
地史学赵伟强.doc
23页地史学课程学习设计地史学课程学习设计——I赵伟强赵伟强 地球科学学院地球科学学院 011102—— 2012-2-28(二)(二) 一一 课程内容概括与分类课程内容概括与分类 本课程——地史学(历史地质学) ,以研究地球地质历史及其发展规律为目的, 具体包括地球岩石圈、水圈、生物圈的形成、演化历史和不同圈层(含宇宙圈) 间的耦合关系的一门具有较强综合性和历史性的分支学科其研究方面可概括 为沉积发展史、生物演化史、构造运动史三个方面课程内容大体可分为两部分——绪论部分和正文部分其中绪论部分主要 讲述地史学的内容和和任务以及发展史正文部分包含四层内容:地史学的基本概念与方法地史学的基本概念与方法1 1)地层沉积相及沉积环境)地层沉积相及沉积环境2 2)地层系统和地址年代)地层系统和地址年代3 3)地层沉积类型和历史构造分析)地层沉积类型和历史构造分析地球早期及史及前寒武地史地球早期及史及前寒武地史1)太古宙 2)元古宙古生代地史古生代地史1)早古生代地史 2)晚古生代地史中、新生代地史中、新生代地史1)中生代 2)新生代地史3)地史发展过程中一些基本问题及展望I 地层的沉积相及沉积环境地层的沉积相及沉积环境沉积相沉积相是沉积物的生成环境、生成条件和其特征的总和,成分相同的岩石组成 同一种相,在同一地理区的则组成同一组。
积相主要分为陆相、海陆过渡相和 海相,主要取决于这些岩石的生成环境,鉴定这些岩石不仅依靠其古代生成的 环境,岩石的组成结构,还可以依据其中包含的生物、微生物的化石,陆相一 般包括沙漠相、冰川相、河流相、湖泊相、沼泽相等瓦瓦尔尔特特相相定定律律(( W Wa al lt th he er r’’s s F Fa ac ci ie es s L La aw w)):只有那些目前可以观察到的彼 此相邻的相和相区,才能原生地重叠在一起相邻沉积相在纵向上的依次变 化和横向上的依次变化是一致的它是研究和恢复古地理环境的一个重要基 础概念和基本方法 沉积环境的判别标志沉积环境的判别标志物理成因的沉积构造化学成因的沉积构造生物成因的沉积构造原生沉积构造:沉积物沉积时、沉积后不久、固结前形成的构造能反映沉积时的沉积 介质类型和能量条件是判别沉积相(沉积环境)的重要标志次生沉积构造:在沉积物压实或成岩过程中生成的沉积构造,它反映成岩环境物理成因的沉积构造:在流体流动、重力等物理因素作用下而产生的沉积构造(原生) 化学成因的沉积构造:由结晶、溶解、沉淀等化学作用形成的沉积构造,其中,大多数 是在沉积物压实和成岩过程中生成的, 属于次生沉积构造。
生物成因的沉积构造:生物活动或生长而形成的构造(原生) 沉积环境与沉积相类型沉积环境与沉积相类型以海平面为标志,可将地表沉积环境分为三大类型:海平面以上为大陆环 境,海平面以下为海洋环境,介于之间的为过度环境大陆环境主要有潮湿气候平原沉积类型,干旱气候平原相沉积类型,山麓 及山间盆地沉积相类型;过度环境的沉积相类型主要代表为三角洲;海洋环境 的沉积相类型主要有沙坝和泻湖,潮坪,碳酸盐缓坡海底扇等ⅡⅡ 地层系统和地质年代地层系统和地质年代地层层序率地层层序率 :在层状岩层的正常序列中,先形成的岩层位于下面,后形成 的岩层位于上面这一原理称地层层序律,也称叠覆原理根据岩层空间几何位置的上下叠置关系,可以判定岩层形成时间的早晚地层层序律是丹麦地质 学家 N.斯泰诺通过对意大利托斯卡纳地质构造的观察,于 1669 年首先提出的地层接触关系类型:地层接触关系类型:平行不整合、角度不整合、侵入接触与沉积接触沉积旋回沉积旋回 ::当海退序列紧接着一个海进序列史,就形成地层中沉积物成分、 化石等特征有规律的镜像对称分布现象地层的对比地层的对比: 野外直接追溯对比、岩石相似性对比、古生物对比、地质事 件对比、古地磁极性对比、同位素年龄对比。
