地质学基础7地层与古生

一、基本概念古生物：生活存在地质历史时期的生物。即1.2万年以前的生物。化石：沉积岩中保存的古代生物遗体和遗迹。

遗体化石：保存在岩石中的生物骨骼、外壳等。

遗迹化石：动物的足迹、爬痕、潜穴、粪便等。 生物死亡后，必须尽快地被沉积物掩盖，以免长期暴露地表而腐烂或被其他动物吞食。在沉积岩中绝大多数的化石不是原来生物的实体，其硬壳部分已被其它化学成分充填与替换，只有少量生物实体存在，如西伯利亚冻土中发现的猛犸象。

￭第一节古生物与化石

当前第1页\共有43页\编于星期六\3点二、生物分类界（动物界、植物界）门纲目科属种以家犬为例：界动物界门脊椎动物门纲哺乳纲目食肉目科犬科属犬属种家犬种￭第一节古生物与化石

当前第2页\共有43页\编于星期六\3点二、生物分类1、动物门类的划分2、植物门类的划分

P90三、生物的演化阶段及特点（Ma是百万年的意思）a、3800±300Ma前最初的生命出现，3000Ma前自养生物的出现及光合作用成为全球性现象；b、2000Ma前真核生物的出现及随后无性到有性生殖的进化，1000Ma前最早动物的出现，造成动植物的分化；c、600Ma前海生动物繁盛，形成最初的碳酸盐介壳；d、400Ma前陆生高等植物出现及300Ma前全球第一次大成煤期；e、100Ma前远洋有孔虫和颗石藻的发育和繁盛，使碳酸盐沉积移向深海；f、2—3Ma前人类的起源。生物经历了从简单到复杂、从单一到多样、由低级到高级的进化，因此1、进步性（方向性）2、阶段性（适者生存）3、不可逆性：如鱼（鳃）——鲸（肺）四、生物种类浮游植物、细菌、浮游动物、高等植物和高等动物。

￭第一节古生物与化石

当前第3页\共有43页\编于星期六\3点￭第一节古生物与化石

当前第4页\共有43页\编于星期六\3点藻类￭第一节古生物与化石

当前第5页\共有43页\编于星期六\3点变形虫￭第一节古生物与化石

当前第6页\共有43页\编于星期六\3点有孔虫￭第一节古生物与化石

当前第7页\共有43页\编于星期六\3点放射虫￭第一节古生物与化石

当前第8页\共有43页\编于星期六\3点节肢动物￭第一节古生物与化石

当前第9页\共有43页\编于星期六\3点脊椎动物￭第一节古生物与化石

当前第10页\共有43页\编于星期六\3点￭第一节古生物与化石

当前第11页\共有43页\编于星期六\3点￭第一节古生物与化石

当前第12页\共有43页\编于星期六\3点￭第一节古生物与化石

当前第13页\共有43页\编于星期六\3点一、概述通过前面的学习，我们知道了地壳的化学元素组成，由元素的单质或化合物（即矿物）组成，由矿物集合形成的岩石组成。也就是说，是岩石最终组成了地壳。那么，岩石是以什么样的形式组成地壳的呢？这就是地层：岩石的层状集合体。

地层：某一地质时代所形成的岩层组合。（具有共同特征和属性）

地层＝岩层＋时间（年代）

例如：假设有两套地层，二者一上一下，中间夹有其它的层。但这二层的颜色、岩石种类、矿物种类都相当，如何区别？

￭第二节地层

当前第14页\共有43页\编于星期六\3点二、确定地质年代的方法

地质年代：指各种地质作用发生的时代。

相对地质年代：表示地质事件发生的先后顺序

绝对地质年代：表示地质事件发生至今的年龄。

1、相对地质年代的确定

地层层序律：￭第二节地层

后期地壳运动使地层变动（倾斜、倒转）的地层层序可用沉积构造中的层面构造（波痕、泥裂等）作为“示底构造”恢复顶底后，判断先后顺序。当前第15页\共有43页\编于星期六\3点生物层序律：生物在漫长的地质历史时期内，随着自然环境的不断变化而演化，从无到有，从简单到复杂，从低级到高级。它的发展是不可逆的。所以，不同时代的岩层中含有不同类型的化石及其组合；在同一时期且在相同自然地理环境下所形成的岩层，只要它们原始陆地或海洋相通都会含有相同的化石及其组合。生物生成的时代越早，其结构越简单、越低级，生物生成的时代越晚，生物的结构越复杂、越高级。￭第二节地层

