第四章地质代与地层系统

确定地层年代的方法

地层：某一地质时代形成的一套岩层称为那个时代的地层。

地质年代——指地质体形成或者地质事件发生的时代。分为：

1.相对年代——根据生物的演化顺序和岩石的新老关系，确定地质体形成或地质事件发生的先后顺序。2.绝对年代——依据同位素年龄测定地质体形成或地质事件发生时距今多少年。在描述地球历史或地质事件的年代时，两者都很重要。当前第1页\共有32页\编于星期三\9点一、相对地质年代的确定

地层层序律：沉积岩是按先后顺序一层层地依次沉积下来的，因此正常的地层是老的在下，新的再上（即下老上新），这是确定地层新老顺序的一般规律，叫地层层序律。（一）地层层序律当前第2页\共有32页\编于星期三\9点（二）化石层序律（生物层序律）

化石——埋藏在岩层中的古代生物遗体或遗迹。生物的演化是从简单到复杂，低级到高级不断发展的，岩层中所含的化石也具有一定的规律，岩石年代越老生物化石越原始、越简单、越低级。岩石年代越新、生物化石越复杂越高级。

化石层序律——根据新老不同的地层中的化石（特别是标准化石等），就可以确定化石之间的相对新老关系，并以化石来确定地层的相对新老关系的方法。当前第3页\共有32页\编于星期三\9点

地层层序和化石层序是相辅相成的，根据地层层序律确定地层新老，可以帮助确定化石的新老；反过来，根据地层中化石的新老，也可以确定地层的新老。这样经过多年的对比积累就能建立起地层顺序。地层划分与对比及综合地层柱状图当前第4页\共有32页\编于星期三\9点（三）切割律或穿插关系1.喷出岩相对年代确定——根据地层层序和其上、下地层中的化石来确定。2.侵入岩相对年龄确定——根据侵入、包裹、切割或穿插关系来确定。

侵入关系：侵入者年代新、被侵入者（围岩）年代老。

切割或穿插关系：切割或穿插者年代新、被切割或被穿插者年代老。

包裹关系：包裹者年代新、被包裹者年代老。当前第5页\共有32页\编于星期三\9点当前第6页\共有32页\编于星期三\9点（四）地层接触关系整合接触平行不整合接触（假整合）角度不整合接触当前第7页\共有32页\编于星期三\9点二、同位素年龄（绝对年龄）的测定根据地层中所含放射性元素及其衰变产物的含量比例，再根据其衰变常数（半衰期）来计算出矿物或岩石的年龄。当前第8页\共有32页\编于星期三\9点模型：N(t),t时刻粒子数。半衰期：T1/2N(T1/2)=N0/2衰变时间：当前第9页\共有32页\编于星期三\9点用于地质计年的同位素：1.出现于岩石形成期，2.具放射性的不稳定的同位素，3.半衰期足够长，4.含量可以观测。同位素半衰期（年）衰变系数（/年）8737Rb48.6×1091.43×10-11

23892U4.468×1091.551×10-10

23492U2480002.794×10-6

23090Th752009.217×10-6146C57301.209×10-4当前第10页\共有32页\编于星期三\9点不是所有的同位素都能使用，一般是用半衰期较长的同位素；一般用钾－氩、铷－锶、铀－铅等来测定较古老岩石的地质年龄。而碳－14半衰期较短，专用于测定最新的地质事件和考古材料。同位素年龄具有一定的误差，但对于无化石的前寒武纪以及火成岩、变质岩等的年代是非常重要的依据。当前第11页\共有32页\编于星期三\9点中国大陆地壳形成年龄（单位：百万年）上部地壳沉积-变质地壳花岗岩Nd模式年龄华北地台2852±3712921±3482517±225华南地区1659±3412289±5951546±303塔里木地台2766±232

