第十九章地球形成與生物演化教材課程

第十九章地球形成與生物演化2011年2月東華理工大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院河西地區(qū)蘭坪地區(qū)第十九章地球形成與生物演化地球的年齡：約4600Ma演化過(guò)程：地球的天文時(shí)期(4600Ma－3500Ma):地球上基本未保留這一時(shí)期的地質(zhì)體，是從現(xiàn)有的地質(zhì)知識(shí)結(jié)合月球和其他行星的考察進(jìn)行推論的。地球的隱生宙時(shí)期(3500Ma－590Ma)：這一時(shí)期的地質(zhì)體主要?dú)埩粼诘厍蛏先舾珊芄爬系拇箨懮稀?/p>

地球的顯生宙時(shí)期(590Ma－Recent)：這一時(shí)期的地質(zhì)體遍布全球各地。

第一節(jié)天文時(shí)期特征：地球的層圈構(gòu)造初步形成一、重力分異星云物質(zhì)機(jī)械碰撞及地球內(nèi)部放射性元素衰變產(chǎn)生大量的熱能，使原始地球內(nèi)部發(fā)生物質(zhì)重熔，并物質(zhì)開始按比重分異。比重大而熔點(diǎn)低的鐵、鎳等元素最先分離并向地心集中，形成地核。在重力分異中，還發(fā)生物質(zhì)的動(dòng)能向熱能的轉(zhuǎn)化。地球內(nèi)部上層的巖石也相繼發(fā)生熔融，較輕的鐵鎂硅酸鹽物質(zhì)向上集中，形成原始地幔。原始地幔的表層同時(shí)失熱、變硬，形成堅(jiān)硬外殼，這就是原始地殼。二、隕星的撞擊早期的隕石坑受各種地質(zhì)構(gòu)造的改造而未留痕跡，但對(duì)月球及火星等行星的觀察，在地球形成的早期，隕石雨降落的頻率是相當(dāng)高的。影響：原始地殼破裂，廣泛發(fā)生火山作用。同時(shí)大量火山噴發(fā)物也增加了原始地殼的厚度，并改變了原始地殼的物質(zhì)成分和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。三、熱流值的迅速衰減地球平均熱流值：1.47HFU地史早期，由于大量的短周期元素的衰變，地球的熱流值要比現(xiàn)在高的多，隨著短半衰期元素的消耗，熱流值急劇降低，并使得地幔物質(zhì)的熔融程度降低，地幔由完全熔融轉(zhuǎn)變?yōu)椴糠秩廴?，火山作用由原先的超基性巖漿噴發(fā)轉(zhuǎn)為基性與中酸性巖漿噴發(fā)。第二節(jié)隱生宙時(shí)期約3500Ma前，地球上開始出現(xiàn)生命地球上最早的生命：古球藻、似藍(lán)藻，桿狀細(xì)菌，都是單細(xì)胞的微生物元古宙最主要的化石：疊層石（由藻類生物生長(zhǎng)形成）隱生宙重要的生物群落：1.埃迪卡拉動(dòng)物群：發(fā)現(xiàn)于澳大利亞，約700Ma前，包括疊層石、腔腸動(dòng)物、蠕蟲動(dòng)物以及節(jié)肢動(dòng)物等。2.澄江動(dòng)物群（前寒武紀(jì)生物大爆炸）：發(fā)現(xiàn)于中國(guó)廣西，現(xiàn)在所有的動(dòng)物門類都出現(xiàn)了。一、大氣圈和水圈成分的演化藻類生物對(duì)原始大氣圈成分的演化有著重要的影響藻類光合作用以制造氧，形成CO2以及N2等氣體。反應(yīng)方程為：2CO＋O2→CO2 CH4＋2O2→CO2＋2H2O 4NH3＋3O2→2N2＋H2O氧化生成的N2及多余的氧在大氣中聚積，原始大氣成分向現(xiàn)在大氣成分轉(zhuǎn)化。同時(shí)大氣圈中一部分CO2溶于水，使水中的碳酸鹽含量增加，從而導(dǎo)致石灰?guī)r和白云巖形成。而藻類的繁殖有利于海水的PH值增加，堿性增強(qiáng)，促使硅酸鹽類礦物的分解，析出SiO2，導(dǎo)致硅質(zhì)巖的形成。二、陸核和地盾的形成原始地殼表面沒(méi)有陸地，被水淹沒(méi)約3500Ma前開始，地幔物質(zhì)部分熔融，出現(xiàn)安山玄武質(zhì)巖漿活動(dòng)。大量巖漿在海底噴發(fā)和堆積，形成由火山噴發(fā)物質(zhì)構(gòu)成的島嶼，這就是最早的陸地。陸地開始風(fēng)化剝蝕，形成陸緣碎屑物質(zhì)，并在陸地周圍海域堆積成為陸緣碎屑沉積巖(terrigenousclasticrock)。這些最早的陸地后來(lái)形成大陸的核心，這就是陸核(continentalnucleus)。約2500Ma前開始，玄武質(zhì)巖漿及由其結(jié)晶分異而成的酸性巖漿增多，這些火成巖與在陸核周圍堆積的各種沉積巖共同組成了新的地質(zhì)體，并在后期的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)及巖漿活動(dòng)作用下焊接到陸核的邊緣，使陸核擴(kuò)大，形成更大面積的地塊，這就是地盾(continentalshield)。第三節(jié)顯生宙時(shí)期一、生物的全面繁榮和快速演化1.早期古生代—海生無(wú)脊椎動(dòng)物和低等植物的繁榮時(shí)代低等植物：菌藻植物海生無(wú)脊椎動(dòng)物：三葉蟲(寒武紀(jì)極盛，二疊紀(jì)末絕滅)、鸚鵡螺類(奧陶紀(jì))、筆石(奧陶紀(jì)、志留紀(jì))、還有一些低等的腕足類（中華正形貝）、珊瑚奧陶紀(jì)出現(xiàn)原始的脊椎動(dòng)物－無(wú)頜類（早期魚形動(dòng)物），泥盆紀(jì)興盛2.晚期古生代－植物及脊椎動(dòng)物登上大陸泥盆紀(jì)，早期菌、藻類登陸演化為裸蕨泥盆紀(jì)晚期，演化為高大的喬木該時(shí)期植物出現(xiàn)原始的裸子植物無(wú)脊椎動(dòng)物：腕足類、珊瑚、頭足類原生動(dòng)物門微體化石：蜓(石炭紀(jì)、二疊紀(jì))脊椎動(dòng)物：魚類大發(fā)展（泥盆紀(jì)被稱為“魚類時(shí)代)晚泥盆世，出現(xiàn)原始的兩棲類石炭紀(jì)、二疊紀(jì)，為兩棲動(dòng)物時(shí)代晚石炭世、二疊紀(jì)，爬行類開始發(fā)展3.中生代－爬行動(dòng)物和裸子植物時(shí)代

