课时第二章地质年代

第二章

地质年代相对地质年代相对地质年代的确定依据地质年代和多重地层单位其他地层单位同位素地质同位素地质

的测定地质年代表确定地球的发展历史和发展阶段，查明各种地质事件的时间，是地质学研究的任务之一；为了便于全球对比，必须有的时间系统概念：主要根据生物界的发展和演化（以化石为基础），把整个地质历史划分为不同的历史阶段，借以展示时间的先后关系。相对地质年代只表示新老顺序,不表示各个时代单位的长短，也不表示

。相对地质年代（relative

age）地层层序（叠覆）律Principle

of

stratigraphic

superposition生物演化律Principle

of

faunal

and

floral

succession地

之间的切割律Principle

of

cross-cutting

relationships相对地质年代的确定依据地层层序（叠覆）律强烈构造变动的地层，其沉积顺序总是上新下老。地层：在一定地质时期形成的岩层。地层层序(叠覆)律青海循化，200806olderyounger地层层序(叠覆)律地层层序(叠覆)律，2006.05olderyounger强烈构造变形后，下部地层倒转，则下新上老youngerolderolderyounger但是，由于多变的沉积环境、

地壳运动，可使地层褶皱、断裂，甚至倒转和缺失。因此，为了建立区域乃至全球性的地层系统，需对地层中所含化石进行研究和对比掌握生物演化规律。老新未发生构造变动敦煌雅丹地貌，2008.08生物演化律了的古生物古生物：地质历史上的生物。化石：保存在沉积岩层中被

的遗体或遗迹。三叶虫与菊石恐龙化石化学演化到生命演化有机小分子有机大分子多分子体系星际空间虽然广泛存在有机分子,但从无生命的简单有机物单分子（氨基酸等）→复杂有机物大分子（类蛋白质等）→有新陈代谢生命现象的多分子体系（以蛋白质、核酸为基础），需要经过由化学演化→生命演化的连续序列和重大飞跃。在灼热的恒星上和低温、多变的宇宙太空中都缺乏实现上述转变的有利环境。早期地球的表层环境具备这种条件：原始地壳(硅镁质玄武岩为主）提供了稳固的生物演化载体，地表温度仍达到

300°C±。原始大气圈（火山喷发大量水蒸气、H2、CO、NH3、CH4、H2S等，属于还原环境）。原始水圈(属于强酸性）。不同圈层间已存在相互作用和联系，岩石圈风化后提供多种元素、矿物和黏土。生物圈的形成和发展38亿年前:

厌氧异养原核生物。30亿年前:

厌氧自养原核生物。18亿年前:

喜氧真核生物出现。6亿年前:

出现软躯体的伊迪卡拉动物群。5.4亿年前:

寒武纪生物大爆发。38亿年前:原始大气圈、水圈缺氧，仅有厌氧异养原核生物。很小（长2-10μm）。无细胞膜、核分异，

仅有DNA组成“似核”。靠分解海底有机质和硫化物获得能量。海底热液30亿年前：分异出厌氧自养原核生物,蓝细菌营光合作用放出氧。蓝细菌标志着生物圈的初步形成叠层石18亿年前:

大气中含氧量已有相当增长，喜氧真核生物出现，有了细胞核、细胞质分异和有性生殖，新陈代谢速度明显提高。真核生物Eukaryote细胞平均比原核生物大10倍,有细胞核、粒线体（动物）或叶绿体（植物）等复杂结构。6亿年前演化失败的伊迪卡拉动物群伊迪卡拉动物群（Ediacara

Fauna）景观复原图该动物群与在形态上与水母、蠕虫和海绵相似，但不存在摄食和消化

，是一种营自养生态的特殊生物门类。呈爆发式突然出现，延续又整体

。寒武纪大爆发5.4亿年5.4亿前小壳动物群震旦纪末期出现、寒武纪初大

量繁盛， 微小（1-2mm），具外壳的多门类

海生无脊椎动物

群。包括软体动

物门中的软舌螺、单板类、腹足类、腕足类以及分类

位置不明的棱管

类。5.3亿年前澄江动物群迷虫和灰姑娘寒武系底部继小壳动物群之后出现的第一个无壳和具壳化石混生化石群。包括三叶虫、水母、蠕虫类、甲壳纲及分类位置不明的节肢动物、腕足类、藻类及鱼形动物。是寒武纪初期生物大爆发的典型代表（发掘古生物化石5万多件，80多个物种，40多个纲，这一发现世界，被称为20世纪最惊人的发现之一。该项成果荣获2003年度国家自然科学一等奖

(陈均远、 、舒德干)。澄江动物群国家地质公园澄江动物群澄江动物群寒武纪大爆发认识的突破脊椎动物脊索动物非脊索动物华夏鳗西大动物长江海鞘云南虫鱼海口鱼节肢动物叶足动物鳃曳动物触手冠动物棘皮动物寒武纪大爆发前寒武纪生物征服大陆和天空4亿年前(S3-D1):

