地质年代及地层系统共81页
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8第四章 地质年代及地层系统
第四章地质年代及地层系统据科学家研究地球形成大约46亿年，在这46亿年的漫长地质历史中，地球上经历了一系列地质事件，如生物的大规模兴衰与灭绝，强烈的构造运动，岩浆活动，海陆变迁等，地球的发展演化历史正是有这些地质事件所构成，所以研究地球的发展历史，最重要、最基础的工作就是要确定这些事件的发生年代。
早在十八世纪，科学家在寻找矿产的生产活动中发现，在岩石中含有的古生物化石的面貌能反映其新老顺序。
层位越高的岩石中的生物化石的面貌越接近现代，科学家因此得出了相对地质年代的概念。
并提出了与地层系统相对应的地质年代表。
第一节地层的划分及对比地质年代：地质年代是指地球（壳）形成、发展、变化的历史年代。
相对地质年代：地质体形成或地质事件发生的先后顺序。
绝对地质年代：地质体形成或地质事件发生时距今多少年。
地层的划分1、地层叠覆律：地层形成的时间顺序规律。
地层形成时都是水平或近水平的，并且，较老的地层先形成，位于较下部位，较新的地层后形成，覆于较上部位。
简而言之，原始产出的地层具有下老上新的规律，即地层叠覆律（N.Steno,1669）。
2、生物层序律：“不同时代的地层含有不同的化石，含有相同化石的地层其时代是相同的”（W. Smith, 1796）利用地层中所含的化石把上下地层进行划分。
生物演化是由简单到复杂，由低级到高级，生物种属由少到多，而且这种演化和发展是不可逆的。
因而，各地质时期所具有的生物种属、类别是不相同的。
时代越老，所具有的生物类别越少，生物越低级，构造越简单；时代越新，所具有的生物类别越多，生物越高级，构造越复杂。
因此，在时代较老的岩石中保存的生物化石相对较低级，构造较简单；而在时代较新的岩石中保存的生物化石相对较高级，构造较复杂。
3、地层接触关系：根据岩层之间的不整合面，把上下地层划分为有关的单位。
4、地层切割律：构造运动、岩浆侵入使不同时代的岩层、岩体之间断裂或切割穿插，利用这种切割与穿插关系的相对先后顺序。
《基础地质学PPT》02 地质年代与地层系统
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）
地质年代与地层系统
20
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
地质年代与地层系统
（3）构造地质学方法确定 相对年代
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
18
D
A C
B
地质年代与地层系统
19
2 同位素地质年代
放射性元素在自然界中自 动地放射出α（粒子）β （电子）γ（电磁辐射量 子）射线而蜕变成另一种 新元素
地质年代与地层系统
4
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）。
地质年代与地层系统
5
1 相对地质年代 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
澄江 动物群
海
34
口
虫
海绵动物
好
云南鱼
运
华
夏
古
鳗
蠕
虫
三叶虫
澄江动物群海底复原图
地质年代与地层系统
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
20
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
地质年代与地层系统
（3）构造地质学方法确定 相对年代
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
18
D
A C
B
地质年代与地层系统
19
2 同位素地质年代
放射性元素在自然界中自 动地放射出α（粒子）β （电子）γ（电磁辐射量 子）射线而蜕变成另一种 新元素
地质年代与地层系统
4
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）。
地质年代与地层系统
5
1 相对地质年代 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
