6工程地质地质年代详解

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,#,第六章、地质年代,人类文字记载的历史只有几千年。史前事件没有直接记录可以阅读。地球的过去，其发展演化历史，地质作用的历史。如何了解？,在地球的发展演化过程中，在地壳中留下部分痕迹：,岩浆岩,岩浆作用（侵入、喷出）,沉积岩,各种沉积环境及生命演化记录,变质岩,温度、压力等环境特征,变形或破坏的岩体,地壳运动（挤压、拉伸、错动）,年代地质学,依据这些重建地质历史。,第一节 人类对地球年龄的探索和认识过程,好奇的人，很早就开始思索天地宇宙的年龄。,古时人类对天地年龄的认识，神话及猜想。,“天地浑沌如鸡子。盘古生在其中。万八千岁，,如此万八千岁。”三国（公元,220,年,280,年）徐整,三五历记,十七世纪，剑桥大学副校长，博学的西伯来学者来特福经过考证，,上帝于公元前,4004,年,9,月,17,日,(,星期五,),上午,9,时创造出亚当。,十八世纪以来，人类才真正开始对地球年龄做科学的探索。,1749,年，法国博物学家布丰（,Georges Louis Leclere de Buffon,，,1707,-,1788,）在博物学巨著,自然史,第一卷,地球的理论,中提出了地球成因假说，认为地球是太阳与彗星相撞击而分离出的一个块体，从炽热状态逐渐冷却而成。经过实验（各种尺寸的铁球烧红了再冷却）和计算，得出地球从炽热状态冷却到现今的状态，需要,74800,年。,1751,年,1,月，巴黎大学宣布其观点违背了宗教的信条。在长期压力下，,1769,年被迫宣布“我放弃,”,1862,年，英国物理学家汤姆森,(William Thomson(Lord Kelvin),，,1824-1907),，假定太阳辐射能来自引力收缩，计算出太阳的年龄在,1,千万年到,5,亿年之间。,同年，汤姆森还假定地球从原始炽热状态（,3871 C,）冷却到今天之地表热流状态，需要,2,千万年,-4,亿年。,1897,年，汤姆森对地球年龄的判断是,2,千万到,4,千万年之间。,1856,年，德国科学家赫姆霍兹（,H.L.F.von Helmholtz,，,1821-1894),假定太阳能来自引力收缩，计算出太阳只够消耗,1,千,9,百万年。,1898,年，小达尔文（,Sir George Howard Darwin,，,1845-1912,）认为地球形成初期转速很高，一部分物质从地球上甩出去形成月球。地月间的潮汐作用，使地球转速变慢、地月距离增大。根据这一假设，推出地月系统的运行,(,月球从其最近距离退到现在的位置,),时间约需要,5,千,6,百万年,。,同样方法，其他不同结果：,1893,年，,Clarence King,（,1842-1901,）算出,2,千,4,百万年。,用海水中盐的含量来推算。假设设原始海洋是淡水，海水中的盐是由河流从大陆带入的。,计算公式：海水中盐的总量,/,每年河流带入海洋的盐量。,同一方法，十分不同的结果：,10,亿年,(E.Halley,，,18,世纪,),，,8,千万年（,1899,年），,1,亿年（,1900,年）,(John Joly),。,1893,年，,T.Mellard Reade,根据沉积速率来推算，得出寒武纪至今约,6,亿年。,(,沉积速度,1cm/1000,年，寒武纪至今沉积物总厚度为,60km),。,不同的方法、不同的人用相同的方法，得到的结果，差异很大。这些方法中的,不确定因素,及,局限性,：,地球冷却：地球不但在向外太空散热，地内放射性元素蜕变产生热量。,潮汐摩擦：地月的潮汐摩擦是客观存在的。但地月最近距离是根据特定地月系统形成假说。,太阳引力收缩能：太阳能来源，现今认为来自核聚变。,海洋中盐的积累：河流携带入海的盐量，受气候影响大。另外，海底火山也携带出大量盐类。,沉积速度：地质历史早期的大部分时间，没有沉积岩。,需要一种影响因素少，可靠的时间量尺，如木纹。