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1、1,普通地质学IntroductionofPhysicalGeology,刘顺喜办公室:资环楼225电话:15978781962邮箱:lsx,河南理工大学资源环境学院InstituteofResources&Environment,HPU,2,第一章-习题,1.太阳系家族成员?类地行星、类木行星?2.太阳表层有哪三层组成?黑子是哪层发出来的?太阳的能量来源?3.恒星的演化过程及其产物。4.地球的演化过程,3,人类史相对于地球发展史?,地质年代与地层系统,地球的年龄?,4,地质年代与地层系统,孙子6岁,爷爷60岁,地质上计算时间的方法有两种:相对地质年代和绝对地质年龄(同位素年龄)。,5,1相对
2、地质年代用来反映岩石、地层或地质事件相对新老关系的时间单位称为相对地质年代。主要依据:岩石、地层的叠置关系、接触关系和岩相特征和保存在地层中的生物化石确定相对地质年代的方法通常有:地层学方法、古生物学方法、构造地质学方法,地质年代与地层系统,6,(1)地层学方法确定相对年代地层层序律,沉积岩的原始沉积总是一层一层叠置起来的,它们存在着下伏沉积一定早于上覆沉积的相对新老关系,地质年代与地层系统,7,地质年代与地层系统,8,层序正常或倒转的鉴别未受剧烈构造运动影响的沉积岩,其上层面称为顶面,下层面称为底面。沉积岩在形成过程中,由于沉积环境、水动力条件、生物等的影响,沉积岩的层面或层内均会保存各种示
3、顶构造。,地质年代与地层系统,9,层面标志存在于岩层层面上的标志,主要有波痕、雨痕、雹痕、泥裂等。(a)波痕水体不深、波浪能影响到的浅水环境下,沉积物表面呈波浪起伏状。通常,波谷圆滑开阔向下,波峰尖棱紧闭朝上。,地质年代与地层系统,10,波痕,地质年代与地层系统,11,(b)雨痕、雹痕松散、细粒沉积物表面,暂时露出水面,在雨滴或冰雹的冲击下遗留的痕迹。凹坑向下,外圈脊状突起向上。,地质年代与地层系统,12,泥裂,(c)泥裂松散、细粒沉积物表面,暂时露出水面,在阳光的暴晒下发生龟裂。泥裂的开口向上。,地质年代与地层系统,13,层内标志存在于岩层层内的标志,最主要是层理标志。,层理流动的介质使沉积
4、物的成分、结构、颜色等沿基本垂直层面方向上所形成的层状构造。其中单向交错层理判断岩层的顶、底面较便利。,地质年代与地层系统,14,生物标志沉积岩中常含有生物化石,化石的保存形态也具有示顶功能。,地质年代与地层系统,15,化石层序律各地质时期所具有的生物种属、类别是不相同的。阶段性:从简单到复杂,从低级到高级不可逆性:以往出现的生物类型在以后演化中不会重复出现不同时代的地层具有不同的化石组合,相同时代的地层中具有相同或相似的化石组合,地质年代与地层系统,(2)古生物学方法确定相对年代的方法,16,始祖鸟,J3,牙形石,D3,昆明鱼,1,地质年代与地层系统,标准化石:,生物属种在地质历史上持续时间
5、短、数量多、分布广、特征显著,所形成的化石为某一时代的地层所特有,17,生物地层对比,生物地层对比是指对不同地区(或剖面)地层中所含化石进行对比。论证生物地层单位的化石内容一致和生物地层位置相当。,地质年代与地层系统,18,切割穿插律,构造运动和岩浆活动的结果,使不同时代的岩层、岩体和构造出现彼此切割穿插关系,利用这些关系也可以确定岩层、岩体和构造形成的先后顺序,A,B,C,D,地质年代与地层系统,(3)构造地质学方法确定相对年代,19,地质年代与地层系统,2同位素地质年代,利用放射性同位素所具有的固定衰变周期,来测定某些含放射性同位素的矿物(岩石)的形成时代-同位素年龄(单位:Ma),放射性
6、元素在自然界中自动地放射出(粒子)(电子)(电磁辐射量子)射线而蜕变成另一种新元素,20,地质年代与地层系统,半衰期(T1/2):母体元素的原子数蜕变一半所需要的时间,已知某一放射元素的半衰期,含该元素的矿物晶体自形成以来所经历的时间(t)可以根据该矿物晶体中所剩下的放射性元素的总量(N)和蜕变产物的总量(D)的比例计算出来,t=ln(1+D/N)/,同位素元素具备条件:(1)具有较长的半衰期(2)在岩石中有足够含量,并能分离出来加以测定(3)子体同位素易于富集并保存下来,21,地质时代是地球历史发展的时间顺序与时限,如同现在的年、月、日等。不同的地质时代,代表了地球发展的不同阶段,地质年代与