澄江 动物群
海
34
口
虫
海绵动物
好
云南鱼
运
华
夏
古
鳗
蠕
虫
三叶虫
澄江动物群海底复原图
地质年代与地层系统
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（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
地史学二——地质年代与地层系统
考古测年（陶瓷、砖瓦等经历高温的物体）， 沉积物测年（经历阳光暴晒）。
陶瓷真伪鉴定
萨拉乌苏河第四纪地层年代
LiBS etal_AGS_V81_2007_Phases of environmental evolution indicated by primary chemical elements and paleontological records in the Upper Pleistocene-Holocene Series for the Salawusu River Valley, China
相对地质年代的确定
地层 古生物
绝对年代测定方法
钾-氩（40K-40Ar） 铀-铅（U-Pb） 铷-锶（Rb-Sr） 氩-氩（40Ar-39Ar） 碳十四（14C） 铀系（U） 树轮、石笋、珊瑚 古地磁 冰川&湖泊纹泥 氨基酸外消旋（AAR ） …… 热释光（TL） 光释光（OSL） 光释光测年简介 宇宙射线（TCN） 电子自旋共振 中寒武世Є2 早寒武世Є1 时代： 晚 中 早
地层 寒武系Є 上寒武统Є3 中寒武统Є2 下寒武统Є1 地层： 上 中 下
如： ……
显生宙形成的地层为_________ 显生宇 ； 显生宇为_________ 显生宙 时期形成的地层。 中生代形成的地层为_________ 中生界 ； 中生界为_________ 中生代 时期形成的地层。 侏罗纪形成的地层为_________ 侏罗系 ； 侏罗系为_________ 侏罗纪 时期形成的地层。 早侏罗世形成的地层为_________ 下侏罗统 ； 下侏罗统为_________ 早侏罗世时期形成的地层。 中侏罗世形成的地层为_________ 中侏罗统 ； 中侏罗统为_________ 中侏罗世 时期形成的地层。 晚侏罗世形成的地层为_________ 上侏罗统 ； 上侏罗统为_________ 晚侏罗世时期形成的地层。 全新世形成的地层为_________ 全新统 ； 全新统为_________ 全新世 时期形成的地层。 更新世形成的地层为_________ 更新统 ； 更新统为_________ 更新世 时期形成的地层。
陶瓷真伪鉴定
萨拉乌苏河第四纪地层年代
LiBS etal_AGS_V81_2007_Phases of environmental evolution indicated by primary chemical elements and paleontological records in the Upper Pleistocene-Holocene Series for the Salawusu River Valley, China
相对地质年代的确定
地层 古生物
绝对年代测定方法
钾-氩（40K-40Ar） 铀-铅（U-Pb） 铷-锶（Rb-Sr） 氩-氩（40Ar-39Ar） 碳十四（14C） 铀系（U） 树轮、石笋、珊瑚 古地磁 冰川&湖泊纹泥 氨基酸外消旋（AAR ） …… 热释光（TL） 光释光（OSL） 光释光测年简介 宇宙射线（TCN） 电子自旋共振 中寒武世Є2 早寒武世Є1 时代： 晚 中 早
地层 寒武系Є 上寒武统Є3 中寒武统Є2 下寒武统Є1 地层： 上 中 下
如： ……
显生宙形成的地层为_________ 显生宇 ； 显生宇为_________ 显生宙 时期形成的地层。 中生代形成的地层为_________ 中生界 ； 中生界为_________ 中生代 时期形成的地层。 侏罗纪形成的地层为_________ 侏罗系 ； 侏罗系为_________ 侏罗纪 时期形成的地层。 早侏罗世形成的地层为_________ 下侏罗统 ； 下侏罗统为_________ 早侏罗世时期形成的地层。 中侏罗世形成的地层为_________ 中侏罗统 ； 中侏罗统为_________ 中侏罗世 时期形成的地层。 晚侏罗世形成的地层为_________ 上侏罗统 ； 上侏罗统为_________ 晚侏罗世时期形成的地层。 全新世形成的地层为_________ 全新统 ； 全新统为_________ 全新世 时期形成的地层。 更新世形成的地层为_________ 更新统 ； 更新统为_________ 更新世 时期形成的地层。