当前第16页\共有43页\编于星期六\3点切割律不同时代的岩层、岩体或广义地说，地质体，由于各种地质作用，常相互切割或呈穿插关系；在此情况下，被切割或被穿插的岩层比切割或穿插的岩层老，这就是切割律。利用切割律可以确定一切有穿插或切割关系的地质体形成的先后顺序。￭第二节地层

当前第17页\共有43页\编于星期六\3点2、绝对地质年代的测定

1）同位素地质年代测定法：基本原理：基于放射性元素固有的衰变常数（每年每克母体同位素能产生的子体同位素的克数）。因此，分别测定岩石中矿物所含的放射性同位素(母体同位素)及由其蜕变产物（子体同位素）的含量，就可以计算出该矿物从形成到现在的实际年龄。即矿物的同位素年龄。如果该矿物是岩石形成时所生成的，则矿物的同位素年龄就可代表该岩石形成的绝对地质年代。

如U238Pb206+8He；ThPb＋6He计算公式：式中t：矿物和岩石的绝对年龄；

N：矿物和岩石中所含的某一放射性同位素经t时间蜕变后剩余的原子数；

N0：为矿物和岩石中所含的某一放射性同位素在开始蜕变时的原子数

D＝N0-N，产生新元素的原子数；

：该放射性同位素的蜕变常数，它与蜕变速度有关，不受环境影响。￭第二节地层

当前第18页\共有43页\编于星期六\3点同位素必须具备的条件：放射性同位素种类很多（自然界已知有53种以上），但能用于测定绝对年代的同位素（只有少数几种）必须具备以下条件：具有适当的半衰期。不同放射性元素的半衰期极不相同。根据地质体形成距今时间的不同，测定其绝对地质年代时须采用具有相当的半衰期的放射性元素。一般说来，地质体的形成时间都比较长，因此，那些半衰期极短的放射性同位素是不适用的。该同位素在岩石或矿物中要有足够的含量，可以将其分离出来并加以定量测定。其子体同位素易于富集并能保存下来。￭第二节地层

当前第19页\共有43页\编于星期六\3点2、绝对地质年代的测定2）古地磁年龄测定：基本原理：地质历史中地磁场的南北极是不断变化的，而每一极性时期的延终时间又不同。因此测定岩石的极性，并确定该极性延续的时间，通过与已知的标准值进行对比，就可以推知该岩石的形成年代。这就是古地磁测年法的基本原理。这一方法目前只限于求中生代以来的岩石的年代，因为在更老的岩石中尚未建立起这种可资比较的“标准”。目前已建立起最近四百五十万年期间的“地磁极性年表”，其标志即是岩石的磁化方向(正向为与现代磁场方向一致的极性，逆向为方向相反的极性)。这个年表包括四个极性时(期)，每个极性时又包括几个地磁极性发生倒转的时期，称为极性亚时(事件)，这些极性时和极性亚时已由同位素年龄测定提供了年龄数据。第四纪和第三纪最晚期地层的划分与对比已使用地球地磁极性年表。￭第二节地层

当前第20页\共有43页\编于星期六\3点三、地层单位与地质年代表1、岩石地层单位根据岩石性质从老到新进行系统的划分，分出不同的层，以弄清该区岩层形成的顺序，建立该区的地层系统，并和其它地区进行对比研究。这样划分出来的地层单位，称为岩石地层单位。

岩石地层单位是以地层的岩性特征和岩石类别作为划分依据的地层单位，包括群、组、段、层四个级别。l

穿时性岩石地层单位只依据岩性进行划分，因而没有严格的时限，在不同地区的同一岩性单位往往是不同时的，而呈有规律的穿时现象，即岩石地层单位的界面与等时面斜交。l

区域性由于岩性特征受区域性地理环境的制约，所以只能在一定的区域内适用这种地层单位(例如一个盆地内)，故又可称为地方性地层单位。

￭第二节地层

当前第21页\共有43页\编于星期六\3点群：最大的岩石地层单位，由两个或两个以上经常伴生在一起而又具有较统一的岩石学特点的组联合构成。如珠峰地区白垩系的岗巴群，四川的香溪群等。