7、地层系统,用空间和存在表达时间,什么是时间?奥古斯丁曾幽默地指出:“时间究竟是什么?没有人问我,我倒清楚,有人问我,我想说明,便茫然不了解。”,3地质时代系统,22,3.地质年代单位与地层单位,年代地层单位是指在特定的地质时间间隔中形成的成层或非成层岩石体。形成年代地层单位的地质时间间隔称为地质年代单位,地质年代与地层系统,23,年代地层系统与地质年代表的建立为使全球范围内的地层划分与对比标准一致,国际地层研究机构建立了全球统一的年代地层系统年代地层。为了反映各地质时代单位的起止时间,通过地层中放射性同位素测年,可以确定各地质时代的顺序与时限,从而建立全球统一的地质时间表地质年代表。为了便于研
8、究,我们通常将年代地层、生物演化阶段、构造运动阶段、同位素年龄值等相关内容都表示在地质年代表中。,地质年代与地层系统,3地质时代系统,24,中国区域年代地层(地质年代)表,25,岩石地层单位,岩石地层划分是根据岩石体岩性或岩相特征及其地层关系所进行的地层划分,其目的在于将其划分为能反映岩性特征和变化规律的单位岩石地层单位由岩性、岩相或变质程度均一的岩石构成的地层体,即以岩性岩相为主要依据而划分的地层单位。没有严格限制,往往呈现有规则的传时现象。,岩石地层单位一般分为4级:群、组、段、层。其中组是最基本和最常用的岩石地层单位。,地质年代与地层系统,3地质时代系统,26,岩石地层单位划分,一般由二
9、个或二个以上相邻或相关具有共同岩性(或岩性组合)特征的组联合构成。或指厚度巨大、岩性复杂、未作深入研究又不能分组的一套岩系。对这个复杂的的地层序列可给予专名,如太古代的五台群、阜平群。,群(group)是岩石地层系统中常用的最大一级分类单位。,地质年代与地层系统,3地质时代系统,27,岩石地层单位划分,从岩性上讲,一个组可以是由单一岩性的岩石、或者以单一岩性为主,夹有重复出现夹层的岩石组成;也可以是由两三种,或多种岩性交替出现的岩石构成。还可能以很复杂的岩石组分为一个组的特征,而与其它比较单纯的组相区别。所以组的界线在岩性上应当是容易识别的。组的厚度一般从几米到几百米。组应当展布于一定范围,便
10、于追索对比,在此范围内其岩性、岩相应基本稳定。如龙潭组、山西组等。,组(formation):在岩性、岩相和变质程度等方面具有一致性,成因关系密切的若干岩层的自然组合。(划分岩石地层的基本单位),地质年代与地层系统,3地质时代系统,28,岩石地层单位划分,层(bed):组内岩性特征明显,而又显著区别与相邻岩层的一个最基本单元岩层。,段(member):比组低一级的单位。它在组内具有与相邻岩层不同的岩石特征。通常一个组可以根据岩层岩性特征等标志的不同而划分为若干段。如栖霞组内的臭灰岩段、下硅质层组;龙潭组内的下含煤段、中含煤段、上含煤段等。,地质年代与地层系统,3地质时代系统,29,岩石地层单位
11、划分,小紫泥岩段:由灰色、灰黄色,灰绿色泥岩、紫斑泥岩和粉砂质泥岩组成。具紫斑及菱铁质鲕粒。香炭砂岩段:由灰色、深灰色泥岩、砂质泥岩和浅灰色-深灰色的长石石英砂岩中细粒砂岩(香炭砂岩)。大占砂岩段:由灰色砂岩及深灰灰黑色泥岩、砂质泥岩组成。砂岩以含丰富的白云母碎片的长石石英砂岩为特点。二l煤段:深灰色,黑色薄层状泥岩、砂质泥岩、粉砂岩及煤层组成,地质年代与地层系统,3地质时代系统,30,地层划分类型表,地质年代与地层系统,31,(1)前寒武纪(46-5.4亿年前),混沌漫长的生物进化阶段,46亿年前,地球形成35亿年前,出现圆形或丝状原核生物蓝细菌(藻)19-20亿年前,出现芽球状或球状单细胞
12、真核生物9-10亿年前,逐渐进化为多细胞生物6-7亿年前,生物演化第一次飞跃,出现无壳软躯体的动物群,地质年代与地层系统,32,埃迪卡拉动物群后生动物的演化失败者,Tribranchidium,Praecambridium,Medusinites,Pteridinium,Cyclomedusa,Rangea,埃迪卡拉动物群是后生动物出现后的第一次适应辐射,它们采取的不同于现代大多数动物采取的形体结构变化方式。不增加内部结构的复杂性,只改变躯体的基本形态,变得非常薄,成条带状或薄饼状,使体内各部分充分接近外表面,在没有内部器官的情况下进行呼吸和摄取营养。,33,(2)寒武纪(5.4-4.9亿年前
