地壳的演变历史

地壳演化简史
（一）太古代（距今约25亿年之前）
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多亿年。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。其年龄在34亿—23亿年间。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。
（二）元古代（距今25亿—6亿年前）
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，较广泛的有我国的五台运动，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）。
（三）古生代（距今6亿—2.3亿年前）
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，6亿—7年亿年之前，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。
据王荃等的研究（1979年），我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）。我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。
在寒武纪，泛大陆发生分裂并引起海侵，大陆架广布，海生无脊索动物空前繁盛，其中以节肢动物的三叶虫占化石总数的60％，腕足类约占30％，其他仅占10%。这时海生植物也有向陆生植物过渡的迹象。如我国寒武系地层中发现的藻煤就是一例。奥陶纪海底广泛扩张，腕足类、角石、笔石、鹦鹉螺和珊瑚等成为世界性的种类。原始的鱼类——无颚鱼（甲胄鱼）也出现了。志留纪除海生动物继续大量发展外，后因地壳运动和环境变化剧烈，海生动物进入了大陆淡水区域，真正的鱼类——有颌鱼和适于岸边生长的具有水分输导组织的维管束植物也诞生了。自泥盆纪以后的晚古生代，大陆趋于合并，海退不断发生，许多海生无脊索动物的居留地消失，它们的种类和数量因而大减。相反，鱼类则全盛起来，陆生植物也日趋繁茂。地球表面从此结束了一片荒漠和无臭氧层的时代。至石炭、二叠纪又成为两栖动物的全盛时期，植物界也从孢子植物发展成为裸子植物。在石炭、二叠纪的各大陆都分布以蕨类为主的大森林，成为地质历史上重要的造煤时期。
（四）中生代（距今2.3亿—7千万年前）
中生代包括三叠纪、侏罗纪和白垩纪。现有许多资料证明，泛大陆的重新分裂发生于中生代，即始于晚三叠纪，主要分裂在侏罗纪和白垩纪，且一直延续到新生代。这泛大陆原来向南北极延伸，赤道部分较窄，存在特提斯海（古地中海）。三叠-侏罗纪时，北美洲与非洲分裂，北大西洋开始扩张，泛大陆被分为北部的劳亚（劳伦斯和亚细亚）古陆和南部的冈瓦纳古陆。侏罗-白垩纪，南美洲与非洲分裂，南大西洋开始扩张。非洲和印度在侏罗纪时也与南极洲和澳洲（二者仍在一起）脱离，开始形成印度洋。白垩纪时，北大西洋向北展宽，南大西洋已有一定规模，印度向东北漂移，印度洋也随之扩大，而古地中海则趋于缩小。
中生代各地都有强烈的造山运动，欧洲有旧阿尔卑斯运动，美洲为内华达运动和拉拉米运动，中国为印支运动和燕山运动。这时褶皱、断裂和岩浆活动都极为活跃。在我国东部形成一系列华夏式隆起与凹陷，许多有色金属和稀有金属矿床的形成都与这时的岩浆活动有关，在断陷盆地中也形成煤、石油和油页岩等矿物。我国大陆的基本轮廓也在这时建立起来了。
生物界较古生代有很大发展。古生代末出现的裸子植物在中生代已成为最繁盛的门类，它们靠种子繁殖，受精过程完全摆脱了对水的依赖，更适于陆地的生境。这又是植物进化中的一次飞跃。像苏铁类、银杏类、松柏类等陆生植物的大量发展，不仅为成煤作用创造了有利的条件（如世界广泛分布的侏罗系煤层），而且也为爬行动物的发展提供了丰富的食物基础。
整个中生代，爬行动物成为当时最繁盛的脊索动物。在陆地上有食草和食肉的恐龙，在海上有鱼龙和蛇颈龙，在空中有翼龙。与此同时还出现有蜥蜴、龟、鳖、鳄鱼、蛙类和昆虫等。在海生无脊索动物中的菊石也极为昌盛。因此，有人把中生代称为恐龙时代、菊石时代或苏铁时代。但到白垩纪末，这些盛极一时的生物种类大都绝灭了，仅有一部分能残存下来。而当时已经出现但处于弱势的原始的鸟类和哺乳动物则进入了壮观的新生代；被子植物从此也欣欣向荣。
（五）新生代（7千万年前—现在）
新生代包括老第三纪、新第三纪和第四纪，是距今最近的一个代。继中生代之后，海底继续扩张，澳洲与南极洲分离 东非发生张裂，印度与亚欧大陆碰撞。在第三纪发生强烈的地壳运动，欧洲称为新阿尔卑斯运动，亚洲称喜马拉雅运动。在古地中海带（阿尔卑斯-喜马拉雅带）和环太平洋带形成一系列巨大的褶皱山体。在古老的地台区也发生拱曲、断层等差异性升降运动，在断陷盆地中广泛发育了红层。这次造山运动和伴随的海退作用，使从中生代继承下来的自然地理环境发生了显著的变化。
从全球来看，老第三纪地表主要是温暖潮湿的气候。在强烈的造山运动之后，大气环流系统，尤其是区域性环流系统也发生了变化，许多地方趋向于干冷。我国西部青藏高原的隆起，给东部季风环流系统以很大的影响，尤其是华南地区成为与同纬度地区不同的暖湿森林景观。在第四纪，由于温带和两极的气候进一步变冷，地球上发生了大规模的冰川作用，经历了多次冰期与间冰期的变化。生物也因生境的变化而变化。
在植物界，老第三纪以被子植物的大发展为特征，植物群落由原来单调的针叶林转变为花果丰硕的常绿阔叶林。当气候趋于干冷之后，许多地方的植被发生了旱生化现象。在新第三纪初出现了以单子叶草本植物为主的草原，在第四纪又出现了苔原。动物界以哺乳类的空前繁盛为特点，故新生代又称哺乳动物时代。湿热森林区繁茂的被子植物，对哺乳类的发展起很大的促进作用。昆虫的繁盛也与被子植物的发达有关。被子植物和昆虫的广泛分布又促进了鸟类的昌盛。当草原面积扩大后，在有蹄类和啮齿类中出现了许多食草性的草原动物群，随之而来的食肉动物也增加了。
特别重要的是在第四纪出现了人类。这是地球历史上具有重大意义的事件。人类经过复杂的发展过程之后，又逐渐成为干扰、控制和改造自然环境的一个重要的因素。所以，第四纪又被称为“灵生代”。

