地球科学概论-第十八章-地壳演化简史（上）

第十八章地壳演化历史

第一节前寒武纪—太古宙和元古宙前寒武46亿年到5.43亿年之前占据了整个地球历史的85％左右的时间.又可以被成为“隐生宙〞.一、冥古宙时期即地球的圈层构造初步形成的时期，此时地球圈层结构尚不稳定，以下地质作用比较显著：〔一〕重力分异作用星云物质的机械撞击内部放射性元素衰变大量热能原始地球局部熔融重者下沉轻者上浮Fe、Ni物质向地心集中形成地核Fe、Mg硅酸盐向上集中形成地幔表层冷却变硬形成地壳〔二〕陨星的撞击作用〔三〕热流值迅速衰减二、太古宙时期〔一〕太古宙的一般地史特征1、缺氧的大气圈及水体2、薄弱的地壳和频繁的岩浆活动3、岩石变质很深4、海洋占绝对优势5、陆核的形成6、原始生命萌芽31亿年前可以进行光合作用的原始生物出现〔叠层石〕叠层石是前寒武纪未变质的碳酸盐沉积中最常见的一种“准化石〞，是原核生物所建造的有机沉积结构。由于蓝藻等低等微生物的生命活动所引起的周期性矿物沉淀、沉积物的捕获和胶结作用，从而形成了叠层状的生物沉积构造。因纵剖面呈向上凸起的弧形或锥形叠层状，如扣放的一叠碗。晚元古代〔20亿年前到7亿年前〕是地史上叠层石最繁盛的时期。现代海相叠层石只分布在澳大利亚、中美洲、中东等地的少数地区的特殊环境中。

〔二〕中国的太古宙地层三、元古宙时期〔一〕元古宙的一般地史特征1、从缺氧气圈到贫氧气圈2、从原核生物到真核生物ChuariaTawuia3、由陆核到原地台核古地台阜平运动——太古宙晚期五台运动——古元古代中期吕梁运动——古元古代晚期陆核——原地台——地台4、古元古代地层和中、新元古代地层区别很大前者属于地台基底，后者属于地台盖层〔二〕中国的元古宙古地理和地层1、古元古代北方——华北原地台南方——扬子原地台西部——塔里木原地台2、中元古代和新元古代燕辽沉降带——强烈拗陷华北大部——稳定的陆表浅海晋陕古陆——长期遭受剥蚀的隆起区3、最古老的冰期—南华大冰期三、震旦纪〔一〕世界古地理根本轮廓〔二〕繁盛藻类和后生动物大量出现藻类繁盛，动物以腔肠动物门水母类为主〔三〕中国震旦纪古地理轮廓及震旦系受到晋宁运动的影响，许多地区隆起成陆，华北和东北广阔地区形成华北古陆；南方扬子地台与周围地台相连形成扬子古陆。第二节早古生代早古生代PZ15.43亿年到4.1亿年之前分为寒武纪、奥陶纪和志留纪海洋占绝对优势海生无脊椎动物空前繁盛寒武纪生物大爆发古生代的一个显著特征就是有骨骼的生物在岩石记录中以爆发的形式突然出现，被称作生物大爆发。这一时期有硬壳的低等生物占据了主导，这是因为它们有着生存优势：1、壳体可以阻挡紫外线的杀伤，使得这些生物可以移居到浅海中生活。2、壳体的存在可以有效防止在潮间带环境出现脱水。3、在一定程度上可以防止掠食者的伤害、一、动物界的第一次大开展－海生无脊椎动物时代寒武纪海生无脊椎动物的代表是三叶虫，到奥陶纪有所减少，到二叠纪末期灭绝。三叶虫占寒武纪2500余种生物的60－70％，另外腕足类占20－30％，其他占10－20％，包括海绵动物、古杯动物、腔肠动物、软体动物、环节动物、牙形石、棘皮动物等照片素描图小壳动物群奥陶纪海生无脊椎动物的代表是鹦鹉螺类，属于头足纲，靠触手在海底爬行，其壳体多数是直的，少数为弯曲或螺旋状。头足纲角石类化石笔石是另外一类在奥陶纪志留纪常见的化石，具有几丁质的壳体，多数借助一个浮泡悬浮在海中随波逐流，出现在寒武纪晚期，石炭纪以后灭绝。腕足类是另外一类生活在早期古生代海洋中的生物，具有两瓣大小不等的壳体，用一根肉茎固定在浅海淤泥或岩石上生活。珊瑚是另外一类在奥陶纪志留纪常见的化石，是一类低等的底栖生物。牙形石形体微小，外形似虫牙，由磷酸钙组成，分布于寒武纪至三叠纪，演化迅速，是重要的标准化石。一个意外的发现.没有真正的骨骼，只有一根软骨〔脊索〕.鱼类颌人类的无颌类祖先。Pikaia–最早的脊索动物，发现于英国Burgess的寒武系页岩中甲胄鱼鱼类的演化脊椎动物和植物登上陆地古生代全球古地理当时地球外表主要由六大陆块：冈瓦纳大陆–南大陆和印度劳伦古陆–北美、格陵兰以及英国的一局部波罗的古陆–北欧西伯利亚–北亚的大局部哈萨克斯坦–中亚的一局部中国古陆–东南亚和中国东南地区二、加里东构造阶段世界古地理轮廓及地史特征寒武纪古地理所有的六大陆块都在赤道附近大洋水体自由流动，极地开始出现冰盖除了冈瓦纳古陆之外，其他陆块都被陆缘海所包围在冈瓦纳大陆、东西伯利亚以及哈萨克斯坦陆块中部有着高山丘陵分布寒武纪的全球古地理轮廓SixmajorPaleozoiccontinentsarerecognizedafterRodiniabreakupLaurentia-NorthAmerica,Greenland,ScotlandRotated90oBaltica-Russia(WofUrals),ScandinaviaSiberia-Russia(EofUrals),PartAsiaKazakhstania-KazakhstanChina-AllofSEAsiaandSEChinaGondwana-S.continents,India

