第三章 地史的基本知識

1、第三章第三章地史的基本知識地史的基本知識根據(jù)同位素年齡測定，推測地球的年齡約為46億年，距今46億年～38億年是地球各圈層形成的時期。在地球形成和發(fā)展的漫長歷史中，地殼的物質(zhì)組成、內(nèi)部結(jié)構(gòu)和外部形態(tài)都經(jīng)歷了諸多發(fā)展演化階段，至今仍然處在不斷發(fā)展變化之中。迄今地球上發(fā)現(xiàn)的最古老的巖石是南美圭亞那的含有角閃石的巖石，年齡約為41.31.7億年。澳大利亞西部也發(fā)現(xiàn)了幾顆距今約42億年左右的鋯石晶體。根據(jù)目前的?研究結(jié)果，更多的古老巖石是在38

2、億年前左右形成的。因此，科學工作者認為大約是在38億年前形成了地殼，在此之前的8億年里，地球處于極不穩(wěn)定時期，稱為前地質(zhì)時期。此時地球是一種什么樣的狀態(tài)很難研究。38億年前開始形成了地殼，有了真正的巖石，自此以后稱為地質(zhì)時期。地殼自形成以后受到各種內(nèi)、外力地質(zhì)作用，使其物質(zhì)組成、內(nèi)部構(gòu)造和地表形態(tài)不斷地發(fā)生變化，同時地球上的各種生物也隨之發(fā)展和演化。地殼上無機界和有機界演變的全部過程，構(gòu)成了整個地殼的發(fā)展歷史，簡稱為地史。通過研究地史，

3、掌握各個地質(zhì)時期的構(gòu)造運動、氣候條件、地理環(huán)境和生物演化特點等，有利于指導人們認識地球，遵循自然發(fā)展規(guī)律，合理開發(fā)和利用地球資源；尤其對各種礦產(chǎn)的勘探和開采更具有重大現(xiàn)實意義。第一節(jié)第一節(jié)地層單位與地質(zhì)年代表地層單位與地質(zhì)年代表地殼主要由沉積巖、巖漿巖和變質(zhì)巖三大類巖石組成，其中呈層狀者（絕大多數(shù)為沉積巖）泛稱巖層。地殼發(fā)展過程中所形成的巖層統(tǒng)稱為地層。某一地質(zhì)年代形成的一系列巖層，稱為那個時代的地層?？梢姷貙泳哂袝r間和空間概念。不同時

4、期形成的地層具有各自不同的特點，主要表現(xiàn)在巖石特征、化石種類及地層之間的接觸關(guān)系等幾方面，這些特征反映了地層形成時期的地殼演化特征。所以，地層是研究地史的依據(jù)和物質(zhì)基礎(chǔ)。一、地層單位一、地層單位地層單位主要有巖石地層單位、生物地層單位和年代地層單位三種。（一）巖石地層單位（一）巖石地層單位巖石地層單位是以地層的巖石特征和巖石類別作為劃分依據(jù)的地層單位。地方性的地層層序主要是由巖石地層單位構(gòu)成，它包括群、組、段、層四級。（1）群由兩個或多

5、個巖性特征明顯一致的相同巖石構(gòu)成。群與群之間有明顯的沉積間斷或不整合。群可以包括幾個組，為最大的地方性地層單位。群是用專門性地理名稱命名，如青白口群、阜平群等。（2）組組是巖石地層劃分的基本單位，組的主要特點是其巖性具有一定的規(guī)律性和一致性。組可由一種巖石構(gòu)成，也可由一種主要巖石為主，同時夾有重復出現(xiàn)的夾層或由幾類巖石交替出現(xiàn)所構(gòu)成。組的厚度一般為幾米，最厚可達數(shù)千米。（3）段比組低一級的巖石地層單位，它代表組的一部分。一個組可全部劃分

6、為段，也可將其中某一部分劃分為段，有的組也可以不分段。（4）層為最小的巖石地層單位。它是組內(nèi)或段內(nèi)的一個巖性上明顯區(qū)別于其上、下層的單位層。例如山西西銘礦的8號煤層就位于石炭系上石炭統(tǒng)太原組毛兒溝段的石灰?guī)r層和砂質(zhì)葉巖層之間。（二）生物地層單位（二）生物地層單位根據(jù)地層中生物化石的種類和特征劃分的地層單位，稱為生物地層單位。劃分生物地層單位元的目的是把巖石中所含的生物化石內(nèi)容及其分布情況系統(tǒng)地組成各種生物化石帶。這些生物化石帶，?？衫?/p>

