第五节-地壳演化史

*第六节地壳演化史主讲教师：蒋维内容导学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。地球的早期演化灼热的地球开始固化冷却出现原始生物一、地层划分地球发展过程中的各种信息，记录在自己的“书页”——地层之中。地层中保留有地质历史上历史事件的痕迹——不同时代的生物遗体和遗迹（化石、岩石特征）等。恢复地球的历史，主要是靠“阅读”和分析地层中不是文字、却胜似文字的记录。一、地层划分地层——在地壳发展过程中形成的各种成层岩石的总称。不仅包括沉积岩，还包括变质的和火山成因的成层岩石。地层与岩层的区别：岩层一般是泛指各种成层岩石，不具有时代含义；地层有老有新，具有时间含义。地层层序——地层上下或新老关系。正常层位——未受扰动的地层，愈处于下部时代愈老，愈处于上部的地层时代愈新。地层划分——按地层的岩性、古生物等特征及形成先后顺序，对地层进行分层。地层划分的依据：地区岩性、岩层的接触关系、古生物特征及放射性同位素年龄。通过地层的划分，建立本地区的地层剖面，可以了解本地区地壳运动和环境演变情况。一、地层划分确定各地层的具体时代，则必须根据地层中所含的生物化石。化石——保存在地层中的地质时期的生物遗体和遗迹。遗体：动物骨骼、硬壳等；遗迹：动物足印、虫穴、蛋、粪便、人类石器等。*古生物化石“宇”、“宙”是什么？“四方上下曰宇，古往今来曰宙”。宇指空间，宙指时间二、地质时代单位二、地质时代单位地质时代单位——从年代地层单位概括抽象出来的时间概念。宙——形成一个宇的地层所占的时间；代——形成一个界的地层所占的时间；纪——形成一个系的地层所占的时间；世——形成一个统的地层所占的时间；期——形成一个阶的地层所占的时间。地层分类系统表地质年代表地质时代演化史前寒武纪时间范围：泛指寒武纪以前的地质时代太古宙地史特征（距今36－25亿年）出现原核生物－原始菌、藻类。大气圈及水体缺氧。海洋广阔，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。中晚期原始陆核形成（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。前寒武纪元古宙地史特征（距今25－5.4亿年）藻类繁盛，并出现真核生物－绿藻。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。陆核扩大，形成原地台和古地台（吕梁、五台运动）早元古代与中晚元古代沉积环境有很大区别：后两个时期水气圈中含氧量增加（贫氧环境）。前寒武纪元古宙晚期（震旦纪）的世界古地理格局陆壳内已经形成许多大规模的稳定地区：古地台。中国地台由华北、塔里木、扬子地台组成。古地台之间及其周围，是一些活动带。南半球各地台组成一个稳定的联合古陆，叫冈瓦纳古陆，大部分位于海平面以上。北方各地台则处于分裂状态，许多地区被海水淹没。前寒武纪元古宙晚期（震旦纪）的生物界植物界：前期出现的各种藻类非常繁盛，并出现最早的灌木丛状原叶体大型藻类植物群。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物群，包含三个门，19个属，24种低等无脊椎动物。返回早古生代划分：寒武、奥陶、志留三个纪，距今5.4－4.1亿年早古生代的生物界－海生无脊椎动物时代海生无脊椎动物空前繁盛。其中以三叶虫、笔石、头足类、腕足类、珊瑚最重要。寒武纪被称为生物大爆炸时代，最具代表的是澄江动物群。寒武纪还被称为三叶虫时代。奥陶纪是无脊椎动物极盛时期。志留纪末，三叶虫、笔石大量灭绝。出现原始脊椎动物淡水无颌类。植物界仍是海生藻类繁盛时期，出现陆生半陆生裸蕨类植物。晚古生代划分：含泥盆、石炭、二叠三个纪，距今4.1－2.5亿年晚古生代的生物界植物界的第一次大发展－蕨类繁盛。泥盆纪被称为裸蕨时代，石炭－二叠纪称为蕨类时代，出现郁郁葱葱的森林景观。并在晚二叠出现裸子植物。动物界的两次大飞跃－从原始脊椎到有脊椎，从水中到陆地。泥盆纪称为鱼类时代。石炭二叠纪又称两栖类时代。出现原始的爬行动物。晚古生代中曾出现多次全球性生物灭绝事件，最重要的两次分别发生于晚泥盆世和二叠纪。晚古生代晚古生代的气候泥盆纪开始已具明显气候分带现象中、晚石炭世以至二叠纪地史上呈现第一次明显的植物分区现象。石炭－二叠纪出现一次持续5000万年的大冰期，但只发生在冈瓦纳古陆内。矿产：石炭－二叠纪是地史上最重要的成煤时代之一。中生代划分：距今2.5－0.65亿年，含三叠、侏罗、白垩三个纪中生代的生物界植物界：被称为裸子植物时代；在早白垩世晚期，出现被子植物，并在晚白垩世取代裸子植物的统治地位。因此植物界比动物界提前半个纪进入新生代脊椎动物界：被称为爬行动物时代；出现鸟类；晚三叠世还出现从爬行动物到哺乳动物的过渡类型。无脊椎动物：被称为菊石时代。与其伴生的还有各种昆虫、淡水轮藻等。恐龙灭绝是中生代最突出的生物事件。中生代中生代构造运动对中国古地理格局的影响印支运动后，中国和亚洲大部分地区处于大陆环境，欧亚古大陆主体最终形成，新形成的古昆仑山、古秦岭横贯大陆东西，对于分隔南北古气候产生一定影响。燕山运动则使中国东部地区大兴安岭-太行山-武陵山一线东西两侧显示出明显的差异现象，西部为大型稳定内陆盆地，东部则属于环太平洋强烈的地壳构造运动和岩浆活动带。中生代中生代的气候三叠纪初气候较干热，以后向温湿转化；气候分带现象很明显。