地史学课程设计——1 (36)

地史学课程学习设计地史学课程设计作 者：赵 伊院 系：地球科学学院班 级：011101学 号：20101000379时 间：2012年2月21日地史学课程学习设计赵 伊地球科学学院011101-0320120221 (二)前 言 地史学（Historical Geology）是研究地球地质历史及其发展规律的科学，它是一门综合性的学科，涉及大气圈、生物圈、水圈、岩石圈演化及其相互关系等方面，其目的是探讨地壳及地表在过去地质时期中的经历和变迁，阐明地壳发展历史的规律。地史学研究的内容主要包括沉积古地理学、地层学、历史大地构造学。Historical geology is the study of the origin and evolution of Earth. An important component of historical geology is understanding how we know what we know. Historical geology is, however, more than just a recitation of past events. It is the study of a dynamic planet that has changed continuously during the past 4.6 billion years although not always at the same rate. Historical geology examines the origin and evolution of Earth , its continents、atmosphere、oceans and life .Geologists seek not only to place events in an orderly chronologic arrangement but also, more importantly, to explain how and why past events happened. It is one thing to observe in the fossil record that dinosaurs went extinct but quite another to ask how they became extinct. 目 录地史学课程学习设计- 2 -一、课程内容概括与分类- 4 -（一）总论部分- 4 -1.沉积古地理学- 4 -2.地层学- 5 -3.历史大地构造学- 5 -(二)分论部分- 6 -1.前寒武纪- 6 -2.早古生代- 7 -3.晚古生代Pz2- 8 -4.中生代- 9 -5.新生代- 11 -二、地史学回答的3个重要问题- 12 -（一）地史时期生物界形成和发展的进化史(无机界)- 12 -（二）地史时期古地理变迁的沉积发展史- 13 -（三）地史时期大陆和海洋的板块格局板块离合过程构造演化历史.- 14 -三、采取的学习和投入方式- 16 -（一）在课上，通过老师讲解，实习课的细致观察，掌握学习方法，解决疑难问题，使学习得到一个提升- 16 -（二）在课下，如何提高自己对学习地质的兴趣尤为关键- 17 -四、预期的学习目标和效果及质量监控措施- 17 -（一）我的学习目标- 17 -（二）质量监控措施- 18 -参考文献：- 18 -一、课程内容概括与分类该课程内容可分为总论和分论两部分。（一）总论部分1.沉积古地理学（1）相概念及定律沉积环境一个具有独特的物理、化学和生物特征的自然地理单元。