【正文】 第 5章 . 地殼演化簡史 教學章節(jié) :第九章 1～ 6節(jié) （ 8學時 ） 教學目的 :理解地殼歷史研究方法 ,掌握年代地層單位和地質(zhì)年代單位 。 了解各地質(zhì)時代所發(fā)生的構(gòu)造運動 ， 動植物演化狀況 。 掌握中生代中國地史概況 ， 掌握第四紀環(huán)境變化 。 教學重點： 地層的劃分與對比 ， 巖相古地理分析 ， 構(gòu)造歷史分析 。 古生代生物的演化 ， 中生代中國地史概況 ，新生代環(huán)境演變 。 教學難點： 各地質(zhì)時代的生物演化 、 構(gòu)造運動等地史特征 。 教學方法： 多媒體講授 、 附以電教片 。 教學步驟： （ ） 作業(yè)布置： （ 見各節(jié) ） 地史的研究方法 地層的劃分與對比 巖相古地理分析 構(gòu)造歷史分析 地層的劃分和對比 地球經(jīng)歷了 46億年的歷史 。 地球發(fā)展過程中的各種信息 ， 記錄在自己的 “書頁 ”——地層 之中 。 地層中保留有地質(zhì)歷史上歷史事件的痕跡 ——不同時代的 生物遺體 和 遺跡 （ 化石 、 巖石特征 ） 等 。 化石 和 巖性特征 中蘊藏著地質(zhì)時代自然環(huán)境的 各種信息 ， 我們憑此了解當時的環(huán)境特征 。 恢復(fù)地球的歷史 ， 主要是靠 “閱讀 ”和分析地層中不是文字 、 卻勝似文字的記錄 。 地層劃分的依據(jù) 地層 ——在地殼發(fā)展過程中形成的 各種成層巖石的總稱 。 不僅包括 沉積巖 ， 還包括 變質(zhì) 的和 火山 成因的成層巖石 。 地層與巖層的區(qū)別 ： 巖層 一般是泛指各種成層巖石 ，不具有時代含義 ； 地層 有老有新 ， 具有時間含義 。 地層層序 （ 律 ） ——地層上下或新老關(guān)系 。 正常層位 ——未受擾動的地層 ， 愈處于 下部 時代 愈老 ， 愈處于 上部 的地層時代 愈新 。 標準剖面 ——地層 出露完全 、 順序正常 、 接觸關(guān)系清楚 、 化石保存良好 可供進行地層劃分 、對比等研究的剖面 。 地層劃分的依據(jù)（續(xù)） 地層劃分 ——按地層的巖性 、 古生物等特征及形成先后順序 ， 對地層進行分層 。 地層劃分的任務(wù) ：整理出地層的 上下順序 ， 劃分出不同等級 的階段和 確定其時代 。 地層劃分的依據(jù)： 地區(qū)巖性 、 巖層的接觸關(guān)系 、 古生物特征 及 放射性同位素年齡 。 通過地層的劃分 ， 建立本地區(qū)的 地層剖面 ， 可以了解本地區(qū)地殼運動和環(huán)境演變情況 。 地層對比 ——將不同地區(qū)同一時代的地層進行比較 。 通過地層對比 ， 可以建立廣大地區(qū)地層的 年代順序系統(tǒng) 。 了解廣大范圍的環(huán)境的異同 。 1. 沉積旋回和巖性變化 沉積巖的巖性，包括組成 成份 、 粒度大小 、 渾圓度 、 顏色 、 結(jié)構(gòu) 、 構(gòu)造 等。 巖性特征：從各個側(cè)面反映沉積巖形成的 沉積環(huán)境。 例如：巖石中含 海綠石 說明其形成于 淺海環(huán)境 ； 粒度 大小和 渾圓度 ，反映了 搬運力的強弱 和搬運距離的 長短 ； 顏色 標志了形成時的 氧化還原條件 ； 層理、波浪 等構(gòu)造，反映了沉積過程中的 動力條件 …… 又如 ， 一個 剖面中 ， 下部是砂頁巖含煤層 ， 上部是火山碎屑巖 ；一個是 還原環(huán)境 和成煤時代 ， 一個是地殼運動強烈和 火山活動時代 。 