第三章-第5节-地质年代

第五节地质年代一、化石二、地层三、地质年代一、化石1.化石的形成2.化石的研究意义3.常见化石1.化石的形成•化石：保存在岩石中的生物遗体和遗迹称为化石。•生物被保存成化石的条件:•1、生物本身具有硬壳、骨骼等不易毁坏的硬体部分容易形成化石。•2、生物死亡后必须尽快地被沉积物所掩埋，这样才能避免氧化腐烂或者被其他动物所吞食。•3、埋藏下来的生物遗体必须在较长时间内经历一定的填充、置换或升馏等作用才能形成化石。•填充:疏松多孔的贝壳、骨骼等被水溶液中的CaCO3、SiO2等所填充。•置换:有机质体分子被CaCO3、SiO2等分子所代换。•升馏:植物叶子、昆虫的几丁质外壳中的氢、氧等成分挥发逸出，最后保留下来碳质薄膜。•标准化石：能够用来确定特定地层时代的化石称为标准化石。标准化石具有演化快，数量多，分布广，特征明显的4大特点。•鱼化石及化石的形成过程植物化石•腕足类化石•二叠纪森林复原图•中生代的恐龙恐龙蛋恐龙蛋化石•新生代的鱼化石植物化石•硅化木植物叶化石•琥珀人类足迹化石（存于火山灰中）人类化石庞贝古城遗址•左图：在白垩纪地层中发现了似人的脚印•右图：在1999年的干旱季节中拍下河床上人与三趾恐龙的脚印清楚地交错而行，图片上通往人的站立处的脚印为人的，向右边的则属三趾恐龙的。白垩纪（一亿四千五百万年～六千五百万年前）的人类脚印、手指化石和铁锤在美国德克萨斯州GlenRose的帕拉克西河（Paluxy）河床中发现有生活在白垩纪的恐龙的脚印2.化石的研究意义•确定地质年代。•研究生物演化规律。•建立地质年表进行地层对比。•研究古地理、古气候、古环境。3.常见(古生物)化石（1）古无脊椎动物（2）古脊椎动物（3）古植物（1）古无脊椎动物•蜓类•珊瑚•双壳类•头足类•三叶虫•腕足类•笔石•腹足类•蜓目•蜓属于原生动物门有孔虫亚纲，是已经绝灭的海生动物，分布于石炭纪、二叠纪。壳多为钙质，外形呈凸镜形、纺缍形、圆球形或圆柱形等。有孔虫大多数生活于热带和亚热带的浅海区，其生活方式以底栖移动为主，也有营浮游生活。浮游有孔虫壳体及房室大多数膨大并呈半球状、近球状或球状。•珊瑚纲•珊瑚为海生的腔肠动物，现代的珊瑚不论单体或群体的都营底栖固着生活，主要富集在温暖的浅海环境。群体珊瑚大量繁殖可以形成大规模的珊瑚礁，现代造礁珊瑚一般生活在温度25—29℃，水深28米以内的浅海中。古代珊瑚化石大部分保存在浅海相沉积中，常与典型浅海生物伴生，其生活习性可能与现代珊瑚相似。•双壳类•双壳类因具有大小完全相等的两壳而得名，两壳左右对称,每一壳无对称面.因此可和腕足类区别。双壳类是无脊椎动物中生活领域最广的门类之一，约有2万种，分布很广，由赤道到两极,，由潮间带至5800米的深海，由咸化海至淡水湖泊都有分布，其生活时代：最早出现于寒武纪初，地史上有四个繁盛期：O（奥陶纪）__S（志留纪）早期。D（泥盆纪）淡水型出现，海生的继续繁盛.。中生代为取代期，海生的取代腕足类的地位。始新世至现代，为本类的全盛期。其生活环境：生活在水中，大部分海产，少数在淡水，极少数为寄生（内寄蛤ntovalva、恋蛤Peregrinamor等），主要以底栖爬行或固着生活,以海藻或浮游生物为食。一般运动缓慢，有的潜居泥沙中，有的固着生活，也有的凿石或凿木而栖，少数营寄生生活。•笔石•笔石是一类已经绝灭的海生群体动物。其外骨骼呈简单或复杂的细枝状，因保存的化石象是用笔在岩层面上所书写的象形字而得名。•三叶虫纲•三叶虫是节肢动物门中已绝灭的一个纲，仅在古生代的海洋中生活。身体扁平，背侧被以坚固的甲壳，腹侧为柔软的腹膜和附肢，背甲两条背沟纵分为一个轴叶和两个肋叶，自前而后又横分为头部，胸部，尾部。•腕足动物门•腕足动物是海生的底栖动物，全为单体，都有两瓣外壳。软体有两个旋卷的腕，司呼吸及捕食之用。软体被两个几丁磷灰质或钙质外壳所包围，化石多仅保存外壳，其轮廓有各种形状，一般壳的长宽约50毫米左右，两壳大小不等，但每一壳左右对称。