《地壳演化简史》PPT课件.ppt

第5章.地壳演化简史,1、教学章节:第九章16节（8学时）2、教学目的:理解地壳历史研究方法,掌握年代地层单位和地质年代单位。了解各地质时代所发生的构造运动，动植物演化状况。掌握中生代中国地史概况，掌握第四纪环境变化。3、教学重点：地层的划分与对比，岩相古地理分析，构造历史分析。古生代生物的演化，中生代中国地史概况，新生代环境演变。4、教学难点：各地质时代的生物演化、构造运动等地史特征。5、教学方法：多媒体讲授、附以电教片。6、教学步骤：（）7、作业布置：（见各节）,5.1 地史的研究方法,地层的划分与对比岩相古地理分析构造历史分析,5.1.1 地层的划分和对比,地球经历了46亿年的历史。地球发展过程中的各种信息，记录在自己的“书页”地层之中。地层中保留有地质历史上历史事件的痕迹不同时代的生物遗体和遗迹（化石、岩石特征）等。化石和岩性特征中蕴藏着地质时代自然环境的各种信息，我们凭此了解当时的环境特征。恢复地球的历史，主要是靠“阅读”和分析地层中不是文字、却胜似文字的记录。,5.1.1.1 地层划分的依据,地层在地壳发展过程中形成的各种成层岩石的总称。不仅包括沉积岩，还包括变质的和火山成因的成层岩石。地层与岩层的区别：岩层一般是泛指各种成层岩石，不具有时代含义；地层有老有新，具有时间含义。地层层序（律）地层上下或新老关系。正常层位未受扰动的地层，愈处于下部时代愈老，愈处于上部的地层时代愈新。标准剖面地层出露完全、顺序正常、接触关系清楚、化石保存良好可供进行地层划分、对比等研究的剖面。,地层划分的依据（续）,地层划分按地层的岩性、古生物等特征及形成先后顺序，对地层进行分层。地层划分的任务：整理出地层的上下顺序，划分出不同等级的阶段和确定其时代。地层划分的依据：地区岩性、岩层的接触关系、古生物特征及放射性同位素年龄。通过地层的划分，建立本地区的地层剖面，可以了解本地区地壳运动和环境演变情况。地层对比将不同地区同一时代的地层进行比较。通过地层对比，可以建立广大地区地层的年代顺序系统。了解广大范围的环境的异同。,1.沉积旋回和岩性变化,沉积岩的岩性，包括组成成份、粒度大小、浑圆度、颜色、结构、构造等。岩性特征：从各个侧面反映沉积岩形成的沉积环境。例如：岩石中含海绿石说明其形成于浅海环境；粒度大小和浑圆度，反映了搬运力的强弱和搬运距离的长短；颜色标志了形成时的氧化还原条件；层理、波浪等构造，反映了沉积过程中的动力条件又如，一个剖面中，下部是砂页岩含煤层，上部是火山碎屑岩；一个是还原环境和成煤时代，一个是地壳运动强烈和火山活动时代。这样，根据岩性把地层划分成两个单位，代表两个发展阶段。,(1).岩性变化,(2).沉积旋回,沉积旋回海相地层中，往往岩相由粗到细又由细到粗的重复变化称一个沉积旋回。一个完整的沉积旋回，由一套海侵层位和一套海退层位构成。一个大旋回中，可以包含几个次级或更次级小旋回。地层中一个沉积旋回不一定是完整的。因海侵层位容易保存，海退层位则不易全部或者根本不保存。每一沉积旋回，一般总是由粗碎屑岩开始，称底砾岩。因此，底砾岩的下部层面一般是两个地层单位的分界面。陆相地层中，沉积旋回不一定很清楚。,沉积旋回（续）,华北燕山区中、上元古代地层剖面长城群下部为砂页岩，上部为白云岩；蓟县群以石灰岩为主，顶部为页岩；青白口群下部为页岩、粉砂岩，上部为白云岩。这一剖面由下而上代表了一个巨大的沉积旋回。在这个大旋回中，每一个群又代表了一个次一级的旋回。沉积旋迥反映了地史中古地理环境的规律性变化。通常大的沉积旋迥是划分较大地层单位的标志。,2.岩层接触关系,岩层间的不整合面是划分地层的重要标志。任何类型的不整合，都代表岩层的不连续现象，反映了地理环境的重大变化。两大沉积旋回之间存在着不整合面，根据不整合面和沉积旋回所划分出来的地层界限常是一致的。对于侵入岩，必须根据侵入岩和围岩的接触关系确定时代。侵入接触；沉积接触。如有多次侵入，侵入体往往互相穿插，则被穿过的岩体时代较老，穿越其他岩体者时代较新。,地层的五种接触关系,3.古生物化石,确定各地层的具体时代，则必须根据地层中所含的生物化石。化石保存在地层中的地质时期的生物遗体和遗迹。遗体：动物骨骼、硬壳等；遗迹：动物足印、虫穴、蛋、粪便、人类石器等。化石形成的条件：生物本身有硬壳、骨骼等不易毁坏的硬体；生物死后尽快地沉积物掩埋的条件；生物遗体经较长时间的填充、置换升馏等。标准化石生存时间短、演化快、分布地区广、个体数目多的生物种类所形成的化石。