為什麼地層學能揭示地球的歷史?
科學家可以根據地層中的巖石、化石來推斷當時的古生物、古氣候、古地理、古環境狀況,以及當時發生的地殼運動、巖漿活動、海陸變遷、沉積礦牀的形成情況等,從而探知地球的歷史。地層的研究與化石的研究息息相關,它是地質科學的基礎,所以單獨成為一門學科——地層學。
地球形成至今已有46億年了,地質學家是如何瞭解地球過去歷史的?很重要的一項工作就是根據地層來分析。地層一般指地質歷史中形成的層狀巖石,包括沉積巖、火成巖以及由兩者變質而成的變質巖。譬如,目前發現地球上最古老的沉積巖層的年代是距今39億年,這證明至少39億年前,地球上已存在水和大氣層了,因為有水存在,風化的巖石碎屑才會在水中沉積下來。
距今39億~25億年間形成的地層由於年代久遠,加上受到幾次大的地殼運動的擠壓、破壞,以及高温巖漿活動的影響,大多有些變質,即巖石結構有些變形,巖石質地較堅硬,巖石成分較複雜。這一時期常會形成一些特大型的沉積鐵礦,如遼寧鞍山鐵礦。這一時期的地表温度較高,大約在70℃(現在平均只有15℃),又缺乏氧氣,所以不適合一般生物的生存,但卻適合藍細菌的生長,並可在地層中形成化石。但因當時藍細菌的種類還很少,故對地層劃分起的作用不大。而沉積巖層中夾有較多的火山噴發物,加上當時發生較多、較大的地殼運動,從而導致上下地層不一致,因此,只能利用地層中的放射性元素來測定年代。這一時期稱為太古宙。
距今25億~5.41億年間,地球上的藍細菌發展到了鼎盛時期,它們常把海里的巖屑固結在自己周圍,從而形成頗為壯觀的疊層石,甚至形成礁體。此外,真核細胞的藻類、多細胞的藻類也一一出現,到約6億年前,原始的動物也出現了。但那時動物的數量和種類均很少,僅有多孔動物門的海綿類、腔腸動物門的水母類和環節動物門的蠕蟲類等。由於這一時期地殼運動和巖漿活動相對較弱,所以當時形成的地層變質較少,地質學家可以從地層中獲得如古氣候、古地理、古環境、地殼運動、巖漿活動等更多的信息。這一時期在各個方面都與太古宙顯著不同,所以古生物學家稱它為元古宙。隨着新技術的興起,如古地磁技術的應用,地質學家從地層中瞭解到19億年前地球大陸板塊很少,且聚於北半球形成一塊“泛大陸”。
從距今5.41億年以來為顯生宙,此時大量生物出現了。寒武紀大爆發後,地球上出現大量的生物,在地層中形成許許多多化石,而且地層越新,就能見到越多更加複雜、多樣的生物化石。科學家可以根據地層中的巖石、化石來推斷當時的古生物、古氣候、古地理、古環境狀況,以及當時發生的地殼運動、巖漿活動、海陸變遷、沉積礦牀的形成情況等,從而探知地球的歷史。地層的研究與化石的研究息息相關,它是地質科學的基礎,所以單獨成為一門學科——地層學。
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