地層與地質(zhì)年代地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)教學(xué)課件

第八章地層與地質(zhì)年代西南石油大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院黃勇第八章地層與地質(zhì)年代黃勇主要內(nèi)容：

地質(zhì)年代的確定（掌握幾個定律）地質(zhì)年代表（記?。┑貧v史簡述（了解）

地質(zhì)年代——指地質(zhì)體形成或者地質(zhì)事件發(fā)生的時代。分為：1.相對年代——根據(jù)生物的演化順序和巖石的新老關(guān)系,確定地質(zhì)體形成或地質(zhì)事件發(fā)生的先后順序。2.絕對年代——依據(jù)同位素年齡測定地質(zhì)體形成或地質(zhì)事件發(fā)生時距今多少年。在描述地球歷史或地質(zhì)事件的年代時，兩者都很重要。第一節(jié)地質(zhì)年代的確定研究地殼歷史的依據(jù)1.巖漿巖、沉積巖和變質(zhì)巖，三大巖類的巖石性質(zhì)和分布特點(diǎn)（恢復(fù)當(dāng)時的形成環(huán)境）。2.生物化石的特性（時代和環(huán)境）3.地質(zhì)構(gòu)造（產(chǎn)生的時間，形成時的環(huán)境）一、相對年代的確定

巖層:成層的巖石.

層序:巖層形成的先后關(guān)系.

地層:一定時期內(nèi)形成的巖層的總稱.具時間概念.

古生物：文字記載前（12000年)就已生活在地球上的生物.

古生物化石：巖層中已經(jīng)被石化的古生物遺體和遺跡;猛犸象于1710年在西伯利亞凍土中被發(fā)現(xiàn).

生物演化規(guī)律：低等→高等；簡單→復(fù)雜；不可逆！（一）基本概念地層層序律：沉積巖是按先后順序一層層依次沉積的，因此正常的地層是老的在下，新的在上（即下老上新），這是確定地層新老順序的一般規(guī)律，叫地層層序律。（二）地層層序律構(gòu)造運(yùn)動導(dǎo)致地層層序倒轉(zhuǎn)，此時必須利用沉積構(gòu)造判斷巖層的頂?shù)酌?，恢?fù)其原始層序A花崗巖BCDEFGH巖墻虛構(gòu)的地層露頭剖面原始水平原理：沉積巖層在沉積時呈水平狀或近水平狀湖底或海底的沉積物層較老的較新的若未經(jīng)構(gòu)造擾動（斷裂、掀斜、褶皺），沉積巖層將保持其原始水平狀態(tài)原始水平原理：沉積巖層在沉積時呈水平狀或近水平狀若巖層是傾斜的，就意味著在巖層沉積后發(fā)生過某種構(gòu)造擾動。原始水平原理：沉積巖層在沉積時呈水平狀或近水平狀沉積物呈水平層狀沉積這些巖層在其沉積之后的某個時候受構(gòu)造擾動而變成傾斜狀湖泊或海洋中的沉積原始水平原理：沉積巖層在沉積時呈水平狀或近水平狀A(yù)花崗巖BCDEFGHE、F、G、H層：沉積后未經(jīng)構(gòu)造擾動A、B、C、D層：已發(fā)生構(gòu)造擾動（傾斜）疊置原理：在未經(jīng)擾動的巖石層序內(nèi)，巖層由底部向頂部依次變新。

A花崗巖BCDEFGHE、F、G、H層：E最老，H最新A、B、C、D層：若將它們“恢復(fù)”到傾斜前的原狀（即水平狀），則可知A最老，D最新橫向連續(xù)原理：原始沉積層橫向延展，直至在其邊緣變薄尖滅A花崗巖BCDEFGHE、F、G、H層：位于河谷兩側(cè)的對應(yīng)層在河谷切割前應(yīng)是連續(xù)的。（三）化石層序律（生物層序律）化石——埋藏在巖層中的古代生物遺體或遺跡。生物的演化是從簡單到復(fù)雜，低級到高級不斷發(fā)展的，巖層中所含的化石也具有一定的規(guī)律，巖石年代越老，生物化石越原始、越簡單、越低級。巖石年代越新、生物化石越復(fù)雜越高級。