出现陆地植物和半咸水、淡水鱼类，生物开始登陆。3亿年前(C2-P1)：出现大规模森林和陆生两栖、爬行类，生物征服大陆。2.5亿年前(P/T):

发生地史中最大的生物集群绝灭事件.1.4亿年前(J/K):

出现鸟类，生物开始征服天空。65Ma年前(K2):

发生著名的恐龙绝灭和随后的哺乳类爆发演化。2.5Ma年前(Q):

人类出现。《Nature》：我国科学家发现世界首只长有四根尾羽的恐龙化石和鸟类关系最为接近，为揭开鸟类 提供新的

。侏罗纪胡式耀龙生物演化的四个特点1、古生物演化的趋势总是由简单到复杂,由低级到高级越老越简单，越老越低级越新越复杂，越新越高级2、古生物演化的阶段性（缓慢）量变－（急速）质变的交替发生在质变中生物的大量和突发演化的阶段性，与岩石圈变动导致的自然环境的巨大变化相关。生物演化的四个特点3、古生物演化的不可逆性后，在以后以往出现过的生物属种的演化过程中不会重复出现进化的单向性4、同一个地质历史时期的生物界的总貌具有全球一致性生物对环境的适应有较大的宽容性，并具有多种方式的迁移能力生物层序律概念：不同时代的地层含有不同的化石，含相同化石的地层其时代是相同的。是地层层序律和生物演化律的结合。300

km地球上生物界的演化遵循由简单到复杂、由低级到高级的不可逆的前进过程，同时生物界能十分灵敏地反映地球表层地理环境及其演变特征，因此生物界的发展和演化是确定相对地质年代的主要依据。地

之间的切割律经构造和岩浆活动，使不同时代的地（岩层和岩体）之间出现彼此切割关系，新形成的地

总是切割老的地

。岩体与岩层之间的沉积接触关系和侵入接触关系；岩层与岩层间的不整合关系；岩体与岩体间的切割关系。岩体与岩层之间的沉积接触和侵入接触风化剥蚀

接受沉积岩浆侵入接触沉积接触冷却成岩岩体与岩层之间的侵入接触岩层与岩层之间的角度不整合Angular

unconformity

in

the

Grand

Canyon斑状正长岩正长斑岩秦皇岛，2008.07岩体之间的切割关系课堂小测验：对下图的地（A、B、C、D、E、F、

G、J、K、L、M、N）和地质构造（H）由老到新进行排序，并简述排序依据（涉及到的定律及其内容）。由老到新依次为：E、G、L、、D、J、A、N、K、B、F试判断地的新老关系质年代地生地相质物层体演层对之化序间率率地的、、切割率地质年代与多重地层单位地质年代与时间地层单位岩石地层单位其他地层单位生物地层单位地磁地层单位地质年代与多重地层单位地层划分、对比的结果可以产生一个地区甚至全球的地层系统。地层系统包括两个要素：a组成地层序列的各种地层单位；b这些单位之间的相互级别关系。地质年代单位体系的建立，综合考虑生物演化、地层形成顺序、构造运动及古地理特征等因素。把地质历史分为四个大的阶段“宙”各个阶段之下又可以进行细分为“代”“代”之下再分“纪”“纪”之下分“世”，“世”之下分“期”宙→代→纪→世→期是国际上

规定的相对地质年代单位。地质年代与时间地层单位地质年代单位太古宙冥古宙元古宙显生宙地层单位和地层系统《国际地层指南》和《中国地层指南及中国地层指南说明书》都强调了多重地层单位的思想。根据地层具有的许多不同的性质及属性，可以建立不同的地层单位，如年代地层单位、岩石地层单位、生物地层单位、磁性地层单位、层序地层单位等。多重地层单位例如地层的时间属性：年代（时间）地层单位地层的岩石属性：岩石地层单位地层的生物属性：生物地层单位强调三套常用地层单位（岩石地层单位、生物地层单位和年代地层单位）和两套独立的地层单位系统（磁性地层单位系统和层序地层单位系统）地质年代单位与时间地层单位的一一对应关系地质年代单位宙(eon)代(era)纪(period)世

(epoch)期(age)时间（年代）地层单位宇(eonothem)界(erathem)系(system)统(series)阶(stage)时间地层单位：指以地层的形成时限（或地质时代）为依据而划分的地层单位。它代表了地质历史时期某一时间片断内形成的所有岩石（或地层）。例如，侏罗系——侏罗纪形成的地层。岩石地层单位-群、组、段、层根据地层的岩性特征划分的地层单位。岩石地层单位不考虑岩层的

