第四章地质年代与地质作用1课件.ppt
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- 第四 地质年代 地质 作用 课件
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1、第四章第四章 地质年代与地质作用地质年代与地质作用北京人头盖骨北京人头盖骨第一节第一节 地质年代地质年代第二节第二节 地质作用地质作用第四章第四章 地质年代与地质作用地质年代与地质作用第一节第一节 地质年代地质年代 地质年代(地质年代(geologic timegeologic time):):是指地球是指地球上各种地质事件发生的时代。上各种地质事件发生的时代。其含义有:其含义有:一、是指各地质事件发生的先后顺序,一、是指各地质事件发生的先后顺序,称为称为相对地质年代相对地质年代;二、是指各地质事件发生的距今年龄,二、是指各地质事件发生的距今年龄,主要是运用同位素技术测定,称主要是运用同位素技
2、术测定,称同位素地质同位素地质年龄。年龄。这两方面结合,才构成对地质事件及地这两方面结合,才构成对地质事件及地球、地壳演变时代的完整认识,地质年代表球、地壳演变时代的完整认识,地质年代表正是在此基础上建立起来的。正是在此基础上建立起来的。地质年代地质年代表表 一、相对地质年代的确定一、相对地质年代的确定 研究地质年代必须研究岩石中所包含的年研究地质年代必须研究岩石中所包含的年代信息。确定岩石的相对地质年代的方法通常代信息。确定岩石的相对地质年代的方法通常是依靠以下三条准则。是依靠以下三条准则。(一)地层层序律:(一)地层层序律:地层(地层(stratumstratum):):地质历史上某一时代
3、形地质历史上某一时代形成的层状岩石称为地层。它主要包括沉积岩、成的层状岩石称为地层。它主要包括沉积岩、火山岩及变质岩。火山岩及变质岩。地层层序律:地层形成时的原始产状一般地层层序律:地层形成时的原始产状一般是水平的或近于水平的,并且总是先形成的老是水平的或近于水平的,并且总是先形成的老地层在下面,后形成的新地层盖在上面,这种地层在下面,后形成的新地层盖在上面,这种正常的地层叠置关系称为地层层序律。正常的地层叠置关系称为地层层序律。当地层因构造运动发生倾斜但未当地层因构造运动发生倾斜但未倒转倒转时,倾斜面以上的地层新,倾斜面以下的时,倾斜面以上的地层新,倾斜面以下的地层老。地层老。当地层经剧烈的
4、构造运动,层序发生当地层经剧烈的构造运动,层序发生倒转时,上下关系则正好颠倒。倒转时,上下关系则正好颠倒。(二)化石层序律(二)化石层序律 地质学上常常利用保存在地层中的生物地质学上常常利用保存在地层中的生物化石来确定地层之间的新老关系。化石来确定地层之间的新老关系。古生物化石:古生物化石:地质历史上的生物称为古地质历史上的生物称为古生物,保存在地层中的古代生物遗体和遗迹,生物,保存在地层中的古代生物遗体和遗迹,被钙质、硅质等充填或交代(石化)后即称被钙质、硅质等充填或交代(石化)后即称为化石为化石。生物演化规律生物演化规律:即生物演化的总趋势是:即生物演化的总趋势是从简单到复杂,从低级到高级
5、(从简单到复杂,从低级到高级(进步性进步性););以往出现过的生物类型,在以后的演化过程以往出现过的生物类型,在以后的演化过程中绝不会重复出现(中绝不会重复出现(不可逆性不可逆性)。)。化石层序律(生物群层序律):化石层序律(生物群层序律):不同时不同时代的地层中具有不同的古生物化石组合(代的地层中具有不同的古生物化石组合(阶阶段性段性),相同时代的地层中具有相同或相似),相同时代的地层中具有相同或相似的古生物化石组合(的古生物化石组合(同时期的一致性同时期的一致性););古古生物化石组合的形态、结构愈简单,则地层生物化石组合的形态、结构愈简单,则地层的时代愈老,反之则愈新的时代愈老,反之则愈
