地壳演化史

§5地质历史前寒武纪早古生代晚古生代中生代新生代第3节前寒武纪地球的早期演化地球形成距今46亿年。大约40亿年前地壳冷却固化。进入大气中的水凝结成雨，形成广阔的原始海洋。其时的大气圈缺氧、呈酸性。自地壳固化后，地球发展进入了地质历史时代。时间范围：指寒武纪或古生代以前的地质时代，包括太古宙和元古宙。地球的早期演化灼热的地球开始固化冷却出现原始生物1.太古宙地史特征（距今40－25亿年）出现原核生物－原始菌、藻类。大气圈及水体缺氧。海洋占绝对优势，陆地小而不稳，沉积分异不充分。地壳薄弱，岩浆活动频繁，构造运动、变质作用普遍而强烈。局地开始固结硬化，中晚期形成稳定的基底地块，即原始陆核（阜平运动）。太古宙及以后的早元古代是世界重要铁矿成矿期之一。原核生物原核生物是一种无细胞核的单细胞生物，包括细菌和蓝绿藻。其细胞除了细胞膜外，没有其他由膜围住的特殊构造，细胞內的遗传物质也没有核膜包围。蓝绿藻的细胞內主要含有藻蓝素和藻红素和叶绿素，多呈蓝绿色，可进行光合作用。世界太古宙陆核分布图划分为：古元古代、中元古代、新元古代。其中新元古代后半段，单划分称震旦纪。从缺氧气圈到贫氧气圈（贫氧环境）从原核生物到真核生物藻类繁盛，并出现真核生物。叠层石普遍发育，中元古有紫红色石英砂岩及赤铁矿层发育。晚期出现第一次海生无脊椎动物大发展。由陆核到原地台和古地台陆核扩大，形成原地台和古地台（五台、吕梁运动）早期为规模巨大的低价铁矿床，中晚期形成沉积型赤铁矿床。2.元古宙地史特征（距今25－5.4亿年）真核生物在元古宙地层中发现真核单细胞藻类，但位置分类尚不明确，统称为疑源类。真核生物，标志着生命细胞结构的完善，现代生命都是从19亿年前真核生物出现的原点上辐射进化而来的。真核生物的出现意味着地球大气圈含氧量增加到一定程度。这不仅因为真核生物需进行有氧代谢，而且因为真核细胞不能防御强烈紫外线的损伤。叠层石(stromatolite)是前寒武纪未变质的碳酸盐沉积中最常见的一种“准化石”，是原核生物所建造的有机沉积结构。由于蓝绿藻、细菌等低等微生物的生命活动所引起的周期性矿物沉淀、沉积物的捕获和胶结作用，从而形成了叠层状的生物沉积构造。因纵剖面呈向上凸起的弧形或锥形叠层状，如扣放的一叠碗，故名。叠层石北方华北原地台；南方扬子原地台；西部塔里木原地台中国的元古宙古地理和地层震旦纪，属于新元古代的晚期，震旦为中国之古称，作为地层专名，始于德国F.von李希霍芬，李四光等曾在三峡地区建立震旦系剖面。陆壳内已经形成许多大规模的稳定地区——古地台南半球巴西、非洲、印度和澳大利亚地台组成一个稳定的联合古陆，叫冈瓦纳古陆。发生了一次具有世界意义的已知最古老的大冰期震旦纪（距今6.8-5.4亿年）震旦纪全世界形成的古地台Ⅰ.中国地台（包括华北地台，塔里木地台，扬子地台）；Ⅱ.西伯利亚地台（安卡拉地台）；Ⅲ.俄罗斯地台（又称东欧地台）；Ⅳ.加拿大地台（又称北美地台）；Ⅴ.巴西地台（又称南美地台，）；Ⅵ.非洲地台；Ⅶ.印度地台（包括印度中南部）；Ⅷ.澳大利亚地台。在古地台之间或其周围，是一些相对活动的地带——地槽（海槽）。动物界：晚震旦世时，门类多样的后生动物大量出现，反映生物界的一次飞跃。最具代表性的是1947年发现的澳大利亚埃迪卡拉动裸露物群。由于这类动物缺少硬体，很难成为化石保存下来。但该动物群的一些分子已在欧、亚、非、美等洲发现。中国的黑龙江、陕南、辽宁、湖南等地也发现伊迪卡拉群化石。植物界：刺球藻和宏观藻类非常繁盛，并出现最早的灌木丛状原叶体大型藻类植物群。震旦纪的生物界后生动物的出现后生动物是指动物界除原生动物门以外的所有多细胞动物门类的总称。其特征是体躯由大量形态有分化、机能有分工的细胞构成；与群体原生动物的兼有营养和生殖功能的细胞不同，其生殖细胞和营养细胞有明显的分化。埃迪卡拉动物群埃迪卡拉动物群位于澳大利亚南部的埃迪卡拉地区，生活在6.8-6亿年前的前寒武纪一大群软体躯的多细胞无脊椎动物。