《地层学实习》PPT课件.ppt

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1、实习三、前寒武系 大地构造分区,一、实习目的要求：1、掌握前寒武系的标准分层；2、掌握中国及世界大地构造分区概况；3、了解中国前寒武系的发育概况，华北板块 和扬子板块的形成历史,（成铁纪）,（层侵纪）,（造山纪）,（稳化纪）,（盖层纪）,（延展纪）,（窄带纪）,（加宽纪）,（覆冰纪）,伊迪卡拉纪,国际地层委员会推荐的前寒武系划分简表,（一）前寒武系的划分,二、主要的实习及复习内容,全国地层委员会推荐的前寒武系划分方案,元古宇,太古宇,(二)一些地理知识的复习 1、高原山区至深海底地势剖面图,2、一些主要的地理名词：高原山区、高山区、中低山区、内陆盆地、陆表海、陆棚海、火山岛弧海、边缘海、海沟、

2、大陆架、大陆坡、大陆基、山麓带、近海平原、大洋盆地、大洋中脊、岛屿、半岛。,（三）中国及世界地壳分区（大地构造分区）,1、分区的原则：主要取决于地壳运动方式及其变化的历史，由于地壳运动存在垂直和水平运动两种方式，故而在地壳构造和地壳运动的理论方面，近百年来先后产生出了两种基本理论，固定论（Fixism）以槽台学说为代表的强调垂直运动的理论；活动论（Mobilism）以板块学说为代表的强调水平运动的理论 2、槽台学说的地壳构造分区：根据大陆地壳构造反映的活动程度划分出稳定的地台区和不稳定的地槽褶皱区（见下表）,世界大地构造分区略图,中国历史构造及地层分区略图,3、板块构造强调岩石圈（lithos

3、phere）和软流圈（asthenosphere）之间的对立，板块构造认为，由地壳和上地幔顶部组成的岩石圈，并非连续的块体，它被各种类型的活动带（洋中脊、深海沟、转换断层和活动褶皱带）分割成板状的块体板块，它能在软流圈上缓慢的滑动，因此板块内部是相对稳定的地区，而板块边界则是地表表面最活跃、最集中的构造活动带。按照上述观点勒皮雄（Le Pichon,1968）首先将现代的岩石圈按照深海沟、洋中脊、转换断层等板块边界划分为太平洋、欧亚、印度洋、美洲、南极洲、非洲六大板块。后来又有人作了进一步的划分。也有人根据大陆上的造山带等古板块边界，对地质历史时期的板块进行了划分。80年代以来，由于对微板块的

4、研究已发展成为一种地体理论。,4、陆壳上古板块的识别：由于洋壳海盆始终处于扩张增生和俯冲削减的循环过程中，现代洋盆的年龄一般不老于侏罗纪（168Ma），所以更古老的洋壳只能在地缝合线的蛇绿岩套或蛇绿混杂体中保存一些残迹。现代的大陆是漫长的地质历史时期中陆壳地块和洋壳海盆不断开裂以及多次拼合碰撞的复杂地质记录。,1）地质学方法：恢复古板块的最直接地质证据是确定不同板块间的拼合碰撞标志蛇绿岩套、混杂堆积、高压低温和低压高温变质双带等特殊地质记录。根据沉积组合确定大陆边缘进而确定缝合带的存在，利用不同的岩浆岩组合确定不同的大地构造背景拉斑玄武岩大洋型（洋壳海域）；钙碱型安山岩火山喷发陆缘火山活动带产

5、物（位于俯冲带附近）；玄武岩和流纹岩共生的双峰模式拉张的裂谷盆地。,2）古地磁学方法：古地磁学方法是唯一能确定古板块当时所处的古纬度的定量资料的方法，所以十分重要，一般利用不同时代不同板块的古地磁视极移曲线来标定古板块的古纬度和不同板块之间的相对经度差，进而再造当时古大陆和古海洋的相对配置关系。3）古生物地理学方法和古气候学方法：由于古板块间一般都有大洋相隔，所以由于长期的地理隔离，会使得生物向着不同的方向演化，最终会导致不同的地理区系的形成.由于古板块间巨大的地理位置的差别会在古气候上表现出来，会反映在沉积物和生物群中，如CP时南方冈瓦纳大陆上的冰川沉积和舌羊齿植物群。,A、艾必湖居延海西拉