地史学2第二章 地层系统和地质年代
35
2.地层接触关系类型
平 行 不 整 合
平行不整合 (或假整合 ，也 称 拟 整 合 ): 上 、 下两套沉积物 ( 成 岩后的地层 ) 之间 隔着的一个大陆 侵蚀面，但两者 的产状平行—致。
36
不 整 合
37
2.地层接触关系类型
平 不 行 整 不 合 整 合
因地壳运动的结果，原来 的沉积区上升为陆上剥蚀区， 于是沉积作用转化为侵蚀作用， 这时不但没有新的物质继续沉 积，原有的沉积物反而被剥蚀， 直到该区再次下降为沉积区， 接受新的沉积。
第二章 地层系统和地质年代
Stratigraphic System and Geological Time
1
一、地层的概念和地层学 二、地层之间的关系 及其地质意义 三、地层的划分和对比
2
一、地层的概念和地层学
3
岩层和地层 地史学研究的基本资料是在 地质时期中形成的岩石记录，野 外见到的成层岩石(沉积岩、火山 岩及其变质岩)泛称为岩层 （layer or bed)。
查才能正确判断。
47ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
2.地层接触关系类型
侵入岩体也包括在地层的 范畴之内，它与周围的岩层也 有不同的接触关系。
48
2.地层接触关系类型
侵 入 接 触
侵入接触：如果岩浆岩在 沉积岩形成之后侵入，则在侵 入体接触带上会出现烘烤变质 等现象，侵入岩中往往还残留 有围岩的捕虏体，有时还被与 侵入体共生的岩脉所贯入。这 种关系称侵入接触。
8
近年来，许多地质学家认为地层学 不但要研究岩层的形成顺序和年代关系， 同 时 还 要 涉 及 岩 层 形 状 (shape) ， 分 布 (distribution)、组成(composition)、化石 (fossil) 的 内 容 、 地 球 物 理 性 质 (geophysical property) 和地球化学性质 (geochemical property) ，即包括了地层 的物质特征、时空分布规律和成因环境 等方面的内容，这就是广义地层学。
地质年代及地层系统81页PPT
地质年代及地层系统
11、用道德的示范来造就一个人，显然比用法律来约束他更有价值。—— 希腊
12、法律是无私的，对谁都一视同仁。在每件事上，她都不徇私情。—— 托马斯
13、公正的法律限制不了好的自由，因为好人不会去做法律不允许的事 情。——弗劳德
14、法律是为了保护无辜而制定的。——爱略特 15、像房子一样，法律和法律都是相互依存的。——伯克
41、学问是异常珍贵的东西，从任何源泉吸 收都不可耻。——阿卜·日·法拉兹
42、只有在人群中间，才能认识自 己。——德国
43、重复别人所说的话，只需要教育； 而要挑战别人所说的话，则需要头脑。—— 玛丽·佩蒂博恩·普尔
44、卓越的人一大优点是：在不利与艰 难的遭遇里百折不饶。——贝多芬
45、自己的饭量自己知道
11、用道德的示范来造就一个人，显然比用法律来约束他更有价值。—— 希腊
12、法律是无私的，对谁都一视同仁。在每件事上，她都不徇私情。—— 托马斯
13、公正的法律限制不了好的自由，因为好人不会去做法律不允许的事 情。——弗劳德
14、法律是为了保护无辜而制定的。——爱略特 15、像房子一样，法律和法律都是相互依存的。——伯克
41、学问是异常珍贵的东西，从任何源泉吸 收都不可耻。——阿卜·日·法拉兹
42、只有在人群中间，才能认识自 己。——德国
43、重复别人所说的话，只需要教育； 而要挑战别人所说的话，则需要头脑。—— 玛丽·佩蒂博恩·普尔
44、卓越的人一大优点是：在不利与艰 难的遭遇里百折不饶。——贝多芬
45、自己的饭量自己知道
地层系统和地质年代
➢ 海平面上升时期，海水向大陆方向侵进过程中所形 成的沉积序列--海进（或海侵）序列 (transgression success)
