物的研究意義二、生物進(jìn)化的特點(diǎn)三、地質(zhì)年代表四、地球環(huán)境與古生物演化29一、古生物的研究意義用于劃分對

15、比地層識別古地理及沉積環(huán)境古生物的發(fā)展演化是地質(zhì)發(fā)展史的重要組成部分30二、古生物與地質(zhì)年代表1.生物進(jìn)化的特點(diǎn)1）由簡單到復(fù)雜、由低級到高級、從水生到陸生向前發(fā)展。2）生物演化發(fā)展具有階段性和不可逆性。在較早時代已滅絕的生物類型在以后的時期內(nèi)不會在出現(xiàn)。31二、古生物與地質(zhì)年代表3）化石 化石是保存在地層中的生物遺體或遺跡，并經(jīng)石化作用后形成的。 化石包括實體化石和遺跡化石。 化石層序律每一地層中各有其特定的化石。不同地層中的生物化石相比較可確定化石的先后次序。32二、古生物與地質(zhì)年代表實體化石硅化木（山西保德扒樓溝山西組）33二、古生物與地質(zhì)年代表遺跡化石 是指由生物活動而產(chǎn)生于沉積物表面

16、或內(nèi)部并具一定形態(tài)的各種痕跡。遺跡化石動藻跡 山西保德扒樓溝太原組34Trilobites 5trailEbait were abundant lobster-like marine animal that swam and crawled about on the sea floor. They first appeared about 560 million years ago and became extinct about 250 million years ago. The largest were 70cm in length.35Petrified 5petri7fai wood

17、 in petrified Forest National Park, Arizona.36Footprint of dinosaur.37三、地質(zhì)年代表 在劃分地層系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，將地殼的發(fā)展歷史對應(yīng)地劃分為若干級別的地質(zhì)年代單位。 地質(zhì)年代的國際通用單位是：宙、代、紀(jì)、世等。 地殼的歷史演化經(jīng)歷了太古宙、元古宙和顯生宙。其中，顯生宙包括古生代、中生代和新生代。38絕對地質(zhì)年齡（同位素地質(zhì)年齡法）根據(jù)巖石中放射性同位素的蛻變，來測定巖石的具體年齡，稱為同位素地質(zhì)年齡（絕對地質(zhì)年齡）。如一克鈾每年蛻變產(chǎn)生7.4克鉛,假如取得一種含鈾和鉛的礦物(或巖石),測出鈾和鉛的含量,便可用公式計算其絕對地質(zhì)

18、年齡t=Pb(206)(g)/U238(g)x7.4x10-939或t=1/ ln(1+D/N)T絕對地質(zhì)年齡衰變常數(shù),與放射性同位素種類有關(guān)D產(chǎn)生終極元素的原子數(shù)N測得的放射性原子的原子數(shù)40法國貝殼爾發(fā)現(xiàn)了鈾具有放射性(1896),英國瑟福(1903)提出放射性元素的原子會蛻變,即會自行分裂為其它原子,例如,U238蛻變的結(jié)果產(chǎn)生相對質(zhì)量為206的鉛,但卻在元素周期表上同一位置,稱鉛的同位素,而且放射性元素蛻變的速度不受外界影響,穩(wěn)定不變.。41地質(zhì)年代表(一)42宙代紀(jì)世年齡 Ma構(gòu)造運(yùn)動植 物動物顯生宙PH古生代 PZ二疊紀(jì) P晚二疊世 P3250295354410438490543海

19、西運(yùn)動加里東運(yùn)動裸子植物孢子植物大量繁盛兩棲動物中二疊世 P2早二疊世 P1石炭紀(jì) C晚石炭世 C2早石炭世 C1泥盆紀(jì) D晚泥盆世 D3中泥盆世 D2早泥盆世 D1志留紀(jì) S晚志留世 S3裸蕨植物海藻大量繁盛魚類無脊椎動物中志留世 S2早志留世 S1奧陶紀(jì) O晚奧陶世 O3中奧陶世 O2早奧陶世 O1寒武紀(jì) 晚寒武世中寒武世早寒武世地質(zhì)年代表(二)末志留世 S443宙代紀(jì)世年齡 Ma構(gòu)造運(yùn)動植物動物顯生宙PH新生代CZ第四紀(jì) Q全新世 Qh2.4823.365137205250喜馬拉雅運(yùn)動（晚）喜馬拉雅運(yùn)動（早）燕山運(yùn)動(晚)燕山運(yùn)動(早)印支運(yùn)動海西運(yùn)動被子植物大量繁盛古人類出現(xiàn)哺乳動物更

