搜索
第三章地层古生物第一节古生物的地质意义第二节地层的划分及地质年代表第三节地壳演化简史第一节古生物的地质意义古生物：在地质历史时期生活过的生物。分为动物界和植物界两大类。界—门—纲—目—科—属—种。动物界可划分为原生动物门等十个动物门。植物界可分为菌藻植物、孢子植物和种子植物三个门，种子植物又可分为裸子植物和被子植物两个纲（门）。一、煤矿常见的古植物植物的种类繁多，根据其构造的复杂程度分为两类：低等植物：构造简单，为单细胞和多细胞组成的条状、片状植物体，没有分化成真正的根、茎、叶。如菌藻植物。高等植物：形状复杂，并分化出茎、叶，绝大多数有根，又叫茎叶植物。（一）菌藻植物（二）孢子植物：以孢子进行繁殖。1、裸蕨植物（门）：是地球上最原始的陆生孢子植物，出现于晚志留世，早、中泥盆世最为繁盛，中泥盆末期灭绝。裸蕨2、节蕨植物（门）：此类植物出现于D2、C、P最盛，大部分成木本大树，至中生代变为草本。重要种属有：楔叶类、芦木类。节蕨植物的生态及主要化石•a--芦木；b--纯肋芦木；c--轮叶3、石松植物：出现于早、中泥盆世，石炭世最为繁盛，多为木本大树，形成森林，为主要造煤植物。石松植物及化石4、真蕨植物：出现于D，CP大量出现，现代有400多种，分布于热带和亚热带地区。（三）裸子植物（门）真蕨植物化石与孢子植物的根本区别是以种a--锥叶蕨；b--网脉蕨；c--支脉蕨子繁殖，这是植物的一次质的飞跃。此类植物出现于古生代，CP较为繁盛，到中生代在植物界占统治地位，裸子植物分为六个纲：种子蕨纲、苛达纲、银杏纲、苏铁和本内苏铁、松柏纲。种子蕨化石a--脉羊齿；b--栉羊齿苛达复原图银杏植物化石a--似银杏；b裂银杏；c--线银杏（四）被子植物门被子植物是植物界中发展最高级的一个门，它比裸子植物进化主要在于繁殖器官方面有真正的花，种子有果实包围，输导组织更为完善等。它出现于早白垩纪末，到第三纪已成为优势植物，所以新生代又称被子植物时代，现代约有20万种，是占绝对优势的陆地植物群，被子植物虽种类繁多，但基本上可分为二类：单子叶植物、双子叶植物。二、煤矿常见的古植物（一）筳类：筳是一种单细胞动物，属原生动物门，筳个体很小0.5—3.5mm。生活在浅海海底，形状似纺锤，灰岩中保存最多，最早出现在C1后期，二迭纪末期全部灭绝，C、P的重要标准化石。（二）珊瑚类腔肠动物门中较高级的一个纲，这是一类海生底栖固着动物，多数生活在温暖清澈的浅海带，水温不低于20℃。珊瑚的软体—珊瑚虫，珊瑚虫分泌的钙质骨骼叫几种珊瑚化石珊瑚体其化石就是珊瑚体石化而成。a--石柱珊瑚；b--卫根珊瑚（三）三叶虫类三叶虫是节肢动物门中已全部灭绝的一个纲，三叶虫全是海生，它们多生活于泥页、泥灰质、或灰质海底。三叶虫最早发现于早寒武世，寒武纪极盛，二迭纪全部灭绝是寒武的重要化石。三叶虫化石（四）腕足类浅海单体动物，具两瓣外壳，每瓣均呈左右对称，两壳大小不等。最早发现于寒武在整个古生代都很繁盛，中生代开始衰退，现代海洋仅有少数存在。（五）瓣鳃类属软体动物门的一个纲，生活在海水、半咸水和淡水中，大部分是底栖爬行生活也有用足挖泥埋藏在泥中的生活，也有游泳的，因有发育的齐足类，软体外一般有两片钙质外壳，并常保存为化石。瓣鳃类最早见于晚寒武，中生代极盛。（六）头足类是软体动物门发育最完善的一个纲，古代的头足动物都有外壳，而现存者大部分外壳消失而转变成内壳，如乌贼。最早见于寒武，有两次繁盛期O、中生代，中生代末具外壳的一类几乎全部绝灭。第二节地层的划分及地质年代表在地层剖面上，一般情况下，下部岩层较老，上部岩层较新，这种层位—正常层位。这种地层顺序适用于大部分地区。一、地层的划分1、根据沉积旋回和岩性变化沉积旋回：在沉积剖面上观察到的一套具有共生关系的相（沉积物生成条件及物质成分的统一体）或岩性有规律的多次交替现象。如：自下而上出现：砾岩—砂岩—泥岩—石灰岩海退层位海侵层位由海退层位开始到海侵层位为止的岩性组合叫一个沉积旋回。