第五章 地壳地幔演化
地壳演化简史概要
第一节：概述
根据不同岩层所含化石的出现顺序确定地层相对顺 序的原理称为化石顺序律。这一原理是法国吉罗-苏拉威 1777年首先发现的，但由于当时的欧洲处于水成论和火 成论激烈争论的年代，所以这一原理并没有受到重视。 1796年，英国的史密斯独立的提出了“ 每一岩层都含有 其特殊的化石， 根据化石可以鉴定地层顺序” 的论断， 并成为这一原理的实践者。但是他两所确立的化石顺序律 还只是经验性的，直到1859年达尔文发表《物种起源》 确立了生物进化论，才赋予化石顺序律以科学性。生物进 化不可逆性和阶段性的规律与化石顺序律的结合，奠定了 生物地层学的理论基础。
第一节：概述
对地层的科学研究做出重要贡献的是丹麦学者斯泰诺 N 。他在《天然固体中的坚质体》(1669)一文中，论述了 地层、山脉的形成过程，并提出了地层学的重要基础原 理——地层层序律，具体包括：
a、叠置律，地层未经变动时则上新下老； b、原始连续律， 地层未经变动时则呈横向连续延伸并逐 渐尖灭； c、原始水平律，地层未经变动时则呈水平产状。
第一节：概述
欧洲人对化石和地层的细致观察始于文艺复兴时期。 意大利著名画家、科学家达.芬奇将贝类化石和现代贝类 进行比较，得出化石是过去生物遗体的正确结论。在其 《笔记》一书“地球和海”一章中，反复论述了是地壳 运动把含有生物化石的岩层抬升到高处。 科隆纳F区分了化石的保存类型，并将化石分为陆生、 海生两大类。在持化石生物成因观点的学者中，不少人 将化石与诺亚洪水联系起来。英国的伍德沃德J在《地球 自然历史初探》(1695)中提出全球性洪水造成大部分生 物死亡，化石就是它们的遗体。这种“洪积说”观点曾 为人们普遍接受。
第一节：概述
时代单位（宙、代、纪、世）相对应的地层单位 （宇、界、系、统），如太古宙形成的地层称太古宇，古 生代形成的地层称为古生界，寒武纪形成的地层称为寒武 系，早、中、晚寒武世形成的地层分别称为下、中、上寒 武统…… 各个地质时代单位都标有英文字母代号，宙（宇） 的符号采用两个大写字母，如太古宙（宇）的代号为AR； 代（界）的代号也是两个字母，但第一个字母大写，第二 个字母小写，如古生代（界）的代号为Pz； 纪（系）的 代号都是采用一个大写字母，如奥陶纪为O，志留纪为S 等等，这些代号都是各自英文名称的缩写。
第5章地壳演化简史
南京信息工程大学遥感学院
2011/5/28
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第二节 地壳历史的研究方法
一、地层的划分与对比
二、岩相古地理分析
也称沉积相 沉积相）：沉积岩形成时的成岩环境。 岩相（也称沉积相）：沉积岩形成时的成岩环境 三、构造历史分析 ）：沉积岩形成时的成岩环境。 岩相分析的主要依据 岩相分类： 岩相分类：化石可指示环境，重塑古地理特征 生物化石：化石可指示环境， 生物化石 ： 四、地层系统 海相：滨海相、浅海相、半深海相、深海相、 海相：滨海相、浅海相、半深海相、深海相、非正 岩性特征结构、构造：颜色、粒度、磨圆、 岩性特征结构、构造：颜色、粒度、磨圆、构造 常海相。 常海相。 有代表性的特殊矿物： 有代表性的特殊矿物： 海陆过渡相：三角洲相、 海陆过渡相：三角洲相、泻湖向 海绿石——较深浅海环境 如：海绿石——较深浅海环境 陆相：残积、坡积、洪积干燥环境 湖积、沼泽沉积、 陆相：残积、、石盐——干燥环境 湖积、沼泽沉积、 石膏、石盐—— 、冲积、 石膏坡积、洪积、冲积、 风积、冰川沉积、冰水沉积、洞穴堆积。 风积、冰川沉积、冰水沉积、洞穴堆积。 白云岩——咸化海 咸化海、 白云岩——咸化海、泻湖环境