以腔肠动物门水母类为主，兼有节肢动物门和环节动物门等。第4节早古生代（距今5.4－4.1亿年）划分：寒武、奥陶、志留三个纪动物界的第一次大发展－海生无脊椎动物时代寒武系，以大量三叶虫突然出现为标志。最多的是三叶虫，故寒武纪又称“三叶虫时代”；其次为腕足类动物；其他无脊椎动物，包括海绵动物、古杯动物、腔肠动物（如珊瑚）、软体动物（如头足类）、环节动物、牙形石、棘皮动物、笔石动物等都已出现。寒武纪被称为生物大爆炸时代，最具代表的是澄江动物群。早古生代生物界原始鱼类奥陶纪开始，主要是志留纪，出现了淡水原始的鱼类无颌类（脊椎动物），一个新的时代即将来临。植物界寒武、奥陶纪都是以海生藻类为主；志留纪，出现半陆生的裸蕨植物，也意味即将进入一个新的时代。三叶虫三叶虫（已灭绝）属节肢动物门，背甲为两条背沟纵向分为一个轴叶和两个肋叶，因此名为三叶虫。大多适应于浅海底栖爬行或以半游泳生活。三叶虫——寒武纪的标准化石A——莱氏虫（中华莱得利基虫）Є1标准化石。B——德氏虫Є2标准化石。C——蝙蝠虫Є3标准化石。澄江动物群澄江动物群出现的时代更早，种类更加丰富，形态更为复杂，以多门类海生软躯体和保存有软体部分的古无脊椎动物化石为代表，包括节肢类、脊索类、叶足类、腕足类等40多门类的80多种动物，完整展示了寒武纪早期海洋生物群落和生态系统。将“寒武纪生命大爆炸”开始的年代追朔到了更早的5.3亿年前。1984年以前，有关“寒武纪生命大爆炸”的线索几乎都来自于加拿大西北部的布尔吉斯（Burgess）山。1984年，中国学者在昆明澄江县抚仙湖发现的澄江化石动物群的浅海生物群落。澄江生物群仿真图集澄江生物群仿真图集（续）腕足类、头足类、腹足类腕足类：属腕足动物门，海生底栖，身体不分节而两侧对称，体外披有两瓣大小不等的壳，在壳体的后端伸出肉茎，以固着于海底或附着于其他物体上生活。腕足类、头足类、腹足类头足类：属软体动物门的头足纲，是该门中发育最完善、最高级的一个纲，如地史上的鹦鹉螺、菊石、角石等和现代的乌贼、章鱼等。均为海生肉食性，身体两侧对称，具发达的头和眼，头和足部全都发育在身体的同一侧。神经系统、循环系统、感觉器官均较发达，雌雄异体。有体外壳或体内壳无壳。从寒武纪时出现，迅速在奥陶纪成为海洋一霸。腕足类、头足类、腹足类腹足类：软体动物门的腹足纲，现代分布最广的软体动物。足位于身体腹面。多具一枚呈螺旋形的外壳。如蜗牛、田螺及多种海生螺。原始脊椎动物淡水无颌类无颌类鱼形动物和真正的鱼类不同，它们没有上下颌骨，口不能有效地张合，只能靠吮吸甚至仅靠水的自然流动将食物送进嘴里食用，因此，被称做无颌类。此外，它们没有真正的偶鳍，中轴骨骼由软骨而不是真骨构成。典型的无颌类在头部及身体前部覆盖有彼此相连的骨板或鳞甲，如同古代武士的铠甲一样保护身体，因此也被称为“甲胄鱼类”。裸蕨植物裸蕨类是最古老、最原始的陆生高等植物，植物体比较矮小，通常不到20cm，由于没有真正的根和叶子，它们也被成为“无叶植物”，枝顶有繁衍后代的孢囊。生命起源未解之谜寒武纪生命大爆发被称为古生物学和地质学上的一大悬案，地球大约是在46亿年前诞生的。在地球诞生后的40亿年时间里，地球上的生命，几乎没留下任何实质性的痕迹，但在短短的2000多万年时间内就演化出了此复杂、多样的多细胞生物，而在早期更为古老的地层中没有找到其明显的祖先化石的现象？是什么原因使得寒武纪的世界能够激发这样的生命爆发呢？古生物学家为此做出大量的努力，认为多种多样的寒武纪动物的出现，或许是因为当时大气中积累了足够的有利于呼吸作用的氧，而且由于“超级大陆”的解体，大陆被海洋分割成大大小小的碎块，陆地的分散造就了很多靠近大陆的浅海区域产生，从而有利于后生动物生存。这种全球环境的变化，使寒武纪生命大爆炸成为可能。构造运动：加里东运动，引起了世界海陆形势的调整和变化古生代初期北半球的古陆：位于中、低纬度地区，保持分裂状态，北美、俄罗斯（欧洲）、西伯利亚、哈萨克斯坦、塔里木、华北（中朝）、华南（扬子）等古陆。