20、新世 Qp新近紀(jì) N上新世 N2中新世 N1古近紀(jì) E漸新世 E3始新世 E2古新世 E1中生代 MZ白堊紀(jì) K晚白堊世 K2被子植物裸子植物大量繁盛爬行動物早白堊世 K1侏羅紀(jì) J晚侏羅世 J3中侏羅世 J2早侏羅世 J1三疊紀(jì) T 晚三疊世 T3中三疊世 T2早三疊世 T1地質(zhì)年代表(三)44四、地球環(huán)境與古生物演化1. 藻類和無脊椎動物時代元古代、寒武紀(jì)、奧陶紀(jì) 約25億-4.38億年前，藻類是元古代海洋中的主要生物，大量藻類如藍(lán)藻、綠藻、紅藻在淺海底一代復(fù)一代的生活，逐漸形成巨大的海藻礁，又稱疊層石。45四、地球環(huán)境與古生物演化1. 藻類和無脊椎動物時代 元古代、寒武紀(jì)、奧陶紀(jì) 寒武紀(jì)

21、時各門類無脊椎動物大量涌現(xiàn)，但以三葉蟲為最多，約占當(dāng)時動物界的百分之六十。 奧陶紀(jì)時各門類無脊椎動物已發(fā)展齊全，海洋呈現(xiàn)一派生機(jī)逢勃的景象。主要包括腕足、珊瑚、鸚鵡螺以及古杯類、腹足類、苔蘚蟲等。46。四、地球環(huán)境與古生物演化2. 裸蕨植物和魚類時代 志留紀(jì)、泥盆紀(jì)(距今4.383.55億年間) 這段時期，生物發(fā)展史上有兩大變革: 一是生物開始離開海洋，向陸地發(fā)展。首先登陸大地的是綠藻，進(jìn)化為裸蕨植物，它們擺脫了水域環(huán)境的束縛，在變化多端的陸地環(huán)境生長，為大地首次添上綠裝。 其次是無脊椎動物進(jìn)化為脊椎動物。志留紀(jì)時出現(xiàn)的無甲胃魚類，是原始脊椎動物的最早成員，但卻不是真正的魚類；到泥盆紀(jì)時出現(xiàn)的

22、盾皮魚類和棘魚類才是真正的魚類，并成為水域中的霸主。47四、地球環(huán)境與古生物演化3.蕨類植物和兩棲動物時代 石炭紀(jì)、二疊紀(jì)(在距今3.552.5億) 石炭紀(jì)時裸蕨植物已絕滅了，代之而起的是石松類、楔葉類、真蕨類和種子蕨類等孢子植物，它們生長茂盛，形成壯觀的森林。與森林有密切關(guān)系的昆蟲亦發(fā)展迅速，種屬激增。 脊椎動物在石炭紀(jì)時向陸上發(fā)展，但因為不能完全脫離水域生活，只能成為兩棲類動物，到二疊紀(jì)末期，兩棲類逐漸進(jìn)化為真正的陸生脊椎動物原始爬行動物。48四、地球環(huán)境與古生物演化4.裸子植物和爬行動物時代 中生代(距今2.50.65億前) 中生代是地球發(fā)展歷史上一個較活躍的時期，主要表現(xiàn)為聯(lián)合古大陸的

23、解體、板塊漂移，古地理、古氣候的明顯變化，生物界面貌煥然一新。許多海洋無脊椎動物絕滅，如三葉蟲、四射珊瑚、蜓等。代之是菊石和雙殼類動物的繁盛。 49四、地球環(huán)境與古生物演化4.裸子植物和爬行動物時代中生代(距今2.50.65億前) 中生代生物界最大的特點(diǎn)是繼續(xù)向適應(yīng)陸生生活演化。 裸子植物進(jìn)化出花粉管，能進(jìn)行體內(nèi)受精，完全擺脫對水的依賴，更能適應(yīng)陸生生活，形成茂密的森林。 脊椎動物中魚類和兩棲類相當(dāng)繁盛，爬行動物迅速發(fā)展，演化出種類繁多的恐龍，成為動物界霸主，占據(jù)了海、陸、空三大生態(tài)領(lǐng)域。 中生代后期，出現(xiàn)了鳥類以及哺乳動物。50四、地球環(huán)境與古生物演化5.被子植物和哺乳動物時代 新生代(六千五百萬年前到今天) 中生代末期，生物界又一次發(fā)生了劇烈的變革，極度繁榮的恐龍突然絕滅；海域里很多無脊椎動物如海蕾、海林檎、菊石、箭石等，亦未能夠逃脫這次巨變而遭淘汰。腹足類、雙殼類、六射珊瑚等進(jìn)一步發(fā)展后。 進(jìn)入新生代，一些類群如鳥類和哺乳類等產(chǎn)生了更高級的科、屬，獲得興盛發(fā)展；被子植物因種子在子房內(nèi)發(fā)育，并進(jìn)行雙受精作用，完全擺脫了水域環(huán)境的束縛，取代了裸子植物，成為植物界的霸主。51四、地球環(huán)