组：划分岩石地层的基本单位，一个组必须具有岩性、岩相、变质程度的一致性。组可以由一种岩石构成，或包括一种主要岩石兼有重复出现的夹层，或由两、三种岩石反复重叠所构成，还可能以很复杂的岩石组分为特征，而与其它岩性较单纯的组相区别。组名由地理名称后跟一个“组”字或一个岩石名称构成，如飞仙关组、须家河组。段：组内次一级的岩石地层单位，其岩性持征与组内相邻岩层不同，即由单一的岩石组成。常用地名或岩石性质命名，如：栖霞组可以分出梁山段、含沥青灰岩段、下硅质层段等；也可用组名加段号，如嘉陵江组第2段。层：最小的岩石地层单位，指组内或段内一个明显的特殊单位层（岩性特殊的岩层，富含某种化石的岩层等），如“绿豆岩”层、笔石层、煤层等。

岩石地层单位的界线应当尽量划分在岩性有变化处，最好在岩性突变之处。区域性的角度不整合是划分岩石地层单位的重要依据之一，但在群特别是组和段内部不应有角度不整合。￭第二节地层

当前第22页\共有43页\编于星期六\3点2、生物地层单位生物地层单位是以含有相同的化石和分布特征，并与邻层的化石有区别的岩层，包括各种生物带，但各种带之间没有大小关系。l

组合带：指所含的化石或其中的某一类化石，从整体来看，构成一个自然的组合，并以此区别于相邻地层内的生物组合；l

延限带：指任一生物分类单位在其整个延续范围之内所代表的地层体；l

顶峰带：指某些化石种、属最繁盛的一段地层，它不包括前期出现数量不多时的地层，也不包括后期逐渐稀少时的地层。

生物地层单位的最大特点在于它们能指示相对地质年代。但由于物种的迁移现象和它们在不同地点灭绝时间有先有后，所以许多生物带的界线并不是严格的等时面，因此，在使用时应尽量结合其他方法。此外，对一个地区的地层划分来说，生物地层单位并不是都能普遍建立的，各单位之间也不一定是互相连续的。￭第二节地层

当前第23页\共有43页\编于星期六\3点

3、年代地层单位

年代地层单位：以地层的形成年代作为依据而划分的地层单位。即年代地层单位是特定的地质时间间隔内形成的岩层体，其顶底界均为等时面。这种单位代表地史中一定的时间范围内所形成的全部岩石。它们具有明确的时间性(即有一定的年龄值)．与地质年代表中的年代地层单位(宇、界、系、统、阶、时间带)是互相对应、完全相合的。

地质年代单位不同于年代地层单位。地质年代单位是指地壳发展历史的时间单位，而年代地层单位是指地壳发展历史中形成的地层单位，即沉积岩石形成的时代。但两者是密切相关的，是相辅相成的两个方面。地质年代单位：用于标注地壳的年龄（对象时地壳）年代底层单位：用于区分那个年代形成的岩石（对象是岩石）两者关系：在某个地质年代形成的岩石用年代底层单位来另外表示￭第二节地层

当前第24页\共有43页\编于星期六\3点￭第二节地层

当前第25页\共有43页\编于星期六\3点宇：是最大的年代地层单位，是宙的时间内形成的地层，整个地质时代只包括两个宙，即隐生宙和显生宙，则相应的年代地层单位是隐生宇和显生宇；

以较高级的生物大量出现与否作为划分的依据。宇之下分为若干界。界：是小于宇、大于系的单位，是在代的时间内形成的地层，如隐生宙分为太古代和元古代两个时期，则相应的年代地层单位为太古界和元古界；系：是小于界、大于统的单位，是在纪的时间内形成的地层，如寒武纪的地层称寒武系，泥盆纪的地层称泥盆系；统：是系的再分，是世的时间内形成的地层，系通常三分或两分，如奥陶系分为上、中、下三统，白至系分为上、下两统；阶：是统的再分，是期的时间内形成的地层，一个统分为若干个阶，其命名与岩石地层单位的组有联系，如我国上寒武统由下至上分为固山阶、长山阶和风山阶。时间带：是年代地层单位中级别最低的一个，代表时的时间内形成的地层，一般是根据生物属种的延限带或组合带等建立的。

￭第二节地层

当前第26页\共有43页\编于星期六\3点

4、地质年代表l

地质年代表的建立通过对全球各个地区岩层剖面的系统划分与对比，以及对相应岩层的测年资料，按年代先后把地质历史进行系统性的编年，这就是地质年代表。它的内容包括各个地质年代单位、名称、代号和距今年代等。地质年代表反映出地壳中的无机界(矿物、岩石)与有机界(动、植物)演化的顺序、过程和阶段。￭第二节地层

