湖南地下100米是什么地质时代
1. 地质历史时期的地壳运动与构造-热事件
燕山地区在早前寒武纪结晶基底形成时期、中新元古代—古生代克拉通盖层形成时期及中新生代陆内造山时期,发育强度不同、特点不同的地壳运动,伴有多期区域性构造-热事件。通过对不同时期的古构造-建造鉴别与筛分及同位素年龄的统计分析,能够良好地揭示出漫长地质历史时期与区域成矿作用密切相关的主要地壳运动与重要构造-热事件(孙殿卿、崔盛芹,1980;崔盛芹、吴珍汉,1997)。
一、太古宙—古元古代克拉通基底形成时期的主要地壳运动与构造-热事件
太古宙—古元古代,是包括燕山及邻区在内的中朝地台的结晶基底形成时期,发生了多期强烈的区域性地壳运动,如迁西运动、阜平运动、五台运动、吕梁运动等,伴有多期、不同方向的构造变形与区域中、深变质作用及火山喷发、岩浆侵入等热事件。
1.迁西运动
迁西期地壳运动由于受到后期多次地壳运动的改造与晚期构造-热事件的叠加,因此,野外难以准确地鉴别出其对应的角度不整合,但在相关构造-热事件年龄的统计分布图上,仍有明显显示(图1-8)。
迁西运动发生于3000~2900Ma,对华北地块范围内的冀东、辽西、辽东、吉林、五台、集宁、胶东等很多地区均有不同程度的影响。迁西运动使迁西群、密云群、集宁群、桑干群、下鞍山群、龙岗群、泰山群与建平群下部、胶东群下部等杂岩系发生了麻粒岩相—高角闪岩相区域变质作用和复杂的塑性流变,伴有紫苏花岗岩、花岗岩与基性—超基性岩浆侵入作用,形成冀东迁西渔户寨、太平寨、上营等地的紫苏花岗岩、迁安的军屯山片麻状花岗岩(2960Ma)(刘敦一,1991)与辽东的弓长岭花岗岩(3000~2900Ma)(刘敦一,1991)等岩体。
图1-8燕山(a)与华山地块北缘(b)克拉通基底形成时期构造-热事件年龄统计分布图
Fig.1-8Statistical diagrams of isotopic ages of Yanshan and north marginal area of NorthChina Craton ring the formation of cratonic basement
统计资料包括变质岩与侵入岩的Rb-Sr等时线年龄、Sm-Nd等时线年龄、锆石U-Pb法年龄与39Ar-40Ar法年龄
2.阜平运动
阜平运动发生于2600~2400Ma(图1-8),是中朝地台早前寒武纪最强烈的地壳运动之一,导致山西五台山地区阜平群、龙泉关群与上覆五台群之间的角度不整合接触关系,使单塔子群、乌拉山群、阜平群、上鞍山群、中上建平群、中上胶东群及夹皮沟群发生角闪岩相为主的区域变质作用,伴有强烈的片麻岩穹状隆起、固态塑性流变、韧性剪切变形与广泛的片麻理、片理化等构造变形及强烈的混合岩化与岩浆侵入作用,形成迁安、迁西、鞍山、清源、海城等地区的卵形构造(穹隆构造)与山海关—绥中混合花岗岩带(2403~2475Ma)、辽东齐大山花岗岩(2400Ma)(曹熹,1992)、乌拉山花岗岩(2370~2470Ma)(马杏垣等,1990)等岩体及冀东、冀北、辽北、胶东、五台、吉南、夹皮沟、乌拉山等地区的花岗岩-绿岩带(沈保丰等,1994)。
3.五台运动
五台运动近似对应于冀东地区的双山子运动,发生于2200~2000Ma,导致五台山群与上覆滹沱群之间的角度不整合接触关系,使五台群、双山子群、红旗营子群、色尔腾山群、下辽河群与集安群等发生广泛的高绿片岩相-角闪岩相区域变质作用,伴有韧性剪切、紧闭褶曲与片理化等构造变形及强烈的岩浆侵入作用,形成大量韧性剪切带与多种类型的褶皱构造及都山花岗岩(2000Ma)(赵敦敏,1990)、张家沟辉绿玢岩(2265Ma)(孙家树,1994)等岩浆侵入体。在内蒙古西部与五台山等地区,形成一些花岗岩-绿岩带。
4.吕梁运动