海水进退和沉积超覆、退覆的关系根据沉积旋回划分地层时应注意的问题：1）地层中的旋回结构是地壳运动上下波动的物质记录。这种波动往往是大波动中包含着小波动，所以大旋回中可以包含若干个小旋回。2）一个沉积旋回不一定是完整的，如海退层位不易保存。3）每一个沉积旋回总是由粗碎屑的砾岩开始，由于这种砾岩直接覆盖在侵蚀面上，故称为底砾岩。底砾岩的下部层面就是两个地层单位的分界面。在沉积旋回不太清楚的部位，可以利用岩性变化来划分地层。2、根据地层接触关系在地层的三种接触关系中，尤其是不整合和假整合，在划分地层方面起着重要的作用，这是因为它们反映了曾经发生过的地壳运动。地层划分的对象一般是指沉积岩，但对岩浆岩也必须确定它的新老关系：1）喷出岩的时代确定：根据上、下围岩（沉积岩）的时代确定。2）侵入岩的时代确定根据侵入岩与围岩的接触关系确定：（1）侵入接触；（2）沉积接触；（3）多期侵入喷出岩时代的确定侵入接触沉积岩接触岩体穿插3、根据古生物化石化石：石化了的古代生物遗体和生物活动遗迹及生物痕迹。标准化石：生存时间短、演化快、分布地区广、数量多的古生物化石。二、地层的对比地层对比主要以生物化石为根据。对于不含化石的哑地层，应利用沉积旋回、岩性、地层接触关系来进行对比。地层对比工作的前提是：必须对工作地区的地层非常熟悉，各层化石、岩性等标志必须掌握。地层对比及综合柱状三、地层系统和地质时代（一）地层系统：国际上常用的地层划分单位分为界、系、统三级。1、界：其划分主要是根据生物界演化史上大的阶段。不同界中生物界常有明显的差别。界可划分次一级单位—系。2、系：每个系均有其特征的生物群。系可划分成—统。3、统：常用的第三级地层单位，是系的组成部分，一个系可分为上、中、下三个统，也有的系分为上、下两统。生物方面每个统有它的代表种属。群：最大的地方性单位，其范围通常相当于一个统，有时可大于统，甚至大于系。组：是地方性的基本地层单位，其范围通常小于一个统。段：是小于组的地方性地层单位，一个组可据岩性特征等标志来划分段。层：最小的地层单位，段内岩性明显区别于上、下层的单位层。（二）地质时代在划分地层系统的基础上，将地壳的发展历史相对应地划分成若干级别的地质时代单位，国际上常用的是代、纪、世。1、代：常用的最大的地质时代单位。与界对应，代表形成一个界所经历的地质时代。2、纪：常用的第二级地质时代单位。与系对应，代表形成一个纪所经历的地质时代。3、世：常用的第三级地质时代单位。与统对应，代表形成一个统所经历的地质时代。（三）地质年代表地质年代表反映了地壳发展历史的主要阶段及其顺序。第三节地壳演化简史地球形成至今已有45亿年。距今45－38.5亿年－－冥古代（宙），无岩石记录。一、太古宙（Ar）：38.5亿年－25亿年。由于经历了多次强烈的地壳运动和岩浆活动，这个时代的地层（太古宇）均已强烈褶皱，形成厚度较大、变质程度较深的一套变质岩系：片麻岩、结晶片岩。在太古宇，世界各地均发现有主要的铁矿，我国鞍山式铁矿产于此地层中。地壳运动：中期－鞍山运动；末期－阜平运动太古宇已发现原始细菌化石。二、元古宙（Pt）25—5.7亿年元古宙分三个代：古元古代（25－18亿年）、中元古代（18－10亿年）、新元古代（10－5.7亿年）。对应的地层分别为古元古界、中元古界和新元古界。新元古界：青白口系：石英砂岩、碳酸盐岩。中元古界：蓟县系未变质的粘土岩、富镁碳酸盐等长城系古元古界：滹沱群：浅变质的碳酸盐岩五台群：巨厚的中、低变质岩系长江三峡一带的地层叫震旦系，其时间为8—6亿年。在新元古代中、晚期，发生了蓟县运动，华北地区地块抬升，缺失震旦系沉积。气候为温暖（早期）--寒冷（末期），末期为历史上第一个冰期。生物界的特征是：植物界高级藻类的进一步繁育，出现了石煤（藻类形成）。三、古生代从距今6亿年---2.3亿年，历时3.7亿年。从古生代开始，地球历史的发展进入了一个新的阶段，在生物方面，由于海生生物大量繁殖，所以我们可以利用标准化石及其组合来划分地层，在沉积方面，生物成岩作用更为普遍。