奥陶纪–志留纪奥陶纪奥陶纪冈瓦纳大陆向南移动40o到达南极附近(冰川形成)北欧和俄罗斯陆块先南移后北移微板块和岛弧与劳伦碰撞

志留纪古波罗的/劳伦古陆缝合形成劳亚古大陆中奥陶纪到志留纪全球古地理BalticamovedS,thenNandcollidedwithLaurentia,rotated30oSiberiamovedfromequatorialtonortherntemperatelatitudesGondwanamoved40oStoaSouthPolelocation(L.Ord.tillites)M.Ordovician://SaucrorthisMostlydistinctfaunasContinentswerenotclose早古生代的气候寒武纪大多数时期气候温暖枯燥变凉的中奥陶纪CO2被固定在碳酸盐当中–没有温室效应冈瓦纳大陆上出现大量的冰碛物和冰川擦痕当冰期到来时海平面下降志留纪南极冰盖迅速消融，除冈瓦纳大陆之外其他板块均处于温暖枯燥的环境之下三、早古生代中国地史概述〔一〕稳定的地台华北地台扬子地台塔里木地台〔二〕加里东运动对中国的影响晚奥陶世华北地台海退，形成广阔古陆华北地台北缘和南缘形成加里东褶皱带志留纪末期扬子地台和华北地台局部相接，扬子地台和华夏地块对接碰撞，形成宽广的加里东造山带〔三〕从中国下古生界地层1、中国南方下寒武统地层齐全，化石丰富；中国北部中、上寒武统岩层发育好2、南方下古生界包括寒武系、奥陶系和下志留统；北方那么只有寒武系和下、中奥陶统3、南方下古生界厚度大、岩性复杂；北方厚度下，岩性单纯4、志留系的缺失反映了加里东运动引起陆地扩大，海水覆盖面积减少第三节晚古生代一、晚古生代生物界的飞跃开展泥盆纪晚期，气候由枯燥转为湿热，植物界演化出高大的乔木，分布范围迅速扩大，为石炭纪、二叠纪的成煤作用奠定了条件这一时期的植物，一局部以孢子形式繁殖，例如鳞木。而原始的裸子植物，如科达树，它是此后向高等的裸子植物过渡的类型。石炭纪的森林〔二〕动物界的两次大飞跃1、从无脊椎动物到有脊椎苔藓虫和海百合类极其繁盛。有孔虫中的筳类称为重要的标准化石。晚古生代海洋中的无脊椎动物以腕足类、珊瑚和头足类最为常见。甲胄鱼鱼类的演化泥盆纪鱼类大量开展，因此泥盆纪被称为“鱼类时代〞，晚泥盆世有一类扇鳍鱼类逐渐适应两栖生活，胸鳍逐渐演化为四肢，称为两栖动物的最早祖先。脊椎动物登陆需要克服的困难包括:枯燥繁殖重力的影响用肺从空气中提取氧气而不是用腮。2、从水中到陆上晚泥盆纪的Ichthyostega迷齿亚纲两栖动物引螈，食肉类C－P石炭、二叠两栖类进一步开展，因此被称为“两栖动物时代〞，特点是形体较大、头骨结构复杂而且巩固，有尾，并长有锋利的牙齿，这些特征在中生代以后就消失了，因此这一时期的两栖类称为“古两栖类〞。爬行动物的演化