大多数生活在温暖的浅海环境，营底栖固着生活。六射珊瑚断面美丽的现代珊瑚菊石化石菊石类化石三叶虫•浅海底栖、游泳节肢动物。•个体一般长数厘米。•由头甲、胸甲和尾甲组成。•寒武纪、奥陶纪繁盛。•寒武纪三叶虫化石（2）古脊椎动物•鱼类•两栖类•爬行类•鸟类•哺乳类鱼类•水生脊椎动物。•泥盆纪繁盛直至现代。恐龙复原图满洲龟中生代白垩纪海底复原图鸟类恒温、飞翔高等脊椎动物（新生代）始祖鸟复原图始祖鸟化石•猛犸象化石（第四纪冰期）哺乳类•胎生高等脊椎动物。•新生代繁盛。猛犸象复原图（3）古植物•叠层石•蕨类植物•裸子植物•被子植物叠层石•隐藻遗迹化石。•具叠层构造。•中、新元古代繁盛。现代叠层石蕨类植物•鳞木是石松类的高大木本乔木。•高达40m，直径2m，主要造煤植物。•石炭纪、二叠纪繁盛。cm芦木•楔叶类高大乔木。•石炭纪至二叠纪繁盛。轮叶Annularia：楔叶类枝叶化石裸子植物•苏铁类叶部化石。•大型羽状复叶。•中生代繁盛。cm1cm柯达叶化石高大乔木，晚石炭世至二叠纪繁盛。1cm银杏类叶化石，高大乔木，侏罗纪至早白垩世繁盛。1cm羽杉：松柏类叶化石，中生代繁盛。被子植物•中华古果•最早的被子植物。被子植物叶化石被子植物叶化石硅化木5亿年前4亿年前3亿年前2亿年前1亿年前2-3百万年前地球生物的演化宙代纪符号开始时间持续时间生物发展阶段显生宙新生代Kz第四纪Q2.5至今本纪初期人类祖先出现。第三纪R6764.5植物和动物逐渐接近现代。早第三纪大型有孔虫（货币虫类等）繁荣。硅藻茂盛。哺乳类繁荣。中生代Mz白垩纪K13770本纪后期，被子植物大量发展。有孔虫兴盛。菊石和箭石渐趋绝迹。爬行类至后期急剧减少。侏罗纪J19558真蕨、苏铁、银杏和松柏类等繁荣。箭石和菊石兴盛。巨大的爬行类（恐龙）发展。鸟类出现。三迭纪T23035裸子植物进一步发展。腕足类减少。菊石和瓣鳃类发育。迷齿类绝迹。爬行类发展。哺乳类出现。早古生代Pz二迭纪P28555至晚期，木本石松、芦木、种子蕨、可达树等趋于衰落，裸子植物如松柏类等开始发展。菊石、腕足类等继续发展。本纪末，四射珊瑚、床板珊瑚、三叶虫、蜒类绝灭。石炭纪C35065真蕨、木本石松、芦木、种子蕨、可达树等大量繁荣。笔石衰亡。珊瑚、蜒类、腕足类很多。两栖类进一步发展。爬行类出现。泥盆纪D40050早期裸蕨类繁荣，中期以后蕨类植物和原始裸子植物出现。腕足类和珊瑚发育。原始菊石出现。昆虫和原始两栖类（迷齿类）最初发现。鱼类发展。至晚期，无颌类趋于绝灭。晚古生代Pz志留纪S44040在末期，裸蕨类开始出现。腕足类和珊瑚繁荣。三叶虫和笔石仍繁盛。无颌类发育。至晚期，原始鱼类出现。奥陶纪O50060藻类广泛发育。海生无脊椎动物如三叶虫、笔石、头足类、腕足类、棘皮动物（海林檎）等非常繁盛，板足鲎类出现。发现可靠的四射珊瑚。钙藻发育。寒武纪£57070红藻、绿藻等开始繁盛。与元古代化石相比，若干门类无脊椎动物，尤其是三叶虫“突发性”开始繁荣。低等腕足类、古杯动物等发育。隐生宙元古代Pt没有国际性的划分方案24001830蓝藻和细菌开始繁盛。至末期，无脊椎动物出现。太古代Ar没有国际性的划分方案45002100晚期有菌类和低等蓝藻存在，但可靠的化石记录不多。二、地层1.地层及其层序的建立2.地层的划分和对比1.地层及其层序的建立•地层：在特定的地质时期形成的层状岩层。•地层层序律：地层未经强烈的构造变动而倒转或位移时，保持着正常的顺序，即先形成的地层在下，后形成的地层在上，称为地层层序律。•生物层序律：生物是从简单向复杂，从低级向高级发展的，生物演化既具有不可逆性，又具有阶段性。所以一定种类和生物或生物群总是埋藏在一定时代地层里，而相同地质年代的地层里必定保存着相同或近似种属的化石或化石群。干裂、波痕斜层理递变层理根据沉积岩的原生构造判断地层层序•大峡谷中的地层分布2.地层的划分和对比•地层的划分：是依据地层的某种特征或属性，按照地层的原始顺序，将地层剖面划分为不同类型、不同级别的地层单位。