13、)生物物种大爆发时期,地质年代与地层系统,寒武纪是海生无脊椎动物繁盛的时代。生物从无壳到有壳,出现以我国云南澄江动物群为代表的有壳生物,表明进化过程中的重大飞跃从寒武纪开始,海生无脊椎动物已呈现底栖、浮游和游泳等各种生态的分异。节肢动物、腕足动物、笔石、古杯、牙形类都全面繁荣,生气勃勃。其中,以节肢动物的三叶虫独领风骚,处于极盛时期,34,三叶虫,好运华夏鳗,海口虫,海绵动物,古蠕虫,云南鱼,澄江动物群,澄江动物群海底复原图,35,(3)奥陶纪(4.9-4.38亿年前)海洋无脊椎动物空前繁盛的时代,地质年代与地层系统,奥陶纪时期全球陆地遭受大面积的海水淹没,致使海洋中无脊椎动物得到空前的发展。
14、不仅生物门类增加,而且生态习性上也发生重大的分异,重要的门类有笔石、三叶虫、鹦鹉螺、腕足类和腹足类等。原始的早期鱼形动物无额鱼已开始出现,36,(4)志留纪(4.38-4.1亿年前)海洋生物开始向陆地进军的时代,地质年代与地层系统,海洋中半索动物笔石类、软体动物珊瑚、腕足类和原始无颌鱼大量兴盛,并出现具颌的盾皮鱼和棘鱼。志留纪晚期海水大规模的退却,部分生物适应了半淡水生活,出现了半淡水动物和陆生植物,37,(5)泥盆纪(4.1-3.54亿年前)鱼类的繁盛时期,地质年代与地层系统,在地壳运动影响下,全球陆地面积急剧增长,促使海洋生物向陆地大规模进军,淡水鱼类大量繁盛,而总鳍鱼是鱼类向两栖类过渡的
15、明证。裸蕨植物在陆地上慢慢形成了小型森林,38,(6)石炭纪(3.54-2.95亿年前)全球最重要的成煤期,石炭纪是地质历史时期全球性的成煤时期。陆地植物进入蓬勃发展的新阶段,首次出现大规模的森林,不但广布于滨海低地,同时还延伸至大陆内部。石炭纪的植物已有几千种,其中最著名的有鳞木、封印木等。鳞木树干可高达40米,是当时的“树王”。因此为煤的形成提供最好条件,地质年代与地层系统,39,(7)二叠纪末(2.95-2.5亿年前)发生最大规模生物绝灭事件的时期,地质年代与地层系统,二叠纪是生物界显著变革的时期。鱼类完成了向两栖类转化,进入两栖类时代”。二叠纪末期海生无脊椎动物发生了巨大变化。本来极其
16、繁盛的三叶虫、笔石、蜓、四射珊瑚等大规模绝迹,科数减少52%,种数减少达90%以上,这是地质历史时期最大的一次生物绝灭事件,珊瑚,蜓,40,(8)三叠纪(2.5-2.05亿年前)生物群落焕然一新的时代,地质年代与地层系统,经过了古生代末地球自然环境的重大变化后,许多无脊椎动物绝灭,菊石类、箭石类动物取而代之陆生裸子植物真蕨类和爬行类动物进入繁盛时期,而且晚期开始出现原始的小型哺乳动物,从此生物界的面貌焕然一新,海百合,41,(9)侏罗纪(2.05-1.37亿年前)恐龙进入鼎盛时期,地质年代与地层系统,侏罗纪具有十分良好的地理和气候环境,适合于陆地植物蓬勃发展,成为世界重要的成煤期。优越的生态环
17、境中,爬行类动物,特别是恐龙类进入了最繁盛的阶段。陆生恐龙不仅征服了所有生态环境,而且成功地返回海洋或飞上天空海生无脊椎动物以菊石类和箭石类最为重要。同时始祖鸟和孔子鸟的出现标志爬行类开始向哺乳类进化,42,(10)白垩纪末(0.65亿年前)恐龙王朝遭受灭顶之灾的时代,地质年代与地层系统,白垩纪恐龙一统天下,兴盛之极,发展出以霸王龙为代表的凶猛肉食动物,同时还出现了真正的鸟类。海洋中但在白垩纪末发生了极大的灾害性事件,或是天外来客的撞击,或是地内大规模火山活动等诸多原因,生物属数绝灭了52%,而统治地球1亿多年的恐龙王朝在顷刻之间全部神秘地倾覆,43,(11)第三纪(0.65-0.02亿年前)哺乳动物和被子植物的时代,地质年代与地层系统,第三纪是人类出现前新生代的第一个纪。经过中生代晚期生物大规模绝灭事件以后,哺乳动物替代了恐龙称霸天下的地位,出现了以安氏兽为代表的食草哺乳动物的祖先,此外还有象、犀牛和马等多种大型哺乳动物。最终在第四纪导致人类的出现,44,(12)第四纪(0.65-0.02亿年前)人类统治地球的时代,地质年代与地层系统,45,生物史中的重大事件,创新,更替,科绝灭率%,15,20,57,21,22,Massextinction,46,地球生物的演化,地质年代与地层系统,47,TheEnd,人生如棋,我愿为卒,行动虽缓,但可曾见我后退一步!,普通地质学,
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