➢ 海平面下降时期，海水从大陆方向后退过程中所形 成的沉积序列--海退序列 (regression success)
海进序列成因示意图
A
a
A
b
A
c
随着海平面不断上升，A点的沉积由相对近岸型逐渐变为远岸型。 在垂向上，而呈现沉积物“上细下粗”的特点。
不整合面上下两套地层产状大体一致
➢ 角度不整合接触 (angular unconformity)
不整合面上下两套地层产状不一致
地层的沉积旋回：
沉积地层（岩层）在形成过程中，受海平面升降变 化的影响，其岩性变化在空间和时间上都呈现一定的规 律性变化。因此在海平面上升和下降过程中形成有规律 的沉积序列：
地层系统和地质年代
2. 地层层序的建立
--地层层序律 Principle of superposition
G
层状岩石的原始形成序列总是新岩层叠覆在老
F
岩层之上，即“下老上新”。
斯丹诺（Nicolaus Steno, 1638-1687）
E
T
D
C
如果将最老到最新的岩石按它们形成的先后顺序
B
排列起来---岩层柱（地层柱），就有可能建立
➢ 断层接触
➢ 整合接触(contormity) ：
没有明显侵蚀间断的两套岩层间的接触关系
➢ 不整合接触 (unconformity)：存在明显侵蚀间
断的两套岩层间的接触关系。由于地壳运动，原来的 沉积区抬升成陆，先形成的沉积物遭受剥蚀作用，而 后被年轻的沉积岩层所覆盖。------海侵超覆
➢ 海平面下降时期，海水从大陆方向后退过程中所形 成的沉积序列--海退序列 (regression success)
海进序列成因示意图
A
a
A
b
A
c
随着海平面不断上升，A点的沉积由相对近岸型逐渐变为远岸型。 在垂向上，而呈现沉积物“上细下粗”的特点。
不整合面上下两套地层产状大体一致
➢ 角度不整合接触 (angular unconformity)
不整合面上下两套地层产状不一致
地层的沉积旋回：
沉积地层（岩层）在形成过程中，受海平面升降变 化的影响，其岩性变化在空间和时间上都呈现一定的规 律性变化。因此在海平面上升和下降过程中形成有规律 的沉积序列：
地层系统和地质年代
2. 地层层序的建立
--地层层序律 Principle of superposition
G
层状岩石的原始形成序列总是新岩层叠覆在老
F
岩层之上，即“下老上新”。
斯丹诺（Nicolaus Steno, 1638-1687）
E
T
D
C
如果将最老到最新的岩石按它们形成的先后顺序
B
排列起来---岩层柱（地层柱），就有可能建立
➢ 断层接触
➢ 整合接触(contormity) ：
没有明显侵蚀间断的两套岩层间的接触关系
➢ 不整合接触 (unconformity)：存在明显侵蚀间
断的两套岩层间的接触关系。由于地壳运动，原来的 沉积区抬升成陆，先形成的沉积物遭受剥蚀作用，而 后被年轻的沉积岩层所覆盖。------海侵超覆
地质年代和地层系统介绍
32
3．岩石组合法
一种岩石为主夹有少量其他岩石。 两种岩石等厚或不等厚互层。 沉积旋回。
33
四川盆地二叠系地层柱状对比 图
34
沉积旋回
是一套自下而上颗粒由粗变细再由细变粗的岩石组合。 下部海侵层序——由粗变细的部分。 上部海退层序——由细变租的部分。
35
沉积韵律——岩石按照一定的生成顺序在剖面中作有规 律重复。 如砂岩—粘土岩—灰岩，灰岩—粘土岩—砂岩。
例如寒武纪带壳动物群中三叶虫总体上 占优势，称为三叶虫时代。
泥盆纪以脊椎动物中的鱼类大量繁盟为 特征，称为鱼类时代等。
10
11
新生代
第四纪Q（更新世、全新世）
新
新近纪N（中新世、上新世）
古近纪E（古新世、始新世、渐新世）老
全新世
更新世
上新世
中新世 渐新世 始新世
12
古新世
世
是常用的第四级地质年代单位，代表比纪次一级的生物 界演化阶段。以古生物的科和目的更新做为依据。
13
期
是常用的基本地质年代单位，是一个统范围内生物演化 阶段的更具体的划分。
适用于同一生物地理区。
14
时
是最小的地质年代单位。 依据生物属种的延限带和组合带建立起来的地层带。
15
地质年代表
表6——2
16
第二节地层的划分和对比
一、概念 1.岩层 由上下两岩性界面所限制的同一岩
7
代