其仅出现在一定的地层中，是划分地层的可靠标志。如寒武纪的三叶虫，奥陶纪、志留纪的笔石等。,生物层序律,生物是从简单向复杂，从低级向高级发展的，生物演化既具有不可逆性，又具有阶段性。一定种类的生物或生物群总是埋藏在一定时代的地层里，而相同地质年代的地层里必定保存着相同或近似种属的化石或化石群。例如：在某地层中发现有莱氏三叶虫，则可以据此断定该地层属早寒武世。,5.1.1.2地层的对比,在地层划分的基础上，根据岩性、古生物和构造运动特征，进行地层对比，建立区域性的地层新老关系和年代顺序。之后，还可以在更大范围内进行地层对比，建立大区域的甚至全球的地层年代顺序。,地层的对比示意图,如图，为数个出露不全的地层剖面的自然露头，根据岩性等特征进行对比后，得到这一地区完整的地层综合剖面。,地层对比图,5.1.2 岩相古地理分析,沉积相沉积物特征、生物特征及其历代表的生成环境的总和。包括岩相(或沉积岩相)和生物相。生物相指反映一定沉积环境的生物群的生态特征。如含大量笔石的笔石相，反映流水不畅的海湾环境。岩相指反映一定沉积环境的岩性特征，包括矿物组成、化学成份、粒度大小、分选性、磨圆度和结构、构造等。生物相和岩相都反映了沉积岩形成时的沉积环境，如浅海三叶虫页岩相标志了岩性是页岩，内含三叶虫化石，其代表的沉积环境是浅海。沉积相分为：海相、陆相、（海陆）过渡相。,5.1.2.1 沉积相的分类,1.海相沉积,滨海相、浅海相、半深海相和深海相。此外还有非正常海相。,(1).滨海相,位于低潮线和高潮线之间及其临近地带的狭长滨海区。潮汐和波浪作用占主导。可分为潮上带、潮间带和潮下带。沉积物以碎屑物如砾石、砂等为主；由于波浪作用强，所以磨圆度和分选度较好，常具交错层、波痕、干裂等，含海生动物贝壳，但多破碎。近年认识到在滨海区还可以形成碳酸盐岩沉积。潮上带碳酸盐岩中常夹石膏，具碎裂纹理及泥裂，缺乏生物。在潮间带，常有介壳滩、鲕状及生物碎屑灰岩，间有白云岩及石膏层。有时在潮上带被冲碎的岩块又冲到潮间带，胶结形成竹叶状灰岩，常具有泥裂及生物钻孔潜穴。潮下带水动力条件平稳，常呈水平层理灰岩，化石完整丰富。,(2).浅海相,海面到深200m左右的浅海区，相当于大陆架上的海洋部分。波浪作用减小，阳光充足，底栖生物繁盛，沉积物以陆源细碎屑物质、化学和生物化学沉积物质为主，富含生物遗体。一般为：砂岩页岩泥灰岩石灰岩。常夹有Al、Fe、Mn等胶体沉积，以及磷块岩等生物化学沉积而成的矿产。有时含特有的鲕状结构；生物化石种类多而且丰富。有些是在广阔的陆表海中沉积形成。陆表海又称内陆海，深度小于200m，沉积分异明显，如有海侵海退，沉积旋回也比较清楚。,(3).半深海相和深海相,即相当于大陆坡及海盆底地带。深海沉积物少含或基本不含有陆屑物质，以各种碳酸盐岩为主。现代深海沉积有较多的由具有灰质和硅质硬体的微小浮游生物遗体堆积而成的生物软泥，及铁锰结核。铁锰结核的物质来源可能与海底火山喷发以及海底地下含矿热水喷出有关。,(4).非正常海相,淡化海如现代的黑海，水域较深，陆地包围，大量淡水注入，海水淡化。水的垂直循环不畅甚至停止，因此海底为缺氧的还原环境。生物死亡下沉，形成富含有机质黑色泥质沉积。古代地层中有含笔石黑色页岩相，大致相当此沉积。咸化海干燥气候条件下的内海，蒸发量大于淡水补给量，形成含盐量高的咸化海。这种海一般规模较小，海水较浅，不易形成还原环境，常形成缺少生物化石的膏盐或白云岩沉积。,2.陆相沉积,大陆上相对低洼部位接受沉积，形成陆相地层。陆相沉积物以碎屑岩为主，水平方向上岩性和厚度的变化大。多种层理，水平层理、斜交层理和交铅错层理等。干燥地区，沉积物因氧化常呈红色。保存有陆生植物及淡水动物的化石。陆相沉积物按成因可划分为：残积、坡积、洪积、河流、湖泊、冰川和风成相等。各种陆相地层沉积物的特点：残积相和坡积相为土状铁、锰、铝组成个风化壳；洪积多为砾岩、砂岩等粗碎屑岩。冲积相多由砾岩、砂岩、粘土岩等组成，磨因度好，形成于河床、河漫摊，水平层理、斜层理和交错层理均较发育。湖泊相以细秒岩、粉砂岩及粘土岩为主，常具有极薄的层理。冰川相沉积物分选性差，不具层理，砾石多成棱角状。风成相沉积物以砾岩和粉砂岩为主。,3.过渡相沉积（海陆交互相沉积）,形成于滨海地区，包括三角洲相和潟湖相。三角洲相河流的三角洲。砂质沉积为主，具向海洋方向倾斜的斜层理；陆生植物、淡水和海生动物化石混杂。底部沉积物变细，以粉砂及粘土为主，层理水平，富含海生动物化石。