地壳发展演变的历史叫做地质历史,简称地史。根据科学推算,地球的年龄至少已有46亿年。在漫长的地质历史中,地壳经历了许多次强烈的构造运动、岩浆活动、海陆变迁、剥蚀和沉积作用等各种地质事件,形成了不同的地质体。查明地质事件发生或地质体形成的时代和先后顺序是十分重要的。
1)地质年代的定义
地层的地质年代有绝对地质年代和相对地质年代之分。
绝对地质年代是指地层形成到现在的实际年数,是用距今多少年以前来表示,目前,主要是根据岩石中所含放射性元素的蜕变来确定的。绝对地质年代,能说明岩层形成的确切时间,但不能反映岩层形成的地质过程。
相对地质年代是指地层形成的先后顺序和地层的相对新老关系,是由该岩石地层单位与相邻已知岩石地层单位的相对层位的关系来决定的。相对地质年代,不包含用“年”表示的时间概念,但能说明岩层形成的先后顺序及其相对的新老关系。在地质工作中,用得较多的是相对地质年代。
划分地质年代和地层单位的主要依据,是地壳运动和生物演变。地壳发生大的构造变动之后,自然地理条件将发生显著变化,各种生物也将随之演变,以适应新的生存环境,这样就形成了地壳发展历史的阶段性。一般把地壳形成后的发展历史过程分成五个称为“代”的大阶段,每个代又分成若干个“纪”,纪内因生物发展及地质情况的不同,又细分为若干个“世”及“期”,以及一些更细的段落,这些统称地质年代。每一个地质年代都有相应的地层。地质年代单位与地层单位的对应关系,以及其顺序和名称,列于表4.1。
表4.1 地质年代单位与相对应的地层单位表
2)绝对地质年代的确定
绝对地质年代一般是根据放射性同位素的蜕变规律测定岩石和矿物年龄来确定的。其原理是基于放射性元素都具有固定的衰变常数(λ),即每年每克母体同位素能产生的子体同位素的克数是一定的,且矿物中放射性同位素蜕变后剩下的母体同位素含量(N)与蜕变而成的子体同位素含量(D)可以测出,再根据式(4.1)便可计算出该放射性同位素的年龄(t),此t亦即该放射性同位素所存在的地质体的年龄。
目前测定同位素年龄广泛采用的方法有:钾-氩法(K40→Ar40)、铷-锶法(Rb87→Sr87)、铀-铅法(U235→Pb207)和碳-氮法(C14→N14)。其中,前三者主要用以测定较古老岩石的地质年龄,而碳-氮法专用于测定最新的地质事件和地质体的年龄。
3)相对地质年代的确定
确定相对地质年代的常用方法有地层层序法、生物层序法、岩性对比法和地层接触关系法等。(www.daowen.com)
(1)地层层序法
地层是指在一定地质年代内形成的层状岩石。地层层序法是确定地层相对年代的基本方法。未经过构造运动改造的层状岩层大多是水平岩层。原始产出的地层具有下老上新的规律,因此可以利用地层层序法来确定其相对地质年代。但有时,因发生构造运动,地层层序逆转,老岩层会覆盖在新岩层之上,这就须利用沉积岩的泥裂、波痕、递变层理、交错层等原生构造来判别岩层的顶、底面,以便确定其新老关系。
(2)生物层序法
地质历史上的生物称为古生物。其遗体和遗迹可保存在沉积岩层中,一般被钙质、硅质充填或交代,形成化石。长期生产实践积累的大量化石资料证明,地球上的生命在大约32亿年前即已出现,以后由于内因和外因的作用,生命一直在不断地运动、变化,不断地由简单到复杂,由低级到高级向前发展,直到形成今天的生物界。生物的进化是不可逆的又是有阶段性的,同一时代的地层具有相同的化石组合特点,不同时代的地层则具有不同的化石组合。因此,我们就可以根据地层中的化石确定该地层的地质年代。
(3)岩性对比法
一般在同一时期,同样环境下形成的岩石,它的成分、结构和构造应该是相似的。因此,可根据岩性及层序特征对比来确定某一地区岩层的年代。
(4)地层接触关系法
沉积岩间的接触,基本上可分为整合接触与不整合接触两大类型(见图4.1)。
图4.1 两套岩层之间的整合与不整合接触关系
①整合接触:一个地区在持续稳定的沉积环境下,地层依次沉积的地质年代连续,各地层之间彼此平行,地层间的这种连续、平行的接触关系称为整合接触。其特点是沉积时间与地质年代连续,上、下岩层产状基本一致。
②不整合接触:当沉积岩的两套地层之间有明显的沉积间断时,即沉积的地质年代明显不连续,两套地层之间缺失某一时代的地层,称为不整合接触。因为在很多沉积岩序列里,不是所有的原始沉积物都能保存下来。地壳上升可以被风化剥蚀掉,然后下降时又被新的沉积物所覆盖,这种时代缺失的剥蚀面称为不整合面。不整合接触又可以分为平行不整合接触和角度不整合接触。
平行不整合接触:又叫假整合接触。指相邻上下两套新、老地层产状基本相同,但出现地质年代不连续(两套地层之间发生了较长期的沉积间断,其间缺失了部分年代的地层)的接触关系。
角度不整合接触:相邻上下两套新、老地层之间地质年代不连续,同时两套地层产状呈一定的角度接触的接触关系。
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