沉积相反映沉积记录成因（环境、条件和沉积作用）的岩石特征和生物特征的综合。相变地层的岩石特征和生物特征及其所反映的沉积环境和沉积作用在空间（横向）上的变化。相分析综合地层的岩石特征和生物特征，推断其成因（沉积环境和沉积作用）。瓦尔特相律亦称相对比原理(J Walther，1894) :只有那些目前可以观察到是相互毗邻的相和相区，才能原生地重叠在一起; 即在垂向上整合叠覆的相是在侧向上相邻的沉积环境中形成的。将今论古The past history of our globe must be explained by what can be seen to be happening now.原始水平律沉积作用所形成的岩层沉积时是近于水平的，而且所有的岩层都平行于这个水平面侧向连续律沉积作用所形成的岩层在侧向上是大规模甚至全球性连续的，或者延续到一定的距离逐渐尖灭。地层叠覆律沉积地层的原始状态自下而上是从老到新的。穿时的普遍性原理在所有侧向堆积作用过程中所形成的岩层必然是穿时的。（2）相标志生物标志具体表现在生物遗体和遗迹两个方面。物理标志沉积物颜色、沉积物结构、原生沉积构造（层面构造、层理构造、准同生变形构造、化学及生物成因构造）。岩矿标志沉积物结构组分、自生矿物（3）环境相类型陆相沉积山麓沉积、河流沉积、湖泊沉积、冰川沉积。过渡相沉积三角洲沉积（由路向海分为三角洲平原、三角洲前缘和前三角洲三部分）。海相沉积滨海沉积、非正常海沉积、浊流沉积和远洋及半远洋沉积。2.地层学（1）联系 岩石地层学 沉积岩石学 地层学 生物地层学 古生物学 年代地层学 地史学（2）单位年代地层单位地质年代单位岩石地层单位宇（Eonthem）宙(Erathem)系(System)统(Series)阶(Stage)时带(Chronozone) 宙(Eon)代(Era)纪(Period)世(Epoth)期(Age)时(Chron)群(Group)组(Formation)段(Member)层(Bed)3.历史大地构造学（1）历史构造分析包括沉积物组分和沉积组合分析、沉积物厚度分析、沉积相和沉积古地理分析、沉积盆地分析和构造运动面分析等。（2）槽-台板块及分析地槽(geosyncline)以发育巨厚海相沉积为主的活动大地构造单元。地台（platform）具有平整沉积盖层的稳定大地构造单元板块地球表面由大小不等的岩石圈板块构成，并相对赤道或极地发生大规模水平运动，边界以大洋中脊、海沟、转换断层、大陆裂谷等褶皱现象，板块间的离合碰撞及其相关地质现象主要发生在板块边缘。板块的边界类型主要有：会聚型、离散型、平错型。关系地台 板块的陆壳部分、冒地槽 被动大陆边缘、优地槽 活动大陆边缘（3）古板块的恢复方法地缝合线追踪法 、古大陆边缘法、古地磁学方法、生物古地理方法、古气候分析法。(二)分论部分1.前寒武纪（1）基本特征时限长；地层普遍变质(麻粒岩相、角闪岩相、绿片岩相,一般越老变质越深),岩浆活动发育；构造变形复杂(因原始地壳薄、刚性差、热流值大,易塑性变形),而且经历多期构造变动；生物化石稀少；酸性和还原大气圈和水圈；矿产丰富。（2）生物界面貌生命起源问题；太古宙主要为分子化石，而元古宙则出现微古植物(单细胞或多细胞藻类有机体)；震旦纪后期出现Ediacara Fauna的不具外壳的多细胞后生动物。（3）无机界A.华北板块形成史:太古宙陆核的形成期冀北迁西太古宇剖面；早元古代原地台形成期五台-吕梁山剖面；中新元古代似盖层和盖层的形成期蓟县剖面。B.扬子板块形成史:无肯定的Ar基底鄂西元古宇剖面晋宁运动形成扬子板块的基底；Pt1零星残留；Pt2以后为原地台(似盖层)发育阶段。2.