潟湖相滨海地区的潟湖。湿润气候下，形成砂页岩和泥炭层，具薄的水平层理；干燥炎热气候下，形成白云岩、石膏、石盐等。,5.1.2.2 岩相分析的主要依据,指相化石（群）代表特殊的地理环境，且指示特殊岩相的化石（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。不同的化石指示不同的古地理环境。例如：现代珊瑚的生活环境：水温20左右，水中没有混杂的泥沙，水深不超过5070m。则：珊瑚化石指示清澈温暖的浅海环境。破碎的贝壳指示滨海环境。不同的植物化石指示不同的陆相环境，如苏铁气候湿热；银杏气候温和等。,1.生物化石,2.岩性特征和结构,岩性特征、结构和构造等是一定环境下沉积物的表现形式。因此，是岩相分析的重要根据。红色岩层氧化环境；黑色页岩并含黄铁矿还原环境；交错层、不对称波痕流动浅水地区；干裂滨海、滨湖环境；鲕状赤铁矿和石灰岩温暖气候下的动荡浅海；竹叶状灰岩波浪作用所及的潮上和潮间带、浅海环境或风暴环境；盐假象气候干燥环境等。,3.特殊矿物,有些矿物形成于一定环境下，可以起指相作用。海绿石较深浅海环境；石膏、石盐干燥环境；白云岩（指形成于古生代以后者）并少含化石咸化海或潟湖环境。,5.1.2.3 岩相分析的原则现实类比法,莱伊尔的现实主义原理：“以今证古”、“现在是认识过去的钥匙”。认为：今天的自然作用及其产物在种类和规模上与过去的并无不同“一致论或均变论”。地质发展史上曾起过进步作用，但没有考虑到地质作用过程中的突变因素。以今证古进行岩相分析时需要考虑的因素：必须充分考虑历史条件、时间和环境；渐变与突变；气圈、水圈、岩石圈、生物圈的演变等。这种现实主义与历史分析相结合，用历史发展的辩证观点研究地史的方法，叫现实类比法。,现实类比法需要考虑的因素,自然界演化的不可逆性 地壳历史中，大气圈、水圈和岩石圈及生物界是不断发展的。如大气圈在地史初期，火山活动强，CO2含量比现在多；石炭二叠纪，大规模森林出现，光合作用，使大气成分CO2减少，O2增加。在生物界，如地质时期海百合生活于亚浅海区，现代却生活于深浅海区。又如白云岩为咸化海或潟湖沉积，但寒武纪前却广泛地形成于正常海中。时间因素 有些地质作用，短期作用和长期作用的结果有很大的差异。如，地质时代海相沉积物的机械分异普遍；现代海洋沉积中，由于时间短促机械分异不明显。沉积物的后生变化古老的沉积岩都经历了长期的后生作用，已改变了沉积时的面貌；而现代沉积还不能看到后生变化，尽管环境相似，地质作用的结果不一定完全相同。,岩相分析图,5.1.2.4 古地理图,古地理图对一定地区一定时代的地层进行岩相分析之后，把当时的海陆分布、地形、气候等情况综合起来绘成的图件。,5.1.3 构造历史分析,构造历史分析根据岩相的垂直变化、岩层厚度、岩层接触关系等，重塑地壳构造运动。地壳的发展是从一个旋回到另一个旋回的过程。每一个旋回所形成的全部地层，称一个构造层。两个构造层之间总是被广泛的区域性不整合所分开。地壳发展的过程，根据地槽发育构造旋回、海陆分布、生物演化、岩浆活动的阶段性变化等，可以划分为若干个构造旋回，或称构造阶段。如早古生代构造阶段、晚古生代构造阶段、中生代构造阶段和新生代构造阶段。,5.1.4 地层系统,岩性地层系统以岩性变化为主的地层划分系统，是区域性或地方性的地层单位。划分的依据：岩性变化、岩性组合差异、沉积韵律、沉积间断（平行不整合、角度不整合等）等。地层单位为群、组、段等。组凡岩相、岩性、变质程度大体一致，与上下地层间界限明确，在一定范围内比较稳定的地层，都以划分为一个组。组是地方性的最基本的地层单位。组的命名：采用最初建组的地名（山名、村名等），如华北中寒武统包括徐庄组和张夏组等。,5.1.4.1 岩性地层单位,岩性地层单位（续）,群凡是厚度巨大、岩性较复杂、具有相似性，但又无明确界限可以进一步分组的一套岩系，都可划分成一个群。是比组大的地方性地层单位。群用专门地理名称命名，如阜平群，五台群。段组中进一步根据岩性特征划分的单位。如燕山地区蓟县系雾迷山组可以分成四个或五个段，分别称为雾迷山组第一段、第二段。这些地层主要以岩性为根据来划分，仅反映一定地理范围的沉积过程及沉积环境，只适用于一定地区，所以属于地方性的地层单位。,5.1.4.2 年代地层单位,年代地层单位一定地质时期所形成地层总体的名称，是超越地区性具体差异的抽象概括。如：白垩系代表白垩纪这个地质时代所形成的地层总和。