吕梁运动发生于1900~1800Ma,是中朝地台早前寒武纪的另一次最重要的地壳运动(J.S.Lee,1939;任纪舜等,1980;孙殿卿、崔盛芹,1980),在冀东朱杖子—双山子、五台山、太行山、吉南、胶东等地区形成区域性褶皱幕,使朱杖子群、滹沱群、粉子山群、上辽河群、甘陶河群、二道洼群、老岭群发生强烈的构造变形与绿片岩相—低角闪岩相区域变质作用,形成了紧闭同斜褶皱、倒转褶皱、韧性剪切带与广泛分布的片理-劈理化带,伴有四子王旗花岗岩、兰营花岗岩(1790Ma)、半壁山花岗斑岩(1757Ma)等花岗质岩浆侵入作用,形成朱杖子花岗岩-绿岩带(李锦蓉,1997)。中朝地台统一的结晶基底也最终形成于吕梁期。
以上四期地壳运动与构造-热事件相互叠加、改造,形成颇为复杂的区域构造格局(图1-9)。
二、中新元古代—古生代克拉通盖层形成时期的地壳运动及相关的构造-热事件
吕梁运动之后,包括燕山地区在内的中朝地台进入了相对稳定的克拉通沉积盖层发育时期,直到古生代末。其间,地壳运动以地块升降运动(造陆运动)为主,形成多期沉积间断与区域性平行不整合接触关系;中新元古代尚伴有较强烈的裂谷作用、海底火山喷发与同沉积断裂活动,部分地区发育区域性浅变质作用。
中元古代—新元古代早期(1800~1000Ma),华北地块地壳差异运动仍比较强烈,总体处于坳拉槽(坳拉谷、古裂谷)演化阶段,形成若干裂陷中心(图1-10)。阴山与燕山坳拉槽呈近东西向,以近万米巨厚滨浅海相碎屑岩-碳酸盐岩-泥质岩建造为主,夹有多层海底中基性火山岩,在辽东北铁岭地区尚发育中元古代典型的枕状熔岩。以大同—沽源断裂与郯庐断裂为界,坳拉槽系自西向东分为三段,即西段的狼山-白云鄂博坳拉槽、中段燕山-辽西坳拉槽及东段的泛河坳拉槽。这些坳拉槽均发育于古克拉通基础之上,地层与沉积作用有一定的可对比性,但各自发育时期、空间上坳拉槽展布特点与建造类型都存在一定的差异性。
西段阴山坳拉槽系包括狼山-白云鄂博与渣尔泰坳拉槽,呈东西向线性展布,东西长超过500km,南北宽约100km,两侧均受近东西向同沉积断裂所控制。该坳拉槽形成时代可能较燕辽坳拉槽早。北部的白云鄂博坳拉槽沉积厚达9000m的白云鄂博群含铁-稀土元素沉积建造,夹有尖山组碳酸岩-中基性火岩系;而南部的渣尔泰坳拉槽沉积了厚达3200m的渣尔泰群含铁碳酸盐岩-碎屑岩建造,书记沟组夹有偏碱性中基性火山岩(王楫等,1989)。二者的沉积环境以滨浅海相为主,一些地段具半深海古环境,形成多个碎屑岩-碳酸盐岩-泥质岩沉积旋回。渣尔泰群与白云鄂博群形成之后,经历了一次较强烈的地壳运动(渣尔泰运动),使白云鄂博群与渣尔泰群发生绿片岩相浅变质作用和褶皱变形、韧性剪切变形;这次地壳运动时代约为1400Ma。1400Ma后,形成什那干群滨浅海相碎屑岩-碳酸盐岩-泥质岩系,其厚度较小,未变质,呈角度不整合覆于坳拉槽阶段地层之上,属典型的稳定盖层沉积。
图1-9华北地块北缘及邻区太古宙—古元古代古构造图(据崔盛芹等(1980),稍作补充、修改)
Fig.1-9Palaeotectonic map of the Archean-Paleoproterozoic of north marginal North China Craton
1~2—古元古代:背斜及倒转背斜、向斜及倒转向斜;3~4—太古宙:背斜及倒转背斜、向斜及倒转向斜;5—古元古代:片理、片麻理;6—太古宙:片理、片麻理;7—后期断裂、隐伏断裂;8—古元古代:中酸性侵入岩;9—太古宙:中酸性侵入岩;10—绿岩带;11—古元古代:碳酸盐岩层;12—后燕辽运动(1000Ma)磨拉石建造;13—太古宙与古元古代岩系分界线;14—正磁异常;15—负磁异常;16—卵形构造;17—韧性剪切带;18—郯庐断裂带磁异常线
图1-10华北地块北缘中新元古代古构造图(据崔盛芹等(1976),稍作补充、修改)
Fig.1-10Palaeotectonic map of the Meso-Neo-Proterozoic of north marginal North China Craton
1—隆起带;2—同沉积断裂带;3—中新元古界地层等厚线;阴山地区:白云鄂博群、渣尔泰山群,燕山、泛河地区:长城群、蓟县群、青白口群,辽东吉南地区:青白口群、震旦系;4—海底中、基性火山岩;5—中酸性侵入岩;6—基性侵入岩;7—显生宙断裂;8—后燕辽运动(1000Ma)磨拉石建造;9—地层厚度测点