6、木伦；B、修沟玛沁山阳桐城；C、岗玛错澜沧江；D、雅鲁藏布江；E：绍兴江山钦防 F、琼州海峡；,根据目前所掌握的资料：在我国可以识别出以下几条主要地缝合线：,（四）历史构造分析：通过对不同地区、不同时期地层进行综合分析研究，确定其构造发展状态和过程，划分构造演化阶段和大地构造分区，恢复不同地区的块体之间的相互关系及演化过程即为历史构造分析。1、沉积物组分和沉积物组合（或沉积建造）不同的构造环境下沉积物的性质、特点不同，首先是成分的差异，再者是结构构造的不同，因此可以通过这些来分析沉积盆地的构造背景及演化过程。,不同大地构造背景下的盆地类型及其沉积组合特征,2、沉积物厚度分析 沉积物的古环境和厚

7、度分析是判断地壳垂向运动的幅度和速率的重要手段。应注意补偿沉积、过补偿沉积、非补偿沉积的类型。还应注意一般情况下沉积物成岩时要收到不同程度的压实效应的影响。3、沉积相和沉积古地理分析 沉积相和沉积环境分析即是地层成因研究的一个重要方法，也是地层形成的构造背景研究的重要手段。在不同的大地构造背景下，由于沉积盆地类型和沉积环境特征的不同，其沉积相也不相同。在稳定的大陆板块内部，多为陆表海的浅水碎屑岩和碳酸盐岩沉积，而在大陆板块边缘多为陆棚海的滨浅海沉积，半深海及深海的大洋盆地环境多为浊积岩、等深岩及泥岩沉积。这种分析方法多采用岩相古地理编图了解地史时期的海陆分布、地形地貌特征等古地理要素及各地理单

8、元中沉积物类型，进而分析其构造背景。,4、沉积盆地分析 沉积盆地的类型和特征与其所处的大地构造位置密切相关，大地构造状态决定了盆地的类型和特征。不同类型的盆地的沉积相及其时空组合不同，因此，通过了解盆地沉积物组份、沉积相、沉积体系及其时空关系、古水流分布格局等，可以恢复盆地的性质和类型，确定盆地的大地构造背景及其演化。不同的沉积盆地类型和沉积盆地组合，代表不同的大地构造背景和不同的构造阶段。,5、构造运动面分析 构造运动面是历史大地构造分析的重要内容。构造运动面即不整合面和间断面是地壳运动的直接记录，不论是角度不整合还是平行不整合，都是地壳抬升遭受剥蚀产生的结果。前者代表了早期形成的地层经过不

9、同程度的变形，经常伴有一定程度的变质改造，遭受剥蚀，而后再接受沉积。后者反映早期形成的地层正在抬升，遭受剥蚀，而后接受沉积，二者分别反映了造山运动和造陆运动的存在。沉积间断是指沉积过程中沉积作用的停止，可能与沉积物的供给有关，也可能是地壳快速升降作用的结果。通过对间断和不整合的研究，也能了解某一地区地壳的构造升降历史。,稳定类型陆表海沉积,滞留盆地非补偿沉积，还原环境,陆内断陷盆地火山河湖盆地沉积,大陆边缘及洋盆半深海深海补偿活动类型沉积。,（五）中国的前寒武系发育概况,A、华北板块：华北板块目前包括了华北地台和其周围的不同时期的褶皱带。1、太古宙陆核的形成：在华北板块上的冀东辽宁地区的石英岩

10、中已获得38亿年的同位素年龄值，在冀东槽庄一带的迁西群中也已获得（Ar38/Ar40）36亿年的同位素年龄值。所以在华北板块上存在太古宙的地层。1）下、中太古界：主要分布在北部，如阴山一带的集宁群，辽东的鞍山群，冀东的迁西群：主要为各种片麻岩，辉石斜长片麻岩，斜长角闪岩，夹有辉石磁铁石英岩。原岩为：超基性基性中性到酸性的火山岩，分异差的碎屑岩及多层硅铁质沉积。为高级麻粒岩相变质岩系。顶部为迁西运动，使得上述地层褶皱变质，形成古陆核。2）上太古界：分布广，以山西太行山、五台山一带研究较早，研究比较详细。,龙泉关群 阜平群：各种片麻岩为主，夹一定数量的角闪岩，大理岩及薄层磁铁石英岩。原岩为基性中酸