6、新。生物演化律生物演化律利用地层层序律和生物演化律确定岩石的相对年龄利用地层层序律和生物演化律确定岩石的相对年龄 柱状图右侧标出的符号代表不同的化柱状图右侧标出的符号代表不同的化石及其组合,不同的层位有不同的化石组石及其组合,不同的层位有不同的化石组合,图中同一年代的地层用虚线相连。合,图中同一年代的地层用虚线相连。鹦鹉螺鹦鹉螺菊菊石石腕腕足足类类三三叶叶虫虫植物植物角角石石 (三)地质体之间的切割律(三)地质体之间的切割律 侵入岩与围岩的关系,总是侵入者年代新,侵入岩与围岩的关系,总是侵入者年代新,被侵入者年代老,这就是切割律被侵入者年代老,这就是切割律。也就是说也就是说较新的地质体总是切割
7、或穿插较老的地质体,较新的地质体总是切割或穿插较老的地质体,即即切割者新、被切割者老切割者新、被切割者老。二、同位素地质年龄的测定二、同位素地质年龄的测定 利用放射性同位素的蜕变规律测定岩石的利用放射性同位素的蜕变规律测定岩石的绝对年龄的方法,称为同位素地质年龄测定法。绝对年龄的方法,称为同位素地质年龄测定法。放射性同位素的蜕变规律:放射性同位素的蜕变规律:放射性元素在放射性元素在自然界中自动地放射出自然界中自动地放射出(粒子)、(粒子)、(电子)(电子)或或(电磁辐射量子)射线,而蜕变成另一种(电磁辐射量子)射线,而蜕变成另一种新元素,且新元素,且各种放射性元素都有自己恒定的蜕各种放射性元素
8、都有自己恒定的蜕变速度变速度。同位素的衰变速度通常是用半衰期。同位素的衰变速度通常是用半衰期(T T1 1/2/2)表示。所谓半衰期,是指母体元素的)表示。所谓半衰期,是指母体元素的原子数蜕变一半所需要的时间。原子数蜕变一半所需要的时间。例如,镭的半衰期为例如,镭的半衰期为16221622年,年,如如果开始有果开始有10g10g镭,经过镭,经过16221622年后就只剩年后就只剩下下5g5g;再经过;再经过16221622年仅只有年仅只有2.5g2.5g 依此类推。依此类推。因此,自然界的矿物和岩石因此,自然界的矿物和岩石一经形成,其中所含有的放射性同位素一经形成,其中所含有的放射性同位素就开
9、始以恒定的速度蜕变,这就像天然就开始以恒定的速度蜕变,这就像天然的时钟一样,记录着它们自身形成的年的时钟一样,记录着它们自身形成的年龄。龄。当知道了某一放射性元素的蜕变速度当知道了某一放射性元素的蜕变速度(T T1 1/2/2)后,那么含有这一元素的矿物晶体自)后,那么含有这一元素的矿物晶体自形成以来所经历的时间(形成以来所经历的时间(t t),就可根据这种),就可根据这种矿物晶体中所剩下的放射性元素(母体同位素)矿物晶体中所剩下的放射性元素(母体同位素)的总量(的总量(N N)和蜕变产物(子体同位素)的总)和蜕变产物(子体同位素)的总量(量(D D)的比例计算出来。其公式如下:)的比例计算出
10、来。其公式如下:式中:式中:为蜕变常数,与蜕变速度(为蜕变常数,与蜕变速度(T T1 1/2/2)有关。关系式为有关。关系式为=0.639/T=0.639/T1 1/2/2,N N、D D 值是在实验室中用质谱仪测出。值是在实验室中用质谱仪测出。t=lnt=ln(1+1+)1 1D DN N 自然界放射性同位素种类很多,自然界放射性同位素种类很多,能够用来测定地质年代的必须具备以能够用来测定地质年代的必须具备以下条件:下条件:具有较长的半衰期,那些在几具有较长的半衰期,那些在几年或几十年内就蜕变殆尽的同位素是年或几十年内就蜕变殆尽的同位素是不能使用的。不能使用的。该同位素在岩石中有足够的含该同
11、位素在岩石中有足够的含量,可以分离出来并加以测定。量,可以分离出来并加以测定。其子体同位素易于富集并保存其子体同位素易于富集并保存下来。下来。母体同位素母体同位素子体同位素子体同位素半衰期半衰期(T1/2)有效范围有效范围测定对象测定对象铷铷(87Rb)锶锶(87Sr)500 亿亿a云母、钾长石、云母、钾长石、海绿石海绿石铀铀(238U)铅铅(206Pb)45.1 亿亿a晶质铀矿、晶质铀矿、锆石、独居石、锆石、独居石、黑色页岩黑色页岩铀铀(235U)铅铅(207Pb)7.13 亿亿a 钍钍(232Th)铅铅(208Pb)139 亿亿a钾钾(14K)氩氩(40Ar)14.7 亿亿aTo 104a