1.了解地层和化石的基本概念及化石在确定地质年代和恢复古地理环境中的重要意义。

2.知道地壳演化的简史及地质时代重要的地壳运动、生物发展的主要阶段和特征以及主要矿产形成的时代。

3.通过对地球演化史的学习，认识到人类历史只是地球漫长历史中的一瞬间，万物总是在不断的发展变化的辩证唯物主义观点。

4.培养学生阅读自学能力。

教学重点

地壳的演化史是本节的重点。

教学难点

地层和化石是本节的难点。

教学方法

讲授法、分组讨论法。

教学媒体

鱼化石标本，投影片：三叶虫化石、大羽羊齿化石、恐龙化石、古生代早期生物图、古生代晚期生物图、中生代生物图、新生代生物图。

教学过程

【导入新课】

前面我们介绍了在内外力共同作用下，形成了我们今天见到的千姿百态的地表形态，也就是说地球形成之初并不是今天的样子，它也经历了一个不断变化、发展的过程。那么地球形成之初地表是什么样子？以后又是怎样变化的？我们又如何知道这种变化的呢？

【板书】第七节 地壳的演化

要知道地壳的演化就要从地球的诞生开始研究，从地球诞生距今有多少年的历史了呢？地球的年龄有46亿年了，这是人们利用地壳岩石中微量的放射性元素的衰变规律测得的。

【启发引导】在46亿年中，地壳是如何演化？我们又是通过什么来得知地壳的变化过程的呢？

【板书】一、地层和化石

学生看书第170～171页，并思考以下几个问题：

(1)人们为什么把地层比做“书页”？研究地层有何意义？

(2)什么叫化石，研究化石有何意义？

学生看书、讨论后，教师总结。

首先，“书页”是一页一页的。地层从形态来看是一层一层的，它的层序和形态可以反映地壳的运动变化过程，一般情况下地层是按顺序排列的，新在上，老在下，呈水平状态。但是，在构造运动的影响下，地层往往发生很大的变化。