,20,世纪前，虽然对地球以及地球上某一地层或岩体的绝对年龄无法确定，但却完全有办法确定地壳上地层或岩体的相对年龄，即他们形成的先后顺序：,第二节 相对地质年代的确定,将今论古的现实主义思想方法：,The present is the key to the past.,1、地层学方法,1669,年，丹麦学者,Nicolas Steno(1631-1686),以直观方法提出了地层学三定律：,(,1)Law of Superposition,叠覆定律；,(,2)Law of Original Horizontality,原始水平定律；,(,3),Law,of Original Continuity,原始连续性定律。,地层未经变动，则：,(,1),上新下老；,(,2),呈水平或大致水平状态；,(,3),呈连续体，逐渐减薄或尖灭。,水平地层地层的原始状态,变动后的地层,变动后的地层,地层是原始水平和连续的。依此原理，可以在同一地区确定不同地层的相对新老,(,先后,),。也可追索地层到不同地区，从而确定同一地区及不同地区间地层的同时性、相对的新老。,这个方法不仅适用于沉积岩，也适用于喷出岩浆岩。,2、古生物,(,地层,),学方法,岩石地层会携带生命演化的信息：古生物化石。,地质学家发现：在从下到上的地层中，古生物在不可逆地演化，相同的物种生活在大体相同的时代里，主要物种在全球各地的地层中都保存了化石。,单祖论：同一个物种不可能在两个隔绝的环境中独立地演化出来。,地层中的化石，可以成为其在地质演化进程中相对位置的标志,如三叶虫，是最早的较大体形的动物。那个时代称为寒武纪（虽然开始不知道其绝对的时间）。,然后植物出现、繁盛于陆地，然后出现鱼类，鱼类慢慢的爬上陆地，再后出现大型爬行动物、哺乳动物,这样，有了古生物化石，无需追索，便可以把全世界任何一处的地层纳入一个有先后次序的演化系列中。,经过全球地质学家两百多年的工作，研究对比全世界的地层和古生物化石，建立了一个地层及古生物的地质演化系列。,1881,年第二届国际地质大会，确定了地层及相应的地质年代表的基本单元划分。当时的地质年表中，地质历史被划分为,4,个代：太古代、古生代、中生代和新生代。古生代以来的主要的“纪”已经被划分出来。,第三节 绝对地质年代的确定方法,1896,年贝克勒尔发现了一铀的放射性，,1902,年居里夫人首先提出了可能利用放射性同位素确定矿物年龄的思想。,放射性同位素的蜕变过程极其稳定，不受物理化学环境的影响，只和时间有关。因此可以根据岩石中某种放射性同位素及其蜕变产品的含量，确定其形成至今的实际年龄。其计算原理如下：,t=(1/x)ln(D/P+1),t,为年龄，,D,为蜕变同位素含量，,P,为剩余的同位素含量，,x,为同位素衰变常数。,同位素地质年龄方法,是一门很专门的学科,。,在地层的演化发育系列上，用同位素地质年龄方法得到各个阶段的绝对时间，成为现在的完整的地质年代表。,40,亿年前，没有留下岩石记录，为前地质时期。,前,40,亿年后的地质演化分为,5,个代：太古代、元古代、古生代、中生代和新生代。,国际地层表（,2008,）,根据国际地层委员会（ICS）,代,纪,底界年龄（,Ma,）,新生代(Kz),第四纪 (Q),1.806,新近纪,(,N,),23.03,古近纪,(,E,),65.5,0.3,中生代 (Mz),白垩纪 (K),145.5,4.0,侏罗纪 (J),199.6,0.6,三叠纪 (T),251.0 0.4,古生代 (Pz),二叠纪 (P),299.0,0.8,石炭纪 (C),359.2,2.5,泥盆纪 (D),416.0,2.8,志留纪 (S),443.7,1.5,奥陶纪 (O),488.3,1.7,寒武纪 (),542.0,1.0,元古代(Pt),2500,太古代(Ar),4000,前地质时期,4600,迄今为止，人类在地壳中发现最古老的岩石，是加拿大西北的片麻岩,Acasta Gneiss,，年龄约为,40.3,亿年。,在地壳中发现的最古老的矿物（澳大利亚西部,Jack Hills,发现的变质砾岩中的锆石）的年龄约为,44,亿年。,http:/geoscape.nrcan.gc.ca/,