在地质学上,人们往往将作为稳定地块结晶基底的前寒武纪岩石分布地区近似地看作世界上古老大陆的所在地。这种以前寒武纪岩石作为基底的地块,就是通常所说的地台区。这些地区经过了长期活动之后,在前寒武纪结束时,已经从原来的活动状态进入稳定状态,作为完整的古大陆出现在地球上。从寒武纪开始,这些古老的地台区又经历着新的分化,有的地方进入古生代之后重新沦为海浸区,作为陆棚海的形式接受着新的沉积,因此在这些地方前寒武纪古老基底之上,覆盖着古生代以后的沉积盖层。而有些地方,始终没有被海水浸漫过,这些地方作为古老大陆,在古生代以后的长期历史中,一直高出海面之上,前寒武纪基底直接裸露在地表,其上没有新的沉积盖层,这种地区通常叫地盾。显然,地盾的核心部分应该算是世界上最古老的大陆了。
根据地质资料,我们可以给出古老大陆的分布情况。各大洲均有古老大陆区,成为今日各大陆的原始骨架和核心,古生代以后形成的新大陆环绕着它们。在亚洲,有三个古老大陆区,即西伯利亚地台、华北地台、印度地台。在欧洲,古老大陆主要分布在乌拉尔山脉以西的前苏联东欧部分以及瑞典、芬兰等。在北美,古老大陆分布在加拿大、格陵兰以及美国东部湖区。在南美,古老大陆分布在巴西、圭亚那。在非洲,古老大陆区很广,几乎占据了整个非洲。在澳洲,古老大陆位于澳大利亚中部和西部。在南极洲,由于大陆冰盖的覆盖,其界限尚不清楚。由此可见,当时的大陆比现在小得多,而海洋面积则大大超过现代的面积。古生代以后的6亿年间,大陆不断地扩大,成为现在的样子。
原始地球的板块图
原始地球的板块图:早期地球的板块构造主要以超级大陆存在为主要特征。详细解释如下:
在地球形成的初期,它的表面并不是一个今天我们所知的复杂板块结构。科学家们普遍认为,地球大约经历了数亿年的漫长演化过程,才逐渐形成了现今的板块构造。最初,地球表面是一个巨大的陆地块体,被称为“盘古大陆”或“泛大陆”,这代表了一个巨大的陆地超级大陆。在这个时期,地球的板块结构相对简单,没有像现在这样的复杂性和多样性。随着时间的推移和地壳的不断运动,这个超级大陆逐渐分裂和漂移,形成了现代的板块分布。具体说来:
地质学的研究揭示出地球表面的陆地经过大规模的裂解、破裂和分离,不断在不断地运动与变化中。这个过程被称为地壳板块的裂解或分离过程。随着时间的推移,原先的超大陆破裂成了多个大小不一的陆地板块,这些板块彼此之间相互碰撞、漂移,并不断推动着地表结构的演变和地球景观的形成。现在地球上的板块划分比较明晰复杂了。通过这些理论及考察实践得来的信息,科学家们绘制出了原始地球的板块图,为我们理解地球的形成和演变提供了重要的参考依据。这些板块的分布和移动至今仍然影响着地球的地质活动、气候格局以及生物多样性的演化过程。至今我们仍然可以研究原始地球的板块图来探索地球的形成历史以及预测未来的地质活动趋势。此外,对原始地球板块图的研究还有助于揭示地球生命起源和演化的秘密。因为地球生命可能是在特定的地质环境中诞生和发展的,通过研究这些地质环境及其演变过程,我们可以更好地了解生命的起源和演化历程。总之,原始地球的板块图为我们理解地球历史与未来提供了重要的线索和依据。
地壳的演变历史
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。
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)。
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。
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。
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”。



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