当前第27页\共有43页\编于星期六\3点地质年代名称及来源F

太古宙(ArchaeozoicEon)：是最古老的地质年代。岩层中发现有原始的菌藻。F

元古宙(ProterozoicEon)：是古老的地质年代。岩层中发现有能进行光合作用的蓝绿藻细胞。F

显生宙(PhanerozoicEon)：是生命大量发展和繁荣的地质时期。F

古生代(PalaeozoicEra)：意为古老生物的时代。F

寒武纪(CambrianPeriod)：因首先在英国威尔士的Cambria研究了这一时代的地层而得名。￭第二节地层

当前第28页\共有43页\编于星期六\3点

奥陶纪(OrdovcianPeriod)：Ordovices源于威尔士一个古代民族的名字。该时代地层最先在这个民族居住区发现并进行了研究。志留纪(SilurianPeriod)：该时代的地层最早发现出露于威尔士边境，“志留”是威尔土以前的一个部族的名字。￭第二节地层

当前第29页\共有43页\编于星期六\3点￭第二节地层

当前第30页\共有43页\编于星期六\3点一、地层的接触关系（一）、基本概念

地层接触关系：不同地质时代形成的地层之间在纵向上的相互关系。（二）、类型

1、整合接触：

表现：新老地层产状一致，岩性变化及古生物演化渐变而连续，新老地层时代连续，其间没有地层缺失。

说明：地层形成的过程中基本保持稳定的沉积环境，构造运动主要是地壳缓缓下降，即使有上升，也未使沉积表面上升到水面之上遭受到剥蚀。

整合表示：

￭第三节地层对比和划分方法当前第31页\共有43页\编于星期六\3点2、平行不整合（假整合）表现：新老地层产状一致，岩性及古生物演化突变，地层时代不连续，有地层缺失。新地层之下常有底砾岩。底砾岩——下部时代较老的地层遭到剥蚀后形成的岩石碎块，重新胶结成岩，保留在新地层之下。

说明：老地层沉积后地壳有明显的均衡上升（水平抬升），遭受剥蚀后，地壳又均衡下降，接受新地层的沉积，虽然有部分地层缺失掉，但新老地层产状没变。￭第三节地层对比和划分方法当前第32页\共有43页\编于星期六\3点2、平行不整合（假整合）表示：￭第三节地层对比和划分方法当前第33页\共有43页\编于星期六\3点

在地质图上的形态

平行不整合在剖面图上表现为两套不同时代的地层相平行，产状一致。在平面图上两套地层的地质界线也彼此平行。但其间缺失部分地层。￭第三节地层对比和划分方法当前第34页\共有43页\编于星期六\3点3、角度不整合表现：新老地层产状不一致，岩性及古生物变化突变，有地层缺失，新老地层之间有广泛的剥蚀面。新地层之下常见底砾岩。说明：老地层形成之后有强烈的构造运动，形成褶皱、断裂，同时长期遭受风化剥蚀，而后又下降接受新地层的沉积。￭第三节地层对比和划分方法当前第35页\共有43页\编于星期六\3点3、角度不整合表示：￭第三节地层对比和划分方法当前第36页\共有43页\编于星期六\3点

在地质图上的表现

不整合面上、下两套地层的产状有较明显的差异，其间又缺失一部分地层。上覆较新地层的底面的界线(即不整合线)与下伏较老的不同层位的地层相交截。

￭第三节地层对比和划分方法当前第37页\共有43页\编于星期六\3点二、地层划分与对比

（一）、依据：岩石的岩性(颜色、成分、结构、构造等)、岩相、层序地层接触关系古生物化石等特征地球物理特征按照划分和对比的依据，首先将一个地区的地层按其原始顺序划分为能反映出岩性特征及其变化的，不同级别的若干岩石地层单位(群、组、段、层)，即地层的纵向划分,然后比较一定地区范围内不同地点的岩石地层单位的岩性特征和地层位置是否相当，这就是对比，即地层的横向比较。￭第三节地层对比和划分方法当前第38页\共有43页\编于星期六\3点（二）、地层划分与对比的方法1、岩石地层学方法岩性法&

主要依据是沉积岩的岩性特征。例如，在华北和东北南部的大部地区，早中寒武世的地层按岩性特征可划分为五个组，自下而上依次是：

(1)昌平组，以灰黑色硅质、泥质灰岩为主；

(2)馒头组，以紫色页岩为主；