古生代包括六个纪：既∈、O、SD、C、P早古生代晚古生代（一）寒武纪早古生代第一个纪，主要特征是生物界的显著繁盛和化石的大量保存，以三叶虫纲化石为重要。华北寒武纪标准剖面位于山东济南—泰安一带，自下而上分别是：•山东张夏寒武系柱状剖面（二）奥陶纪：O地史上大陆地区广泛遭受海侵的时代，海生无脊椎动物达到繁盛时期，动物：珊瑚、三叶虫、腕足类；植物：藻类。华北地区奥陶系：冶里组底部以薄层竹叶状白云岩与凤山组分界。亮甲山组以含燧石条带灰岩为底界。下马家沟组贾汪页岩为底界。上马家沟组以角粒状灰岩为界。峰峰组多为白云质灰岩，厚200米左右，分布局限。自奥陶世以后，华北区上升遭受剥蚀。（三）志留纪和泥盆纪1、志留纪：S早古生代最后一个纪。2、泥盆纪：D晚古生代第一个纪。S、D期华北为风化剥蚀，没有相应的地层。（四）石炭纪和二叠纪石炭、二迭纪海生无脊椎动物仍占重要地位，筳类是这个时期最重要的标准化石，两栖类也有很大发展。植物方面：陆生孢子植物极为繁盛，为成煤提供了丰富的原始物质，所以C、P是地质历史上第一个重要的聚煤期。1、华北地区的石炭系：1）华北地区标准剖面----太原西山剖面中石炭统本溪组C2b：山西式铁矿(菱铁矿、赤铁矿)。上石炭统太原组C3t：厚92—118米，自下而上分三段：第一段：下部为白色粗粒石英砂岩（晋祠砂岩）。上部灰色、黑色页岩为主，煤3—5层，灰岩2—4层，可采煤层位于上、中部。第二段：底部灰色中粗粒砂岩，向上黑色页岩及煤层，含三层灰岩，中部有燧石层。第三段：底部七里沟砂岩（灰白色粗粒石英砂岩），中部页、粉砂岩夹煤层，顶部东大窑灰岩。2）古地理及横向变化岩性：底部一般是石英砂岩，向上为页岩、煤层灰岩，含煤碎屑岩中富含植物化石，灰岩中富含海相动物化石—海陆交互相。峰峰地区：富含8层灰岩，从上到下为；一座灰岩野青灰岩（4#）山青灰岩伏青灰岩（6#）小青灰岩中青灰岩大青灰岩（8#）（富含水）下架灰岩2、华北地区的二叠系二叠纪华北地区已基本脱离海洋环境，早二叠初期全区普遍出现成煤环境，到二叠纪中期，成煤在淮南、豫西一带，晚期普遍出现红色沉积，为典型的干旱气候。自下而上介绍太原西山标准剖面：1）下二叠统山西组P11：底部—灰白色块状中粗粒含砾石英砂岩（北岔沟砂岩），厚35米。向上黑色页岩、砂岩和可采煤层，为近海冲积平原上的泥、沼环境。本组厚60米。2）下二叠统下石盒子组P12：底部—灰白色具交错层理中粒石英砂（骆驼脖子砂岩）厚28米。下段：灰、灰绿色页岩、砂质页岩为主，夹有不规则煤层，上段：黄绿灰绿色砂岩，夹杂色页岩，顶部含有铝土质泥岩（E层铝土），本组厚59—193米。3）上二叠统上石盒子组P21：为一套紫红、黄绿等杂色砂岩、泥岩互层，局部层位含有砾石和铝土层（B层铝土），厚321—524米。4）上二叠统石千峰组P22：灰紫、黄白色粗粒长石、石英砂岩与紫红色泥岩互层，夹有淡水灰岩，未见化石。内陆盆地河湖相沉积。本组厚100—148米。二叠系由下向上颜色变化：黑—绿—黄—红。3、华南地区石炭二叠系：C—普遍海侵，主要为碳酸盐岩沉积。P—海陆交互相，南方最重要的成煤期。四、中生代（Mz）时间2.3亿年—0.65亿年，历时1亿7千万年，分三个纪，三叠纪（T）、侏罗纪（J）、白垩纪（K）。由于植物的繁盛，为煤层的聚集提供了丰富的原料，至此中生代成为地球发展历史中第二个重要的聚煤期。中生代华北最大的煤盆地：（1）鄂尔多斯煤盆地：包括陕、甘、宁、晋、内蒙，北界—狼山、大青山，南界--秦岭，东—吕梁山，西—贺兰山、六盘山。（2）大同煤盆地：晚古生代和早、中侏罗纪的双纪煤田，储量大，构造简单，为华北重要的煤盆地之一。（3）北京煤盆地：与大同相一致，为双纪煤田，以前属华北，中生代为独立煤田。五、新生代地球演化历史上最新的一个阶段，从0.65亿年—今。全新统Qh第四系（Q）更新统Qp新生界（Kz）上第三系N未固结成岩第三系（R）下第三系E固结成岩大规模的地壳运