不同地区的白垩系的岩性、厚度、化石分布状况等可有很大差异。但所代表的时间长度必须是相等的，其上下界面必须是等时面。因这种地层划分是以地质时代为标准，所以称为年代地层单位。确定和对比年代地层的基本方法是生物地层学方法。还可以利用同位素年龄、地磁倒转时间表等方法。根据生物门类（纲、目、科、属、种）的演化阶段，地层可划分为大小不同的年代地层单位：宇、界、系、统、阶等。,年代地层单位（续）,阶根据地层中标准化石和化石组合，划分的年代地层单位。全国性或大区域性的年代地层单位。阶与阶之间的生物在属和种的范围内有显著差异。阶以地名命名，如华北地区上寒武统根据三叶虫的种类划分为崮山阶、长山阶、凤山阶。统根据地层中生物化石在科、目上的 变化划分的年代地层单位。比阶高一级的年代地层单位。统与统之间的生物在科、目范围内有显著的变化。全球性的年代地层单位。一个统包括数目不等的阶。统的名称冠以下、上或下、中、上字样。如下寒武统、中寒武统、上寒武统。,年代地层单位（续）,系比统高一级的年代地层单位。一个系分为23个统。系之间生物在目、纲范围内变化。如泥盆系鱼纲发展，石炭系两栖纲发展。一般根据首次研究的典型地区的古地名、古民族名或岩性特征等命名，如寒武系、奥陶系、石炭系等。界根据生物门的演化阶段所划分的单位。如中生界爬行类；新生界哺乳动物。界以象征生物发展阶段的古生、中生和新生等命名。一个界包括23甚至6个系。宇最高级的年代地层单位叫宇。根据生物的出现、最低硬壳化石带及较高级动物的大量出现，把全部地层分为3个宇，即太古宇、元古宇和显生宇。显生宇包括古生界、中生界和新生界。,5.1.4.3 地质时代单位,地质时代单位从年代地层单位概括抽象出来的时间概念。宙形成一个宇的地层所占的时间；代形成一个界的地层所占的时间；纪形成一个系的地层所占的时间；世形成一个统的地层所占的时间；期形成一个阶的地层所占的时间。,地层分类系统表,5.1.4.4 地层符号,宇两个大写字母表示。冥古宇（Hadean）HD太古宇（Archaean）AR元古宇（Proterzoic）PT显生宇（Phanerozoic）PH界两个字母，第一个大写，第二个小写。古生界（Paleozoic）Pz中生界（Mesozoic）Mz新生界（Cenozoic）Cz系一个大写字母表示。志留系（Silurian）S泥盆系（Devonian）D,地层符号（续）,统在系的符号右下角加阿拉伯数字1、2或1、2、3字样，分别代表下统和上统，或下统、中统和上统。阶、群、组、段阶名的第一个字母或两个字母，放在统的符号之后（小写正体）。群下太古界密云群 Ar1m组段未作统一规定。有人采用在组名右上角加1、2等，表示第一段，第二段。,思考题,1.为什么说地层划分、对比和沉积相分析是地质调查和地质研究的重要基础工作?2.什么是地层划分和地层对比？地层划分和对比的依据是什么?3.掌握沉积相、岩相、生物相和相变的概念。4.沉积相可划分为哪些类型?说明各个奥型的特征。5.进行沉积相分析主要依据什么?为什么在沉积相分析时不能把现代和古代的沉积环境机械地类比?6.什么是岩相古地理图?图中应反映哪些内容?,5.2.前寒武纪(太古宙、元古宙),前寒武纪又称前古生代。指寒武纪或古生代以前，即距今5.7亿年以前的地质时代。这一时期形成的地层称前寒武系。地球年龄为46亿年，约从40亿年前进入地质阶段，前寒武纪时距约34亿年，占地质历史85的时间。1977年，国际上将前寒武纪划分为太古宙和元古宙，界线放在25亿年，太古宙下限为38亿年。1989年之后，国际上对元古宙进行三分。元古宙划分为古元古代、中元古代和新元古代；界线定为18亿年和10亿年。太古宙，认为尚不具备进一步划分的充分依据。,5.2.1 太古宙,太古宙约经历了十多亿年（3825亿年），形成薄而活动的原始地壳，有了水圈和气圈，蕴育和诞生了低级生命。缺氧的气圈及水体薄弱的地壳和频繁的岩浆活动岩石变质很深漫长的时间中，多次的岩浆活动、构造运动，岩石普遍发生热变质、区域变质和强烈的混合岩化。海洋占绝对优势陆核形成（见下图）原始生命萌芽（叠层石）构造运动其构造运动，目前很不清楚，在世界范围内可能有3次主要构造运动。在中国比较确认的是太古宙晚期的阜平运动。,5.2.1.1 太古宙的一般地史特征,世界太古宙陆核分布图,5.2.1.2 中国的太古宙地层,主要分布于华北及东北南部，构成华北地台的基底。可分为三带：北带：宁夏吉兰泰，到冀东燕山，东延至吉林及辽东地区。