进入侏罗纪，潮湿气候分布更加广泛，如在北美、北欧、东亚、东北亚和南极洲都形成煤层，侏罗纪是仅次于石炭二叠纪的世界主要成煤期。白垩纪气候也较温暖，未见极地冰盖迹象。地表许多地区植被浓密，形成许多白垩系大煤田。新生代时代划分：新生代是最近0.65亿年的地质时代。新生代CZ第四纪Q全新世Qh1更新世QP260新近纪N上新世N2中新世N12330古近纪E渐新世E3始新世E2古新世E16500新生代古近纪地史特征喜马拉雅构造运动（欧洲称新阿尔卑斯运动）造成冈瓦纳古陆进一步分裂：澳大利亚脱离南极，向北漂移；阿拉伯半岛与非洲分开，同亚洲相连，红海出现；南、北美洲时而在“巴拿马地峡”相接；印度地块在始新世和亚洲碰撞，形成南亚次大陆；非洲逐渐向欧洲大陆挤压；在中国，台湾脱离东部边缘。因此在古近纪末，地球上出现了横贯东西的山脉（包括喜马拉雅山脉），古地中海逐渐消失。同时南北向的科迪勒拉山系、西太平洋岛弧相继隆起。新生代新近纪的地史特征新近纪全球海陆轮廓已经和现代相似。但是：陆地比现在稍小。古地中海逐渐封闭成内陆海，但周边仍被残余海水淹没。另外，大西洋周边仍有许多地区被海水覆盖。此后，地中海其余部分经多次变化，残留下黑海、里海和咸海。阿尔卑斯-喜马拉雅山脉和环太平洋山脉都已形成，并继续隆起，特别是青藏高原的隆起对生物界的分布、迁徙和气候变化影响甚大，是地史发展中的一件重要事件。新生代第四纪的地史特征第四纪是地史发展的最新阶段，也是生物界发展的最新阶段，现代海陆分布及地貌形势已经形成，但新构造运动仍很强烈，气候变化和气候波动仍很频繁，周期性地出现过冰川活动，堆积了引人注目的大面积黄土。人类出现是地史上一个重要生物事件。新生代第四纪的地史特征向现代继续演化的生物界。第四纪生物界总的面貌和今天相似。特别是现生植物中绝大部分在第四纪开始时就已经存在了。但动物界特别是哺乳动物发展更新很快。在第三纪初期已出现灵长类。在第四纪初期，古代猿类的一支开始向人类的方向发展。新生代第四纪的重要事件之一：第四纪大冰期冰期：指地质历史上出现的气候寒冷、有大规模冰川活动的时期。冰期间较温暖的时期称间冰期。目前公认的冰期在地质时期曾经有过三次，即前寒武晚期、石炭－二叠纪和第四纪大冰期。但只有第四纪才出现冰期与间冰期交替的现象。第四纪冰期来临的时候，地球的年平均气温曾经比现在低10℃～15℃，全球有１/３以上的大陆为冰雪覆盖，冰川面积达5200万平方公里，冰厚平均1000米左右，海平面下降130米。新生代第四纪的重要事件之二：黄土堆积黄士是特定环境下形成的一种粉砂性、多孔隙、多垂直节理的松散土状堆积。在距今240多万年以前黄土已经开始堆积。一般认为这些黄土是冰碛物和冰水沉积物的粉砂颗粒，被风吹扬搬运到冰川作用区外围地带堆积而成，因此黄土是冰期的产物，古土壤层是间冰期的产物。新生代第四纪的重要事件之三：人类出现第四纪实际上是人类时代。人类的发展可以分为古猿、直立人（猿人）、早期智人（古人）和晚期智人（新人）四个阶段。全新世全新世是第四纪最后一个分期，它与更新世的分界是以最后一次冰期结束、气候由寒转暖为标志，因此也称冰后期。自然环境与更接近现代，生物几乎都是现代种。气候总的趋势是转向温暖，但波动非常明显。地质时代距今时代万年发展阶段代表特征全新世现代人现代人铁器时代铜器时代新石器时代晚更新世2.8－1晚期智人资阳人山顶洞人旧石器晚期19.6－5早期智人尼安德特人马坝人旧石器中期中更新世200－30直立人北京人爪哇人旧石器早期早更新世蓝田人元谋人非洲能人晚第三纪1400－800古猿腊玛古猿使用天然工具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。BACK真核生物—绿藻真核生物的出现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。BACK后生动物的出现迄今，生命在地球上已经延续了35亿年，但是这其中却有近30亿年是水生细菌和藻类的时代。埃迪卡拉动物群的发现，标志着原始的生命形态在经过30亿年的准备之后，其积累的生命能量和无穷的创造力即将喷薄而出。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。BACK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。BACK寒武纪生物大爆炸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山。1909年在那里发现了距今约5.15亿年前的大量古生物化石。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时代更早（5.3亿年前），种类更加丰富，形态更为复杂。长期以来，古生物学家一直都很困惑，为什么地球用了近30亿年的时间才完善了细胞的结构，但在短短的上千万年甚至几百万年就演化出了此复杂、多样的多细胞生物？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？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，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。寒武纪生物大爆炸BACK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