早古生代（1）基本特征早古生代距今570-400Ma年,共划分为三个纪：即寒武纪、奥陶纪和志留纪。他们的时限分别为：570-500Ma、500-440Ma、440-400Ma, 三个纪内部均为三分,不过奥陶纪现为四分。（2）生物界面貌寒武纪生物大爆发；海生无脊椎动物空前繁盛(环境分析、地层对比、生态分异、生物分区)；植物于晚志留世登陆；奥陶纪末期生物集群绝灭事件。（3）无机界属加里东构造运动阶段,陆壳板块扩大和增生(陆相沉积、生物登陆)。沉积矿产复杂多样，奥陶纪末期冈瓦纳大陆发育冰川。3.晚古生代Pz2（1）基本特征晚古生代距今4.092.5亿年。它划分为三个纪，即泥盆纪、石炭纪、二叠纪。晚古生代，植物界从水生发展到陆生，蕨类植物达到极盛，晚古生代晚期出现了裸子植物。动物界从无脊椎动物发展到脊椎动物，鱼类和无颌类广布于泥盆纪，两栖类全盛于石炭纪和二叠纪。晚古生代两次生物集群绝灭，一是在晚泥盆世生物量的突然变化和生态系的更替；一是在二叠纪末许多无脊椎动物如三叶虫、蜓、四射珊瑚和床板珊瑚（珊瑚中的两大类）、大部分腕足动物的绝灭，成为划分古生代和中生代的标志。（2）生物界面貌植物界的第一次大发展蕨类时代；动物界的两次大飞跃从无脊椎到有脊椎，从水中到陆上早古生代是海生无脊椎动物空前繁盛的时代。到泥盆纪，三叶虫类逐渐减少，繁盛于奥陶纪和志留纪的笔石类延续至早泥盆世后期已全部绝灭。但珊瑚类、腕足类、双壳类、腹足类等科属数量达到极盛。属于软体动物的头足类菊石（纲）动物在海中开始繁盛。从早石炭世晚期开始原生动物有孔虫类蜓繁盛起来，演化迅速，层位稳定，成为石炭-二叠系的重要分带化石。在陆上因有大规模森林出现，石炭-二叠纪昆虫类空前繁盛。（3）无机界 晚古生代可以称为海西构造阶段,联合古陆的形成 蓬勃发展的晚古生代 晚古生代东特提斯生物与环境4.中生代（1）基本特征中生代距今2.500.65亿年，地层年代符号为Mz。中生代划分为三个纪，即三叠纪、侏罗纪、白垩纪。（2）生物界面貌最突出的是裸子植物代替了蕨类植物，爬行动物代替了两栖动物，而盛极一时。但是到白垩纪末期,恐龙类爬行动物全部绝灭，是地史中的一次重大生物灭绝事件。(3)中生代生物界的新发展裸子植物时代:中生代又称裸子植物时代。苏铁、银杏、松柏等类是最主要的代表植物。早白垩世晚期，地史上第一次出现被子植物并迅速发展，到晚白垩世取代裸子植物在大陆占统治地位。爬行动物时代:中生代动物界发展的突出标志是爬行动物的高度发展，因此中生代也称爬行动物时代。恐龙是中生代一类爬行动物的总称，共分两大类，一类叫蜥龙类，分为素食的蜥脚类和肉食的兽脚类；另一类鸟龙类都是素食的。在晚三叠世出现从爬行动物到哺乳动物的过渡类型. 无脊椎动物进一步发展:特别是属于软体动物的菊石类和箭石类在中生代分布广，演化十分迅速，如菊石类进入中生代空前繁盛，具有旋卷的外壳，壳上的缝合线由简单到复杂，演化很快，是中生界海相地层划分的标准化石，故中生代又称菊石时代。 5.新生代（1）基本特征沉积物固结较差；哺乳动物和被子植物的时代；全球构造变革巨大，特别是第三纪特提斯洋仅残留下地中海，阿尔卑斯山系和喜马拉雅山系形成，环太平洋沟弧盆体系形成，大陆裂谷湖动发育。（2）生物界面貌哺乳动物在新生代适应辐射，占领各生态领域;第四纪因人类演化出现又被称为人类时代；被子植物可分为木本和草本发展的两个阶段。二、地史学回答的3个重要问题（一）地史时期生物界形成和发展的进化史(无机界)通过学习地史学最重要可以研究地壳表层岩石的形成年代、生物群的特征以及地层划分与对比。生物演化是研究的基本内容。地史中的生物演化着重于生物界在地球历史各阶段的盛衰和演替，特别是各生物门类自低级至高级逐步出现和演变衰亡的过程。