第5章地壳演化简史3
二 太古宙 （一）太古宙的一般地质特征 1 缺氧的气圈及水圈 2 薄弱的地壳及频繁的岩浆活动 原始陆壳组分与上地幔接近，也就是尚未进行充 分的分异过程，地壳厚度较小。 3 岩石变质很深 构造运动、岩浆活动使岩石变质很深，加上缺少 生物化石，给地层划分带来很大限制。 4 海洋在地球表面占绝对优势
二 太古宙 5 陆核形成 太古宙中、晚期形成了稳定的基底陆块——陆核， 但比地台规模小得多。 6 原始生命萌芽 在南非布拉维群（Bulaawyan）灰岩中，发现了31 亿年前的原核细胞生物蓝绿藻类化石，形成大型化石 叠层石。 7 构造运动 对太古宙的构造运动研究的不是很清楚，在世界 范围内可能有3次主要的构造运动。在中国比较确认的 是太古宙晚期的阜平运动。
目前，前寒武纪时代划分对比的方法主要是：构 造—岩浆旋回法；同位素测年法；沉积建造和变质作用 法；生物地层法。 根据以上方法和研究成果，1982年11月第六次国际 前寒武纪地层分会决定，将前寒武纪以距今25亿年为 界，分为太古宙和元古宙，废弃隐生宙。 我国前寒武纪地史的研究取得了许多成就，在国际 上有一定影响。地史学教学当中过去习惯按照太古代和 元古代及震旦纪3个时段叙述。震旦纪是元古宙最晚期 的一个地质时期,在中国有着较好的研究历史和成果。 应该与国际通行的做法一致起来。
一、地球早期历史(简介) 地球早期是指由地球形成到距今38亿年(地球 上最古老的地质记录开始)之间大概持续8亿年的冥 古宙时期. 对这段地球历史的研究主要是依据宇宙地质学 研究成果进行类比和推论. 冥古宙没留下直接地质记录。它的主要研究内 容应当是地球上原始地壳（即地球各圈层形成）、 水圈和大气圈的特点等问题。 我们还是把问题扯的更远一点，从宇宙起源说 起。
一、地球早期历史(简介) 1.宇宙的起源 a 目前大多数科学家认为宇宙起源于150-200亿年 之前（尽管哈勃天文望远镜发现大概为80-120亿年）； b 大爆炸理论（Big Bang）--宇宙扩张和绝对零度 以上2.7℃的背景辐射； c 爆炸后宇宙演化过程大致如下：
地球内部结构及地壳演化过程分析
地球内部结构及地壳演化过程分析地球是我们居住的星球，我们经常被一些地质灾害如地震、火山喷发所困扰，了解地球内部结构及地壳演化过程对于预测和防范地质灾害具有重要意义。
本文将对地球内部结构及地壳演化过程进行分析。
地球内部结构主要分为地壳、地幔和地核。
地壳是地球最外面的一层，分为陆地壳和海洋壳。
陆地壳主要由硅酸盐岩石构成，厚度约为30-50千米，其中包括大陆板块和海洋板块。
海洋壳主要由玄武岩构成，厚度约为5-10千米，相对较薄。
地幔位于地壳之下，厚度约为2900千米。
地幔主要由硅酸盐岩石和镁铁硅酸盐矿物构成。
地幔的温度和压力较高，部分物质处于部分熔融状态，形成了地幔柱。
地幔的流动使得地壳板块运动，并且产生了地球表面上的山脉、火山和地震。
地核是地球内部最内层，分为外核和内核。
外核主要由液态铁和镍组成，厚度约为2200千米。
内核主要由固态铁和镍组成，半径约为1220千米。
地核的高温高压状态导致铁镍合金的自对流，形成地球磁场。
地壳演化是地壳形成和变动的过程。
