科学家可以根据地层中的岩石、化石来推断当时的古生物、古气候、古地理、古环境状况,以及当时发生的地壳运动、岩浆活动、海陆变迁、沉积矿床的形成情况等,从而探知地球的历史。地层的研究与化石的研究息息相关,它是地质科学的基础,所以单独成为一门学科地层学。
地球形成至今已有46亿年了,地质学家是如何了解地球过去历史的?很重要的一项工作就是根据地层来分析。地层一般指地质历史中形成的层状岩石,包括沉积岩、火成岩以及由两者变质而成的变质岩。譬如,目前发现地球上最古老的沉积岩层的年代是距今39亿年,这证明至少39亿年前,地球上已存在水和大气层了,因为有水存在,风化的岩石碎屑才会在水中沉积下来。
距今39亿~25亿年间形成的地层由于年代久远,加上受到几次大的地壳运动的挤压、破坏,以及高温岩浆活动的影响,大多有些变质,即岩石结构有些变形,岩石质地较坚硬,岩石成分较复杂。这一时期常会形成一些特大型的沉积铁矿,如辽宁鞍山铁矿。这一时期的地表温度较高,大约在70℃(现在平均只有15℃),又缺乏氧气,所以不适合一般生物的生存,但却适合蓝细菌的生长,并可在地层中形成化石。但因当时蓝细菌的种类还很少,故对地层划分起的作用不大。而沉积岩层中夹有较多的火山喷发物,加上当时发生较多、较大的地壳运动,从而导致上下地层不一致,因此,只能利用地层中的放射性元素来测定年代。这一时期称为太古宙。
距今25亿~5.41亿年间,地球上的蓝细菌发展到了鼎盛时期,它们常把海里的岩屑固结在自己周围,从而形成颇为壮观的叠层石,甚至形成礁体。此外,真核细胞的藻类、多细胞的藻类也一一出现,到约6亿年前,原始的动物也出现了。但那时动物的数量和种类均很少,仅有多孔动物门的海绵类、腔肠动物门的水母类和环节动物门的蠕虫类等。由于这一时期地壳运动和岩浆活动相对较弱,所以当时形成的地层变质较少,地质学家可以从地层中获得如古气候、古地理、古环境、地壳运动、岩浆活动等更多的信息。这一时期在各个方面都与太古宙显著不同,所以古生物学家称它为元古宙。随着新技术的兴起,如古地磁技术的应用,地质学家从地层中了解到19亿年前地球大陆板块很少,且聚于北半球形成一块泛大陆。
从距今5.41亿年以来为显生宙,此时大量生物出现了。寒武纪大爆发后,地球上出现大量的生物,在地层中形成许许多多化石,而且地层越新,就能见到越多更加复杂、多样的生物化石。科学家可以根据地层中的岩石、化石来推断当时的古生物、古气候、古地理、古环境状况,以及当时发生的地壳运动、岩浆活动、海陆变迁、沉积矿床的形成情况等,从而探知地球的历史。地层的研究与化石的研究息息相关,它是地质科学的基础,所以单独成为一门学科地层学。
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