其次，书页中应有文字、图表等内容，从中可以读出一些信息。地层中的“文字、图表”主要是指地层中的化石及地层的厚度。

【展示鱼化石标本】问学生，什么叫化石；在地层中发现鱼的化石说明当时该地层是什么环境？如果在另一岩层中发现有恐龙化石，含有恐龙化石的岩层和含有鱼类化石的岩层哪个岩层有可能更年轻，为什么？

【教师概括】地层年龄的确定既可以通过放射性元素的衰变规律来确定，即绝对年龄，也可以通过地层中的化石来确定，即相对年龄。

地层中的化石，多数是古生物的遗体，如骨骼、贝壳等，少数是古生物活动的遗迹，如足印、虫穴、粪便等。生物由低级到高级，由简单到复杂不断进化。在不同的地层中有不同的化石，相同的地层中有相同或相近化石。地层中的化石越简单，其形成的年代越久远，反之，越年轻。展示三叶虫、大羽羊齿、恐龙化石投影片，说明它们所形成的地质年代。

【概括总结】人们就是通过对地层中的化石的研究来确定地层的时代和顺序的。同时还可以根据岩层组成物质的性质和化石特性，推断岩石沉积时的环境特征。

请学生讨论：如果在某地层中发现有煤，你能推断当时的气候具有什么特点及植被特征吗？

【转折过渡】人们根据地层的顺序、生物演化阶段、地壳运动和岩石的绝对年龄把地球的历史分成五个阶段。

【板书】二、地壳的演化史

把学生分成五个小组，看书第171～174页，分别讨论五个代的特点，主要讨论每个代的(1)地壳运动或岩浆的活动，(2)海陆分布，(3)生物进化，(4)形成矿产，并完成下表：

地壳的演变
一、地质年代的概念
地壳在各种内外动力作用下，经常出现组成、结构和构造以及外表形态的变化。这种变化或改变在时空上的连续事件便构成地壳的演化。表示地壳演化的时间和顺序的概念称为地质年代。计算地质年代的方法有相对年代和绝对年代两种。
（一）相对年代法
相对年代法主要根据岩层的沉积顺序（按地层剖面中的上新下老及整合与不整合相互关系）和古生物化石（按生物进行的阶段性和不可逆性，找出标准化石和生物群体）进行对比和划分。这种方法又称古生物地层法。

通过古生物地层法并结合地壳运动和古地理等特征，对全世界的地层进行对比研究，把地质历史划分为两大阶段：老的叫隐生宙；新的叫显生宙。宙以下分代，代以下分纪，纪以下分世，……（表2-3）。宙、代、纪、世是国际统一定名的时代划分单位。每个时代单位都有相应的地层单位，它们称为：宇、界、系、统……。
二）绝对年代法
地质历史的相对年代只能确定地质事件的时间次序，不能确定其发生的具体时间。而绝对年代法是通过矿物或岩石的放射性同位素的测定，并按放射性蜕变定律计算出其具体年龄，用数量时间单位来表示。同位素年龄测定法有多种，如U-Th-Pb法、K-Ar法、Rb-Sr法、Sm-Nb法、C14法等。这些方法各有特点及其适用范围。
（三）与地球演变有关的几种地质年龄概念

地壳的形成和演变，与地球起源乃至太阳系的起源问题有关。地球起源有各种假说，总括起来主要有两种：一为太阳系是由炽热星云凝聚而成，行星是由热变冷的过程发展，它们的形成较太阳晚一些。另一观点认为太阳系是由低温的星际物质积聚而成，在积聚过程中生成压缩热和放射性蜕变热，即由冷变热地发展而成，行星与太阳差不多是同时诞生的。不同的观点，对问题的解释和年龄的估计也不同。但目前大多数倾向于后一种，即由冷变热的观点。