最早的爬行类出现在晚石炭世称为Captorhinomorphs,形体小，活动敏捷，以昆虫及其幼虫为食。因为繁殖方式,颚和牙齿的进化以及灵敏的活动性使得其得以繁衍。盘龙类由此类进化而来并且在二叠纪占据了主导地位。Cool〔三〕晚古生代最重要的生物事件灭绝事件灭绝事件灭绝事件重大生物集体灭绝事件被认为与冰期事件有关？小行星撞击小行星撞击Mention26-30mycycleofextinctions小行星撞击海陆轮廓发生巨大变化活动地槽沉积巨厚沉积地台上继续沉积古生代盖层海陆交互地层增加陆块不断靠近聚集，挤压碰撞形成岛屿和山脉，大陆拼接最终形成联合古陆二、海西构造阶段世界古地理轮廓及地史特征〔一〕海西构造阶段地史特征冈瓦纳和劳亚古陆在海西运动中互相碰撞NorthandSouthEuropesutureHercynianOrogenycontinuouswAppalachiansHercynianNEur-SEur晚二叠纪古地理〔二〕晚古生代气候及其影响变冷的晚石炭世到二叠纪中期CO2被固定在碳酸盐中冈瓦纳大陆上广泛分布冰碛层和海进海退层序——海平面由于冰期(缓慢的海退)和间冰期(快速的融化)的交替而形成的“旋回〞陆地上植物固定大量的碳，海洋中碳酸盐的形成也吸收了大量CO2冈瓦纳大陆上晚石炭世的冰期Sea-levelfalls/risesasglaciersgrow/melt晚石炭世冰期旋回形成的沉积层旋回RapidtransgressionscoverswampasicemeltsSlowregressionasicesheetgrows河口沼泽CoalSwamp晚石炭世海水进退形成的成煤构造Highlandsourcetoeast晚石炭世北美的煤层沉积晚二叠纪温暖期联合古陆上没有冰盖分布温暖的赤道海水在泛大洋中自由流向两极地区没有冰期＝没有煤炭(需要快速的海进过程)冈瓦纳大陆向被漂移进入温暖环境成煤构造的减少引起大气中的CO2含量逐渐升高温室效应开始作用晚二叠纪的联合古陆Pangaeaisassembled,sea-levellowIce-free,dryinteriors,nocoalMuchofland+/-30degrees华北地台从晚奥陶世形成古陆，沉积间断达一亿数千万年，中晚石炭世沉积海陆交互层，二叠纪隆起成陆直到现代扬子地台整个晚古生代都沉积海相地层，晚二叠世有大规模岩浆活动海西运动之后中国大局部成为陆地，且山岭起伏三、晚古生代中国地史