化石層序律——根據(jù)新老不同的地層中的化石（特別是標(biāo)準(zhǔn)化石等），就可以確定化石之間的相對新老關(guān)系，并以化石來確定地層的相對新老關(guān)系的方法?？铸堊阚E（遺跡化石）利用化石進(jìn)行地層對比地史上生物的演化呈漸進(jìn)的、不可逆的系統(tǒng)方式

一些生物只存在于地質(zhì)歷史的某些特定時段因此地層的相對年代可用所含化石進(jìn)行標(biāo)定“標(biāo)準(zhǔn)化石”－分布的地理區(qū)域廣－生存時間短－分布數(shù)量多－特征顯著時間含化石A和B的地層的年代地層層序和化石層序是相輔相成的，根據(jù)地層層序律確定地層新老，可以幫助確定化石的新老；反過來，根據(jù)地層中化石的新老，也可以確定地層的新老。這樣經(jīng)過多年的對比積累就能建立起地層順序。地層劃分與對比及綜合地層柱狀圖化石可用于對比相距很遠(yuǎn)的地層在泥地上留下足印恐龍倒下死去軟體腐爛，骨骼存留水面上升；沉積物將骨骼和足印埋藏本層包含恐龍骨骼侵蝕作用使得含恐龍骨骼和足印的地層出露地表在骨骼之上堆積了厚層沉積物；骨骼逐漸石化（四）切割律或穿插關(guān)系

1.噴出巖相對年代確定——根據(jù)地層層序和其上、下地層中的化石來確定。2.侵入巖相對年齡確定：根據(jù)侵入、包裹、切割或穿插關(guān)系來確定。侵入關(guān)系：侵入者年代新、被侵入者（圍巖）年代老。

切割或穿插關(guān)系：切割或穿插者年代新、被切割或被穿插者年代老。

包裹關(guān)系：包裹者年代新、被包裹者年代老。

123456切割關(guān)系原理：斷層和巖漿侵入體的年代晚于被其切割或穿越的地層。F：巖漿侵入體不整合面切割關(guān)系原理斷層和巖漿侵入體的年代晚于被其切割或穿越的地層。圖中：A－巖漿侵入體；H－斷層相對年代順序ABCDEFGHKLMN地層或事件811471122510369巖漿侵入體A砂巖層頁巖層斷層A巖墻A分成2人小組，花幾分鐘時間，按由最老到最新的時序確定下圖中地層／地質(zhì)體／地質(zhì)事件的相對年代巖漿侵入體B斷層B課堂練習(xí)：巖漿侵入體A砂巖層頁巖層巖漿侵入體B斷層B巖墻A斷層A由最老到最新:砂巖層，斷層A，頁巖層，斷層B，巖漿侵入體A，巖漿侵入體B，巖墻A，二、同位素年齡（絕對年齡）的測定

根據(jù)地層中所含放射性元素及其衰變產(chǎn)物的含量比例，再根據(jù)其衰變常數(shù)（半衰期）來計算出礦物或巖石的年齡。不是所有的同位素都能使用，一般是用半衰期較長的同位素；一般用鉀－氬、銣－鍶、鈾－鉛等來測定較古老巖石的地質(zhì)年齡。碳－14半衰期較短，專用于測定最新的地質(zhì)事件和考古材料同位素年齡具有一定的誤差，但對于無化石的前寒武紀(jì)以及巖漿巖、變質(zhì)巖等的年代是非常重要的依據(jù)。表6-1用于測定地質(zhì)年代的放射性同位素母體同位素子體同位素半衰期母體同位素子體同位素半衰期鈾-238（U238）鉛-206(Pb208）45億年銣-87(Rb87）鍶-87(Sr87）500億年鈾-235(U235）鉛-207(Pb207）7.13億年鉀-40（K40）氬-40(Ar40）15億年釷-232(Th232）鉛-208(Pb208)139億年碳-14（C14）氮-14(N14)5692年活著時：既吸收12C也吸收14C死亡后：停止吸收，14C的含量相對于12C逐漸減少找到后：可測定14C與12C的比率，求取經(jīng)歷的半衰期數(shù)14C法年代測定的原理同位素年代測定的計算公式：t＝

半衰期0.693Ln(N/N0)t–被測對象的年齡，年；(N/N0)–現(xiàn)今母體原子的數(shù)量與原始母體原子的數(shù)量之比應(yīng)用舉例：用U－Pb法（235U－207Pb）計算一種礦物的年齡