燕山东段岩层时代最老，称迁西群，麻粒岩、片麻岩为主，3136亿年，是我国已知最老的岩系，属下太古界。变质形成重要铁矿。晋北、内蒙古阴山一带以片麻岩、混合岩、蛇纹大理岩为主。中带：吕梁山、太行山和鲁西地区。太行山地区分阜平群和龙泉关群，二者呈不整合接触，称阜平运动（与此相当的有建屏运动、鞍山运动、嵩阳运动、铁堡运动等），是我国已知最早的一次构造运动。鲁西称泰山群，以黑云母片麻岩、角闪片麻岩、角闪岩及变粒岩等为主。南带：关中、豫西、大别山、安徽淮阳地区，分称太华群、登封群、大别群等。太古宙地层：有强烈的超基性、基性以至中酸性火山活动，有普遍的硅铁质或碳酸盐岩沉积。早太古代末，活动区形成陆核：吉（林）南（部）陆核、冀东陆核、河套陆核和鲁中陆核。太古宙末，陆核进一步扩大。陆核的边缘及各陆核之间，为活动的地槽区：如北部边缘为内蒙古地槽，东部边缘为胶辽地槽，南部边缘为豫皖地槽，斜贯南北为山西地槽等。,华北古陆太古宙陆核分布示意图,5.2.1.3 太古宙地层的重要矿产,太古宙地层中以铁矿具有世界性的普遍意义。鞍山的鞍山群中含磁铁石英岩，品位较低，层位稳定，储量大，常构成大型及特大型铁矿床鞍山式铁矿。此外，本溪、密云、冀东迁西、吕梁等大铁矿，均产于太古宙地层中。国外：苏必利尔湖铁矿、圭亚那铁矿、瑞典的基隆纳铁矿、澳大利亚西部铁矿、南非和印度的铁矿等，都产于太古宙地层。为沉积变质铁矿，占世界铁矿总储量的60。太古宙普遍的铁矿与古地理环境有关。氢氧化铁和胶体SiO2（蛋白石）同时沉积，称硅铁沉积（BIF）。经区域变质，氢氧化铁脱水、重结晶变成磁铁矿或赤铁矿；胶体SiO2变成石英，变成条带状磁铁（赤铁）石英岩。几乎在所有古地块的有关地层中皆形成石英脉金矿。其形成与花岗岩侵入有关，如澳洲西部、南非和北美。我国山东招远、河北遵化、青龙等地也都产金矿。,5.2.2 元古宙,从256或（5.7）亿年，共19亿年。划分为：古元古代、中元古代、新元古代。其中新元古代后半段，单划分称震旦纪。从缺氧气圈到贫氧气圈藻类植物繁盛，光合作用使气圈和水体含较多氧。使地层有含铁紫红色石英砂岩及赤铁矿层。从原核生物到真核生物菌类和蓝绿藻类进一步发展。在岩层中广布蓝绿藻类的群体，形成叠层石。另外，元古宙地层含有微古植物。由陆核到原地台和古地台在太古宙晚期的阜平运动，形成了陆核。早元古代中期的构造运动，中国称五台运动；早元古代晚期的构造运动，中国称吕梁运动等，使陆核进一步扩大，形成了原地台和古地台。古元古代地层和中、新元古代地层有很大区别下元古界（Pt1）和上太古界（Ar2）共同构成地台基底。到了中、新元古代，形成地台盖层。因此，中元古界（Pt2）特别是上元古界（Pt3）震旦系（Z）属于盖层沉积。,5.2.2.1 元古宙的一般地史特征,叠层石 元古宙古陆分布,5.2.2.2 中国的元古宙古地理和地层,形成了：北方华北原地台、南方扬子原地台，西部塔 里木原地台。华北地区形成了碎屑-火山沉积和含叠层石的白云岩沉积以滹沱群为代表；五台-太行山地区形成磨拉石堆积。属地槽活动型堆积。河南形成嵩山群，安徽形成凤阳群，都属稳定类型。上述沉积经褶皱夷平，为中、新元古界不整合覆盖，该不整合面分布广泛，即吕梁运动。经吕梁运动，形成华北原地台。中国西南包括川中、鄂西。下元古界及上太古界褶皱形成扬子原地台。中国西部塔里木地区下元古界以浅变质火山沉积岩系为主，属于活动类型。早元古代末形成了原地台。,1.古元古代,中国元古宇地层划分及特征,2.中元古代和新元古代,古元古代末，在中国已经出现了华北、扬子、塔里木等相对稳定的原地台，但陆壳稳定情况有很大差异。,(1).华北地区,中国北部和辽宁南部的几个稳定陆核，经过吕梁运动褶皱变质固结，它们把陆核连接起来，形成华北原地台。华北原地台地形高低起伏，相当复杂。有些地区形成浅海；有些地区形成古陆。原地台大致呈三角形，周围被高地环绕：北有内蒙古古陆，南有淮阳古陆，东边是胶东古陆（后来发展成胶辽古陆）；古陆之间是一片陆表浅海，海中耸立着若干山地和陆岛。浅海中沉积了类似盖层的中上元台界。可大体分为三种类型：强烈沉降带沉积，稳定浅海沉积，隆起区的陆相沉积。,华北地区（续）,燕辽沉降带 华北地区强烈拗陷地带，中心在河北兴隆、天津蓟县及北京平谷一带，沉积厚达10000m，地层完全，分层清楚，是北方中上元古界划分和对比的标准地区。淮阳古陆北缘的豫西-淮南沉降带，发育过程和燕辽带相似。华北地区其他部分华北的山东、河南、安徽等是陆表浅海，沉降幅度较小，沉积厚度1000m左右，下部碎屑岩相，上部碳酸盐岩相。