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地壳的演化

查字典地理网 2016-10-08

(一)太古代(距今约25×108年前) 太古代是地质年代中最古老、历时最长的一个代,即原始地壳以及原始大气圈、水圈、沉积圈和生物的发生、发展的初期阶段。

太古界的地层由变质深的正、副片麻岩组成。已知其中最古老的年龄为40×108年。据此认为,在此之前地球便出现了小型的花岗岩质地壳。由沉积岩变质而成的副片麻岩的出现,说明当时有了原始大气圈和水圈,并有单纯的物理化学风化。在这些结晶变质岩基底上覆盖着一层变质较轻的绿岩带,其中有火山岩和沉积岩,它们形成于当时地面的凹陷带,后来才经历变质作用。其年龄为34×108—23×108年间。据推测,太古代早期地球表面有许多小型花岗质陆块,它们之间有深浅多变的古海洋。后来各小陆块在移运中结合成面积较大的大陆板块。这些最古老的陆块现在已散布于各大陆中,即通常所说的稳定陆块的核心——克拉通或古地盾区。

太古代的地壳运动和岩浆活动既广泛又强烈;火山喷发频繁,故使大气圈和水圈才得以形成。原始海洋的面积可能比现在大,但平均水深则浅得多。现在世界各地蕴藏丰富的海相层状沉积的变质铁锰矿床和岩浆活动形成的金矿等就是在这时期形成的。当时的大气圈可能富含碳酸气、水蒸汽和火山尘埃,只有少量的氮和非生物成因的氧。海水也是酸性矿化水(后来才逐渐被中和),陆地是灼热的,荒芜的。在某些适宜的浅海环境中,有些无机物质经过化学演化跃变为有机物质(蛋白质和核酸),进而发展为有生命的原核细胞,构成一些形态简单的无真正细胞核的细菌和蓝藻。这只是出现于太古代的后期。总的来说,太古代是原始地理圈的形成阶段,陆地是原始荒漠景观,水域是生命孕育和发源之地。当时地壳与宇宙之间以及和地幔之间的物质能量交换比后来任何时候都强烈得多。

地壳

(二)元古代(距今25×108—6×108年)

在元古代,大陆性地壳逐渐由小变大,从薄增厚,火山活动相对减少,岩性也从偏基性向偏酸性转化。下元古界有巨厚的碎屑堆积,大有利于强烈的花岗岩化活动及导致大型侵入体的形成。由于大气中CO2浓度降低和水中Ca、Mg离子增多,开始出现有化学沉积的碳酸盐岩。它将直接影响到岩浆过程的演化,导致碱性派生岩的出现。随着大气中游离氧的增加,氧化环境也开始出现了。因而后期有了鲕状赤铁矿和硫酸盐等矿物以及第一批红层建造的产生。生物的出现对环境的影响还不大,所以在元古界无大量的生物化学沉积。元古代末还发现有冰碛岩,这是全球性第一次大冰期的产物。

这时原核生物已进化为真核生物,嫌气生物转化为喜氧生物(这个转折点称尤里点,发生于大气中氧含量增至当前大气中氧浓度的千分之一的时候),物种数量也从少增多。这时地球上的植物界第一次得到大发展,出现了数量较多的能进行光合作用与呼吸作用的较原始的低等植物,如绿藻、轮藻、褐藻、红藻等。这些微古生物已可用于地层的划分和对比。在元古代晚期,原始动物也出现了。如澳洲的埃迪卡拉动物群,其中有海绵、水母、节虫、扁虫及软体珊瑚等水生无脊索动物化石。在北美还发现有海绵骨针化石。

元古代有多次地壳运动,较广泛的有中国的五台运动,吕梁运动、澄江运动、蓟县运动等;北美有克诺勒运动、哈德逊运动、格伦维尔运动、贝尔特运动等。历次造山运动形成的褶皱带都使原有的小陆块逐渐拼合在一起成为古陆,后来都成为各大陆的古老褶皱基底和核心,前寒武纪陆台(或称地台),现在出露的只占陆地面积的1/5。据古地磁研究,北美罗伦古陆和非洲古陆在元古代都曾发生过多次极移(E. lrving等,1975;J. D. E. Piper,1976)。

世界上地壳最厚的地方

(三)古生代(距今6×108—2.3×108年)

古生代包括寒武纪、奥陶纪、志留纪、泥盆纪、石炭纪和二叠纪。据研究,6×108—7×108年来,大陆经历过多次分合,在元古代末期(晚前寒武纪),各分散陆块曾联合组成泛大陆。寒武纪时泛大陆发生分裂,在南部成为冈瓦纳大陆,北部分为北美、欧洲和亚洲三个大陆,彼此间被前海西海、前加里东海、前乌拉尔海和前特提斯海(前古地中海)所分隔。奥陶纪末开始发生加里东造山运动。至泥盆纪时,前加里东地槽已褶皱成山,古欧洲与北美合成一块大陆。晚石炭纪时经海西运动后,前海西地槽消失了,使欧美大陆与冈瓦纳大陆合并。至晚二叠纪,前乌拉尔海也消失了,亚欧大陆形成,全球又成为一个新的泛大陆。

据王荃等(1979年)的研究,中国北方的中朝古陆与南方的扬子古陆的性质很不相同,后者与南半球冈瓦纳古陆的许多情况极为相似。他们认为,扬子古陆在早古生代曾是冈瓦纳古陆的一部分,后来分裂并向北漂移,至晚古生代才与中朝古陆碰撞合并在一起,两者之间的秦岭-淮阳山地是个地缝合线。近年来在这里也发现了蛇绿岩套岩层(由蛇纹岩、橄榄岩、辉长岩及枕状基性火山岩等组成的、属于洋壳和地幔喷出的岩层,它是代表大陆缝合线的指示岩层)。中国古地磁的研究也认为,元古代后期,扬子古陆大致位于现在印度洋北部,与北方的中朝古陆远隔重洋。各地质时代的地壳运动和海陆分合,对地理环境带来很大的变化:大陆分裂引起海侵,大陆合并引起海退;对生物演化也有重大的影响。自寒武纪以来大陆的分合和海生无脊索动物科数增减变化的对比情况。

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