1、第三章 地史的基本知识 根据同位素年龄测定，推测地球的年龄约为 46亿年，距今 46亿年38亿年是地球各圈层形成的时 期。在地球形成和发展的漫长历史中，地壳的物质组成、内部结构和外部形态都经历了诸多发展演化阶 段，至今仍然处在不断发展变化之中。迄今地球上发现的最古老的岩石是南美圭亚那的含有角闪石的岩 石，年龄约为 41.3 1.7亿年。澳大利亚西部也发现了几颗距今约 42亿年左右的锆石晶体。根据目前的 研究结果，更多的古老岩石是在 38亿年前左右形成的。因此，科学工作者认为大约是在 38亿年前形成 了地壳，在此之前的 8亿年里，地球处于极不稳定时期，称为前地质时期。此时地球是一种什么样的状 态
2、很难研究。38亿年前开始形成了地壳，有了真正的岩石，自此以后称为地质时期。地壳自形成以后受 到各种内、外力地质作用，使其物质组成、内部构造和地表形态不断地发生变化，同时地球上的各种生 物也随之发展和演化。地壳上无机界和有机界演变的全部过程，构成了整个地壳的发展历史，简称为地 史。通过研究地史，掌握各个地质时期的构造运动、气候条件、地理环境和生物演化特点等，有利于指 导人们认识地球，遵循自然发展规律，合理开发和利用地球资源；尤其对各种矿产的勘探和开采更具有 重大现实意义。 第一节 地层单位与地质年代表 地壳主要由沉积岩、岩浆岩和变质岩三大类岩石组成，其中呈层状者（绝大多数为沉积岩）泛称岩 层。地
3、壳发展过程中所形成的岩层统称为地层。某一地质年代形成的一系列岩层，称为那个时代的地层。 可见地层具有时间和空间概念。不同时期形成的地层具有各自不同的特点，主要表现在岩石特征、化石 种类及地层之间的接触关系等几方面，这些特征反映了地层形成时期的地壳演化特征。所以，地层是研 究地史的依据和物质基础。 一、地层单位 地层单位主要有岩石地层单位、生物地层单位和年代地层单位三种。 （一）岩石地层单位 岩石地层单位是以地层的岩石特征和岩石类别作为划分依据的地层单位。地方性的地层层序主要是 由岩石地层单位构成，它包括群、组、段、层四级。 （1）群 由两个或多个岩性特征明显一致的相同岩石构成。群与群之间有明显
4、的沉积间断或不整合。 群可以包括几个组，为最大的地方性地层单位。群是用专门性地理名称命名，如青白口群、阜平群等。 （2）组 组是岩石地层划分的基本单位，组的主要特点是其岩性具有一定的规律性和一致性。组可 由一种岩石构成，也可由一种主要岩石为主，同时夹有重复出现的夹层或由几类岩石交替出现所构成。 组的厚度一般为几米，最厚可达数千米。 （3）段 比组低一级的岩石地层单位，它代表组的一部分。一个组可全部划分为段，也可将其中某 一部分划分为段，有的组也可以不分段。 （4）层 为最小的岩石地层单位。它是组内或段内的一个岩性上明显区别于其上、下层的单位层。 例如山西西铭矿的 8号煤层就位于石炭系上石炭统太
5、原组毛儿沟段的石灰岩层和砂质叶岩层之间。 （二）生物地层单位 根据地层中生物化石的种类和特征划分的地层单位，称为生物地层单位。划分生物地层单位元的目 的是把岩石中所含的生物化石内容及其分布情况系统地组成各种生物化石带。这些生物化石带，常可利 用化石类型、化石的分布范围、化石的富集程度、化石的系统演化阶段等现象中的任何一种变化来建立。 生物化石带是常用的生物地层单位。对一个地区的地层划分来说，生物地层单位并不是普遍建立的，那 些缺少化石的地层，无法建立生物地层单位，因而各生物地层单位之间也不一定是相互连接的。生物地 层单位不再分级，统称生物带。由于各种带的内容含义不同，所以要明确指出是那一种带。
6、经常使用的 生物带有三种：组合带、延限带、顶峰带。组合带是指含有一定化石自然组合特征的一段地层体；延限带是指任一生物分类单位在其整体延续范围之内的地层；顶峰带是指某些形成化石的物种、属或其它分 类单位最繁盛的一段地层，它不包括前期生物数量不多时的地层，也不包括后期生物逐渐稀少时的地层。 生物带不分等级，是平列的，可以有重迭。但是，在延限带中，用属名的带和以该属的某个种命名的带 之间 生物化石在地层年代划分和对比方面特别重要。生物地层单位常接近于年代地层单位，因此两者的 界线常常是一致的。 （三）年代地层单位和地质年代单位 年代地层单位是以岩层形成的时代为依据划分的地层单位，代表地史中一定时间范