•地层的对比：是依据地区的特征或属性，对不同地区的地层单位进行比较研究，论征这些地层单位在特征和地层位置上的对应和相当关系。地层柱状图地层划分地层对比A地层完整B地层缺失三、地质年代1.相对地质年代2.绝对年代3.地质年表1.相对地质年代（确定原则）•地层层序律：根据叠加原理。（老地层在下，新地层在上）利用波痕，层理，泥裂，雨痕可判断岩层顶底。•生物层序律：生物演化遵循由简单到复杂，低级到高级的不可逆原则。利用生物群特征确定岩层新老。•地质体之间的切割关系：被切割的先形成，切割者后形成。地层新老关系的确定风成砂丘岩层的交错层理层面构造•现代干裂页岩中的干裂•对称波痕的形成不对称波痕的形成••根据地质体之间的切割关系判断新老关系相对地质年代只能说明各种岩石、地层的相对新老关系，而不能确定某种岩石或岩层形成距今的年龄。那些尚未发现化石的古老地层和不含化石的岩浆岩和变质岩，其相对地质年代也难以确定。因此，早在上一世纪，人们就开始探索如何测定岩石的绝对年龄。2.绝对年代（同位素年龄的测定）•本世纪初期核子物理学的先驱者们发现了某些元素的放射性以后，地质学家们就开始利用放射性同位素的蜕变规律来测定岩石的绝对年龄。•这就是绝对地质年代测定法，又叫作作同位素测年法，国外则称为同位素钟。•其基本原理是基于每种放射性同位素有其固定的衰变常数，只要分别测定岩石中矿物所含的放射性同位素(母体)及其蜕变产物(子体)的含量，就可以计算出该矿物形成至今的实际年龄，即该矿物的同位素年龄。如果该矿物是岩石形成时所生成的，那么矿物的同位素年龄就可以代表该岩石的绝对地质年代。原理：•放射性元素衰变后成为稳定元素；如：铀（238）=铅（206）+8氦（4）。•衰变具固定的半衰期（年）；衰变速度不受外界影响。•矿物为测定对象。放射性元素的衰变•氦核•电子•能量U-238衰变成Pb-206的过程•其计算公式如下：t=1/λln(1+D/N)•N为母体同位素含量，D为子体同位素含量，λ为该放射性元素的衰变常数。放射性同位素种类很多，但能用于测定绝对地质年代的必须具备以下条件：1．具有适当的半衰期。一般说来，地质体的形成时间都比较久远。因此，那些半衰期极短的放射性同位素是不适用的，必须采用其半衰期与地质体形成距今时间幅度相当的放射性元素。2．该同位素在岩石或矿物中要有足够的含量，可以将其分离出来并加以定量测定。3．其子体同位素易于富集并能保存。用于测定地质年代的放射性同位素母体同位素(N)子体同位素(D)半衰期衰变常数(λ)U238U235Th232Rb87K40C14Pb206Pb207Pb208Sr87Ar40N144.468×109年7.O4×108年1.40×1010年4.9×1010年1.28×109年5730年1.55×10-10/年9.84×10-10/年0.495×10-10／年0.141×10-10／年0.541×10-9／年1.21×10-4／年据F．WilliamWalreretal．，l9773.地质年表•通过对全球各个地区岩层剖面的系统划分与对比，并采用相应岩层的同位素测年资料，按年代先后把地质历史进行系统性的编年制表，这就是地质年代表。•它不仅包括了各个地质年代单位、名称、代号和距今年代等内容，而且反映了地壳中无机界(矿物、岩石)与有机界(动、植物)演化的顺序、过程和阶段。地质年代表中的地质年代单位为宙、代、纪、世，与其相对应的年代地层单位是宇、界、系、统。在地质学研究中，把地质历史按不同的级别划分了不同的时间单位。由大到小分别是：宙、代、纪、世。而在这些时间单位内形成的地层称为：宇、界、系、统级别地质年代单位年代地层单位大宙宇代界纪系小世统•地质年代单位年代地层单位•宙……………………宇•代……………………界•纪……………………系•世……………………统•宙(Eon)是地质年代的最大单位，在宙的时间内所形成的年代地层单位叫宇(Eonthem)。根据生物的演化，把整个地质历史