最近的次生星云说认为，地球或太阳系是从一种被超新星（老恒星）爆发残余物污染过的星际气体——尘埃云（次生星云）演化而成的，并认为超新星爆发对充分挤压、分裂星云和触发太阳星体的开始形成有重要的作用。这种假说对地球或太阳系的物质或元素的起源提出了新的解释。即组成太阳系（包括地球）的绝大部分元素（特别是重元素）是在太阳系形成之前原来就已存在的，是宇宙间老恒星演化不同阶段建造和合成的产物。因此，组成地球的这些基础物质或元素的形成时间比地球或太阳系的年龄还要早。

现在地壳中存在的最古老的岩石为格陵兰西南部的阿尔曹库正片麻岩，年龄为3980±170百万年（Rb-Sr法）或3620±100百万年（Pb法测定）。这表明，在30×108—40×108年之前地球就已经有了质轻的花岗岩地壳。通过铅、锶等同位素蜕变规律推算，有的认为地壳的年龄约为45.6×108年。近来根据陨石、月岩（壤）和地壳古老岩石所测定的数据估算也发现，它们的年龄大致在46×108年左右。由此认为，地球的年龄即原始地球形成的时间一般要比地壳的年龄为早，大致为50×108—70×108年。因为由冷的星际固体物质积聚而成的原始地球，需经过变热和重力分异的漫长时间后才能形成地壳、地幔和地核。

地球上发现的最早的生物化石是非洲东南部的类蓝藻化石和杆状细菌微化石，其年龄分别为32×108—34×108年和30×108—31×108年，由此可见，在30×108年前地球上便出现了早期的生命形式——原核生物。

综上所述，与地壳早期演化有关的几种年龄如下：

地球物质（尤其重化学元素）形成的年龄早于地球的年龄；

地球形成的年龄约为50×108—70×108年；

地壳形成的年龄约为46×108年；

现有最古老的岩石年龄为30×108—40×108年；

已知最早的生物化石的年龄为30×108年左右。
二、地壳演化简史和古地理概貌
（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。

（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，较广泛的有我国的五台运动，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，如图2-41中所示的前寒武纪陆台（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）。

地壳的演变
一、地质年代的概念
地壳在各种内外动力作用下，经常出现组成、结构和构造以及外表形态的变化。这种变化或改变在时空上的连续事件便构成地壳的演化。表示地壳演化的时间和顺序的概念称为地质年代。计算地质年代的方法有相对年代和绝对年代两种。
（一）相对年代法
相对年代法主要根据岩层的沉积顺序（按地层剖面中的上新下老及整合与不整合相互关系）和古生物化石（按生物进行的阶段性和不可逆性，找出标准化石和生物群体）进行对比和划分。这种方法又称古生物地层法。

通过古生物地层法并结合地壳运动和古地理等特征，对全世界的地层进行对比研究，把地质历史划分为两大阶段：老的叫隐生宙；新的叫显生宙。宙以下分代，代以下分纪，纪以下分世，……（表2-3）。宙、代、纪、世是国际统一定名的时代划分单位。每个时代单位都有相应的地层单位，它们称为：宇、界、系、统……。
二）绝对年代法
地质历史的相对年代只能确定地质事件的时间次序，不能确定其发生的具体时间。而绝对年代法是通过矿物或岩石的放射性同位素的测定，并按放射性蜕变定律计算出其具体年龄，用数量时间单位来表示。同位素年龄测定法有多种，如U-Th-Pb法、K-Ar法、Rb-Sr法、Sm-Nb法、C14法等。这些方法各有特点及其适用范围。
（三）与地球演变有关的几种地质年龄概念

地壳的形成和演变，与地球起源乃至太阳系的起源问题有关。地球起源有各种假说，总括起来主要有两种：一为太阳系是由炽热星云凝聚而成，行星是由热变冷的过程发展，它们的形成较太阳晚一些。另一观点认为太阳系是由低温的星际物质积聚而成，在积聚过程中生成压缩热和放射性蜕变热，即由冷变热地发展而成，行星与太阳差不多是同时诞生的。不同的观点，对问题的解释和年龄的估计也不同。但目前大多数倾向于后一种，即由冷变热的观点。

