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          地層——大陸演化的歷史
          2023-12-27 16:13:15

          地層——大陸演化的歷史
             
          大陸演化的“史學家”
             
          中國,文明古國,有著上下五千年的歷史?!妒酚洝繁霍斞缸u為“史家之絕唱,無韻之《離騷》”,從傳說中的黃帝開始,一直記述到漢武帝元狩元年(前122年),敘述了三千年左右的中國歷史。史學家通過撰寫歷史著作讓后人追溯歷史的發展,令后人感念興衰更迭。那么,地球這45.6億年的歷史又是如何知曉,又是被哪個“史學家”來敘述的呢?它的名字就是地層。

          阿根廷薩爾塔省的地層

          新南威爾士州Depot海灘的巖層

          什么是地層呢?
              在地殼發展過程中形成的各種成層巖石的總稱。不僅包括沉積巖,還包括變質的和火山成因的成層巖石。地層具有上下或新老關系,相當一本書的頁次,如果地層未受到擾動,或未發生逆轉,則愈處于下部的地層愈老,愈處于上部的地層愈新,這種地層順序叫正常層位。這種上下或新老關系叫地層層序律。

           

          猶他州東南部科羅拉多高原地區的二疊紀到侏羅紀地層,顯示了地層層序律。

              但是組成地殼的地層是錯綜復雜的,或者因某時代地殼上升造成地層缺失,或者因構造變動造成層序顛倒,或者因受變質作用改變了地層的產狀和面貌,就如同一本年代久遠的古書被模糊彎折、混亂頁序、殘篇斷簡,必須重新考證、理清順序、分章劃段再進行研究。

           

          在法國阿爾卑斯山的一個山面上的地層

           

          靈山島上的地層褶皺 

              因此,地質學家在野外研究地層時,常選擇標準剖面,也就是地層出露完全、順序正常、接觸關系清楚、化石保存良好可供進行地層劃分、對比等研究的剖面。

           

          碳酸巖地層發生褶皺變形 

              在野外找到了一套完整的地層后就要開展地層的劃分。地層的劃分也就是整理出地層的上下順序,劃分出不同等級的階段和確定其時代。例如一個地區的地層,可以劃分為幾個群,某一群劃分若干組,某一系又劃分若干段,這和把一本書的許多頁分成若干章,章下分節,節下分段是同樣道理。

           

          地層綜合柱狀圖圖件格式示例

              地層劃分必須有一定根據。一是以巖性為根據,沉積巖的巖性包括組成成分、粒度大小、磨圓度、顏色、結構、構造等。巖性的特征從各個側面反映沉積巖形成的沉積環境。如巖石中的海綠石說明其形成于淺海環境;粒度大小、磨圓度反映搬運力的強弱和搬運距離的長短;顏色標志著形成時的氧化還原條件;層理、波浪等構造,反映了沉積過程中的動力條件。

          常用的碎屑顆粒粒度分級表

          層理類型及其相關術語

           

          交錯層理基本類型

          上圖為浪成波痕,下圖為流水波痕

          流水波痕(不對稱波痕,迎流面緩,背流面陡,箭頭方向為古水流方向)

          浪成波痕

              二是根據沉積旋回,一個完整的沉積旋回是由一套海層位侵到一套海退層位構成的,沉積巖層往往表現為從粗到細 (如從礫巖、砂巖、頁巖到灰巖等)、又由細到粗(如從灰巖、頁巖、砂巖到礫巖等) 的有韻律的變化,這種現象稱為一個沉積旋回。沉積旋回可以反映海陸變遷及古地理環境的規律性變化。

           

          沉積旋回

              三是根據地層接觸關系,如整合、平行不整合、角度不整合等,任何類型的不整合都代表巖層的不連續現象,反映了地理環境的重大變化,如地殼的升降運動或褶皺變動(亦稱造山運動)。

           

          地層接觸關系

          巖層受力后形成褶皺和斷層示意圖

              四是以生物化石為根據,因為不同時代的地層常含有不同種類的古生物或古生物群,如寒武紀的三葉蟲,奧陶紀、志留紀的筆石?;潜4嬖诘貙又械牡刭|時期的生物遺體(如動物骨骼、硬殼)和遺跡(動物足印、蟲穴、蛋、糞便、人類石器)。

           

          相隔60公里的甲、乙兩地,利用化石作地層對比

          石炭紀(354-295百萬年)生物景觀,此時是兩棲類、蕨類和古老裸子植物時代

          泥盆紀(410-350百萬年)生物景觀,此時是魚類和早期維管植物時代

          二疊紀(295-250百萬年)生物景觀,此時是原始爬行類和裸子植物時代

              五是根據地層的同位素年齡,特別是對那些缺少化石的古老地層更具有重要意義。

           

              通過鋯石U-Pb定年發現最古老的巖石,年齡為40-40.3億年,位于加拿大阿卡斯塔(Acasta)地區,巖性為英云閃長質片麻巖

              根據一個地區的地層劃分,只能了解一個地區的地史發展情況。在地層劃分的基礎上,根據巖性、古生物和構造運動特征,進行地層對比,可以建立區域性的地層新老關系和年代順序。之后,還可以在更大范圍內進行地層對比,建立大區域的甚至全球的地層年代順序。

           

          太湖沉積物巖芯剖面圖及地層層序對比

              地層中保留著地質歷史上地質事件的痕跡,如不同時代的生物遺體和遺跡。地層中的化石和地層巖性特征蘊藏著地質時期環境的各種信息,我們憑借這些信息可以解讀出當時的環境特征。地質學家想要恢復地球的漫長歷史,就要靠不斷的“閱讀”和分析地層中不是文字卻勝似文字的記錄,破譯其中的奧秘。

           

          在塞浦路斯的地層

          州際公路貫穿東田納西州的石灰巖和頁巖地層

          轉自:https://zhuanlan.zhihu.com/p/94753474




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