動(dòng)物中生代：爬行動(dòng)物時(shí)代或“恐龍時(shí)代”三疊紀(jì)晚期開始:出現(xiàn)原始的哺乳動(dòng)物及與哺乳動(dòng)物類似的高等爬行動(dòng)物(卞氏獸)爬行類向鳥類演化，如德國(guó)發(fā)現(xiàn)的始祖鳥，中國(guó)發(fā)現(xiàn)的“中華龍鳥”

植物中生代早期，裸子植物占主要;晚白堊世，被子植物開始占統(tǒng)治地位。4.新生代－被子植物、哺乳動(dòng)物和人類的出現(xiàn)a.被子植物成為陸地主要的植物群b.大型的爬行類，如恐龍類絕滅c.哺乳動(dòng)物成為新生代的主宰d.人類出現(xiàn)第四節(jié)古地理變化古地理變化(pepeogeographic)：地質(zhì)歷史中的海陸變遷及氣候變化。研究古地理的基本途徑：分析和研究各時(shí)代的沉積巖層性質(zhì)和古生物特征。沉積相(sedimentaryfacies)：沉積環(huán)境的物質(zhì)表現(xiàn)，它能綜合反映沉積環(huán)境的沉積巖巖石特征和古生物特征。沉積相的劃分：陸相、海相

陸相：河流相、沙漠相、冰川相、湖泊相、山麓相 海相：淺海相、次淺海相、深海相沉積相和古地理研究方法：(1)特征性礦物和巖石：某些沉積成因的礦物和巖石對(duì)沉積環(huán)境和氣候條件有指示作用。(2)特征性的生物：許多生物對(duì)環(huán)境有很強(qiáng)的選擇性。指相生物(faciesfossil)：能夠指示沉積環(huán)境的生物。需要區(qū)分原地生長(zhǎng)并原地埋藏的生物(autochthonous)與經(jīng)過(guò)搬運(yùn)后異地埋藏的生物(heterochthonous)(3)特征性的沉積構(gòu)造和結(jié)構(gòu)：特定環(huán)境下生成的沉積構(gòu)造和結(jié)構(gòu)(4)沉積巖的地球化學(xué)：不同自然地理環(huán)境下形成的沉積巖在其所含的元素組合特征方面有差異。主要生物演化史38億5.7億本課程的主線是動(dòng)力地質(zhì)作用。1.動(dòng)力地質(zhì)作用的物質(zhì)基礎(chǔ)，即地球與地殼的基本特征、礦物和三大類巖石；2.內(nèi)動(dòng)力地質(zhì)作用，重點(diǎn)為構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的原理及其產(chǎn)物；3.外動(dòng)力地質(zhì)