普通地质学课件-第六章 地质年代

第六章地质年代•相对地质年代的确定•同位素年龄的测定•地质年代表•地质历史时期的生物爆发与灭绝普通地质学第一节相对地质年代的确定地质学家的任务之一：确定地质事件的发生时间、岩石与地层的形成时间（上下顺序、新老关系）两种定时方法：（1）按先后顺序-相对年龄；（2）按距今时间-绝对年龄.两件最轰动全世界的科学新发现1、云南澄江县发现举世闻名的“澄江动物群”（张文堂、侯先光，1985；舒德干等，1993），证实了早寒武世生命大爆炸的科学命题。第一节相对地质年代的确定地质学家的任务之一：确定地质事件的发生时间、岩石与地层的形成时间（上下顺序、新老关系）两件最轰动全世界的科学新发现2、在辽宁北票上园乡四合屯的下白垩世义县组凝灰岩下部首次发现鸟的祖先“中华龙鸟”(季强,1996),是恐龙与原始祖鸟之间的过渡生物属种；继之又于2002年在锦州义县下白垩世九佛堂组中首次发现原始鸟类的新属新种“中华吉祥鸟”及“中华神州鸟”(初鸟类;季强,2002a,2002b)。这两项重大的科学成果确立了中国古生物学界在全球的领导地位，带动了全球古生物学界的迅猛发展。一、地层层序律第一节相对地质年代的确定地质年代：是指地质体形成或地质事件发生的先后顺序（相对）及地质体形成或事件发生距今的年龄（绝对）。在一定的地质历史时期内所形成的岩层或岩层组合称为地层。原始产出的地层具有上新下老的规律，称地层层序率。史密斯——地层层序律创立者地层顶界面的判断——依据沉积构造：泥裂、波痕、雨痕、交错层理流水波痕重庆武隆县江口龙马溪组机械成因的沉积构造——层面构造第一节相对地质年代的确定泥裂新疆北天山呼图壁河化学成因的沉积构造第一节相对地质年代的确定化石是保存在地层中的古代生物遗体或遗迹，并经石化作用后形成的。化石包括实体化石和遗迹化石。二、生物层序律第一节相对地质年代的确定遗迹化石是指由生物活动而产生于沉积物表面或内部并具一定形态的各种痕迹。遗迹化石重庆南川三泉小河坝组第一节相对地质年代的确定遗迹化石——动藻迹山西保德扒楼沟太原组遗迹化石是指由生物活动而产生于沉积物表面或内部并具一定形态的各种痕迹。第一节相对地质年代的确定三、切割律或穿插关系第一节相对地质年代的确定被侵入的年代老、侵入者年代新三、切割律或穿插关系第一节相对地质年代的确定被侵入的年代老、侵入者年代新123一、同位素年龄(绝对年龄)地质体形成的距今时间第二节同位素年龄的测定二、用于测定地质年代具备三个条件:1、具适宜的半衰期:不能太短，也不能太长钍Th、碘I,半衰期6.7年,太短,不能用于测定；碳C14稍长,半衰期5692年,用于测考古材料；锝Te136,半衰期1.4×1021,太长,可探索太阳系元素成因2、要有足够的含量现代技术可将该元素从岩石中分离并测定出来3、子体同位素易于富集并能保存下来三、常用地质测年方法第二节同位素年龄的测定K-Ar,Rb-Sr,U-Pb,Sm-Nd,39Ar/40Ar)1ln(1NDtD：蜕变子体同位素的含量N：母体同位素的含量λ：衰变常数t：衰变时间（地质年龄）一、地质年代表的建立第三节地质年代表1、年代地层单位地质年代单位：宙、代、纪、世、期、时对应年代地层单位：宇、界、系、统、阶、时间带对应岩石地层单位：群、组、段、层2、生物地层单位组合带：指其所含的化石或其中的某一类化石，其从整体看，构成一个自然组合，并以此区别于相邻地层内的生物组合。延限带：指任意生物分类单位在其整个延续范围内所代表的地层体。顶峰带：层某些化石种、属最繁盛的一段地层叫做顶峰带以含有相同的化石内容和分布为特征，并与邻层化石有别的三度空间岩层体。一、地质年代表的建立第三节地质年代表3、岩石地层单位群:最大的岩石地层单位，由两个或两个以上经常伴随在一起而又具有某些统一岩石学特点的组联合构成；或：一大套地层厚度巨大、岩类复杂、又因构造扰动致使原始顺序无法重建时，也可以视为一个特殊的群。组:划分地层的基本单位，具有岩性、岩相和变质程度的一致性。（组可由同种岩石构成、或一种主要岩石夹有重复出现的夹层、或两种/多种岩石重复出现、或很复杂的岩石组分组成一个组）段:组内的次一级岩石地层单位，在组内具有与相邻岩层不同的岩石特征。层:最小的岩石地层单位，指组内或段内的一个明显的特殊单位层一、地质年代表的建立第三节地质年代表4、各类地层单位关系（1）岩石地层单位与年代地层单位的关系①年代地层单位是按照时间阶段划分的，它与地质年代严格对应，而岩石地层单位往往具有穿时性；②年代地层单位没有固定的岩性内容，而岩石地层单位必须具有具体的岩性内容；③高级年代地层单位如界、系、统的分布是全球性的，而岩石地层单位则是只限于一定的地区。