中段燕辽坳拉槽总体上呈北东东向展布,明显受张家口—承德—北票同沉积断裂所控制。其中新元古代沉积地层厚达万米,其裂陷中心在蓟县—朝阳一带,北部沉积厚,向南向西沉积厚度具有逐步变薄的趋势。沉积地层自下而上依次为长城群、蓟县群,属一套滨浅海相沉积建造,在中元古代早期形成大红峪组偏碱质中基性海底火山岩系。该裂陷中心四周被隆起带所包围,它们大部分为水下隆起。裂陷作用始于1800Ma,其间发育多次上升运动;如1400Ma发生的滦县运动,造成蓟县群与长城群之间的沉积间断与平行不整合;1000Ma发生的芹峪运动,造成青白口群与蓟县群之间的沉积间断与平行不整合。新元古代下马岭组沉积之后,景儿峪组海绿石石英砂岩建造的广泛超覆,标志着本区开始转入稳定的克拉通盖层发育阶段。
东部泛河坳拉槽分布于郯庐断裂以东地区,其裂陷作用的开始时代较燕辽坳拉槽晚,缺失长城纪常州沟期、串岭沟期与团山子期沉积,裂陷沉积作用自长城纪大红峪期开始。裂谷期形成的长城群大红峪组、高于庄组、蓟县群为一套碎屑岩-碳酸盐岩系,其沉积特征、地层时代与燕山坳拉槽有很大的一致性,也存在一定差异性,如泛河坳拉槽雾迷山期发育枕状中基性熔岩,反映这一时期的活动性较大。泛河坳拉槽结束时代为中元古代末,燕辽运动(1000Ma)之后形成殷屯组粗碎屑岩,其岩性特点类似于后造山期磨拉石建造。
东段胶东地区、辽东南部与吉南地区,在中元古代(1800~1000Ma)长达800Ma的时期内,一直处于隆起剥蚀状态。经过新元古代初期燕辽运动之后,大连—复县地区形成了永宁群的磨拉石建造及细河群、五行山群与金县群的克拉通盖层;吉南浑江地区形成了白房子组磨拉石建造及细河群与浑江群的盖层沉积物。上述各期沉积建造具有良好相似性,均以较稳定的滨浅海相沉积建造为主,发育碎屑岩-碳酸盐-泥质岩沉积旋回。这套地层受中生代早期地壳运动的影响,局部发生了区域性浅变质作用,如旅大地区的细河群、胶东蓬莱群。
比较东、中、西三段中元古代坳拉槽,可看出它们在多方面都具有一定的可对比性,但也存在较大的差异性。
新元古代晚期—古生代,中朝地台构造活动性进一步减小,地壳构造运动微弱,大部分时间(寒武纪—中奥陶世与中石炭世—二叠纪)全区处于稳定的滨、浅海相与海陆交互相沉积环境,其间发生了多次海平面升降事件;晚奥陶世—早石炭世发生以总体隆升为主要特点的造陆运动,形成较长时期的沉积间断与区域性平行不整合。这一时期没有发生激烈的构造-热事件。
三、中新生代陆内造山时期地壳运动及其相关的构造-热事件
在经历中新元古代—古生代漫长的沉积盖层发育时期之后,燕山及邻区中新生代进入了一个新的构造活动时期,即陆内造山时期;其间的印支运动、燕山运动不仅对燕山地区,而且对东亚广大地区,均产生了强烈的影响,是地质历史时期中最重要的地壳运动之一。燕山及邻区中新生代构造运动及与其相关的形变作用、反转构造及岩浆活动等,常以幕式事件(episodic events)形式反映出来。
通过长期的地质调查与研究工作,在燕山及邻区鉴别出5~6期中生代的区域性角度不整合,每期区域性角度不整合代表一期褶皱幕或造山幕(Cui Shengqin and Li Jinrong,1983;Cui Shengqin et al.,1985;Cui Shengqin et al.,1990;Cui Shengqin and Wu Zhen-han,1997;崔盛芹等,1998)(表1-2、1—4)。燕山造山带印支期发育1~2个构造幕,包括发生于中三叠世末期的“前杏石口组构造幕”与发生于晚三叠世末期的“前南大岭组构造幕”,标志着本区中生代陆内造山作用的开始。燕山期(侏罗—白垩纪)产生四个区域性构造幕,包括早燕山期的“前髫髻山组构造幕”与“前东岭台组(前义县组)构造幕”及晚燕山期的“前孙家湾组构造幕”与上白垩统、下第三系之间的构造幕。与前述5~6期构造幕或造山幕相关的主要地质事件包括同造山幕时期的类磨拉石建造的形成与不同性质的岩浆侵入事件、与较强的挤压作用相关的褶皱变动和逆冲断裂活动、后造山幕时期的岩浆喷发事件、与较缓的伸展作用有关的一批新沉积盆地或火山-沉积盆地的产生、同沉积褶皱与同沉积断裂活动等。