地壳演化主要取决于构造运动和岩石循环。
构造运动包括岩石圈板块的运动和相互作用。
板块运动产生了地震、火山活动和地质构造的形成。
岩石循环是指物质在地球各层之间的循环运动，包括岩石的熔化和再结晶过程。
在地壳演化过程中，大陆板块和海洋板块不断发生碰撞、分裂和滑移，形成了地震带、地堑和岛弧等地质构造。
大陆板块和海洋板块的碰撞会形成山脉、高原和盆地，比如喜马拉雅山脉和青藏高原。
板块的分裂会形成海洋脊、海沟和海山，比如大西洋中脊和马里亚纳海沟。
板块的滑移会导致地震的发生，如圣安地列斯群岛地震和旧金山地震。
地壳的演化还受到岩石循环的影响。
岩石的熔化会形成岩浆，并在地壳表面喷发出来形成火山。
而在地壳深部的高温高压环境中，岩石会经历再结晶和变质作用，形成新的岩石类型。
总之，地球内部结构的理解和地壳演化过程的分析对于我们认识地球的演化历史、预测和防范地质灾害具有重要意义。
通过深入研究地壳演化的原理和机制，可以提高我们对地震、火山等地质灾害的认识，从而更好地保护人类生命和财产安全。
地球科学中的地壳演化过程
地球科学中的地壳演化过程地球上的生命和各种自然景观都是在地壳的基础上形成的。
地壳作为地球上最外层的硬质外壳，其演化过程对地球的生命和环境变化有着重要的影响。
本文将分为三个部分来论述地壳演化过程的相关内容。
一、地壳演化的基本概念地壳演化是指地球地壳在地质、化学和物理等方面长期作用下发生的一系列变化和演化过程。
随着地质年代的逐渐推进，地壳也在逐渐演化，并形成了我们现在所处的自然环境。
地质学家通过对矿物学、地球物理学、地球化学等多学科的研究，揭示出了地壳演化过程的一些基本规律和机理。
其中包括了地球内部热力学循环、板块运动、构造变形、岛弧作用等重要的地质过程。
二、地球内部热力学循环地球内部热力学循环是指地球内部的热能通过物质和能量交换，形成了地球地壳的构造变化和演化。
热力学循环主要包括了地幔对流、火山喷发、物质分异等一系列机制。
地幔对流是一种基本的热力学驱动力，其主要原因为地球内部的热能与物质的输运需要通过地幔对流来完成。
地幔对流分布在地球内部的深度为400-2900千米的范围内，其深度、速度和方向都会受到地球中心的热能差异和地球表面板块运动的影响。
火山喷发是地球内部热力学循环的一个直接表现。
在地壳板块运动的过程中，地球内部能量的积累和释放会导致火山的爆发，形成地球表面的火山岩和火山喷出物。
火山岩中含有许多地球科学家们研究地球内部构造演化的重要信息和知识。
物质分异是地球内部热力学循环的一个有趣现象。
地球最初形成的时候，地球内部物质的形成和分异主要由于地球内部温度和压力的变化。
这个过程主要是由于地球内部不同密度物质的分离和聚集而完成的。
这个过程也导致了地球内核和外核的形成，使得地球有了更丰富的内部结构和演化特征。
三、板块运动和构造变形板块运动和构造变形是地球地壳演化过程中的主要机制。
这个过程主要表现为板块之间的运动和碰撞，以及地壳板块内部的变形和形变。
板块运动导致了地球地壳不断地变化和演化。
板块之间的运动和碰撞可以导致地形地貌的变化，而地形地貌的变化又会引起气候和生态环境的改变。
地壳的发展演化
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第5章 地壳演化简史
四、地层系统 地层的划分和对比问题已如前述，由于地层