12、云母、钾长石、云母、钾长石、角闪石、海绿石角闪石、海绿石碳碳(14C)氮氮(14N)5692a50000a 今今有机碳、有机碳、化石骨骼化石骨骼钐钐(150Sm)钕钕(144Nd)氩氩(40Ar)氩氩(39Ar)云母、钾长石、云母、钾长石、角闪石、海绿石角闪石、海绿石To 108a用于测定地质年代的放射性同位素用于测定地质年代的放射性同位素铷铷锶法锶法铀(钍)铀(钍)铅法铅法钾钾氩法氩法14C 法法钐钐-钕法钕法40Ar-39Ar 法法 人们对地球表面最古老的岩石进行了年人们对地球表面最古老的岩石进行了年龄测定,获得了地球形成年龄的下限值为龄测定,获得了地球形成年龄的下限值为40 40 亿年左
13、右,如南美洲圭亚那的古老角闪岩的亿年左右,如南美洲圭亚那的古老角闪岩的年龄为(年龄为(41.3041.301.71.7)亿年、格陵兰的古老)亿年、格陵兰的古老片麻岩的年龄为片麻岩的年龄为36 36 亿亿40 40 亿年、非洲阿扎亿年、非洲阿扎尼亚的片麻岩的年龄为(尼亚的片麻岩的年龄为(38.738.71.11.1)亿年等)亿年等等,这些都说明地球的真正年龄应在等,这些都说明地球的真正年龄应在4040亿年亿年以上。以上。综上所述,现在一般认为综上所述,现在一般认为地球的形成年地球的形成年龄约为龄约为4646亿年亿年。三、地质年代表三、地质年代表 地质学家和古生物学家,通过对全球地质学家和古生物学
14、家,通过对全球各个地区新老不同的地层及其所含的古生各个地区新老不同的地层及其所含的古生物化石进行对比研究后,逐渐认识到地球物化石进行对比研究后,逐渐认识到地球和地壳在整个发展进程中,和地壳在整个发展进程中,生物界的演化生物界的演化及无机界的演化均表现出明显的自然阶段及无机界的演化均表现出明显的自然阶段性性。于是,他们以地球演化的这种自然阶。于是,他们以地球演化的这种自然阶段性为依据,配合同位素地质年龄的测定,段性为依据,配合同位素地质年龄的测定,编制出了在全球范围内能普遍参照对比的编制出了在全球范围内能普遍参照对比的年代表,即地质年代表。年代表,即地质年代表。(一)地质年代单位及地层单位的划分
15、(一)地质年代单位及地层单位的划分 地质年代单位地质年代单位是记录相对地质年代是记录相对地质年代的时间尺度,国际上通用的地质年代单的时间尺度,国际上通用的地质年代单位由大到小包括位由大到小包括宙、代、纪、世、期宙、代、纪、世、期五五个基本单位。个基本单位。年代地层单位年代地层单位是每一地质年代单位是每一地质年代单位内形成的地层的总和。年代地层单位由内形成的地层的总和。年代地层单位由老至新包括老至新包括宇、界、系、统、阶宇、界、系、统、阶五个基五个基本单位。本单位。地质年代单位地质年代单位 年代地层单位年代地层单位宙(宙(eoneon)宇(宇(eonothemeonothem)代(代(eraer
16、a)界(界(erathemerathem)纪(纪(periodperiod)系(系(systemsystem)世(世(epochepoch)统(统(seriesseries)期(期(stagestage)阶(阶(stagestage)对应关系地质年代表地质年代表地质年代表地质年代表 寒武纪:是古生代的第一个纪。“寒武”源自英国威尔士的古拉丁文。因为是首先在那里研究的,寒武纪开始于距今5.42亿年,延续时间为5370万年。奥陶纪:古生代第二个纪,约开始于5亿年前,结束于4.4亿年前。在此期间形成的地层称奥陶系。是英国地质学家C.拉普沃思于1879年用Ordovices命名的,Ordovices是
17、威尔士地区的一古民族名“奥陶”一词。志留纪:早古生代的最后一个纪,也是古生代第三个纪。本纪始于距今4.38亿年,延续了2500万年,威尔士地区的一古民族。泥盆纪:晚古生代的第一个纪,从距今4亿年前开始,延续了4000万年之久。是英格兰西南半岛上的一个郡名。石炭纪:是植物世界大繁盛的代表时期。石炭纪开始于距今3.5亿年,延续了约6500万年。由于这一时期形成的地层中含有丰富的煤炭,因而得名“石炭纪”。二叠纪:是古生代的最后一个纪,也是重要的成煤期。二叠纪开始于距今约2.95亿年,延至2.5亿年,共经历了4500万年。三叠纪:是爬行动物和裸子植物的崛起,是中生代的第一个纪。始于距今2.5亿年至2.