晋陕古陆为浅海所包围长期遭受剥蚀的隆起区，边缘有不厚的滨海相沉积；内部陆相石英砂岩，分选良好，交错层，厚度100m左右。华北地区吕梁运动后虽基本形成较稳定的地区，但尚有局部活动性较大的地区，如燕辽沉降带。这些活动区经中、新元古代的发展才逐渐稳定下来，到新元古代初，已经发展为大规模的相对稳定的华北地台，也称中朝地台。,(2).中国西部塔里本地区,北天山地区，中上元古界分布广泛，为相对稳定型的浅变质，含碳酸盐沉积，沉积类型与中朝地台相似。中、南天山东段，有走向NWW的强烈沉降带，沉积厚度逾万米，与燕辽沉降带有类似之处。,(3).中国南部,中国南部缺少太古界地层，而元古界地层广泛发育。扬子原地台相对稳定，周围有一些活动地带。以黑云斜长片麻岩、混合岩、角闪岩等，总厚度大于5000m，属下元古界。扬子原地台东南缘，下部为四堡群或梵净山群，上部为板溪群，二者以不整合接触。扬子原地台西侧，即川滇交界地区，相对活动，沉积了浅变质的会理群。经晋宁运动，扬子原地台扩大，形成扬子地台。总之，太古宙到元古宙，中国南北地层有不同特点。北方在早元古代末的吕梁运动后已经形成稳定的基底，其上的活动区只限于沉降带（与古陆边缘断裂有关）；从晚元古代，已几乎全部固结，形成华北地台；南方在扬子原地台的两侧，活动相当强烈，特别是从中元古代起，发育了边缘海及岛弧海，火山活动相当频繁，经晋宁运动，原地台扩大才发展为扬子地台。这种北方稳定、南方活动的特征，一直延续到古生代。,5.2.2.3 中国元古宙的矿产,铁矿中元古代，在华北地区沉积了大量浅海相鲕状和肾状赤铁矿。以河北宣化、龙关一带的宣龙式铁矿最为典型。燕山地区的蓟县系铁岭组中，有沉积赤铁矿，称四海式铁矿。在青白口系下马岭组底部，有一层不规则的风化壳型铁矿。锰矿华北地区长城系，有一层锰矿或含锰页岩及含锰灰岩。蓟县式锰矿、瓦房子式锰矿。其他苏北东海、皖北大别山等处，下元古界变质岩中东海式磷矿。在北方长城系含钾层位。豫北发现含钾页岩矿床。在华北平原掩覆下发现古潜山油田华北油田（河北任丘）。碳酸盐沉积白云岩和白云质灰岩，可作为冶金熔剂。辽宁大菱镁矿床。含有叠层石的白云岩及白云质灰岩，磨光后是美观的建筑材料。,5.2.3 震旦纪,震旦纪距今86（5.7）亿年，属于新元古代的晚期。震旦为中国之古称，作为地层专名，始于德国F.von李希霍芬。震旦系：其指角度不整合于前震旦系变质岩之上，位于含丰富化石寒武系之下的一套不变质或轻微变质的沉积岩系。李四光等曾在三峡地区建立震旦系剖面；后高振西等在蓟县建立了华北地区的震旦系标准剖面。经同位素测定，北方的震旦系年龄为1810亿年；而南方震旦系则为86亿年，二者不是同时关系而是上下关系。“震旦系”一名限用于西陵峡东部剖面为代表的一段晚前寒武纪最上部的一个系一级的年代地层单位。北方以蓟县剖面为代表的一套晚前寒武纪地层，自下而上用长城系、蓟县系、青白口系。本节所说震旦纪是指以三峡剖面为代表的震旦纪，属于新元古代最后期的一个纪，是从元古宙向古生代寒武纪过渡的一个纪。震旦纪分早、晚两个世，相应地层为下、上两个统（Z1，Z2）。,5.2.3.1 世界古地理基本轮廓,元古宙末期即震旦纪，大陆壳形成为稳定古地台。古地台基底岩石都是变质岩，如各种片麻岩、角闪岩、混合岩、片岩、千枚岩、大理岩、石英岩等，穿插着各种侵入体。古地台有的部分构成地盾部分；但大部分发育了稳定类型的盖层。,震旦纪全世界形成的古地台,震旦纪世界的古地台：.中国地台（包括华北地台，塔里木地台，扬子地台）；.西伯利亚地台（安卡拉地台）；.俄罗斯地台（又称东欧地台）；.加拿大地台（又称北美地台）；.巴西地台（又称南美地台，）；.非洲地台；.印度地台（包括印度中南部）；.澳大利亚地台。巴西、非洲、印度和澳大利亚地台组成联合古陆，在中生代以前它们还没有分裂，称冈瓦纳古陆。在古地台之间或其周围，是一些相对活动的地带地槽（海槽）。,5.2.3.2 繁盛藻类和后生动物大量出现,震旦纪生物界迅速和突变。早震旦世（距今87亿年），微古植物群（如各种刺球藻）和宏观藻类非常繁盛，在地层中形成多种叠层石。晚震旦世，门类多样的后生动物大量出现，反映生物界的一次飞跃。如澳大利亚南部弗林德斯山伊迪卡拉（Ediacara）发现了丰富的无壳动物，称为伊迪卡拉裸露动物群。由于这类动物缺少硬体，很难成为化石保存下来。但该动物群的一些分子已在欧、亚、非、美等洲发现。中国的黑龙江、陕南、辽宁、湖南等地也发现伊迪卡拉群化石。