這樣 ， 根據(jù)巖性把地層劃分成兩個單位 ， 代表 兩個發(fā)展階段 。 (1).巖性變化 (2). 沉積旋回 沉積旋回 ——海相地層中，往往巖相 由粗到細又 由細到粗 的重復(fù)變化稱一個沉積旋回。 一個 完整的沉積旋回 ，由一套 海侵層位 和一套 海退層位 構(gòu)成。 一個 大旋回 中，可以包含幾個 次級 或 更次級小旋回 。 地層中一個沉積旋回不一定是完整的。 因 海侵層位容易保存 ， 海退層 位則不易全部或者根本 不保存 。 每一沉積旋回，一般總是由粗碎屑巖開始，稱 底礫巖 。因此， 底礫巖的下部層面 一般是兩個地層單位的 分界面 。 陸相地層 中 ， 沉積旋回 不一定很清楚 。 沉積旋回（續(xù)） 華北燕山區(qū)中、上元古代地層剖面 長城群 下部為 砂頁巖 ，上部為 白云巖 ； 薊縣群 以石灰?guī)r為主，頂部為頁巖； 青白口群 下部為頁巖、粉砂巖，上部為白云巖。 這一剖面由下而上代表了一個巨大的沉積旋回。 在這個大旋回中， 每一個群又代表了一個次一級的旋回 。 沉積旋迥反映了地史中古地理環(huán)境的規(guī)律性變化。 通常 大的沉積旋迥 是 劃分較大地層單位的標志。 2. 巖層接觸關(guān)系 巖層間的 不整合面 是 劃分地層的重要標志 。 任何類型的不整合 ， 都代表巖層的不連續(xù)現(xiàn)象 ， 反映了地理環(huán)境的重大變化 。 兩大沉積旋回之間存在著不整合面 ， 根據(jù)不整合面和沉積旋回所劃分出來的地層界限常是一致的 。 對于侵入巖 ， 必須根據(jù)侵入巖和圍巖的接觸關(guān)系確定時代 。 侵入接觸；沉積接觸 。 如有 多次侵入 ， 侵入體往往互相穿插 ， 則 被穿過的巖體時代較老 ， 穿越其他巖體者時代較新 。 地層的五種接觸關(guān)系 3. 古生物化石 確定各地層的具體時代，則必須根據(jù)地層中所含的生物化石。 化石 ——保存在地層中的地質(zhì)時期的生物遺體和遺跡。 遺體 ：動物骨骼、硬殼等； 遺跡 ：動物足印、蟲穴、蛋、糞便、人類石器等。 化石形成的條件： 生物本身有硬殼、骨骼等不易毀壞的 硬體 ；生物死后盡快地沉積物 掩埋的條件 ；生物遺體經(jīng)較長時間的 填充、置換升餾 等。 標準化石 ——生存時間短、演化快、分布地區(qū)廣、個體數(shù)目多的生物種類所形成的化石。 其僅出現(xiàn)在一定的地層中，是劃分地層的可靠標志。如寒武紀的 三葉蟲 ，奧陶紀、志留紀的 筆石 等。 生物層序律 生物是 從簡單向復(fù)雜 ， 從低級向高級 發(fā)展的，生物演化既具有 不可逆性 ，又 具有階段性 。 一定種類 的生物或生物群總是埋藏在 一定時代的地層 里，而 相同地質(zhì)年代的地層 里必定保存著 相同 或 近似種屬 的化石或 化石群 。 例如：在某地層中發(fā)現(xiàn)有 萊氏三葉蟲 ，則可以據(jù)此斷定該地層屬 早寒武世 。 在地層劃分的基礎(chǔ)上 ，根據(jù) 巖性 、 古生物 和 構(gòu)造運動特征 ，進行 地層對比 ， 建立區(qū)域性的地層新老關(guān)系和年代順序 。 之后 ，還可以在更大范圍內(nèi)進行地層對比， 建立大區(qū)域 的甚至全球的 地層年代順序 。 地層的對比示意圖 如圖，為數(shù)個 出露不全的地層剖面的自然露頭 ，根據(jù)巖性等特征進行對比后，得到這一地區(qū)完整的 地層綜合剖面。 地層對比圖 巖相古地理分析 沉積相 ——沉積物特征 、 生物特征 及其歷代表的 生成環(huán)境 的 總和 。 