划分的目的、根据和适用范围不同，地层划 分系统可有两类：一是区域性或地方性的， 以岩性变化为主的地层划分，称为岩性地层 分类系统，地层单位为群、组、段等；一是 国际性的、全国性或大区域性的，以时代为 准的地层划分，称为年代地层分类系统，地 层单位为宇、界、系、统、阶等，与其相对 应的地质时代为宙、代、纪、世、期等。
地质年代单位 年代地层单位
宙 宇
代 界
纪 系
世 统
期 阶
时 带
（三）、地质时代单位 地质时代单位是从年代地层单位（它们都代
表地层的实体）概括抽象出来的时间概念， 所以年代地层单位都有一个层型，作为比较 研究的根据。组成地壳的全部地层（从最老 到最新）所代表的时代称地质时代，不同级 别的年代地层单位所代表的时代，称地质时 代单位。形成一个宇的地层所占的时间称为 宙；形成一个界的地层所占的时间称为代； 形成一个系的地层所占的时间称为纪；形成 一个统的地层所占的时间称为世；形成一个 阶的地层所占的时间称为期。
（二）地层的对比 地层的划分是指对于一个地区的地层进行时代的划 分，而地层的对比是指不同地区的地层进行时代的 比较。地层对比既然首先是地质时代的对比，而地 质时代的划分和确立，则首先必须以古生物化石为 根据。生物演化是不可逆的，又是阶段性的，每一 个生物的种属在地球上只能出现一次，不可能有任 何重复；因此，每一个生物种属只能出现在一定地 质时代的地层里。地层的划分和对比的原则和方法， 主要是根据生物地层学和岩性地层学的原理，也是 传统地层学的普遍性原理，不过这只是对沉积地层 纵向堆积作用的划分原则。
指示特殊岩相的化石或化石群，称指相化石 或指相化石群。标准化石和指相化石结合起 来，是确定地层时代、岩相和重塑古地理环 境的重要依据。
高一地理地球演化知识点
高一地理地球演化知识点地球演化是地理学中的一个重要学科领域，涵盖了地球的起源和演变过程。
本文将围绕高一地理地球演化的知识点展开讨论，包括地球的形成、地球内部结构、板块构造和地质作用等方面。
一、地球的形成地球的形成可以追溯到约46亿年前的太阳系形成时期。
当时，由于星云坍缩而形成了原始太阳，而围绕原始太阳旋转的行星形成了地球。
地球最早的构成物质主要是气体和尘埃，经过长时间的积累和凝聚，逐渐形成了目前的地球。
二、地球内部结构地球内部可以分为地壳、地幔和地核三个主要层次。
地壳是地球最外层的部分，分为陆地地壳和海洋地壳，主要由岩石和土壤组成。
地幔位于地壳之下，由上、中、下三个部分组成，是地球中最厚实的部分。
地核位于地幔之下，主要由铁和镍组成，是地球最内层的部分。
三、板块构造地球的板块构造理论是地质学家提出的一种理论，认为地壳上的岩石板块并非固定不动，而是在地幔上移动。
目前，人们将地球上的岩石板块划分为大陆板块和海洋板块两种类型。
板块构造是地球演化过程中的重要表现，与地震、火山等地质灾害密切相关。
四、地质作用地球演化过程中，地质作用起到了重要的推动和塑造作用。
地质作用包括构造作用和地表作用两个方面。
构造作用主要指板块构造和地震活动等，它们造成了地壳上的巨变和地形地貌的形成。
地表作用主要指风蚀、水蚀、冰蚀等外力作用，他们使得地球表面产生了丰富多样的地貌景观。
五、地球环境问题随着工业化的进程和人类活动的加剧，地球环境问题日益凸显。
气候变化、生态破坏、资源耗竭等问题严重影响着地球的演化和人类的生存。
因此，保护地球环境成为了人类的共同责任和使命。
六、地理知识的学习与实践地理学科的学习离不开对地球演化知识的掌握和实践的研究。