18、03亿年,延续了约5000万年。侏罗纪:约1亿9960万年前到1亿4550万年前,名称源于法国和瑞士交界的侏罗山。白垩纪:是中生代地最后一个纪,始于距今1.37亿年,结束于距今6500万年,其间经历了7000万年。岩石地层单位:岩石地层单位:有些地区,常因化石依据有些地区,常因化石依据不足或研究程度不够等原因,只能按地层层序、不足或研究程度不够等原因,只能按地层层序、岩性特征及构造运动特点来划分地层单位,称岩性特征及构造运动特点来划分地层单位,称为区域性地层单位或岩石地层单位。岩石地层为区域性地层单位或岩石地层单位。岩石地层单位一般包括单位一般包括群、组、段三级群、组、段三级。群:群:范围可相
19、当于统范围可相当于统-系,甚至可大于系,系,甚至可大于系,群与群之间常有明显的地层不整合面分开。群与群之间常有明显的地层不整合面分开。组:组:一般是指岩性较均一或几种岩性有规一般是指岩性较均一或几种岩性有规律组合在一起形成的岩石地层单位,其范围通律组合在一起形成的岩石地层单位,其范围通常小于或等于统。常小于或等于统。段:段:通常反映一个组中具有相同岩性特征通常反映一个组中具有相同岩性特征的某个特殊层位。的某个特殊层位。(二)地质年代表及其生物特征(二)地质年代表及其生物特征 由老到新简要介绍如下:由老到新简要介绍如下:1 1、冥古宙(、冥古宙(Hadean EonHadean Eon):):是
20、地球是地球发展的初期阶段,目前在地球表面尚未见发展的初期阶段,目前在地球表面尚未见到或确证这一时期形成的岩石,这可能是到或确证这一时期形成的岩石,这可能是该时期的地表岩石绝大部分已被该时期的地表岩石绝大部分已被后期改造后期改造的缘故。的缘故。2 2、太古宙(、太古宙(Archaeozoic EonArchaeozoic Eon):):是是已有岩石记录的最古老地质年代,这一时已有岩石记录的最古老地质年代,这一时期的岩石一般是变质程度很高的变质岩,期的岩石一般是变质程度很高的变质岩,这一时期的生物仅有极原始的菌藻类。这一时期的生物仅有极原始的菌藻类。3 3、元古宙(、元古宙(Proterozoic
21、 EonProterozoic Eon):):为较为较古老的地质年代,它包括古元古代、中元古古老的地质年代,它包括古元古代、中元古代和新元古代三个代。代和新元古代三个代。其中,中元古代和新元古代在我国被分其中,中元古代和新元古代在我国被分为四个纪,由老到新依次为:为四个纪,由老到新依次为:长城纪(长城纪(ChangchengPeriodChangchengPeriod):):名称来名称来自于我国的万里长城;自于我国的万里长城;蓟县纪(蓟县纪(JixianPeriodJixianPeriod):):名称来自于名称来自于我国天津市的蓟县;我国天津市的蓟县;青白口纪(青白口纪(QingbaikouP
22、eriodQingbaikouPeriod):):名称名称来自于我国北京市附近的青白口镇;来自于我国北京市附近的青白口镇;震旦纪(震旦纪(Sinian PeriodSinian Period):):“震旦震旦”是是我国的古称。我国的古称。元古宙的生物:元古宙的生物:主要为各种原始的菌藻主要为各种原始的菌藻类,包括蓝藻、绿藻、红藻及一些细菌,此类,包括蓝藻、绿藻、红藻及一些细菌,此外还有少量海绵动物、水母及蠕虫等。外还有少量海绵动物、水母及蠕虫等。蓝藻化石蓝藻化石绿藻绿藻水母水母海绵化石海绵化石蠕虫类化石蠕虫类化石 4 4、显生宙(、显生宙(Phanerozoic EonPhanerozoic
23、Eon):):开始开始出现大量较高等生物。分为古生代、中生代和出现大量较高等生物。分为古生代、中生代和新生代。新生代。(1 1)古生代()古生代(Palaeozoic EraPalaeozoic Era):):包括包括六个纪,由老到新依次为:六个纪,由老到新依次为:寒武纪(寒武纪(Cambrian PeriodCambrian Period)奥陶纪(奥陶纪(Ordovicean PeriodOrdovicean Period)志留纪(志留纪(Silurian PeriodSilurian Period)泥盆纪(泥盆纪(Devonian PeriodDevonian Period)石炭纪(石炭纪
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