当然，古生态的研究可以协助确定沉积环境，生物地层的研究一直是确定时代、进行对比的主要手段。自从30年代霍姆斯等测定地层岩石矿物的生成年龄以来，地质年龄测定与生物地层划分相结合，使地质年代表有了具体的年龄值。（二）地史时期古地理变迁的沉积发展史整个地层学系统就是地球历史上沉积作用的物质记录。沉积物的性质反映了物质来源、沉积作用和形成环境的特征。沉积物的分布则反映了剥蚀区和沉积区的轮廓以及海陆分布的特征。把不同时期地层沉积和分布轮廓进行比较，就可得出古地理格局不断发展演变的概念，所以沉积发育史也就是古地理的发展史。地层学对比方法如何利用地史方法恢复古地理古环境？通过一个地区岩层的地层学、沉积学和古生物学特征，综合分析，将今论古，可以推断出该地区的古地理和古环境。1. 岩石学方法2. 构造学方法3. 古生物学方法4. 同位素年龄测定Eg.以华北地台古生代某一系的岩石地层划分为例，并根据地层发育和沉积特点分析其地史演化。华北地台是寒武纪稳定沉积类型分布区之一，除早寒武世早期普遍缺失沉积外，其余地层发育完整，化石丰富，岩相厚度稳定。山东张夏地层划分如下：下寒武统，中寒武统，上寒武统。下统为紫红色钙质页岩夹泥质灰岩，泥裂、雨痕、波痕、岩盐假晶、和鱼骨状交错层理等沉积构造发育，属干热气候条件下的滨浅海沉积。中寒武统均为以紫色泥岩为主的陆源碎屑岩，自下向上碳酸盐含量增高，以滨、浅海沉积为主。中统上部以鲕粒灰岩为主，含德氏虫等三叶虫化石，但保存破碎，灰岩中波痕、交错层理发育，代表典型的潮下高能环境沉积。上统三个组的岩性基本相同，为灰岩、泥质灰岩和竹时状灰岩，含蝙蝠虫和蝴蝶虫等三叶虫化石。竹叶状灰岩是一种同生砾岩，具有风暴作用特点。张夏地区寒武系代表了基底遭受长期风化剥蚀夷平后，以碳酸盐沉积为主的陆表海环境。（三）地史时期大陆和海洋的板块格局板块离合过程构造演化历史.根据地层的沉积类型、物质组分接触关系以及岩浆活动和构造变动等，推断其形成时的构造条件和这些构造条件在地质历史上的时空演变。沉积特征和古地理轮廓的变化实质上是地壳各区段构造运动的反映。构造运动一直是地史研究的重要内容。18世纪末，发现了地层间的现象，并以造山或构造运动予以解释。从那时以来，人们通过地层的不整合关系认识了许多造山运动期和与之相伴生的岩浆侵入及变质作用。根据地层组成的组分和厚度不同，根据和岩浆活动的程度不同，人们逐步建立了构造活动程度的概念。根据各区构造运动史的不同，将地壳各区段分为不同的构造单元，分出不同的构造阶段，就是历史大地构造分析。历史大地构造分析日益成为地史学研究的重要内容。Eg.以早古生代地壳的构造轮廓和古地理面貌的演变历史为例从早寒武世开始，世界各地开始了广泛的海侵，至奥陶纪时，海侵规模最大，全球除北半球的东欧地台及南半球的冈瓦纳古陆外，其余地区几乎全为海水所淹没，形成了广阔的浅海及碳酸盐沉积。奥陶纪以后，各地广泛海退，尤其是晚志留世末，由于各板块之间的移动靠拢碰撞，发生了一次世界性的强烈构造运动（加里东构造运动），使部分海槽挤压褶皱上升成山脉，如加里东海槽、蒙古海槽、我国的祁连山海槽、华南海槽等，从而使全球的陆地面积扩大。由于西北欧和北美北部加里东褶皱带的形成，使北美古陆与欧洲古陆相连，导致了古大西洋的关闭。三、采取的学习和投入方式（一）在课上，通过老师讲解，实习课的细致观察，掌握学习方法，解决疑难问题，使学习得到一个提升作为一名学生，上课认真听讲、实习实事求是、作业及时完成、广泛阅读、及时上网查阅最新科技消息、积极参加兴趣小组、独立完成论文报告，这些都是分内之事，但是通过听课我们只能学到老师讲的，PPT上看的，并不能实地接触到提及的知识的具体物质形态。所以实习课是必须重视的。