总之，从生物地层学角度，后生动物的大量出现和高级藻类的繁盛，震旦纪具有承前启后的特色，是寒武纪生物群发展的前奏，地质历史即将进入一个新纪元。,5.2.3.3 中国震旦纪古地理轮廓及震旦系,震旦纪之前的晋宁运动。中国许多地区隆起为陆，塔里木地台、柴达木地块、华北地台等几乎连成一体，特别是华北和东北广大地区屹立于海面之上，称为华北古陆。中国南部的扬子地台构成扬子古陆，其与淮扬古陆连在一起。古陆的周围或边缘，是拗陷活动地带：北边是天山-蒙古-兴安地槽；南边是昆仑地槽、祁连地槽、秦岭地槽。扬子古陆西侧川滇地区是活动地带；它的东侧湘、桂、皖、浙、闽、粤一带，震旦纪长期海侵，有些岛屿耸立海水之中，称为华夏岛海，也是非常活动的地带。震旦纪地层在华南广泛发育，西北地区也有分布，华北地区因当时形成古陆，未曾沉积震旦系，只在南缘和东缘（如辽南、胶东地区）略有分布。震旦系可分北方型和南方型。（见图11-12）,中国震旦系（部分）划分对比简表,三峡地区震旦系剖面,5.2.3.4最古老的一次大冰期震旦纪冰期,冰川广泛分布是震旦纪一个重要的地质事件。中国、澳大利亚、非洲、南美、北美、亚欧等大陆上普遍出现冰川，这是已知的具有世界意义的最古老的一次冰期震旦纪大冰期。我国震旦纪冰期遗迹，最早在湖北宜昌南沱发现的南沱冰碛层。之后，在滇、湘、黔、鄂、赣、皖、豫、甘、宁、新等省区都相继发现。震旦纪大冰期至少可能包括两期：一是7.47亿年，冰碛层分布最广；一是6.5亿年。前一冰期之后，许多地方形成膏盐和白云岩沉积，说明气候转为干燥炎热。后一冰期之后，世界许多地方发现了以伊迪卡拉动物群为代表的软体裸露动物群，这也说明气候状况有很大变化。,5.2.3.5 中国震旦系矿产,震旦纪是沉积矿产的重要成矿期之一。主要形成铁、锰、磷、盐类等矿产，分布于中南及西南各省。具代表性的有湘、鄂一带南沱组的锰矿；川西观音崖组的铁矿；湘、鄂、黔地区陡山沱组的磷矿。以磷矿分布面积广、储量大，具有重要经济意义。,思考题,1.前寒武纪是指地球发展的哪个地质历史阶段？其又可以进一步划分为哪些地质时期？2.元古宙划分为哪些代？3.前寒武纪形成的具有世界意义的矿产有哪些？4.如何理解震旦纪？5.震旦纪时世界形成了哪几个古地台？中国的古地理轮廓如何？6.震旦纪大冰期的遗迹主要保存在哪些地区的地层中？7.中国震旦纪形成的矿产主要有哪些？,5.3 早古生代,因出现大批较高级生物而得名。划分为：早古生代（Pz1）和晚古生代（Pz2）。早古生代距今6（5.7）4.09亿年。下古生界。划分为：寒武纪、奥陶纪和志留纪。寒武纪：()6（5.7）亿年 5.1亿年前。寒武系。奥陶纪：(O)5.1亿年4.39亿年前。奥陶系。志留纪：(S)4.39亿年4.09亿年前。志留系。早古生代和此前时代相比，在古地理、古生物、沉积环境、地壳运动等方面，都有很大差异。在大陆壳地区，海洋占绝对优势，陆地不多，因此下古生界几乎都是海相沉积，少有陆相沉积。海生无脊椎动物种类繁多，空前繁盛，陆生植物少。这些特征标志着地质历史发展进入一个新的阶段。,5.3.1 动物界第一次大发展,寒武系，以大量三叶虫突然出现为标志。在寒武系底部或震旦系顶部含有原始硬壳无脊椎动物化石，如软舌螺、腹足类、腕足类、棱管壳、齿形壳等。故在国际上决定以地层中开始出现小壳化石层位作为寒武系的底界。寒武纪已发现动物化石2500多种，除脊椎动物外，几乎所有门类都有了。最多的是三叶虫，故寒武纪又称“三叶虫时代”；其次为腕足类动物；其他无脊椎动物，包括海绵动物、古杯动物、腔肠动物（如珊瑚）、软体动物（如头足类）、环节动物、牙形石、棘皮动物、笔石动物等都已出现。因此，早古生代是海生无脊椎动物空前繁盛的时代。,动物界第一次大发展（续）,原始鱼类奥陶纪开始，主要是志留纪，出现了淡水原始的鱼类无颌类（脊椎动物），一个新的时代即将来临。植物界寒武、奥陶纪都是以海生藻类为主；志留纪，出现半陆生的裸蕨植物，也意味即将进入一个新的时代。寒武纪生命大爆发寒武纪生物界呈爆发性增长，称“寒武纪生命“大爆炸”。1984年，南京古生物研究所人员在云南省澄江县发现5.3亿年前（相当早寒武世）的动物化石群，包括节肢类、脊索类、叶足类、腕足类等40多门类的80多种动物，引起国内外科学家的重视，是世界上研究寒武纪生命“大爆炸”呈生命多样性的窗口和有力佐证。,1.寒武纪景观,寒武纪,元古代,2.三叶虫,三叶虫寒武纪的标准化石,A莱氏虫（中华莱得利基虫）1标准化石。