包括 巖相 (或 沉積巖相 )和 生物相 。 生物相 ——指反映一定沉積環(huán)境的 生物群的生態(tài)特征 。 如含大量筆石的筆石相，反映流水不暢的 海灣環(huán)境 。 巖相 ——指反映一定沉積環(huán)境的 巖性特征 ，包括礦物組成 、 化學成份 、 粒度大小、分選性 、 磨圓度 和 結(jié)構(gòu) 、構(gòu)造 等。 生物相和巖相都反映了沉積巖形成時的 沉積環(huán)境 ，如淺海三葉蟲頁巖相標志了巖性是頁巖，內(nèi)含三葉蟲化石，其代表的沉積環(huán)境是淺海。 沉積相分為： 海相 、 陸相 、 （海陸）過渡相 。 沉積相的分類 1. 海相沉積 濱海相 、 淺海相 、 半深海相 和 深海相 。此外還有 非正常海相 。 (1).濱海相 位于 低潮線 和 高潮線之間 及其臨近地帶的 狹長濱海區(qū) 。 潮汐 和 波浪 作用占主導(dǎo) 。 可分為 潮上帶 、 潮間帶 和 潮下帶 。 沉積物以碎屑物如 礫石 、 砂等為主 ；由于波浪作用強 ， 所以磨圓度和分選度較好 ， 常具 交錯層 、 波痕 、 干 裂等 ， 含 海生動物貝殼 ， 但多破碎 。 近年認識到在 濱海區(qū) 還可以 形成碳酸鹽巖 沉積 。 潮上帶 碳酸鹽巖 中常夾石膏 ， 具碎裂紋理及 泥裂 ， 缺乏生物 。 在 潮間帶 ， 常有 介殼灘 、 鮞狀 及 生物碎屑灰?guī)r ， 間有 白云巖及 石膏層 。 有時在潮上帶被沖碎的巖塊又沖到潮間帶 ， 膠結(jié)形成 竹葉狀灰?guī)r ， 常具有泥裂及生物鉆孔潛穴 。 潮下帶 水動力條件平穩(wěn) ， 常呈 水平層理灰?guī)r ， 化石完整豐富 。 (2).淺海相 海面到深 200m左右的 淺海區(qū) ， 相當于大陸架上的海洋部分 。 波浪作用減小 ， 陽光充足 ， 底棲生物繁盛 ， 沉積物以 陸源細碎屑物質(zhì) 、 化學 和 生物化學沉積物質(zhì) 為主 ，富 含生物遺體 。 一般為： 砂巖 → 頁巖 → 泥灰?guī)r → 石灰?guī)r 。 常夾有 Al、Fe、 Mn等膠體沉積 ， 以及磷塊巖等生物化學沉積而成的礦產(chǎn) 。 有時含特有的 鮞狀結(jié)構(gòu)； 生物 化石種類多 而且豐富 。 有些是在廣闊的陸表海中沉積形成 。 陸表海 又稱 內(nèi)陸海 ， 深度小于 200m， 沉積分異明顯 ，如 有海侵海退 ， 沉積旋回 也比較清楚 。 (3).半深海相和深海相 即相當于大陸坡及海盆底地帶。 深海沉積物 少含 或基本 不含 有 陸屑物質(zhì) ，以各種 碳酸鹽巖為主 。 現(xiàn)代深海沉積有較多的由具有灰質(zhì)和硅質(zhì)硬體的微小浮游生物遺體堆積而成的 生物軟泥 ，及 鐵錳結(jié)核 。鐵錳結(jié)核的物質(zhì)來源可能與海底火山噴發(fā)以及海底地下含礦熱水噴出有關(guān)。 (4).非正常海相 淡化海 如 現(xiàn)代的黑海 ， 水域較深 ， 陸地包圍 ， 大量淡水注入 ， 海水淡化 。 水的 垂直循環(huán)不暢 甚至停止 ， 因此海底為缺氧的 還原環(huán)境 。 生物死亡下沉 ， 形成富含有機質(zhì) 黑色泥質(zhì)沉積 。 古代地層 中有 含筆石黑色頁巖相 ， 大致相當此沉積 。 咸化海 干燥氣候條件下的內(nèi)海 ， 蒸發(fā)量大于淡水補給量 ，形成含鹽量高的 咸化海 。 這種海一般規(guī)模較小 ， 海水較淺 ， 不易形成還原環(huán)境 ， 常 形成缺少生物化石 的 膏鹽 或 白云巖 沉積 。 