在实习课上，我们不仅观察了课本中所提及的内容，而且还发现了书本中没有提及的内容。然后通过同学间的探讨，向老师答疑，解决这些问题。在这个过程中，我们不仅仅解决了新的问题，而且巩固了以前的知识，更加掌握了新的学习方法，所以是一举三得。与此同时学习课程，最重要的是要多问几个问题。有了问题，才能说明我们有一个在思考的过程。如果没有思考，对于老师讲的内容和课本的知识照单全收，是完全没有意义的。因为这样根本无法把外界的知识转化为自己的东西。因为现在地球科学方面，还有很多现象尚未达成一致，还没有找到真正的原因。有很多的学说目前为止是不完美的，只能解释部分现象，不能完完全全的应用到实际的生产生活中去。所以，通过思考，发现问题，进而解决问题，才能完全掌握知识，使我们自身有一个质的飞跃。还有就是读书报告及小论文，通过不断的练笔，把自己的思维通过文字表述出来， 然后再返回到脑子里，达到自我的一个提升。（二）在课下，如何提高自己对学习地质的兴趣尤为关键地史学是一门接近自然，有无限发展空间的学科。在平时的课余时间，多阅读有关地质的期刊，如国家地理等，不仅能开阔我们的视野，也能将我们的专业知识和地质现象相结合，增加知识储量。阅读国外地质文献也是一举两得的是，增加词汇量的同时，增长知识。此外，作为一名大二的学生，不能仅仅停留在学习在一方面，而是要向更高层次的方向发展。比如在课余的时间里搞一搞科研。如今科学发展迅速，利用网络可以获取更多的信息，在网上查看视频、图片，这些新颖的形式，何尝不是增加学习兴趣的良方。四、预期的学习目标和效果及质量监控措施（一）我的学习目标通过对古生物地史学的学习，我们最主要要做的就是结合对各历史时期古生物与地层学证据，构建起地质学知识体系的大框架结构，其中就应该包括普通地质学、岩石学、构造地质学、沉积学等以及与成矿有关的像结晶学与矿物学等专业知识；通过学习建立起庞大的地质学知识体系，然后在以后不断的专业知识学习、野外实习以及科学研究中不断充填其细微部分，直至成型并熟练应用.（二）质量监控措施自律：每天做到龚老师所说的在课前花至少1小时复习上节课所讲内容，预习下节课将要讲的内容。定期阅读课外文献，做到一星期阅读一篇。每周末做一次本周学习回顾，找出不足，并改正。遇到难题，请教老师和同学，做到不留疑问。他律：在宿舍和同学相互监督，共同进步。共享资源，交流学习的心得，互相答疑讨论。同时，根据老师的课堂提问，来做到对自己的检测。参考文献：1温献德，地史学，石油大学出版社2 刘本培,王训练，地球历史的节律(论文摘要汇编),1996,1573 龚一鸣， 重大地史事件、节律及圈层耦合，地学前缘(中国地质大学,北京).1997（4），75-84. 4 龚一鸣，Historical Geology，武汉 中国地质大学出版社5杜远生，童金南， 古生物地史学概论 武汉 中国地质大学出版社6 刘本培，全秋琦，地史学教程 北京 地质出版 社，（第三版）7 Wicander, R., Monroe, J. S. Historical Geology (third edition). PacificGrove(CA): Books/Cole, 2000, 1-580.8倪并荣，地史学 石油工业出版社 北京 1988年 9 (英) A.Hallam 沉积相解释与地层记录 地质出版社 北京 1991年 (科学探索)10王鸿祯、刘本培主编：地史学教程，地质出版社，北京，1980。11H.H.Read & J.Waston,Earth History,Introduction to Geoloy Vol.2，Macmillan Press Ltd.，London，1975.- 18 -