11、性火山岩，火山碎屑岩，硬砂岩，粉砂岩及碳酸盐岩，变质年龄值为2528亿年。太古宙末期（2625亿年）此区发生阜平运动，使得上述地层褶皱变质，扩大了古、中太古代的结晶基底范围，增加了稳定程度，形成了太古宙陆核。2、古元古代原地台形成期古元古代是古板块定型的重要时期，华北地区古元古代地层以山西五台山地区发育最好，研究最详，自下而上为五台群和滹沱群。山西五台地区剖面：,吕梁运动是一次极为重要的地质事件，它把元古宙初期分裂的陆核“焊接”起来，从此华北地台进入了一个相对稳定的发展时期。,3、中、新元古代似盖层和似盖层形成期：是华北板块形成的时期，中、新元古代在华北板块上有三个沉积区：1）北边燕辽海区，向

12、西与阴山海区相连，中元古代时强烈下降，堆积近万米的沉积物，是大陆上的裂陷槽；2）西部的豫西陆棚浅海，往南与秦岭海槽相连，此区内部情况比较复杂，即出现内部裂陷槽又出现边缘裂陷槽；3）东部的胶辽河淮海区，北东向延伸，中元古代开始下降，震旦纪强烈下沉。处于北部燕辽海槽中央带的中、新元古代蓟县剖面，研究较为详细，是中、新元古界的标准剖面所在。剖面的中、上元古界组成巨型旋回，根据沉积特征、接触关系、叠层石和微古植物、同位素等，分为三个群十二个组。长城群及蓟县群为似盖层性质的沉积，它与真正的盖层还是有一些区别的，第一厚度较大，第二相变比较明显，第三有火山岩夹层，显示出地壳还有一定的活动性。但它是没有变质的

13、，以沉积岩为主的地层。大约在10亿年左右，此区发生了明显的抬升作用，使得青白口群与蓟县群间为平行不整合接触，此不整合之上的青白口群为厚度不大、岩相稳定的盖层沉积，此次抬升称为芹峪抬升。大约在距今8亿年左右，华北地区再一次抬升，并遭受长期的风化剥蚀，使其主体缺失85.7亿年的震旦纪及寒武纪最早期的沉积。但在郯庐断裂以东板块的东部辽南、胶东、苏皖北部一带及板块南部的豫西等地存在震旦纪的沉积，在豫西发育有上统的罗圈组冰碛层。,B、扬子板块扬子板块的核心部分是四川盆地,目前发现有2619亿年的同位素年龄值，说明该板块存在上太古界下元古界的变质基底（如鄂西的崆岭群,滇东的大红山群）,该基底构成了扬子板块

14、的雏形。中、新元古代扬子板块上发育一套似盖层沉积（如鄂西的神农架群、滇东的昆阳群等），主要为碳酸盐、碎屑岩及火山岩沉积。中、新元古代时，扬子板块上发生了多次的构造运动，围绕扬子板块的逐渐增生，新元古代后期（8.58亿年）的晋宁运动后，扬子板块两侧东南缘及下扬子地区与扬子板块一起构成了稳定区，从而形成了稳定的扬子大陆板块。扬子板块的震旦系为稳定类型的盖层沉积，以峡东地区的剖面最为典型，研究最为详细，是震旦系的层型剖面。现列述如下：,C、其它板块 塔里木板块具有太古宙的结晶基底，其特征与华北相似，震旦纪含有两层冰碛层分别相当于下统的南沱冰碛层和上统的罗圈冰碛层。华夏板块:华夏板块的存在与否一直有不