查表知半衰期為7.13億年實(shí)驗(yàn)室測得該礦物中現(xiàn)存44萬個235U原子，并根據(jù)礦物中

207Pb原子的數(shù)量得知在該礦物結(jié)晶時有120萬個235U原子（假定在礦物結(jié)晶時礦物中沒有207Pb原子）將以上數(shù)據(jù)帶入公式，計算出該礦物的年齡約為10.32億年（即該礦物形成于10.32億年前）三、古地磁法測定巖石年齡

——地質(zhì)歷史中地磁的南北極是不斷變換的，每一磁性的延續(xù)時間也不相同。因此，測定巖石的極性，確定該極性的延續(xù)時間，并通過與已知的標(biāo)準(zhǔn)值對比，就可以推算該巖石的形成年代。該方法只能用于中生代以來的巖石年齡測定，因?yàn)閷Ω系膸r石尚未建立起可資比較的“標(biāo)準(zhǔn)”。中國大陸地殼形成年齡（單位：百萬年）上部地殼沉積-變質(zhì)地殼花崗巖Nd模式年齡華北地臺2852±3712921±3482517±225華南地區(qū)1659±3412289±5951546±303塔里木地臺2766±232

秦嶺造山帶1880±497

(平均值）2237±3011560±372大別造山帶2016±4762395±232滇藏造山帶1559±4542026±2841303±370北方造山帶979±3651639±384915±299平均值1812

1643第二節(jié)地質(zhì)年代表一、地質(zhì)年代表的建立

——把不同地區(qū)的沉積地層，根據(jù)化石和巖性（主要是化石）進(jìn)行詳細(xì)的分析研究和對比，弄清它們之間的相互關(guān)系，按先后（新、老）順序連接起來，就建立起了完整的地層系統(tǒng)。根據(jù)地層系統(tǒng)建立一個比較完整的地層系統(tǒng)表，結(jié)合同位素年齡，生物演化的順序、過程、階段、老的構(gòu)造運(yùn)動、古地理環(huán)境變化等，將地殼的全部歷史劃分成許多自然階段，即地質(zhì)年代，按新老順序進(jìn)行地質(zhì)編年，就構(gòu)成了地質(zhì)年代表。第八章地層及地質(zhì)年代黃勇

同位素年齡(百萬年）第四紀(jì)(系)Q0 新生代(界)新近紀(jì)(系)古近紀(jì)(系)R65

白堊紀(jì)(系)K 中生代(界)侏羅紀(jì)(系)J

三迭紀(jì)(系)T 250

二疊紀(jì)(系)P 石炭紀(jì)(系)C 泥盆紀(jì)(系)D

古生代(界)志留紀(jì)(系)S 奧陶紀(jì)(系)O 寒武紀(jì)(系)C540

地質(zhì)年代表顯生宙(宇)

晚寒武世（上寒武統(tǒng)）寒武紀(jì)（系）中寒武世（中寒武統(tǒng)）早寒武世（下寒武統(tǒng)）

晚二疊世（上二疊統(tǒng)）二疊紀(jì)（系）早二疊世（下二疊統(tǒng)）

晚世（上統(tǒng)）紀(jì)（系）中世（中統(tǒng)）早世（下統(tǒng)）熟背地質(zhì)年代表（P216）因此劃分出了地質(zhì)年代單位和年代地層單位，一般分為：地質(zhì)年代單位宙代紀(jì)世期時年代地層單位宇界系統(tǒng)階帶1.宙一般是以生物演化來劃分的。2.代一般是以生物演化和大的地殼運(yùn)動劃分的。3.紀(jì)、世一般是以生物演化和古地理環(huán)境變化來劃分的。在實(shí)際工作當(dāng)中，還常用到巖石地層單位（地方性地層單位），是根據(jù)地層的巖性特征進(jìn)行分層，并且建立起地層系統(tǒng)和層序。一般分為：群、組、段、層二、巖石地層單位的概念牢記區(qū)別地球的歷史分為兩大時期：

天文時期——38億年前，為行星形成和發(fā)展時期，屬天文學(xué)研究的范疇。

地質(zhì)時期——38億年以來，即地殼形成以來的地質(zhì)發(fā)展時期。

古生物地史學(xué)——就是要研究在地質(zhì)時期，古地理沉積環(huán)境和生物的演化史、地殼運(yùn)動史、巖漿活動史以及變質(zhì)史。第三節(jié)地球的演化簡述