表1-4燕山造山带中生代火山沉积建造与区域性角度不整合发育时期简表
图1-11燕山陆内造山带中生代构造-建造分布略图
Fig.1-11Tectonic map of the Mesozoic of the Yanshan intracontinental orogenic belt
1—太古宙—古元古代构造层;2—中新元古代—古生代构造层;3~6—中生代火山-沉积建造:3—砂砾岩系,4—含煤岩系、含油页岩建造,5—酸性—中酸性火山-沉积岩系,6—基性—中性火山-沉积岩系;7—中生代区域性逆冲-推覆断裂构造带;8—花岗岩;9—碱性花岗岩;10—中性侵入岩;11—碱性岩;12—基性侵入岩;13—角度不整合;14—隐伏、推断地质界线
中生代多期、多幕地壳运动与构造-热事件的叠加,造成燕山陆内造山带颇为复杂的区域构造格局(图1-11)。
燕山造山带由于新生界发育不全,而且分布有限,难于直接观察到其内部明显的角度不整合界面。燕山造山带东南缘的下辽河及华北裂谷盆地内,在早第三纪断陷与晚第三纪—第四纪坳陷沉积物之间,广泛存在角度不整合关系(李国玉等,1988)。估计这次发生在早、晚喜马拉雅期之间的构造幕事件,也应对燕山造山带产生一定的影响。此外,伴随着喜马拉雅期燕山山脉的不协调隆升作用,其内部在不同的海拔高度,保存有北台期(早第三纪早期)、唐县期(中新世晚期)两级夷平面(易明初等,1991)。
2. 现在是什么地质年代(宙、代、纪、世、期)
一、根据地质年代划分,现在是显生宙新生代第四纪全新世。
二、地质年代
地壳上不同时期的岩石和地层即为地质年代,在形成过程中的时间(年龄)和顺序称为地质年代。
地壳上不同时期的岩石和地层,时间表述单位分别为宙、代、纪、世、期、时;地层表述单位为宇、界、系、统、阶、带。
三、第四纪
1、介绍
第四纪是新生代最新的一个纪,包括更新世和全新世。下限年代多采用距今258万年 。第四纪期间生物界已进化到现代面貌。灵长目中完成了从猿到人的进化。第四纪前是新近纪。它从约260万年前开始,一直延续至今。
2、气候状况
第四纪时,地球气候出现过多次冷暖变化,240万年以来至少经历了24个气候旋回。晚新生代冰期开始于距今1400~1100 万年前,但在第四纪才出现冰期和间冰期的明显交替。
冰期极盛时,北半球高纬地区形成大陆冰盖,格陵兰冰盖覆盖了格陵兰和冰岛,劳伦大冰盖掩埋了整个加拿大,并向南延伸至纽约、辛辛那提一带。欧洲将近一半被斯堪的纳维亚冰盖覆盖。西伯利亚冰盖则占据了西伯利亚北部地区。
第四纪的260万年中人类已经存在。在这段时间里板块运动小于100千米,因此可以被忽略。在这段时间里气候不断变化,冰河期与间冰期交换。在冰川期中冰川可以一直延伸到纬度40度的地方。
在这段时间里只有很少新的动物种类产生(可能因为这段时间还比较短),在更新世末期,在北半球有不少哺乳动物(剑齿虎、猛犸、乳齿象、雕齿兽)灭绝。马科、骆驼科在北美洲灭绝。
(2)湖南地下100米是什么地质时代扩展阅读
地质年代的划分
地质学家和古生物学家根据地层自然形成的先后顺序,将地层分为5代12纪。即早期的太古代和元古代(元古代在中国含有1个震旦纪),以后的古生代、中生代和新生代。古生代分为寒武纪、奥陶纪、志留纪、泥盆纪、石炭纪和二叠纪,共6个纪;中生代分为三叠纪、侏罗纪和白垩纪,共3个纪;新生代只有第三纪、第四纪两个纪。
在各个不同时期的地层里,大都保存有古代动、植物的标准化石。各类动、植物化石出现的早晚是有一定顺序的,越是低等的,出现得越早,越是高等的,出现得越晚。
绝对年龄是根据测出岩石中某种放射性元素及其蜕变产物的含量而计算出岩石生成后距今的实际年数。越是老的岩石,地层距今的年数越长。
每个地质年代单位应为开始于距今多少年前,结束于距今多少年前,这样便可计算出共延续多少年。例如,中生代始于距今2.3亿年前,止于6700万年前,延续1.2亿年。
3. 各地的煤田形成的地质年代并不相同。
侏罗纪
参见