。组(Formation)是具有相对一致的岩性和具有一定结构类型的地层体。组是最基本的岩石地层单位。一般以典型剖面附近的地理名称命名。如长兴组——灰岩（岩性）——长兴（浙江煤山长兴，命名地）群(Group)：组的联合。联合原则：岩性相近；成因相关；结构类型相似等。段(Member)：组的再分。分段的原则：组内岩性、结构和成因等的差别。层(Bed)：是对地层研究时据岩性变化的详细分层，尤其对岩性特殊、标志明显的岩层或矿层要单独分层。组可以由多种岩石交替出现所构成，也可由成因关系密切的两三种基本层序构成。岩石地层单位分为四级：群、组、段、层群是比组高一级的岩石地层单位。由两个或两个以上经常伴随在一起而又具有某些的岩石学特点的组联合构成。段是低于组的岩石地层单位，具有与组内相邻岩层不同的岩性特征，且分布广泛。层是等级最低的岩石地层单位，一般由岩性、成分、生物组合等特征显著而又明显区别于相邻岩层的地层组成。岩石地层单位PTB白粘土层黑粘土层殷坑组长兴组粘土层二叠三叠系界线粘土层(煤山剖面)岩石地层单位层的划分青海循化，2008.06岩石地层单位的等时性和穿时性组成地层的沉积物的加积方式是随沉积环境及沉积作用的不同而变化的。可分为垂向加积和侧向加积。垂向加积构成的地层完全符合地层叠覆律，其沉积地层之间的岩性界面与时间界面完全一致，也就是垂向加积的地层具有等时性。岩石地层单位的等时性岩石地层单位的等时性和穿时性岩性特征受沉积环境的控制，同一时期不同地方的沉积环境不同，随着时间的发展又发生变化。所以，同一种岩性或岩石组合不可能在侧向上无限延伸，不变。也就是说一个岩性界面不可能处处等时，这就是穿时性。岩石地层单位的穿时性生物地层单位根据地层中所含生物化石内容和特征划分出来的地层单位，可分为组合带、延限带和顶峰带。组合带和延限带。组合带：含有一定特征的化石组合的一段地层是根据多种化石类别的共存所占有的地层确定的。延限带：任何一种生物分类单位在其整个延续范围内所代表的地层。组合带对比延限带顶峰带：指某些化石属、种最繁盛时期的一段地层(并非该属种全部时间分布范围)。生物地层各单位之间不存在大小级别关系；并非所有地层都能用生物地层学方法进行划分对比；但是生物地层仍是目前进行远距离、高精度（古生代以来）地层对比所普遍采用的、较为可靠的方法。生物地层单位地磁地层单位根据地层记录中古地磁极性变化所建立的地层单位。可分为极性超带、极性带和极性亚带，与其对应的地质时间分别是超极性时、极性时、极性亚时。由于地磁场的变化是全球一致的，因此地磁地层单位具有与时间地层单位类似的全球等时性特点。第四纪地磁地层单位0.00.51.01.52.02.5(Ma)Age

Chron

Sub-

GPTSchron0.78

Ma0.99

Ma1.07

Ma1.77

Ma1.95

Ma2.58

Ma布容正极性带松山反极性带地质年代与多重地层单位多重地层单位小结地层的多种属性决定了不同类型的地层单位，这就是多重地层单位的概念。凡是反映岩性、电性、化学和矿物特征等物质属性的地层单位，与时间阶段没有严格固定的对应关系，因而是地方性的地层单位；凡是具有全球或大区域

性的地层单位，具有

时间概念，反映了全球或大区域的地质历史自然发展阶段。第二章

地质年代相对地质年代相对地质年代的确定依据地质年代和多重地层单位其他地层单位同位素地质同位素地质

的测定地质年代表同位素地质(isotopic

age):利用岩石中某些放射性同位素的蜕变规律，以年为单位计算岩石形成的。同位素地质表示岩石形成的绝对。同位素地质同位素地质t

=

1/

*Ln(1+D/p

)D子体含量p

含量

衰变常数半衰期：放射性元素的原子蜕变一半所需要的时间。地质年代表综合表示了各种相对地质年代单位的先后顺序及相应的同位素地质年龄和生物演化总特征。地质年代表（国际地层，2004）地质年代表（国际地层，2008）地质年代表（国际地层，2009）全球二叠、三叠系界线层型剖面及点(GSSP)标志碑地质年代表显生宙（宇）（界）第四纪（系）Q新近纪（系）N古近纪（系）E中生代（界）白垩纪（系）K侏罗纪（系）J三叠纪（系）T晚（上）古生代（界）二叠纪（系）P石炭纪（系）C泥盆纪（系）D早（下）古生代（界）（系）S奥陶纪（系）O寒武纪（系）Є寒冷的冬天无（武）法入眠。挖（奥）一片碎陶瓷，刨些泥土只（志）够留做一个泥盆。盆中放些石炭烤火仍觉太冷，盖上二