最近的次生星云说认为，地球或太阳系是从一种被超新星（老恒星）爆发残余物污染过的星际气体——尘埃云（次生星云）演化而成的，并认为超新星爆发对充分挤压、分裂星云和触发太阳星体的开始形成有重要的作用。这种假说对地球或太阳系的物质或元素的起源提出了新的解释。即组成太阳系（包括地球）的绝大部分元素（特别是重元素）是在太阳系形成之前原来就已存在的，是宇宙间老恒星演化不同阶段建造和合成的产物。因此，组成地球的这些基础物质或元素的形成时间比地球或太阳系的年龄还要早。

现在地壳中存在的最古老的岩石为格陵兰西南部的阿尔曹库正片麻岩，年龄为3980±170百万年（Rb-Sr法）或3620±100百万年（Pb法测定）。这表明，在30×108—40×108年之前地球就已经有了质轻的花岗岩地壳。通过铅、锶等同位素蜕变规律推算，有的认为地壳的年龄约为45.6×108年。近来根据陨石、月岩（壤）和地壳古老岩石所测定的数据估算也发现，它们的年龄大致在46×108年左右。由此认为，地球的年龄即原始地球形成的时间一般要比地壳的年龄为早，大致为50×108—70×108年。因为由冷的星际固体物质积聚而成的原始地球，需经过变热和重力分异的漫长时间后才能形成地壳、地幔和地核。

地球上发现的最早的生物化石是非洲东南部的类蓝藻化石和杆状细菌微化石，其年龄分别为32×108—34×108年和30×108—31×108年，由此可见，在30×108年前地球上便出现了早期的生命形式——原核生物。

综上所述，与地壳早期演化有关的几种年龄如下：

地球物质（尤其重化学元素）形成的年龄早于地球的年龄；

地球形成的年龄约为50×108—70×108年；

地壳形成的年龄约为46×108年；

现有最古老的岩石年龄为30×108—40×108年；

已知最早的生物化石的年龄为30×108年左右。
二、地壳演化简史和古地理概貌
（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。

（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，较广泛的有我国的五台运动，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，如图2-41中所示的前寒武纪陆台（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）。

（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（图2-42），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

地壳的演变
一、地质年代的概念
地壳在各种内外动力作用下，经常出现组成、结构和构造以及外表形态的变化。这种变化或改变在时空上的连续事件便构成地壳的演化。表示地壳演化的时间和顺序的概念称为地质年代。计算地质年代的方法有相对年代和绝对年代两种。
（一）相对年代法
相对年代法主要根据岩层的沉积顺序（按地层剖面中的上新下老及整合与不整合相互关系）和古生物化石（按生物进行的阶段性和不可逆性，找出标准化石和生物群体）进行对比和划分。这种方法又称古生物地层法。

通过古生物地层法并结合地壳运动和古地理等特征，对全世界的地层进行对比研究，把地质历史划分为两大阶段：老的叫隐生宙；新的叫显生宙。宙以下分代，代以下分纪，纪以下分世，……（表2-3）。宙、代、纪、世是国际统一定名的时代划分单位。每个时代单位都有相应的地层单位，它们称为：宇、界、系、统……。
二）绝对年代法
地质历史的相对年代只能确定地质事件的时间次序，不能确定其发生的具体时间。而绝对年代法是通过矿物或岩石的放射性同位素的测定，并按放射性蜕变定律计算出其具体年龄，用数量时间单位来表示。同位素年龄测定法有多种，如U-Th-Pb法、K-Ar法、Rb-Sr法、Sm-Nb法、C14法等。这些方法各有特点及其适用范围。
（三）与地球演变有关的几种地质年龄概念

地壳的形成和演变，与地球起源乃至太阳系的起源问题有关。地球起源有各种假说，总括起来主要有两种：一为太阳系是由炽热星云凝聚而成，行星是由热变冷的过程发展，它们的形成较太阳晚一些。另一观点认为太阳系是由低温的星际物质积聚而成，在积聚过程中生成压缩热和放射性蜕变热，即由冷变热地发展而成，行星与太阳差不多是同时诞生的。不同的观点，对问题的解释和年龄的估计也不同。但目前大多数倾向于后一种，即由冷变热的观点。