1984年10月14日,新华社发表一则《陕北有煤海 优质易开采》消息,报道了榆林地区境内蕴藏着千亿吨以上的黑色宝藏。消息披露后,犹如石破大惊,震动了世界。从此,榆林这块古老而苍凉的大地沸腾起来了。
在漫长的地壳发展过程中,榆林经历了三次聚煤作用,形成了三个不同地质时代的煤田、即陕北石炭二叠纪煤田,陕北三叠纪煤田,陕北侏罗纪煤田。三大煤田自下而上处于1500米以浅的不同地层,含煤面积与全区土地面积相当,且有部分相互重叠。
石炭二叠纪煤田面积 4万多平方公里,可采煤层11层,单层最大厚度15.47米,探明储量 56.7亿吨。煤种主要为长焰煤、气煤、肥煤、焦煤。
三叠纪煤田面积3678平方公里,主要可采煤层 6层,探明储量O.33亿吨。煤类主要为气煤、肥煤。
侏罗纪煤田面积 24561平方公里,可采煤层14层,主采煤层 5层、煤层单层最大厚度12.5米,每平方公里地下储煤1000万吨。探明储量l349.4亿吨,煤类主要为长焰煤、不粘煤和弱粘煤。【【【通常讲的神府煤田,就是指侏罗纪煤田。 】】】
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神府煤田是我国已探明的最大煤田,占全国探明储量的15%相当于50个大同矿区、 100个抚顺矿区,与俄罗斯的顿巴斯煤田和库兹巴斯煤田,德国的鲁尔煤田,美国的波德河煤田和阿巴拉契亚煤田,波兰的西里西亚煤田并称世界八大煤田。
神府煤田的探明是我国二十世纪八十年代的重大发现。专家预言,中国的希望在西部!神府煤田在西部大开发中,必将成为一颗璀璨的明珠!
4. 雪球事件是在哪个地质历史时期
雪球地球是地质史上的一个名词。指的是地球表面从两极到赤道全部被结成冰,地球被冰雪覆盖,变成一个大雪球。
地球历史上曾出现过两次雪球地球事件,一次是在大约距今约8亿到5.5亿年之间,地球表面从两极到赤道全部结成冰,只有海底残留了少量液态水。还有一次则出现在地球刚刚出现生物的时候。
通过对于地质沉积物以及其他地质证据的研究,多年以来科学家一直认为8亿到5.5亿年之间地球一直处于完全冰冻状态。
地球上曾经出现了两次最著名的冰期。一次是发生在大约100万年前的更新世,当时人类刚刚开始进化,因为地球围绕太阳的公转轨道出现变化,整个北大西洋沿岸的大陆边缘都铺上了厚厚的冰层。另一次则是大概21000年前,北美和欧洲的大部分地区被厚达2公里的冰层覆盖,并且导致海平面下降了120米之多,这次5亿年以来最残酷的冰期至少影响了地球表面30%的地区。
但是这两次冰期,都没有发生在8亿—5.5亿年之间的全球性冰期事件来的更戏剧和更残酷。在很久之前发生的雪球地球事件使得整个地球被冻成一个大雪球,导致无数物种灭绝。
研究历史
1964年,剑桥大学的B.W. Harland最早对全球范围内新元古代(大概8亿—5.5亿年前)的冰期沉积物做了研究,他提出在全世界各个大洲都有8亿—5.5亿年前的冰期沉积物。
同时,他通过简单的地磁学分析指出,当时这些大洲其实并没有像现在那样被海洋分开,而是在赤道附近汇聚成一整块巨大的大陆。
而在当时,板块漂移学说也才慢慢被接受。而且由于分析手段缺乏,加上数据有限,所以B.W. Harland的说法并没有明确的得到广泛地证实,更没有人能解释,冰期沉积怎么到了赤道附近。
地质研究
在随后的二三十年里面,通过科学家在海洋生物学、地球化学等领域的进一步努力,获得了不少新的进展。
1987年,加州理工学院的J.L. Kirschvink等研究了澳大利亚的一块新元古代的粉砂岩之后,证实了它是属于当时沉积在赤道附近的浅海环境,确凿地说明了冰川曾经到达了赤道附近,而且这个研究成果也被后来的研究反复检测所证实,其中就包括随着古地磁学的发展。
D.A.D. Evans等人在2000年研究了这个时期(8亿—5.5亿年前)各个大陆的冰川沉积地层学、地质年代学、古地磁学后指出,许多冰期沉积的杂砾岩出现在南北纬10°以内,甚至没有超过60°的。
1992年,J.L. Kirschvink首先提出在新元古代(8亿—5.5亿年前)曾经出现过几次“雪球地球”事件。可以想象,赤道附近都结冰了,那么整个地球还不冻的严严实实,成为一个“雪球”?