2 . 陸相沉積 大陸上相對低洼部位接受沉積 ， 形成陸相地層 。 陸相沉積物以 碎屑巖為主 ， 水平方向上 巖性 和 厚度 的變化大 。 多種層理 ， 水平層理 、 斜交層理 和 交鉛錯 層理等 。 干燥地區(qū) ， 沉積物因氧化常呈 紅色 。 保存有 陸生植物及淡水動物的化石 。 陸相沉積物按成因可劃分為： 殘積 、 坡積 、 洪積 、 河流 、 湖泊 、 冰川和風成相等 。 各種陸相地層沉積物的特點： 殘積相 和 坡積相 為土狀鐵、錳、鋁組成個 風化殼 ； 洪積 多為礫巖、砂巖等 粗碎屑巖 。 沖積相 多由礫巖、砂巖、粘土巖等組成， 磨因度好 ，形成于河床、河漫攤，水平層理 、 斜層理 和 交錯層 理均較發(fā)育。 湖泊相 以細秒巖、粉砂巖及粘土巖為主，常具有 極薄的層理 。 冰川相 沉積物 分選性差 ， 不具層理 ，礫石多成 棱角狀 。風成相 沉積物以 礫巖 和 粉砂巖 為主。 3 . 過渡相沉積（海陸交互相沉積） 形成于濱海地區(qū) ， 包括 三角洲相 和 潟湖相 。 三角洲相 河流的三角洲 。 砂質(zhì)沉積 為主 ，具向海洋方向傾斜的 斜層理 ； 陸生植物 、 淡水 和 海生動物 化石混雜 。 底部沉積物變細 ， 以粉砂及粘土為主 ， 層理水平 ， 富含 海生動物化石 。 潟湖相 濱海地區(qū)的 潟湖 。 濕潤氣候 下 ，形成 砂頁巖 和 泥炭層 ， 具薄的水平層理； 干燥炎熱 氣候下 ， 形成白云巖 、 石膏 、 石鹽等 。 巖相分析的主要依據(jù) 指相化石 （ 群 ） ——代表特殊的地理環(huán)境 ， 且指示特殊巖相的化石 （ 群 ） 。 標準化石 和 指相化石 結(jié)合起來 ， 是確定地層時代 、巖相和 重塑古地理環(huán)境 的重要依據(jù) 。 不同的化石指示不同的古地理環(huán)境 。 例如： 現(xiàn)代珊瑚的生活環(huán)境 ：水溫 20℃ 左右 ， 水中沒有混雜的泥沙 ， 水深不超過 50—70m。 則：珊瑚化石指示清澈溫暖的淺海環(huán)境 。 破碎的貝殼 指示 濱海環(huán)境 。 不同的植物化石指示不同的陸相環(huán)境 ， 如 蘇鐵 ——氣候濕熱 ； 銀杏 ——氣候溫和 等 。 1 . 生物化石 2. 巖性特征和結(jié)構(gòu) 巖性特征 、 結(jié)構(gòu) 和 構(gòu)造 等是一定環(huán)境下沉積物的表現(xiàn)形式 。 因此 ， 是巖相分析的重要根據(jù) 。 紅色巖層 ——氧化環(huán)境 ； 黑色頁巖 并含 黃鐵礦 ——還原環(huán)境 ； 交錯層 、 不對稱波痕 ——流動淺水地區(qū) ； 干裂 ——濱海 、 濱湖 環(huán)境； 鮞狀赤鐵礦 和 石灰?guī)r ——溫暖氣候下的 動蕩淺海 ； 竹葉狀灰?guī)r ——波浪作用所及的潮上和潮間帶 、 淺海環(huán)境 或 風暴環(huán)境 ； 鹽假象 ——氣候干燥環(huán)境 等 。 3. 特殊礦物 有些礦物形成于一定環(huán)境下 ， 可以起指相作用 。 海綠石 ——較深淺海環(huán)境 ； 石膏 、 石鹽 ——干燥環(huán)境 ； 白云巖 （ 指形成于 古生代以后者 ） 并 少含化石 ——咸化?；驖暫h(huán)境 。 巖相分析的原則 —— 現(xiàn)實類比法 萊伊爾的 現(xiàn)實主義原理 ： “ 以今證古 ” 、 “ 現(xiàn)在是認識過去的鑰匙 ” 。 認為：今天的自然作用及其