最近的次生星云说认为，地球或太阳系是从一种被超新星（老恒星）爆发残余物污染过的星际气体——尘埃云（次生星云）演化而成的，并认为超新星爆发对充分挤压、分裂星云和触发太阳星体的开始形成有重要的作用。这种假说对地球或太阳系的物质或元素的起源提出了新的解释。即组成太阳系（包括地球）的绝大部分元素（特别是重元素）是在太阳系形成之前原来就已存在的，是宇宙间老恒星演化不同阶段建造和合成的产物。因此，组成地球的这些基础物质或元素的形成时间比地球或太阳系的年龄还要早。

现在地壳中存在的最古老的岩石为格陵兰西南部的阿尔曹库正片麻岩，年龄为3980±170百万年（Rb-Sr法）或3620±100百万年（Pb法测定）。这表明，在30×108—40×108年之前地球就已经有了质轻的花岗岩地壳。通过铅、锶等同位素蜕变规律推算，有的认为地壳的年龄约为45.6×108年。近来根据陨石、月岩（壤）和地壳古老岩石所测定的数据估算也发现，它们的年龄大致在46×108年左右。由此认为，地球的年龄即原始地球形成的时间一般要比地壳的年龄为早，大致为50×108—70×108年。因为由冷的星际固体物质积聚而成的原始地球，需经过变热和重力分异的漫长时间后才能形成地壳、地幔和地核。

地球上发现的最早的生物化石是非洲东南部的类蓝藻化石和杆状细菌微化石，其年龄分别为32×108—34×108年和30×108—31×108年，由此可见，在30×108年前地球上便出现了早期的生命形式——原核生物。

综上所述，与地壳早期演化有关的几种年龄如下：

地球物质（尤其重化学元素）形成的年龄早于地球的年龄；

地球形成的年龄约为50×108—70×108年；

地壳形成的年龄约为46×108年；

现有最古老的岩石年龄为30×108—40×108年；

已知最早的生物化石的年龄为30×108年左右。
二、地壳演化简史和古地理概貌
（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。

（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，较广泛的有我国的五台运动，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，如图2-41中所示的前寒武纪陆台（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）。

（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（图2-42），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，我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）。我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。
在寒武纪，泛大陆发生分裂并引起海侵，大陆架广布，海生无脊索动物空前繁盛，其中以节肢动物的三叶虫占化石总数的60％，腕足类约占30％，其他仅占10%。这时海生植物也有向陆生植物过渡的迹象。如我国寒武系地层中发现的藻煤就是一例。奥陶纪海底广泛扩张，腕足类、角石、笔石、鹦鹉螺和珊瑚等成为世界性的种类。原始的鱼类——无颚鱼（甲胄鱼）也出现了。志留纪除海生动物继续大量发展外，后因地壳运动和环境变化剧烈，海生动物进入了大陆淡水区域，真正的鱼类——有颌鱼和适于岸边生长的具有水分输导组织的维管束植物也诞生了。自泥盆纪以后的晚古生代，大陆趋于合并，海退不断发生，许多海生无脊索动物的居留地消失，它们的种类和数量因而大减。相反，鱼类则全盛起来，陆生植物也日趋繁茂。地球表面从此结束了一片荒漠和无臭氧层的时代。至石炭、二叠纪又成为两栖动物的全盛时期，植物界也从孢子植物发展成为裸子植物。在石炭、二叠纪的各大陆都分布以蕨类为主的大森林，成为地质历史上重要的造煤时期。
（四）中生代（距今2.3×108—0.7×108年）
中生代包括三叠纪、侏罗纪和白垩纪。现有许多资料证明，泛大陆的重新分裂发生于中生代，即始于晚三叠纪，主要分裂在侏罗纪和白垩纪，且一直延续到新生代。这泛大陆原来向南北极延伸，赤道部分较窄，存在特提斯海（古地中海）。三叠-侏罗纪时，北美洲与非洲分裂，北大西洋开始扩张，泛大陆被分为北部的劳亚（劳伦斯和亚细亚）古陆和南部的冈瓦纳古陆。侏罗-白垩纪，南美洲与非洲分裂，南大西洋开始扩张。非洲和印度在侏罗纪时也与南极洲和澳洲（二者仍在一起）脱离，开始形成印度洋。白垩纪时，北大西洋向北展宽，南大西洋已有一定规模，印度向东北漂移，印度洋也随之扩大，而古地中海则趋于缩小
中生代各地都有强烈的造山运动，欧洲有旧阿尔卑斯运动，美洲为内华达运动和拉拉米运动，中国为印支运动和燕山运动。这时褶皱、断裂和岩浆活动都极为活跃。在我国东部形成一系列华夏式隆起与凹陷，许多有色金属和稀有金属矿床的形成都与这时的岩浆活动有关，在断陷盆地中也形成煤、石油和油页岩等矿物。我国大陆的基本轮廓也在这时建立起来了。