岩石地层单位:岩石地层单位: 岩石地层单位是根据可观察到并呈现总体一致的岩性(或岩性 组合)、变质程度或结构特征,以及与相邻地层间关系所定义和识别的一个三 维空间的岩石体一个岩石地层单位可以由一种或多种沉积岩、喷出岩或其变 质岩组成单位的鉴别要求是整体岩石特征的一致性群(Group)——两个或两个以上相邻组的组合或行将划分为若干组的 序列 组(Formation)——岩石地层划分的基本单位 段(Member)——组内命名的岩石实体 层(Bed)——组内或段内命名的特殊岩层,或在火山岩序列中最小的 独特层状岩石体 ——岩流层(Flow)时时间间地地层层单单位位 ::时间地层单位 (Time-stratigraphic Unit)根据人为的时间界限而不是物理特性所确定的一套岩石时间地层单位代表在地质时代的特定的一部分时间内形成的地层时间地层单位是 下列的时间单位(由最长的开始)的地层上的对应物:时间单位 宙、代、 纪、世、期相对应的地层单位为宇、界、系、统、阶 地质时代古地质现象与古生物地质时代古地质现象与古生物( (古动物、古植物古动物、古植物) )演化对照简表演化对照简表 代纪距今 年代地质现象与自 然条件植物界动物界第四 纪1 万 年冰川广布,几 次侵袭;气温 逐渐下降新生代第三 纪1 千 2 百 万气候渐冷,有 造山运动有孔虫类大增,双壳类、腹足类极度 繁盛,珊瑚类较多,腕足动物残存无几, 介形虫类与叶肢介类特别兴盛,昆虫 类与现今变异不大。
哺乳类与鸟类 兴盛,灵长类和类人猿出现被子植物繁 盛发展白 垩 纪K K13 5 亿 年晚期有造山运 动后期气候 变冷有孔虫类大发展,菊石类极端特化,箭 石繁盛,双壳类、腹足类继续增多,珊 瑚类繁盛,介形类大发展胎盘动物 和鸟类出现,巨型爬行类灭绝前期裸子植 物为主,后期 被子植物(木 兰等)兴起侏 罗 纪J J18 亿年气候温暖,有 气候分带现象有孔虫类渐增,菊石类极盛,双壳类、 腹足类增多,珊瑚类相当繁盛,腕足动 物继续减少,介形类、叶肢介类较兴 盛昆虫类大量出现,爬行类占统治 地位被子植物出 现中生代三 叠 纪T T22 亿年气候温和,地 壳较为平静菊石类极盛,双壳类增多,腹足类亦趋 繁盛,腕足动物渐减,六射珊瑚出现, 介形类增多爬行类占优势,原始哺 乳类出现裸子植物(松 柏、苏铁、 银杏等)繁盛 二叠 纪P P27 亿年末期造山运动 频繁,大陆性 气候炎热干燥蜓类极盛,珊瑚类渐减,腕足动物与菊 石类高度特化,双壳类与腹足类尚少 变异,海百合类大减爬行类兴盛,昆 虫类更为繁荣裸子植物兴 起,厥类开始 衰退 石炭 纪C C35 亿年有造山运动, 气候温暖湿润三带型四射珊瑚与腕足动物长身贝群 繁盛,蜓及有孔虫类兴起增多,菊石类 演化迅速,双壳类、腹足类渐发展。
两栖类繁盛,原始爬行类出现,昆虫兴 盛厥类繁盛,裸 子植物发展泥盆 纪D D4 亿 年海陆变迁,出 现广大陆地, 气候转向炎热 干燥珊瑚、苔藓及腕足动物兴盛发展,层 孔虫类增多,菊石类出现,双壳类、腹 足类仍稀少,叶肢介类出现,鱼类 (肺鱼、总鳍鱼)极盛,原始陆生动物 昆虫类、两栖类开始出现陆生植物普 遍发展,古厥 类与种子厥 古羊齿繁多古生志留 纪S S44 亿年末期有造山运 动,局部气候 干燥,海面缩 小初期平静 海侵时期钙藻、菌藻 类繁盛,陆生 植物(裸厥类) 出现单列笔石特多,珊瑚、腕足动物繁盛, 海蕾类出现,三叶虫衰减,鹦鹉螺类大 发展,鲎类增多 原始鱼类(甲胄鱼)出现奥陶 纪O O5 亿 年浅海广布,气 候温暖笔石兴盛,腕足动物大发展,三叶虫继 续繁荣,珊瑚类及鹦鹉螺类大量出现, 双壳类、腹足类、海百合类增多藻类繁盛(绿 藻、钙藻)代寒武 纪∈∈6 亿 年地壳静止,浅 海广布水生无脊椎动物(棘皮、海绵、软体) 兴盛,原始甲壳类、三叶虫类繁荣,古 杯类繁多,腕足动物兴起藻类繁盛,元 古 代震 旦 纪10 亿 年岩层古老,地 壳运动剧烈细菌、原始藻类出现单细胞动物及低等无脊椎动物:软舌 