B德氏虫2标准化石。C蝙蝠虫3标准化石。,3.生物化石,生物化石,生物化石,生物化石,生物化石,奥陶纪时的海洋,奥陶系中的角石,5.澄江生物大爆发,澄江生物大爆发(续),地球大约是在46亿年前诞生的。在地球诞生后的40亿年时间里，地球上的生命，几乎没留下任何实质性的痕迹。然而，在此后不超过500万至1000万年的这段短短的时间里，却产生了生命的大爆发。专家从澄江古生物化石群发现，现今世界上所有的动物的门都在这一时期同时出现，而且之后再没有产生新的门。这一时期出现的生命的形状同今天的生物已很相近，从星形对称的海星到左右对称的甲壳纲动物，以及具备脊椎雏形的动物等。在云南省澄江县发现的动物化石中，即使不包括现在已经绝灭了的门，所发现的动物的门仍多达20个，而现在地球上热闹非凡的上千万种生物总共才35个门。这说明，在寒武纪早期，动物多样性的基本体系就已经建立了。,澄江生物大爆发（续）,1987年以后，中国科学院南京地质古生物研究所的陈均远研究员领导的研究小组对此进行了发掘和研究。研究成果在国际上引起了巨大轰动。世界著名古生物学家塞拉教授给素不相识的陈均远研究员写信说：“你们的论文以及所报道的澄江发现，好像是从外星传来的消息，让人震惊，真是不可思议，太不可思议了。”消息传出后，国内外地质学家和古生物学者蜂拥而至，一批又一批形态各异的化石被挖掘出来，人们从未见过保存得如此完整的生物化石：不仅保存了生物的骨骼，还保存了表皮、纤毛、眼睛、肠胃、消化道、口腔、神经等各种软组织。其中，水母状化石的触手、辐管、环肌、中央腔和口部构造清晰可见，蠕虫化石的体环、吻部构造、消化道和尾刺完整无缺，腕足动物化石则显示出从外壳向外伸出的粗壮的肉茎。以或卷曲或斜躺或平直姿势埋藏的纳罗虫化石，完好地保存着它们的软躯体构造，甚至连肠道中充满的食物也清晰可见，显示着其在临死之前还曾经饱餐一顿。具有网状骨片的微网虫，即使活着时保持站立的姿势就已经很不容易，有的竟然可以在死后仍然保持立姿。这些化石是世界其他地方难得一见的带软躯体构造的化石。5亿年前生物的软躯体构造居然能成为化石陈存在岩层中，这是澄江化石最为独特之处。,澄江生物大爆发（续）,1984年以前，有关“寒武纪生命大爆炸”的线索几乎都来自于加拿大西北部的布尔吉斯（Burgess）山。1909年，在那里发现了距今约5.15亿年前的大量古生物化石。在布尔吉斯动物群中，已经出现了多种多样的动物门类。1984年，中国学者在昆明澄江县抚仙湖发现的澄江化石动物群的浅海生物群落。不同的是，澄江动物群出现的时代更早，种类更加丰富，形态更为复杂。澄江动物群的发现将“寒武纪生命大爆炸”开始的年代追朔到了更早的5.3亿年前。长期以来，古生物学家一直都很困惑，为什么地球用了近30亿年的时间才完善了细胞的结构，但在短短的上千万年甚至几百万年就演化出了此复杂、多样的多细胞生物？是什么原因使得寒武纪的世界能够激发这样的生命爆发呢？古生物学家为此做出大量的努力，认为多种多样的寒武纪动物的出现，或许是因为当时大气中积累了足够的有利于呼吸作用的氧，而且由于“超级大陆”的解体，大陆被海洋分割成大大小小的碎块，陆地的分散造就了很多靠近大陆的浅海区域产生，从而有利于后生动物生存。这种全球环境的变化，使寒武纪生命大爆炸成为可能。,澄江生物群仿真图集,澄江生物群仿真图集（续）,5.3.2 世界古地理轮廓及地史特征,早古生代初期的大地构造轮廓和震旦纪很相似。后来发生了具有世界影响的构造运动加里东运动，引起了世界海陆形势的调整和变化。广义加里东运动：发生在早古生代的构造运动。狭义加里东运动：指志留纪后期的构造运动。加里东构造阶段：早古生代这一时期。,5.3.2.1 加里东运动和加里东构造阶段,5.3.2.2 世界古地理格局及其演变,前寒武纪末，世界出现多个古陆，各古陆为地槽分隔。古生代初期北半球的古陆：北美、俄罗斯（欧洲）、西伯利亚、哈萨克斯坦、塔里木、华北（中朝）、华南（扬子）等古陆。南半球的古陆：南美、非洲、印度、南极洲、澳大利亚冈瓦纳古陆。北美和俄罗斯古陆间被古大西洋分割。北方各古陆与冈瓦纳古陆之间横亘着古特提斯海(古地中海)。志留纪末期加里东运动（北美板块向欧洲板块俯冲）使古大西洋逐渐变窄，形成加里东褶皱带，从而使北美板块与欧洲板块对接，初步形成劳亚大陆（又称劳亚古陆或北方大陆Laurasia），并导致古大西洋关闭。有于加里东运动，在早古生代结束时，出现海退（直到泥盆纪初），陆地扩大，陆表浅海缩小。环境的变化，必将导致生物界的