生物界较古生代有很大发展。古生代末出现的裸子植物在中生代已成为最繁盛的门类，它们靠种子繁殖，受精过程完全摆脱了对水的依赖，更适于陆地的生境。这又是植物进化中的一次飞跃。像苏铁类、银杏类、松柏类等陆生植物的大量发展，不仅为成煤作用创造了有利的条件（如世界广泛分布的侏罗系煤层），而且也为爬行动物的发展提供了丰富的食物基础。
整个中生代，爬行动物成为当时最繁盛的脊索动物。在陆地上有食草和食肉的恐龙，在海上有鱼龙和蛇颈龙，在空中有翼龙。与此同时还出现有蜥蜴、龟、鳖、鳄鱼、蛙类和昆虫等。在海生无脊索动物中的菊石也极为昌盛。因此，有人把中生代称为恐龙时代、菊石时代或苏铁时代。但到白垩纪末，这些盛极一时的生物种类大都绝灭了，仅有一部分能残存下来。而当时已经出现但处于弱势的原始的鸟类和哺乳动物则进入了壮观的新生代；被子植物从此也欣欣向荣。
（五）新生代（0.7×108年至现在）
新生代包括老第三纪、新第三纪和第四纪，是距今最近的一个代。继中生代之后，海底继续扩张，澳洲与南极洲分离东非发生张裂，印度与亚欧大陆碰撞。在第三纪发生强烈的地壳运动，欧洲称为新阿尔卑斯运动，亚洲称喜马拉雅运动。在古地中海带（阿尔卑斯-喜马拉雅带）和环太平洋带形成一系列巨大的褶皱山体。在古老的地台区也发生拱曲、断层等差异性升降运动，在断陷盆地中广泛发育了红层。这次造山运动和伴随的海退作用，使从中生代继承下来的自然地理环境发生了显著的变化。

从全球来看，老第三纪地表主要是温暖潮湿的气候。在强烈的造山运动之后，大气环流系统，尤其是区域性环流系统也发生了变化，许多地方趋向于干冷。我国西部青藏高原的隆起，给东部季风环流系统以很大的影响，尤其是华南地区成为与同纬度地区不同的暖湿森林景观。在第四纪，由于温带和两极的气候进一步变冷，地球上发生了大规模的冰川作用，经历了多次冰期与间冰期的变化。生物也因生境的变化而变化。
在植物界，老第三纪以被子植物的大发展为特征，植物群落由原来单调的针叶林转变为花果丰硕的常绿阔叶林。当气候趋于干冷之后，许多地方的植被发生了旱生化现象。在新第三纪初出现了以单子叶草本植物为主的草原，在第四纪又出现了苔原。动物界以哺乳类的空前繁盛为特点，故新生代又称哺乳动物时代。湿热森林区繁茂的被子植物，对哺乳类的发展起很大的促进作用。昆虫的繁盛也与被子植物的发达有关。被子植物和昆虫的广泛分布又促进了鸟类的昌盛。当草原面积扩大后，在有蹄类和啮齿类中出现了许多食草性的草原动物群，随之而来的食肉动物也增加了。
特别重要的是在第四纪出现了人类。这是地球历史上具有重大意义的事件。人类经过复杂的发展过程之后，又逐渐成为干扰、控制和改造自然环境的一个重要的因素。所以，第四纪又称为“灵生代”。