南半球冈瓦纳古陆：处于南半球高纬度地区，南美、非洲、印度、南极洲、澳大利亚。北方各古陆与冈瓦纳古陆之间横亘着古特提斯海(古地中海)志留纪末期古大西洋关闭，北美板块与欧洲板块对接，初步形成劳亚大陆；祁连海封闭使柴达木板块和华北板块拼合。其他古海洋也都遭受到不同程度的影响，各大陆板块边缘的陆壳增生。早古生代的构造运动及古地理格局早古生代的气候寒武纪至奥陶纪早、中期，大部地区较干暖中国、巴基斯坦等，都有紫红色氧化圈砾石的砾岩等；世界许多地区有岩盐、石膏等蒸发盐及鲕状灰岩、白云岩等。中国长江中下游、西南及世界许多地方都发现有古杯动物灰岩和古杯礁。古杯动物生活于不低于25℃水温的海水中。奥陶纪早、中期气候和寒武纪相似，气候比较温暖。志留纪初期，当时南极冰盖迅速消融，形成滞流环境。早志留世初，全球广布黑色笔石页岩，表明滞流缺氧环境。晚奥陶世末期晚奥陶世末期被是震旦纪以后的又一次大冰期，但时间短暂，对北方未产生重大影响，但当时出现一次大范围海退（如中国华北地区，晚奥陶世上升为陆，缺失上奥陶统沉积），被认为是由于这次大冰期的出现，导致全球海平面下降的缘故。第5节晚古生代（距今4.1－2.5亿年）划分：泥盆、石炭、二叠三个纪晚古生代的生物界因加里东运动，陆地扩大，陆生生物大量发生和繁盛。植物界的第一次大发展－蕨类繁盛。泥盆纪被称为裸蕨时代，是陆生植物的先驱，因不能真正适应大陆环境，泥盆纪晚期完全绝灭。石炭－二叠纪称为蕨类时代，从海滨延伸到大陆内部，出现了万木参天、郁郁葱葱的森林景观。石炭二叠纪是重要的成煤时代之一。晚二叠世，地壳运动强烈，环境变化，松柏类和苏铁类为代表的裸子植物大量出现。泥盆纪——裸蕨时代真蕨植物植物体具有真正的根、茎、叶。仍用孢子囊繁殖，发生于单个原始细胞。孢子囊壁仅由一层细胞组成，孢子囊大都有较发育的环带，并聚集成子囊群。石炭纪景观石炭纪树干切面晚古生代的植物复原图裸子植物裸子植物是种子植物中的较低级的一大类群，是最早的种子植物。因其种子之外无果实包裹而呈裸露状态，故称为裸子植物。多为乔木，少数为灌木或藤木。裸子植物出现于古生代，中生代最为繁盛，形成茂密的森林，后来由于地史的变化，逐渐衰退。裸子植物很多为重要林木，尤其在北半球，大的森林80％以上是裸子植物。多种木材质轻、强度大、不弯、富弹性，是很好建筑、车船、造纸用材。部分叶子和种子、种仁、花粉、树皮、树干等也可作为药材、食品、化工原料。动物界两次大飞跃无脊椎动物——脊椎动物泥盆纪：三叶虫类减少，笔石类在早泥盆世后期已全部绝灭。出现于志留纪末的鱼类此时繁盛，泥盆纪——鱼类时代，为动物界发展历史的一次大飞跃。我国泥盆纪鱼类超过52个属，多数在江南发现。动物从水中——陆上石炭纪总鳍鱼，逐渐演化成两栖类。晚古生代后期，地壳运动强烈，环境多变，可以勉强用鳍代替四肢在陆上移动。再进一步演化，终于形成两栖类。从水到陆是动物界发展史上的又一次飞跃。中晚石炭世随着陆地面积增大，两栖类进化为原始的爬行动物。晚古生代的动物复原图石炭-二叠纪两栖类复原图泥盆纪鱼类复原图泥盆纪景观图晚古生代的生物集群灭绝自寒武纪生物大爆发以来，地球上的生命演化并非一帆风顺，其中出现了5－7次全球范围内的生物大灭绝事件。晚泥盆纪生物量急剧下降，造礁生物消失，竹节石类、腕足动物的3个目、四射珊瑚10多个科灭亡。事件后，世界普遍海退，蒸发盐广布，南美出现冰川沉积。二叠纪末期估计地球上有96%的物种灭绝，包括90%的海洋生物和70%的陆地脊椎动物。这次大灭绝使得占领海洋近３亿年的主要生物从此衰败消失（如繁盛于古生代早期的三叶虫、珊瑚、蜓类有孔虫、海百合等全部绝灭，腕足类、菊石、棘皮动物、苔藓虫等也遭受严重打击），并让位于新生物种类，生态系统也获得了一次最彻底的更新，为恐龙类等爬行类动物的进化铺平了道路。生物集群灭绝的假说无一定解释。或曰与海洋盐度变化、气候变化、地磁极倒转、宇宙线暴、超新星爆发、陨石撞击等有关，或曰与生物营养结构变化、病毒和瘟疫等有关。晚古生代的构