假说研究
概述:从1960年代以来,人们就假想地球诸大陆曾经遭受过一次严重的冰冻,时间是迄今约7.5亿到5.8亿年前。这个时期地史上称为冰冻期。后来古生物学家W. Brian Harland指出该时期的冰渍沉积物遍布全球,并提出那个时候全球冰封的观点。
该假说的麻烦在于,尽管全球遍布冰川痕迹,但是在赤道地区除了高山地区外找不到冰川痕迹。板块构造学说使得这种冰川分布的不连续性显得更加扑朔迷离:板块构造理论认为各大陆在那个时候曾经是一个整体,聚集在赤道附近,叫做超大陆。
总而言之,雪球地球理论就是综合了7亿到6亿多年前留下的诸多地热证据而得出的一个理论。
由冰渍残留地点的广布,该理论认为地球曾经一度被全部冰冻起来。然而这个过程的机理却不明。有一种理论认为当时由于冰川的延伸,导致部分陆地被冰面覆盖,从而延缓了岩石的风化过程(岩石风化是会吸收二氧化碳的),导致温室效应增强。火山活动不断地产生二氧化碳,于是冰川到一定时候会停止蔓延。由于当时超大陆集中在赤道附近,陆地表面冰川很难被全部覆盖。日积月累,当风化过程慢慢消耗完温室气体后,冰川开始肆无忌惮地蔓延开来,直到全球冻结。彼时,整个地球表面全部被冰川覆盖。日照辐射被白雪皑皑的地球反射回太空,地球一片冰冷。由于水汽蒸腾作用被大幅减少,大气变得无比干燥。当时大气中唯一的温室气体就是水汽本身,高高在上的则是令人炫目的阳光。
雪球地球终究还是融化了,而融化的原因则成了现在的一个研究课题。
通过计算机模拟人们也得到了一个完全冰封的地球,这个模拟得到的状态称为“白地球”。
8亿年前地球上的大陆并不是分离的,而是在赤道附近连在一起,我们称为罗迪尼亚超大陆。
罗迪尼亚超大陆因为一次著名的”超级地幔柱“的火山活动分裂了,形成几个小的陆地,这个就使得陆地的海岸线增加了很多;海岸线的增加带来两个后果:一个是生物在岸边的活动增加,光合作用的加强导致大量CO2被吸收,二个是同样增加了大陆的硅酸岩风化,而吸收了不少CO2,这两个结果导致大气的CO2迅速减少,“温室”变“冰室”,产生巨大的冰雪覆盖,进而产生了失控的反照率事件,而最终形成了“雪球”。
经过计算,当时冰盖有1公里厚,推进到赤道附近,地球温度下降到零下50°C左右。因为被冰雪埋藏,光合作用和大陆的硅酸岩风化作用都被终止,但是地球的火山活动还在继续,向外释放了大量的CO2。经过长达1000万年的积累,这些CO2终于足够强大,形成“温室效应”,从而迅速融化了“雪球地球”,在融化的时候整个海洋温度能够达到50°C以上。
解冻研究
美国加州理工学院研究小组还证明了一个机制,借助这一机制,地球才能摆脱“雪球地球”。在变成“雪球地球”后大约几千万年里,地球的二氧化碳积聚到一定程度,闪耀的亮白色冰层能反映太阳光线和热量,因此雪球在2亿年间一直处于像冰冻的雪球。
最终,由火山喷发出的二氧化碳温室气体进入空气中,由此地球气候逐渐转暖,厚厚的冰层也慢慢融化。温室效应再一次发生了,地球温度又逐渐升高,冰层融化,生命重返地球。研究小组的科学家认为,如果地球环境继续恶化,地球有可能再次成为“雪球”,地球上的生物将面临被再次毁灭的危险。
提出假说
⑴冰室效应说
最早提出“雪球地球”理论的美国加州理工学院研究小组发现,使早期地球变成雪球的罪魁祸首很可能只是一种细菌,它释放出的氧气破坏了可使地球保持温暖的关键气体——甲烷。