螺、蠕虫、水母等出现------据《生物的进化》 河北师范大学生物系编著 人民教育出版社,1978 年《古生物学----古无脊椎动物与古植物学》 王 钰等编著 科学出版社,1982年 两者古生物图表及地史生物阶段演化讲解综合绘制 ⅢⅢ 地地层层沉沉积积组组合合类类型型与与历历史史构构造造分分析析板板块块构构造造:板块构造(plate tectonics)理论产生于 20 世纪 60 年代初期 (Wilson,1965),该理论对生物地理学影响很大,很多情况下,不同地区上 很多植物和动物分布,只有通过我们现在掌握的有关板块构造的理论才能够解 释。
我们这个行星表面,是由厚度大约为 100-150 km 的巨大板块构成,全球岩 石圈可分成六大板块,即太平洋板块、印度洋板块、亚欧板块、非洲板块、美 洲板块和南极洲板块,其中只有太平洋板块几乎完全在海洋,其余板块均包括 大陆和海洋,板块与板块之间的分界线是海岭、海沟、大的褶皱山脉和大断裂 带关于板块运动的动力机制,人们有很多解释但首先这个驱动力必须满足 以下几个条件: 1,能产生足够大的力; 2,必须合乎物理学(流体力学、热力学等)基本原理; 3,符合根据地球物理观测得出的地球内部性质; 4,驱动力所产生的效应要与现代岩石圈的性状和动态相一致,也就是说能 圆满解说观察到的各种 地质现象按照赫斯的海底扩张说来解释,认为 大 洋中脊是地幔对流上升的地方,地幔物质不断从这里涌出,冷却固结成新的 大洋地壳,以后涌出的热流又把先前形成的大洋壳向外推移,自中脊向两 旁每年以 0.5~5 厘米的速度扩展,不断为大洋壳增添新的条带现在很多 人认为这个驱动力就是地幔对流,虽然这中间还有很多问题没有解决除了 地幔对流以外,人们还提出了俯冲板块动力拖拉机制、顺坡下滑机制等这 些说明都有自己的道理,但也都有让人怀疑的地方。
它们之间最大的不同是: 地幔对流模式中软流圈是主动的,岩石圈是被动的;其他几种模式中软流圈 是被动的,岩石圈是主动的威威尔尔逊逊旋旋回回::大陆岩石圈在水平方向上的彼此分离与拼合运动的一次全过程 即大陆岩石圈由崩裂开始、以裂谷为生长中心的雏形洋区渐次形成洋中脊、扩 散出现洋盆进而成为大洋盆,而后大洋岩石圈向两侧的大陆岩石圈下俯冲(见俯冲作用)、消亡,洋壳进入地幔而重熔,从而洋盆缩小;或发生大陆渐次接 近、碰撞,出现造山带,遂拼合成陆的过程1974 年由 J.F.杜威和 K.C.A.伯 克提出为纪念加拿大地质学家 J.T.威尔逊而命名威尔逊旋回的个阶段特征威尔逊旋回的个阶段特征(据马宗晋等,2003) 地地史史中中恢恢复复古古板板块块的的方方法法 :地质学方法,古地磁方法,生物古地理方法阶段阶段实例实例主导作用主导作用特征形态特征形态典型火山岩典型火山岩典型沉积典型沉积变质作用变质作用I I 胚胎期胚胎期东非裂谷东非裂谷抬升并扩张抬升并扩张裂谷裂谷拉斑玄武岩拉斑玄武岩溢流,碱性溢流,碱性玄武岩中心玄武岩中心少量沉积作少量沉积作用用可忽略可忽略IIII 幼年幼年期期红海,亚丁红海,亚丁湾湾扩张扩张陆间海陆间海拉斑玄武岩拉斑玄武岩溢流,碱性溢流,碱性玄武岩中心玄武岩中心陆架与海盆陆架与海盆沉积,可能沉积,可能有蒸发岩有蒸发岩可忽略可忽略IIIIII 成年成年期期大西洋大西洋扩张扩张有活动中脊有活动中脊的洋盆的洋盆拉斑玄武岩拉斑玄武岩溢流,碱性溢流,碱性玄武岩中心玄武岩中心,但活动集,但活动集中于大洋中中于大洋中心心有丰富的陆有丰富的陆架沉积架沉积少量少量IVIV 衰退衰退期期太平洋太平洋收缩收缩有俯冲边缘有俯冲边缘的洋盆的洋盆边缘的安山边缘的安山岩及花岗岩岩及花岗岩、闪长岩、闪长岩大量源于岛大量源于岛弧沉积物弧沉积物局部广泛局部广泛V V 终了期终了期地中海地中海收缩并抬升收缩并抬升残留海盆残留海盆边缘的火成边缘的火成岩及花岗闪岩及花岗闪长岩长岩大量源于岛大量源于。