通过地理知识的学习，可以更好地理解和把握地球演化的规律和过程，理解自然与人类社会的相互关系。
同时，地理学科还需要通过实地考察和实践活动来提升学生的地理素养和实际操作能力。
总结：地球演化是地理学中的一个重要内容，涉及地球的起源、内部结构、板块构造和地质作用等方面。
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岩石圈是各种岩石组成的地圈，其上界是地球固态表明，下界位于上地幔B层的软流圈顶面。
由于软流圈顶部界面深度变化较大，使得岩石圈厚度的变化也较大。
岩石圈是跨越地壳和上地幔的固态地圈，在莫霍面以上为上岩石圈，在莫霍面一下为下岩石圈。
+板块（大纲）
板块构造理论，地球表面是由漂浮在软流圈之上的岩石圈板块镶嵌而成的，全球总共有七大板块（欧亚板块、南极板块、北美板块、南美板块、太平洋板块、非洲板块和澳洲板块）。
板块的边缘是由洋脊、俯冲带、转换断层或内陆挤压带等连结起来。
板块的面积处于变化中，扩散边界（如洋脊）导致大洋岩石圈生长，聚合边界（如以海沟为标志的俯冲带）则导致大洋岩石圈消减。
+地壳类型（大纲）
1定义：指具有相似地质特征和地球物理特征的地壳区段
2主要划分：
1 地盾地壳稳定部分
2 克拉通地壳稳定部分，有沉积岩
3 古生代造山带代表中等稳定的构造活动条件
4 中生代~新生代造山带具有不稳定构造活动条件
5 大陆裂谷系以断层为边界的谷底
6 火山岛火山成因，与俯冲带无关
7 岛弧以地震和火山作用为特征，与俯冲带有关
8 海沟俯冲带开始的标志
9 大洋盆地地壳稳定部分，有深海沉积物
10 洋脊构造不稳定
11 边缘海盆沉积物来自大陆或岛弧
12 内陆海盆与岛弧无关
+岩浆系列（07考）
1定义：指一系列侵位于地壳之内或喷出于地表之上的一组密切相关的岩浆类型，而岩系往往指具有某些共同化学属性的所有火山岩组成。
2划分：其划分可根据岩石的碱性程度划分为碱性系列、非碱性系列（拉斑玄武岩系列、钙-碱性系列）。
每一岩浆系列中可以形成不同的岩石，它主要取决于原岩的不同程度的部分熔融和岩浆形成之后的晶体、流体的分离作用等。
如果在一个系类中同时出现长英质和镁铁质占优势的岩石，则称为双峰系类（双峰模式）。
3三种基本岩浆系列特征
拉斑玄武岩系列一种分布最广、含少量或不含橄榄石的玄武岩
钙-碱性系列火山岩地体中以安山石为主，深层岩地体中以花岗闪长岩占优势，以
及少量的拉斑玄武岩、流纹英安岩（或它们相同成分的侵入岩石）碱性系列一种含橄榄石的玄武岩，相对富碱性元素
原始地壳指地球上主要由岩浆作用生成的最初的固态表面。
原始地壳的成分主要取决于岩浆源区的成分、岩浆熔融程度、以及岩浆分异的程度和种类。
+大陆地壳（大纲）
大陆地壳大致可分为花岗质的上部地壳和较基性的下部地壳。
其具有一下基本的岩石学特征：
1随地壳深度、温度和压力的增加，岩石变质程度加深，并产生变质分带，不同深度对应不同的变质相；（一般而言，上部地壳由未变质的岩石和绿片岩相岩石组成，如沉积岩和花岗质侵入体，上地壳的下部由英云闪长岩-奥长花岗岩-花岗片麻岩为主的角闪岩相岩石组成；下部地壳则由成分不同的麻粒岩相岩石组成。
）
2一般由上地壳至下地壳，侵入岩或变侵入岩的成分逐渐变得基性，同时变沉积岩的数量逐渐降低。
+TTG岩石组合（大纲）
地球早期从地幔经玄武质阶段而派生的硅铝质地壳主要是英云闪长岩（tonalite）、奥长花岗岩（trondjemite）和花岗闪长岩（granodiorite），即所谓TTG组合。