科学家推测,在23亿年前,一种叫蓝菌或蓝绿藻的细菌突然发育出分解水及释放氧气的能力,大量的氧气使当时大气中丰富的温室气体甲烷很不稳定。在至少10万年的时间内,温室效应被破坏,地球没有了甲烷,全球温度下降到零下50摄氏度。地球进入冰河期后变得十分寒冷,赤道海洋被大约1.6千米厚的冰层覆盖,大量生物死亡,只有转入地下或在热温泉中的生物才能得以生存下来。
⑵泥泞地球说
对于雪球地球观点的最早争辩始于1989年,之后持反对观点的科学家对此进行了更加猛烈的攻击,其中最具代表性的就是加拿大多伦多大学的三位物理学家。2008年4月,他们设计了一种新原生代末期二氧化碳计算机模拟,新原生代末期是海洋氧气生成的重要时期。
这三位物理学家指出,计算机模拟显示,持续的寒冷气温将使大气中的氧气散布到海洋底部,通过光合作用进而转化成为富含溶解有机碳的地质层,最终形成二氧化碳气体。这些二氧化碳气体将从海洋中释放回到大气层中,通过温室气体效应加热大气层空气,在地球冰冻冷却循环周期之前,诱导海洋冰层逐渐融化、冰河逐渐缩小。
换句话讲,地球在8.5亿—5.5亿年前的成冰纪并不是一个冰冻的雪球,当时的地球很可能是气候温和、土壤泥泞,热带地区的海水处于非冰冻状态,海水可以与阳光进行充足的光合作用。这个时期并没有大量火山喷发的二氧化碳气体,也没有持续冰冻上亿年。
⑶阳光阻隔说
科学家认为“雪球地球”时期的火山喷发向大气层释放了大量硫颗粒,阻滞阳光照射大地,从而使地球温度下降。地质科学家麦克唐纳指出,这意味着调查这种地球历史的“自然实验”十分重要:“这会告诉我们远比电脑模型更多的东西。”
⑷反射学说
J.L. Kirschvink认为,当时在中高纬度的反照率是很高的,形成大量冰川,然后海平面下降,导致了陆地面积增加,陆地增加进一步增加了地球的反照率;同时,热带地区大陆增加有利于硅酸岩风化,有利于大气中的CO2埋藏,加强了“冰室效应”。这两个因素的不断影响,导致了地球不断变冷,从而形成一个“雪球”。在形成“雪球”之后,因为地球的火山作用,不断释放出CO2等温室气体,经过长期积累,这些气体终于足够强大,产生了巨大的“温室效应”,地球温度升高,所以又融化了。
研究证据
美国哈佛大学地球学家弗朗西斯·麦克唐纳和同事对夹在冰川沉积物之间的加拿大火山岩进行了研究。科学家可以通过冰川融化留下的残骸以及因冰川活动而变形的沉淀物,确定这种冰川沉积物,褐红色的冰河时代沉积物证明这块加拿大火山岩曾在“雪球地球”时代被冰雪覆盖。
麦克唐纳的研究小组利用极为精确的铀-铅放射性年代测定法认定火山岩和冰川沉积物是在大约7.16亿年前沉淀的。接下来,研究人员将自己的发现与以前一系列研究结果进行了对比,那些研究发现火山岩是在加拿大处于赤道附近时形成的。随着时间的推移,地球构造板块的活动驱使火山岩向北移动,到了加拿大育空地区和西北地区。
通过对前寒武纪全球冰川沉积物的磁性矿物的测量,指出8-5.5亿年之间,有一次大规模的“雪球地球”事件,以及在’雪地球‘事件之间的暖期。在此之前的一次,发生在24.5-22.2亿年前。
之前科学家所认为的雪球地球时期是地球形成期中冷冻最长、最深的时期,其证据来源于海洋深层沉淀物。科学家曾对地质层进行了碳13(C13)同位素的测定,碳13同位素是植物通过光合作用的沉积物质,可有力地说明当时地球的气候状况。他们发现在成冰纪的上层和下层富含大量的碳13同位素,也就是说在成冰纪时期处于地球生物低潮期。联系其他强烈的冰冻作用,科学家认为成冰纪时期地球完全处于冰冻状态,厚厚冰层覆盖着海洋并蔓延至热带地区,甚至还到达了赤道。
这个学说的主要证据,是发现碳酸盐沉积物,这种典型的低纬度沉积物堆积在冰川沉积物之上;况且海洋中出现沉积铁矿层,表明缺氧的环境也与冰川事件相吻合。’雪地球‘事件的成因还很不清楚,但认为与当时大陆聚集在热带地区有关,因此增加地球反射的阳光,使全球变冷。