7、围内形成的全部 地层，而且年代地层单位的顶、底界线具有严格的等时性。地质年代单位是以特定的地质时间间隔划分 的时间单位，代表地史中一定时间范围。年代地层表和地质年代表是两个不同的概念，年代地层表是由 岩石组成的物质单位，而地质年代表则是地质时间单位，但它们之间具有严格的对应关系。 划分年代地层单位的意义在于确定各地区地层的时间关系，确定地层的地质年代归属，并建立世界 性的标准年代地层表。由于生物演化具有较为明显的阶段性和时间意义，因而划分年代地层单位的主要 依据是生物演化的阶段特征。地质界按地史中生物演化的阶段，建立6个级别的年代地质单位，分别是： 宇、界、系、统、阶、时间带（表3-1） ；与
8、之对应的地质年代单位是：宙、代、纪、世、期、时。 由于地质年代各阶段的方案、名称和绝对年龄，目前国际上还没有完全统一，许多内容还在不断修 改和完善中，在一些细节上许多学者的观点也不太一致，所以不同数据上的名称和划分方法还有不一致 的地方。因为关于年代地层表中“系”以下的划分及时限是个十分复杂的问题王鸿祯，但基本内容是统 一的。如果需要深入研究的话，可以查阅相关资料。 表3-1 年代地层单位与地质年代单位对照表 年代地层单位 地质年代单位 宇 界 系 统 阶 时间带 宙 代 纪 世 期 时 1.宇（宙） “宇”是最大的年代地层单位，是“宙”期间内形成的地层。 2.界（代） “界”是小于”宇”大于
9、“系”的年代地层单位，是在一个“代”的期间内形成的全部地层。例如 按生物演化的重大阶段，把显生宇分为古生界，中生界和新生界，相对应的地质年代单位分别为古生代、 中生代和新生代。 3.系（纪） “系”是小于“界”大于“统”的年代地层单位，是在一个“纪”的期间内形成的全部地层。例如 中生界可以划分为三个系，即三迭系、侏罗系及白垩系。相应的地质年代单位分别为三迭纪、侏罗纪及 白垩纪。 4.统（世） “统”是小于“系”的年代地层单位，是在一个“世”的期间内形成的全部地层。一个系可分为两 个或两个以上的统。例如石炭系分为两个统，即下石炭统和上石炭统，相应的地质年代单位为早石炭世 和晚石炭世；三迭系分为三
10、个统，即下三迭统、中三迭统及上三迭统，相应的地质年代单位为早三迭世、 中三迭世及晚三迭世。早期的年代地层(地质年代)表将二迭系二分，即早二迭统和晚二迭统；而新的年 代地层(地质年代)表将二迭系三分，即下二迭统、中二迭统和上二迭统。 5.阶（期）“阶”比“统”小一级，是“统”的再划分。 “阶”是在一个“期”的时间内形成的全部地层，一般 适用于一个大区，例如我国华北地区上寒武统由下到上划分为崮山阶、长山阶和凤山阶，相应的地质年 代单位为崮山期、长山期和凤山期。 6.时间带（时） “时间带”是年代地层单位中级别最低的一个正式单位，它是一个“时”的时间内形成的全部地层。 它是根据生物属种的延限带建立起
11、来的地层单位。 理论上，所有的年代地层单位和相应的地质年代单位都是世界性的。然而，只有较高级别的单位， 如宇（宙） 、界（代） 、系（纪） 、统（世）才适于世界范围内应用。随着级别的降低，远距离准确时代的 对比产生很大困难，有效应用的范围也就缩小。 “阶” （期）一般只适用于大区，而“时间带” （时）的对 比，住往只有地方性特征。另外，由于地壳升降的差异、成岩环境不同，加之风化剥蚀，因而各个地区 的地层不可能都是完整无缺的，很多地区的地层都有不同程度的缺失。 二、绝对地质年代 绝对地质年代又称同位素地质年龄，是时间上确切的绝对定量概念。它是利用岩石中放射性同位素 衰变产物的含量，来计算各种岩石