秦岭造山带1880±497

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

1643当前第12页\共有32页\编于星期三\9点三、古地磁法测定岩石年龄

——地质历史中地磁的南北极是不断变换的，每一磁性的延续时间也不相同。因此，测定岩石的极性，确定该极性的延续时间，并通过与已知的标准值对比，就可以推算该岩石的形成年代。该方法只能用于中生代以来的岩石年龄测定，因为对更老的岩石尚未建立起可资比较的“标准”。当前第13页\共有32页\编于星期三\9点古地磁极性年表当前第14页\共有32页\编于星期三\9点岩石地层单位（地方性地层单位），是根据地层的岩性特征进行分层，并建立起地层系统和层序。一般分为：群、组、段、层。一、岩石地层单位的概念地质年代及地层系统当前第15页\共有32页\编于星期三\9点组是划分岩石地层的基本单位，是由岩性、岩相、变质程度较为均一并与上下层有明显界限的地层所构成。段是岩石内次一级的岩石地层单位，其岩性特征与组内相邻岩层有明显的区别。一个组不一定都划分为段。层是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，如膨润土层、碳质层等。群是最大的岩石地层单位，有两个或两个以上经常伴随在一起而又具有某些统一的岩石学特点的组联合构成。某些厚度巨大、岩类复杂，又因受构造运动的扰动以致原始顺序无法重建的一大套地层也可以视为一个特殊的群。组不一定合并为群。当前第16页\共有32页\编于星期三\9点二、生物地层单位含有相同的化石内容与分布延限带：指从全部化石组合中任一选出的成分的总延续时限内形成的一段地层。顶峰带：代表一个种或属或其他分类单位发育到极盛阶段的一段地层。组合带：由三个或更多的化石分类单位作为一个整体构成一个独特组合或共生的地层体。当前第17页\共有32页\编于星期三\9点因此划分出了年代地层单位和地质年代单位，一般分为：地质年代单位宙代纪世期时年代地层单位宇界系统阶带1.宙一般是以生物演化来划分的。2.代一般是以生物演化和大的地壳运动划分的。3.纪、世一般是以生物演化和古地理环境变化来划分的。三年代地层单位当前第18页\共有32页\编于星期三\9点地质年代表的建立

——把不同地区的沉积地层，根据化石和岩性（主要是化石）进行详细的分析研究和对比，弄清它们之间的相互关系，按先后（新、老）顺序连接起来，就建立起了完整的地层系统。根据地层系统建立一个比较完整的地层系统表，结合同位素年龄，生物演化的顺序、过程、阶段、老的构造运动、古地理环境变化等，将地壳的全部历史划分成许多自然阶段，即地质年代，按新老顺序进行地质编年，就构成了地质年代表。当前第19页\共有32页\编于星期三\9点当前第20页\共有32页\编于星期三\9点地球的历史分为两大时期：

天文时期——38亿年前，为行星形成和发展时期，属天文学研究的范畴。

地质时期——38亿年以来，即地壳形成以来的地质发展时期。

古生物地史学就是要研究在地质时期，古地理沉积环境和生物的演化史、地壳运动史、岩浆活动史以及变质史。地壳历史简述当前第21页\共有32页\编于星期三\9点一、前震旦纪

从地壳形成至震旦纪以前（38－8亿年前）历时30亿年。包括太古代、早、中元古代和晚元古代早期。（一）太古代距今约38亿年－25亿年，其特征是：1.地壳处于普遍活动状态，地壳很薄，断裂构造、火山活动极发育。2.形成了原始大气圈和水圈，产生了原始海洋和原始大陆。3.开始有了风化、剥蚀、搬运、沉积等外力地质作用，并形成沉积岩。4.距今约32亿年首次出现了无细胞核的原核生物（原始细菌和藻类）。我国太古宙主要分布在华北地区，中等变质到深变质的各类片岩，片麻岩，原岩以黏土质碎屑岩居多。较多的中、基性火山岩类，产鞍山式铁矿太古宇末发生五台运动，与上覆元古宙呈角度不整合。当前第22页\共有32页\编于星期三\9点（二）早中元古代－晚元古代早期