（2）生物地层单位与年代地层单位的关系①部分生物生存时间长，通常由其建立的地层单位是穿时的；②称为标准化石的生物延续的地质时间短、分布广泛、保存好，其生存延续界面与时间界面一致，由其建立的地层单位与相应年代地层单位一致，是建立年代地层单位的重要依据。宙代纪世年龄Ma构造运动植物动物元古宙PT新元古代Pt3震旦纪Z晚震旦世54268080010001400180023002500280032003600吕梁运动五台运动藻类早震旦世南华纪Nh青白口纪Qb中元古代Pt2蓟县纪Jx长城纪Cc古元古代Pt1滹沱纪Ht太古宙AR新太古代AR3中太古代AR2古太古代AR1始太古代AR0二、地质年代表（1）第三节地质年代表宙代纪世年龄Ma构造运动植物动物显生宙PH古生代PZ二叠纪P晚二叠世P3251海西运动加里东运动裸子植物孢子植物大量繁盛两栖动物中二叠世P2早二叠世P1299石炭纪C晚石炭世C2早石炭世C1359.2泥盆纪D晚泥盆世D3中泥盆世D2早泥盆世D1416志留纪S末志留世S4裸蕨植物海藻大量繁盛鱼类无脊椎动物晚志留世S3中志留世S2早志留世S1443.7奥陶纪O晚奥陶世O3中奥陶世O2早奥陶世O1488.3寒武纪€末寒武世€4542晚寒武世€3中寒武世€2早寒武世€1二、地质年代表（2）第三节地质年代表宙代纪世年龄Ma构造运动植物动物显生宙PH新生代CZ第四纪Q全新世Qh1.823.065.5145.5199.6251喜马拉雅运动（晚）喜马拉雅运动（早）燕山运动(晚)燕山运动(早)印支运动海西运动被子植物大量繁盛古人类出现哺乳动物更新世Qp新近纪N上新世N2中新世N1古近纪E渐新世E3始新世E2古新世E1中生代MZ白垩纪K晚白垩世K2被子植物裸子植物大量繁盛爬行动物早白垩世K1侏罗纪J晚侏罗世J3中侏罗世J2早侏罗世J1三叠纪T晚三叠世T3中三叠世T2早三叠世T1二、地质年代表（3）第三节地质年代表第三节地质年代表K1（晋祠砂岩）Lb（张家沟灰岩）L0（扒搂沟灰岩）L1（庙沟灰岩）桥头砂岩L2-3（毛儿沟灰岩）L5（东大窑灰岩）山西组太原组晋祠组本溪组8、9#K3（北岔沟砂岩）4、5＃晋西地区华北地区石炭二叠纪煤系地层实例二、地质年代表第四节地质历史时期生物爆发与灭绝二、生物大灭绝生物绝灭：是指一个物种的个体完全消失而不留下后裔。又称终极绝灭。集群绝灭：在地质历史时期，出现多生物门类近乎同时地和全球性地大规模绝灭时，生物界绝灭率突然升高。一、生物大爆发1、显生宙以来的全球生物大灭绝事件美国科学家纽维尔统计了显生宙海洋和陆地无脊椎动物化石分布资料，发现有5个绝灭高峰。奥陶纪末（435Ma）晚泥盆世弗拉斯期末365Ma二叠纪末（251Ma）三叠纪末（203Ma）白垩纪末（65Ma）地史上海生和陆生动物科一级的兴衰曲线（N.Newell，1962，1967）二、生物大灭绝第三节地质历史时期生物爆发与灭绝寒武纪以来的海平面变化2、二叠纪末是显生宙中规模最大的一次生物灭绝事件。科的数量减少了52％种的数量减少了90％我国华南地区二叠纪末，7个海洋生物门类的212个属中，绝灭160属。绝灭率高达75％。种一级的灭绝率多数达95－100％！二、生物大灭绝第三节地质历史时期生物爆发与灭绝2、二叠纪末原因：火山大爆发大规模海退，缺氧事件陨石撞击，南非发现陨石坑地球各圈层之间的异常相互作用事件：全球联合古大陆的形成——对地球内部的隔热效应、大规模火山喷发的放热效应、全球海退和随后的缺氧盆地的出现、干旱气候的迅速扩大和陆地森林野火事件、频繁的古地磁极倒转和保护生命的磁盾作用减弱等。二、生物大灭绝第三节地质历史时期生物爆发与灭绝3、白垩纪末的恐龙绝灭和地外陨石撞击事件白垩纪末，统治地球长达1.7亿年的的恐龙绝灭了!二、生物大灭绝第三节地质历史时期生物爆发与灭绝3、白垩纪末的恐龙绝灭和地外陨石撞击事件美国啊佛雷兹父子（J.Alvarez，1980）利用高灵敏度的放射化学中子活化分析的方法，在意大利、丹麦等地的白垩纪和古近纪的界线粘土层发现铱异常，比相邻的岩层高30倍。界线粘土层厚30cm，形成时间2－3万年。美国依阿华州——直径35km陨石坑俄罗斯西伯利亚直径100km陨石坑墨西哥东南部尤坦卡半岛直径180km陨石坑，同位素年龄为65.010Ma。二、生物大灭绝第三节地质历史时期生物爆发与灭绝3、白垩纪末的恐龙绝灭和地外陨石撞击事件推测10km小行星撞击地球，相当8亿颗广岛原子弹的能量。高温导致海水大量蒸发，大气温度高达100℃，并引起森林大火；海平面下降，并伴随撞击海啸；大量尘埃遮天蔽日，出现“核冬天”，温度下降－48℃，持续3年，14年才得以恢复。大规模火山喷发——印度半岛玄武岩喷发硫酸雨二、生物大灭绝第三节地质历史时期生物爆发与灭绝地质学家一个永恒和基本的问题——如何确定地层的年代。掌握确定相对地质年代的方法：地层层序律、生物层序律和地质体的切割律或穿插关系理解年代地层、生物地层和岩石地层单位概念及其相互关系。小结