12、、矿物形成的实际年龄，通常以百万年（Ma）为单位。 同位素是具有相同原子序数而有不同原子量的同一化学元素的存在形式。一些同位素元素不稳定， 不断进行衰变，如铀 U 238 衰变为铅 Pb 206 ，铷 Rb 87 衰变为锶 Sr 87 等，同时是放出能量；而且衰变过程和 衰变速度不受外界因素的影响。每种放射性同位素都有自己固定的半衰期。因此，当测得岩石中某种同 位素衰变后的含量及其衰变产物的含量，便能够计算出地层生成的绝对年龄。 相对地质年代与绝对地质年代，都是研究地壳历史所采用的时间表示方法，表明了地壳演化过程中 各种地质事件发生和岩石、矿产等形成的时间。两种地质年代互为补充和印证而不能互相
13、取代。相对地 质年代反映了地壳发展的阶段性，绝对地质年代突出了地质事件发生的具体时间。 三、地质年代表 有了划分相对年代和绝对年龄的原则，就可以按年代的顺序把地质历史进行系统性编年，建立地质 年代表（表 3 2、表 3 3、表 3 4 ） 。地质年代表是年代地层单位划分的结果。年代地层单位和地质年 代单位的划分，主要依据是地层形成的时间，具体是地层所含的古生物化石数据，同时考虑地壳运动、 古地理、古气候和同位素地质年龄等因素，以及某些天体事件（如巨大陨星对地球的撞击等）的影响， 以尽可能地体现地壳历史发展的阶段性。 表 3 2是很多参考书中都能见到的地质年代表，实际工作中很多地质工作者按照这一
14、划分方案进行 地层划分；但是 2002年全国地层委员会公布了新的中国区域年代地层(地质年代)表（表 3 3、表 3 4），而且有些部分变化较大，划分方法和符号表示更加规范统一。考虑到历史习惯，建议在工作中根据 实际情况，弄清楚两个划分标准的对应关系，合理应用。 表 3-2 地质年代表 地质年代单位、年代地层单位及其代号 生物演化 宙 （宇） 代(界) 纪(系) 世(统) 同位素 年龄 （百万年） 地壳运动 植物 动物 全新世(统)Qh 第四纪(系)Q 更新世(统)Qp 上新世(统)N2 新第三纪(系) N 中新世(统)N1 渐新世(统)E3 始新世(统) E2 新 生 代 (界) Kz 第 三
15、 纪 (系) R 老第三纪(系) E 古新世(统) E1 晚白垩纪(系)K2 白垩纪(系)K 早白垩纪(系)K1 晚侏罗纪(系)J3 中侏罗纪(系)J2 侏罗纪(系)J 早侏罗纪(系)J1 晚三迭纪(系)T3 中三迭纪(系)T2 中 生 代 (界) 三迭纪(系)T 早三迭纪(系)T1 晚二迭纪(系)P2 二迭纪(系)P 早二迭纪(系)P1 晚石炭纪(系) C3 中石炭纪(系) C2 石炭纪(系)C 早石炭纪(系) C1 晚泥盆纪(系) D3 中泥盆纪(系) D2 晚 古 生 代 (界) 泥盆纪(系)D 早泥盆纪(系) D1 晚志留纪(系)S3 中志留纪(系)S2 志留纪(系)S 早志留纪(系)
16、S1 晚奥陶纪(系)O3 中奥陶纪(系)O2 奥陶纪(系)O 早奥陶纪(系)O1 晚寒武纪(系)3 中寒武纪(系)2 显 生 宙(宇) Ph 古 生 代 (界) 早 古 生 代 (界) 寒武纪(系) 早寒武纪(系)1 晚震旦纪(系)Z 震旦纪(系)Z 早震旦纪(系)Z 晚 中 元古 生代 (界) Pt 早 无 脊 椎 动 物 继 续 演 化 发 展 太古代(界)Ar 生命开始出现 隐 生 宙(宇) Cp 两栖动 物繁盛 800 晋宁运动 1000 吕梁运动 3800 地壳形成 2500 阜平运动 1900 五台运动 被 子 植 物 繁 盛 爬 行 动 物 繁 盛 喜马 拉雅 运动 阶段 鱼类繁盛 哺乳动 物及鸟 类繁盛 出现人 类 燕山 运动 阶段 裸 子 植 物 繁 盛 印支运动 阶段 加 里 东 运 动 阶 段 海 生 无 脊 椎 动 物 繁 盛 孢 子 植 物 繁 盛 海西运动 阶段 藻 类 及 菌 类 植 物 繁 盛 137 570 400 350 285 230 195 65 1.64 22.5 440 500 地球初始阶段的天文时期表3-3 中国区域年代地层(地质年代)表（） (据全国地层委员会, 2002)