距今25亿年至8亿年。特征是：1.地壳运动、岩浆活动和变质作用强烈而广泛，但比太古代弱得多。2.出现了大量最原始的具有真核细胞的蓝绿藻和细菌。陆地上岩石裸露，一片荒凉。3.游离氧增多，并出现了代表氧化环境的红色地层。总之，前震旦纪是地壳运动岩浆活动最强烈的时期，晋宁运动结束了本阶段的历史并形成了地球上地台的褶皱基底。如我国中朝准地台，杨子准地台、塔里木地台的褶皱基底。太平洋可能就是在这个阶段因岩石圈拉张断裂的发展而开始形成的。当前第23页\共有32页\编于星期三\9点元古宙（不含震旦纪）矿产世界范围内重要的Fe、Mn、Au、U、Cu、Pb、Zn、Ni、Pt、稀土等超大型矿床石材：太白青黑色花岗岩四川红当前第24页\共有32页\编于星期三\9点二、震旦纪和早古生代距今8亿年到4亿，历时约4亿年，包括四个纪：震旦纪、寒武纪、奥陶纪、志留纪。其特征有：1.是地壳运动相对比较平静的时期。北半球除俄罗斯外都被海水淹没，而南半球具有一个由现今的非洲、南美洲、澳洲、南极洲、印度等陆块组成的巨大古陆，称为“冈瓦纳古陆”。2.是一个大海侵时期，海洋面积比现今更为辽阔。构成了一个海进——海进高潮——海退旋回。当前第25页\共有32页\编于星期三\9点3.我国除个别岛屿外也是一片汪洋。4.三叶虫、腕足类、头足类、笔石、珊瑚等海洋生物开始繁盛，出现了大量无脊椎动物，到志留纪时，出现了原始鱼类和植物登上了陆地。5.志留纪末期，加里东运动使海面缩小、陆地扩大，并形成了一些新的褶皱山脉，如我国的祁连山褶皱带、华南褶皱带。当前第26页\共有32页\编于星期三\9点该时代的矿产资源震旦纪：铁，锰，磷，天然气，石膏，岩盐寒武纪：磷，石煤，多金属稀有元素：Ba，V，Pb奥陶纪：铁矿，铅锌矿，石膏，建材志留纪：沉积矿产相对贫乏，石煤当前第27页\共有32页\编于星期三\9点三、晚古生代

距今4.09亿年至2.5亿年，历时约1.6亿年，包括三个纪：泥盆纪、石炭纪、二叠纪。特征是：

1.地壳运动较为激烈，形成第二次大海侵，但比早古生代范围小。海进、海退的方向，时间已有明显的差异。二叠纪华北上升为陆，形成南海北陆的局面。

2.二叠纪以来地球上各个古陆聚合形成联合古陆，赤道洋消失，乌拉尔海消失，形成了特提斯海，即古地中海。当前第28页\共有32页\编于星期三\9点

3.生物界大发展时期

①陆生植物第一次大发展，蕨类植物兴盛。②脊椎动物从水到陆的飞跃，鱼类、两栖类动物空前繁盛。③海洋无脊椎动物兴衰变化：早古生代兴盛的三叶虫、笔石、鹦鹉螺类等大量减少，最终灭绝，代之而起的是珊瑚、菊石类等的繁盛。4.由于海西运动形成了乌拉尔褶皱山脉、阿帕拉契山脉以及我国的天山、昆仑山、北山、大小兴安岭、长白山等褶皱山脉，同时伴有大量的花岗岩浆侵入。当前第29页\共有32页\编于星期三\9点晚古生代形成的矿产泥盆纪：层控多金属矿床，铁矿，锰矿，建材，化工原料石炭纪：煤，铝，耐火黏土，锰，石膏，石灰岩，白云岩二叠纪：煤，石膏，岩盐当前第30页\共有32页\编于星期三\9点四、中生代中生代从距今2.5亿年至0.65亿年，历时约1.85亿年，包括三叠纪、侏罗纪，白垩纪。无论是构造运动、岩浆活动以及生物、古地理等方面和古生代相比，均有明显的差异和新的发展，是一个强烈活动的时期。1.三叠纪中、晚期的印支运动，使联合古陆沿赤道附近分裂解体，特提斯海联合古陆分割成北方的劳亚古陆和南方的冈瓦纳古陆。在我国使秦岭、巴颜喀拉大雪山、滇西海槽褶皱、隆起，华南浅海区褶皱上升为陆。从而结束了南海北陆的格局。2.白垩纪早期特提斯海进一步扩张，印度已向北迁移到南纬30°左右，非洲和南美洲开始分裂，形成大西洋的“胚胎”。当前第31页\共有32页\编于星期三\9点①爬行类动物——恐龙极为兴盛，因此中生代称为恐龙的时代。侏罗纪鸟类开始出现。