15、同的认识，分歧的关键在于对板块基底的认识。浙闽粤地区广泛分布的建瓯群、陈蔡群变质岩可能代表该板块古元古代的褶皱变质基底，并包括中、新元古代的似盖层沉积。推测新元古代后期华夏板块已经形成。华夏板块与扬子板块的界线大致沿绍兴江山武夷山西麓云开西麓一带。,震旦系,南华系,附：前寒武纪地史特征（一）前寒武纪地壳构造的演化：前寒武系在世界范围内都为不同程度的变质岩系，多数变质较深，有的地区混合岩化，所以，一般认为，太古宙地壳较薄，活动性大，没有较大范围的稳定地块。25亿年前后，发生了全球性地壳运动，及伴随的岩浆活动，（阜平运动、北美的基诺尔运动、欧洲的萨密运动），使得太古宙地层褶皱变质。有一些地区从此转

16、变为稳定的微地块“陆核”，在陆核的周围为网状强活动带。早元古代可有相对稳定和活动类型的沉积，早元古代末18亿年前后，世界范围内再次发生强烈的地壳运动（吕梁运动、美洲的哈德逊运动、欧洲的卡瑞里运动），小板块之间彼此碰撞，介于其间的活动带升起成山，把“陆核”连接起来，形成了更大的稳定地块板块。中、晚元古代稳定类型的沉积分布更加广泛，地台周边仍为活动类型的沉积，在810亿年间的构造运动（晋宁运动），使稳定的地块最终形成。震旦纪在各大稳定地块区基本上都为盖层性质的沉积。,（二）水圈与大气圈的演化：前寒武纪尤其是太古宙的水圈及大气圈是缺乏游离氧的，为还原性质，当时大气成分为水蒸汽、二氧化碳、甲烷、氨、一

17、氧化碳、氮、氯化氢、氢、硫等。这可以从太古宙沉积物中普遍存在易氧化的黄铁矿和沥青铀矿得到证实。在距今20亿年25亿年间地球上的大气圈和水圈处于一种氧化还原平衡的状态，当时生长有大量的藻类，放出氧气，但所放出的氧气刚好被氧化反应消耗掉，可从当时存在大量的硅铁沉积得到证实。在距今20亿年左右出现了红色的沉积，说明当时已经有游离氧的存在。而富氧的大气圈和水圈可能在元古宙最晚期才出现，代表性的沉积物为膏盐沉积的形成。（三）前寒武纪的沉积特征：太古宙早元古代碎屑沉积发育，常形成条带硅铁质沉积，很少见到碳酸盐沉积，碳酸盐沉积在早元古代有所增加。中、晚元古代的最大特征是藻礁灰岩广泛发育，震旦纪是地史中的一个

18、大冰期，反映寒冷气候的冰碛物广布。（四）生物进化：前寒武纪生物的进化大致从无生命原始生命的出现原核生物出现真核生物出现后生动物出现（不带壳）带壳后生生物出现这样一个历程。（五）前寒武纪的主要矿产：前寒武纪的主要矿产有铁矿、锰矿、磷矿、金矿及多金属矿产等，特别是铁矿，世界上的大型富铁矿基本都产自前寒武纪的地层中。,实习报告及作业 实习报告：1、总结华北地台和扬子地台前寒武系层序特征 2、总结前寒武纪地史特征。,实习四、下古生界及沉积意想剖面,一、实习目的、要求 1、通过实习了解中国东部三个地区华北地台、扬子地块、东南地槽区早古代地史特征（地层序列、岩相古地理特点、主要沉积矿产、生物界面貌及演化特

19、征）2、通过实习了解世界上主要加里东褶皱带的分布。及古板块和古海洋的分布特征。3、通过标本的观察及有关内容复习，掌握早古生代生物界的面貌和演化特点及生物分区。4、学会绘制沉积示意剖面的方法,二、实习内容 1、观察标本掌握早古生代生物界面貌和演化特点、生物相的分异及生物分区。2、参阅教科书和早古生代各纪内容，总结早古生代地史特征。包括沉积序列，岩相古地理特征，矿产，构造运动等。,作业 对华北地台、扬子地台、东南地槽的早古生代地史特征，按实习报告的框架格式写出1000-1500字左右的总结。（内容：早古生代地层发育特征，古生物化石、沉积类型、沉积厚度，矿产及地壳运动）,中国东部早寒武世岩相古地理图,中国东部早奥陶世岩相古地理图,中国东部早、中志留世岩相古地理图,