该岩石的地球化学特征与岛弧火山岩系相似，属于钙-碱性岩系。
+地壳增长模式（大纲）
主要有以下三个观点：
1大部分陆壳在30亿前便形成，之后的任何地壳生长都是由早期地壳经过由对流的上地幔循环而实现；
2陆壳主要呈线性生长，并且硅铝质地壳只在地壳范围内进行再循环；
3陆壳生长速率随时间演化而呈指纹状增加。
三种观点以第一个观点最流行，各个观点都有各自合理的一面，但也存在与事实相抵触而不能解释的一面。
+玄武岩类的地球化学特征（大纲）
1大洋中脊玄武岩MORB
具有Sr、Nd亏损地幔源特征，铅同位素组成是海洋玄武岩中最低的，具有地幔源N同位素特征。
大离子亲石元素是所有玄武岩中最低的，球粒陨石标准化稀土配分模式表现为轻稀土亏损型，无Eu异常。
2洋岛和大陆板内碱性玄武岩
Sr、Nd略显亏损，铅同位素组成是所有各类玄武岩中有最高值和最大的变化范围。
He 同位素组成表现为深部地幔源的特征。
大离子亲石元素表现为高度富集特征，具有强烈的轻稀土富集模式。
+地幔的区域与层状不均一性（大纲）
1地幔的不均一些在垂直和测向上的不均一些在同位素和微量元素的特征方面主要表现如下：
1.1大陆地幔与大洋地幔在水平方向和垂直方向上有明显差异；
1.2各大洋地幔以及部分大陆地幔之间具有不同特征；
1.3洋脊、洋岛和岛屿地区的岩石有各自的地球化学特征，表明了其源区组成的差异；
1.4同位素不平衡现象的存在，造成了微区域内同位素的不均一性。
2全球相同种类的地幔岩石常常具有共同的同位素和微量元素地球化学特征，这表明它们来自同一类化学源区，这种相同的化学源区往往意味着地幔的某一固定层位，即表现了地幔的层状不均一性。
例如洋脊玄武岩和大陆钠质碱性玄武岩的地球化学特征表明两者来自不同的地幔层。
3地幔不均一性原因：
3.1在地球形成的行星吸积过程中就存在化学组成的不均一性；
3.2在地球形成后的分异过程中，特别是在地球演化的早期大陆地壳形成过程中，便产生了大陆地幔与海洋地幔的区域不均一些；
3.3由于大陆漂移过程，使地壳与地幔结构发生重新组合；
3.4根据地幔对流理论，存在与地幔中的两种规模的对流圈的转换过程可能引起地幔不均一些。
+亏损地幔与富集地幔（大纲）
地幔中相对于原始地幔亏损（或富集）不相容元素的地幔，称之为亏损（或富集）地幔。
根据不同的富集亏损程度，可划分出以下几种地幔端元组成：
1亏损的洋中脊地幔（DMM）：具有高143Nd/144Nd,低87Sr/86Sr和低206Pb/204Pb组成，是洋脊玄武岩的源区，代表了大陆地壳从地幔分异后的残留物；
2高μ值地幔（HIMU）：极高的Pb同位素组成（206Pb/204Pb）,低87Sr/86Sr和中等143Nd/144Nd，高U、Th和U/Pb值，其组分可能来源与俯冲再循环的洋壳；
3富集地幔EMⅠ和EMⅡ：具有高87Sr/86Sr、低143Nd/144Nd、中等206Pb/204Pb（EMⅡ）和偏低的206Pb/204Pb（EMⅠ），EMⅡ比EMⅠ组分有更高的放射成因Sr和Pb同位素；
4流行地幔（PREMA）：值出现频率很高的一种地幔端元组分；
5全球平均（BE）：它代表了未分异的原始地幔或地球的同位素组成，相当于全球的平均。
地幔化学端元的划分主要是依据它们的同位素组成存在的差异，是一种化学类型的划分，不同端元组分并不一定对应确定的地幔空间，而是强调了地幔的化学属性。