7、化石類型、化石的分布范圍、化石的富集程度、化石的系統(tǒng)演化階段等現(xiàn)象中的任何一種變化來建立。生物化石帶是常用的生物地層單位。對一個地區(qū)的地層劃分來說，生物地層單位并不是普遍建立的，那些缺少化石的地層，無法建立生物地層單位，因而各生物地層單位之間也不一定是相互連接的。生物地層單位不再分級，統(tǒng)稱生物帶。由于各種帶的內(nèi)容含義不同，所以要明確指出是那一種帶。經(jīng)常使用的生物帶有三種：組合帶、延限帶、頂峰帶。組合帶是指含有一定化石自然組合特征的一段地

8、層體；延限“階”比“統(tǒng)”小一級，是“統(tǒng)”的再劃分?！半A”是在一個“期”的時間內(nèi)形成的全部地層，一般適用于一個大區(qū)，例如我國華北地區(qū)上寒武統(tǒng)由下到上劃分為崮山階、長山階和鳳山階，相應的地質(zhì)年代單位為崮山期、長山期和鳳山期。6.時間帶（時）“時間帶”是年代地層單位中級別最低的一個正式單位，它是一個“時”的時間內(nèi)形成的全部地層。它是根據(jù)生物屬種的延限帶建立起來的地層單位。理論上，所有的年代地層單位和相應的地質(zhì)年代單位都是世界性的。然而，只有較

9、高級別的單位，如宇（宙）、界（代）、系（紀）、統(tǒng)（世）才適于世界范圍內(nèi)應用。隨著級別的降低，遠距離準確時代的對比產(chǎn)生很大困難，有效應用的范圍也就縮小?！半A”（期）一般只適用于大區(qū)，而“時間帶”（時）的對比，住往只有地方性特征。另外，由于地殼升降的差異、成巖環(huán)境不同，加之風化剝蝕，因而各個地區(qū)的地層不可能都是完整無缺的，很多地區(qū)的地層都有不同程度的缺失。二、絕對地質(zhì)年代二、絕對地質(zhì)年代絕對地質(zhì)年代又稱同位素地質(zhì)年齡，是時間上確切的絕對定量

10、概念。它是利用巖石中放射性同位素衰變產(chǎn)物的含量，來計算各種巖石、礦物形成的實際年齡，通常以百萬年（Ma）為單位。同位素是具有相同原子序數(shù)而有不同原子量的同一化學元素的存在形式。一些同位素元素不穩(wěn)定，不斷進行衰變，如鈾U238衰變?yōu)殂UPb206，銣Rb87衰變?yōu)殒JSr87等，同時是放出能量；而且衰變過程和衰變速度不受外界因素的影響。每種放射性同位素都有自己固定的半衰期。因此，當測得巖石中某種同位素衰變后的含量及其衰變產(chǎn)物的含量，便能夠計算

11、出地層生成的絕對年齡。相對地質(zhì)年代與絕對地質(zhì)年代，都是研究地殼歷史所采用的時間表示方法，表明了地殼演化過程中各種地質(zhì)事件發(fā)生和巖石、礦產(chǎn)等形成的時間。兩種地質(zhì)年代互為補充和印證而不能互相取代。相對地質(zhì)年代反映了地殼發(fā)展的階段性，絕對地質(zhì)年代突出了地質(zhì)事件發(fā)生的具體時間。三、地質(zhì)年代表三、地質(zhì)年代表有了劃分相對年代和絕對年齡的原則，就可以按年代的順序把地質(zhì)歷史進行系統(tǒng)性編年，建立地質(zhì)年代表（表3–2、表3–3、表3–4）。地質(zhì)年代表是年代

12、地層單位劃分的結(jié)果。年代地層單位和地質(zhì)年代單位的劃分，主要依據(jù)是地層形成的時間，具體是地層所含的古生物化石數(shù)據(jù)，同時考慮地殼運動、古地理、古氣候和同位素地質(zhì)年齡等因素，以及某些天體事件（如巨大隕星對地球的撞擊等）的影響，以盡可能地體現(xiàn)地殼歷史發(fā)展的階段性。表3–2是很多參考書中都能見到的地質(zhì)年代表，實際工作中很多地質(zhì)工作者按照這一劃分方案進行地層劃分；但是2002年全國地層委員會公布了新的中國區(qū)域年代地層(地質(zhì)年代)表（表3–3、表3–