麦克唐纳称,围绕“雪球地球”还有许多谜团尚未解开,例如,仅凭借一个冰封的赤道,科学家无法确定当时地球上冰雪覆盖的程度。地球可能一直处于完全的“深度冰冻”状态,或者可能只是受制于不断活动的冰川和冰山,或是介于两者之间的冰体。
事实上,连“雪球地球”这一名称可能同样需要重新考虑。麦克唐纳说,地球可能不是“一个白球,而更有可能是一个泥球”。由于向外喷射灰烬的火山经常爆发,可能使得地球表面“布满灰尘”。
5. 我国大陆轮廓基本形成的地质时代是
我国现代构造和地貌,晚古生代海西运动后已初步形成轮廓,中生代燕山运动以后基本奠定基础,喜山运动则完成了现时构造和地貌轮廓。
(1)第三纪喜山运动以前,我国大陆轮廓就已基本形成,山川交错、盆地相间的地理景观。西北地区形成大型盆地,如塔里木、准噶尔、柴达木等盆地。东部地区由于大陆与洋壳的挤压,产生北东——南西;北北东——南南西的山系。隆起区仍继续上升,下陷盆地仍在下降,第三纪沉积物,厚度可达5000米以上,例如洞庭盆地。
(2)第三纪末的喜山运动,喜马拉雅海槽上升为5000米以上的山地,台湾也脱水而出。至此,基本造就了我国现时地貌轮廓。同时喜山运动,伴随大量的火山喷发。
(3)喜山运动后,地壳发展进入第四纪时,新构造运动表现仍十分强烈。
①在地貌上,山脉隆起、盆地下沉的地貌景观得到加强。青藏高原跃居为世界屋脊,珠峰成为世界第一高峰。根据有些资料,西藏高原、云贵高原,第四纪以来上升了1~2千米以上,喜山上升了3000米以上。
盆地下降,如华北平原第四纪下降达1000米以上,沿海地区最多的曾发生七次海侵。我国洞庭凹陷下降也在100米以上。太平洋西部南海珊瑚岛礁厚度也达200米以上。
②由于升降运动伴随的断裂运动。西藏高原周围断裂分割,使高原抬升。天山、祁连山、秦岭等地,因升降成为高山,山岭之间相对下降形成河谷或湖泊。
6. 人类进入空间地质学时代了吗
自动卫星、载人飞船和空间空间站已经使大地测量和制图学产生了革命性的变化,也为空间地质学揭开了新的一页。地质结构资料,对发展国民经济是极其重要的。修建远距离铁路、开凿运河、建设高压输电线和敷设各种管道,都需要有精密的地图和陆标位置图。从空间轨道上勘测地面可为之提供详细的地质结构资料。
一张从空间拍摄的照片,可以代替几百张航空测量照片。例如从“和平”号空间站只需5分钟就可能对地球表面大约100万平方千米的面积摄影,在飞机上做同样的工作需要2年时间。在前苏联,每年国民经济需要1000多张专用地图和成百张精密的地图册。现今已有能力每5年把它们更新一次,而过去要10~15年或更长时间更新一次。
越来越多的经济组织和部门利用从航天器获得的信息。空间大地测量是空间技术服务于国民经济和科学的一个主要领域,其主要任务是绘制全球和区域性高精度地形图,研究外重力场,确定地球重力参数。
随着深空行星探测技术的发展,空间大地测量也扩大到太阳系的其他行星,绘制行星地图已成为深空行星探测的主要内容之一,这在过去是完全不可能的。例如,美国和前苏联都对地球的近邻金星进行了测量,绘制了详细的金星地图。为了进一步研究金星的地质构造,近年又发射“麦哲伦”号金星探测器,在更近的距离上对金星表面摄影,至今已完成了金星表面测量任务,测量分辨率已达到可区分一个足球场大小的物体。美国还对火星进行了表面地形测量和绘制地形图。可以说,由于航天空间技术的发展与应用,开始了空间地质学和行星际地质学的时代。