一、前震旦紀(jì)

從地殼形成至震旦紀(jì)以前（38－8億年前）歷時30億年。包括太古代、早、中元古代和晚元古代早期。（一）太古代距今約38億年－25億年，其特征是：（二）早中元古代－晚元古代早期

距今25億年至8億年。特征是：

1.地殼運(yùn)動、巖漿活動和變質(zhì)作用強(qiáng)烈而廣泛，但比太古代弱得多。2.出現(xiàn)了大量最原始的具有真核細(xì)胞的藍(lán)綠藻和細(xì)菌。陸地上巖石裸露，一片荒涼。3.游離氧增多，出現(xiàn)了代表氧化環(huán)境的紅色地層

總之，前震旦紀(jì)是地殼運(yùn)動巖漿活動最強(qiáng)烈的時期，晉寧運(yùn)動結(jié)束了本階段的歷史并形成了地球上地臺的褶皺基底。如我國中朝準(zhǔn)地臺，揚(yáng)子準(zhǔn)地臺、塔里木地臺的褶皺基底。太平洋因巖石圈拉張斷裂的發(fā)展而開始形成。二、震旦紀(jì)和早古生代距今8億年到4億，歷時約4億年，包括：震旦紀(jì)、寒武紀(jì)、奧陶紀(jì)、志留紀(jì)。其特征有：

1.地殼運(yùn)動相對比較平靜。

北半球除俄羅斯外都被海水淹沒，而南半球具有一個由現(xiàn)今非洲、南美洲、澳洲、南極洲、印度等陸塊組成的巨大古陸，稱為“岡瓦納古陸”。2.是一個大海侵時期，海洋面積比現(xiàn)今更為遼闊。構(gòu)成一個海進(jìn)—海進(jìn)高潮—海退旋回。3.我國除個別島嶼外也是一片汪洋。

4.震旦紀(jì)中期出現(xiàn)了地史上第一個冰川時期。

5.三葉蟲、腕足類、頭足類、筆石、珊瑚等海洋生物開始繁盛，出現(xiàn)了大量無脊椎動物，到志留紀(jì)時，原始魚類和植物登陸。

6.志留紀(jì)末期，加里東運(yùn)動使海面縮小、陸地擴(kuò)大，形成了一些新的褶皺山脈，如我國的祁連山褶皺帶、華南褶皺帶。

祁連山三、晚古生代

距今4.09億年至2.5億年，歷時約1.6億年，包括：泥盆紀(jì)、石炭紀(jì)、二疊紀(jì)。特征是：

1.地殼運(yùn)動較為激烈，形成第二次大海侵，但比早古生代范圍小。我國二疊紀(jì)華北上升為陸，形成南海北陸的局面。2.二疊紀(jì)以來,地球上各個古陸聚合形成聯(lián)合古陸，赤道洋消失，烏拉爾海消失，形成了特提斯海(古地中海)3.生物界大發(fā)展時期

②脊椎動物從水到陸的飛躍，魚類、兩棲類動物空前繁盛。③早古生代興盛的三葉蟲、筆石、鸚鵡螺類等大量減少，最終滅絕，珊瑚、菊石類等開始繁盛。4.海西運(yùn)動形成了烏拉爾褶皺山脈、阿帕拉契山脈以及我國的天山、昆侖山、北山、大小興安嶺、長白山等褶皺山脈，同時伴有大量的花崗巖漿侵入。四、中生代

中生代從距今2.5億年至0.65億年，歷時約1.85億年，包括三疊紀(jì)、侏羅紀(jì)，白堊紀(jì)。

屬于一個強(qiáng)烈活動的時期1.三疊紀(jì)中、晚期的印支運(yùn)動，聯(lián)合古陸沿赤道附近分裂解體，特提斯海聯(lián)合古陸分割成北方的勞亞古陸和南方的岡瓦納古陸。在我國秦嶺、巴顏喀拉大雪山、滇西海槽褶皺、隆起，華南淺海區(qū)褶皺上升為陸。從而結(jié)束了南海北陸的格局。

3.侏羅紀(jì)、白堊紀(jì)時，進(jìn)入了第三次大海侵時期，大部分陸地被海水淹沒。我國由于三期燕山運(yùn)動使絕大部分地區(qū)都上升為陸，在東部