6工程地质地质年代详解.pptx

第六章、地质年代第六章、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）年代地质学年代地质学依据这些重建地质历史。第一节第一节 人类对地球年龄的探索和认识过程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 5千千6 6百万年百万年。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不确定因素及局限性局限性：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：第二节第二节 相对地质年代的确定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。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。第三节第三节 绝对地质年代的确定方法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（国际地层表（2008）根据国际地层委员会根据国际地层委员会（ICSICS）代代纪纪底界年龄（底界年龄（Ma）新生代新生代(Kz)第四纪第四纪 (Q)1.806新近纪新近纪 (N)23.03古近纪古近纪(E)65.5 0.3中生代中生代 (Mz)白垩纪白垩纪 (K)145.5 4.0侏罗纪侏罗纪 (J)199.6 0.6三叠纪三叠纪 (T)251.0 0.4古生代古生代 (Pz)二叠纪二叠纪 (P)299.0 0.8石炭纪石炭纪 (C)359.2 2.5泥盆纪泥盆纪 (D)416.0 2.8志留纪志留纪 (S)443.7 1.5奥陶纪奥陶纪 (O)488.3 1.7寒武纪寒武纪 ()542.0 1.0元古代元古代(Pt)2500太古代太古代(Ar)4000前地质时期前地质时期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/