是第二级地质年代单位，代的划 分是根据全球生物界演化的重大 变化。
早古生代——海生无脊椎动物的繁盛为特 征。
晚古生代——鱼类、两栖类、蕨类植和 海生无脊椎动物并存为特征。
3．岩石组合法
一种岩石为主夹有少量其他岩石。 两种岩石等厚或不等厚互层。 沉积旋回。
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四川盆地二叠系地层柱状对比 图
34
沉积旋回
是一套自下而上颗粒由粗变细再由细变粗的岩石组合。 下部海侵层序——由粗变细的部分。 上部海退层序——由细变租的部分。
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沉积韵律——岩石按照一定的生成顺序在剖面中作有规 律重复。 如砂岩—粘土岩—灰岩，灰岩—粘土岩—砂岩。
例如寒武纪带壳动物群中三叶虫总体上 占优势，称为三叶虫时代。
泥盆纪以脊椎动物中的鱼类大量繁盟为 特征，称为鱼类时代等。
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新生代
第四纪Q（更新世、全新世）
新
新近纪N（中新世、上新世）
古近纪E（古新世、始新世、渐新世）老
全新世
更新世
上新世
中新世 渐新世 始新世
12
古新世
世
是常用的第四级地质年代单位，代表比纪次一级的生物 界演化阶段。以古生物的科和目的更新做为依据。
13
期
是常用的基本地质年代单位，是一个统范围内生物演化 阶段的更具体的划分。
适用于同一生物地理区。
14
时
是最小的地质年代单位。 依据生物属种的延限带和组合带建立起来的地层带。
15
地质年代表
表6——2
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第二节地层的划分和对比
一、概念 1.岩层 由上下两岩性界面所限制的同一岩
7
代
是第二级地质年代单位，代的划 分是根据全球生物界演化的重大 变化。
早古生代——海生无脊椎动物的繁盛为特 征。
晚古生代——鱼类、两栖类、蕨类植和 海生无脊椎动物并存为特征。
地球科学概论地质年代和地层系统4
化石层序律/ 2 化石层序律/生物层序律 （1）生物演化律 进步性：生物演化的总趋势是从简单到复杂 从低级到高级。 从简单到复杂， a进步性：生物演化的总趋势是从简单到复杂，从低级到高级。 阶段性：生物的演化过程不是均一和等速的，而是由缓慢的量 b阶段性：生物的演化过程不是均一和等速的，而是由缓慢的量 急速的质变交替出现 在质变中生物大量绝灭和突发演化， 交替出现， 变和急速的质变交替出现，在质变中生物大量绝灭和突发演化， 从而形成了生物演化的阶段性 阶段性。 从而形成了生物演化的阶段性。 c不可逆性：即以前出现并灭绝的种类在以后不会再重复出现 不可逆性： 同时期的一致性：同一个地质历史时期生物界的总貌具有 地质历史时期生物界的总貌具有全球 d同时期的一致性：同一个地质历史时期生物界的总貌具有全球 的一致性，这一特征使得全球地层对比成为可能。 的一致性，这一特征使得全球地层对比成为可能。
2 同位素地质年代的测定：利用放射性同位素衰变前后 同位素地质年代的测定： 质量来计算地质年龄的方法。 质量来计算地质年龄的方法。
现在已知的最古老的岩石， 1973年在格陵兰发现的 年在格陵兰发现的， 现在已知的最古老的岩石，是1973年在格陵兰发现的，年龄为 38亿年；1983年又在澳大利亚找到几粒年龄为41亿 42亿年的矿 年又在澳大利亚找到几粒年龄为41 38亿年；1983年又在澳大利亚找到几粒年龄为41亿～42亿年的矿 亿年 物颗粒。所以敢说，距今40亿年前后，地壳已开始形成。这种采 40亿年前后 物颗粒。所以敢说，距今40亿年前后，地壳已开始形成。 用同位素方法测定的年龄，称为同位素年龄。 用同位素方法测定的年龄，称为同位素年龄。 同位素年龄
（1）生物演化律 ）
化石层序律/ 2 化石层序律/生物层序律 （1）生物演化律 化石层序律：不同时代的地层含有不同的化石， （2）化石层序律：不同时代的地层含有不同的化石，含有相同 化石的地层其时代相同，古生物化石或其组合形态结构越简单， 化石的地层其时代相同，古生物化石或其组合形态结构越简单， 地层时代就越（ 反之， 地层时代就越（老／新？），反之， （老／新？） 。