Question

生物演化与地质年代单位及年代地层单位的关系？

Answer 1

生物演化指生物的族群从一个世代到另一个世代之间，获得并传递新性状的过程。并解释长时段的生物演化过程中，新物种的生成与生物世界的多样性。经历数十亿年的演化与物种形成，现在的各物种之间皆由共同祖先互相连结。

地质年代单位—地质时期中的时间划分单位。又称“地质时间单位”，简称“时间单位”。主要根据生物演化的不可逆性的阶段性，按级别大小分为宙、代、纪、世、期、时等阶段，其相应年代的地层单位是宇、界、系、统、阶、带。宙、代、纪、世是国际性的地质时间单位，期和时是区域性的地质时间单位。

年代地层单位—地质学上对地层划分的一种单位。在大范围内，通过矿物组成、岩相、构造特征等，特别是同位素、地磁和化石研究确定地层形成的地质年代，同一年代形成的地层，不论其性质异同，即归入同一单位中。年代地层单位分宇、界、系、统、阶五级。对应的地质时代为宙、代、纪、世、期。如古生代形成的地层称古生界；太古代形成的地层称太古界，而现在主张太古代改称太古宙，相应的地层单位改为太古宇。

地层单位及地质年代单位划分的依据
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地层发展过程中阶段性和不可逆性是划分地质年代的基础。这种阶段性和不可逆
性决定了地壳发展过程中各个地质历史阶段；各个地质历史阶段的更替造成了自
然界限（如生物变革的界限、古地理变革的界限、区域性不整合面等）。这些自
然界限是主要地层分层的界限极其相应地质时代的界限。一般地层与时代单位的
划分，主要依据下列彼此密切联系的地质现象：
1、 生物的变迁；
2、 地理上分布相当广泛的构造运动；
3、 古地理的变化，表现为海陆分布，海、陆地形和气候变迁；
4、 沉积和剥蚀作用的递变；
5、 岩浆活动合变质作用的出现
地质相对年代的划分
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地质相对年代可以划分为五级单位：宙、代、纪、世、期。此为国际性的时间单
位。
宙：是地质年代中最大的单位。在地质发展历史中，根据生物出现的显著和不显
著而分成两个宙。没有显著生物出现的时代叫隐生宙，有显著生物出现的时代叫
显生宙。
代：在显生宙内，根据生物演化的主要阶段可分为三个时代，即古生代、中生代
、新生代。在隐生宙内目前尚无国际统一的划分方案，有时将隐生宙称为前古生
代或前寒武纪；有的根据岩层发育，地壳运动和同位素年代资料把隐生宙分为两
个代即太古代和元古代；但太古代和元古代之间的界限至今没有一个统一意见。
根据我国地层发育特点，我国元古代可分为早元古代及晚元古代（晚元古代大致
相当于震旦亚代）。
纪：代再分为若干纪。如古生代分为寒武纪、奥陶纪、志留纪、泥盆纪、石炭纪
、二叠纪共六个纪；中生代分为三叠纪、侏罗纪、白垩纪共三个纪；新生代分为
第三纪及第四纪。纪的命名有的来源于研究较早的标准剖面所在地区的地名或古
代民族的名称。如“震旦纪”一名即来自我国的古称。另外也有根据地层的某些
特点命名如石炭纪就因产煤而得名。
世：一个纪分为三个世。少数的纪如二叠纪、白垩纪、第三纪则为二分。世的名
称是在纪的名称上加上早、中、晚即可。如早泥盆世、中泥盆世、晚泥盆世。二
分的纪则用早、晚即可，如早二叠世、晚二叠世。
期：世分为期。期的名称与阶的名称相符合，如龙玉庙期等。

年代地层单位
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一个年代地层单位即指相应的地质年代时间内所形成的地层而言。每一个地质年
代单位都有相应的年代地层单位。现将地质年代单位和年代地层单位列表对照如
下：
地质年代单位
年代地层单位
宙(Eon)
宇(Eonothem)
代(Era)
界(Erothem)
纪(Period)
系(System)
世(Epoch)
统(Series)
期(Age)
阶(Stage)
宇：是国际上通用的最大地层单位，相当于一个宙时代单位内形成的地层。如显
生宇、隐生宇。
界：包括在一个代的时代内形成的地层。例如：古生界、中生界、新生界等。
系：界分为系，代表一个纪时间内所形成的地层。例如：寒武系、侏罗系等。
统：代表一个世的时间内所形成的地层。统的名称是在系的名称上增加下、中、
上等字样而构成。三分的系分为下统、中统和上统。
阶：一个期的时间内形成的地层。阶的专名适用于整个生物地理区，不同的生物
地理区可以有不用的阶名。阶名常由其标准地层发育的地点命名。

Answer 2

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一、地质年代
地质年代(Geologic Time)为指地球上各地质中，剧烈的构造运动、大规模的岩浆活动、海陆变迁以及生物的兴盛与灭绝等重大地质事件所发生的时代（图4-1）。它包含两方面：一为各地质事件发生的先后顺序，即相对地质年代；二为各地质事件发生的距今年龄，即绝对年代。

(一)：相对地质年代的确定

岩石相对地质年代的测定，主要依据下列方法：

1、地层层序

地质时代上某一时间所形成的层状岩层称为地层(Stratum) （图4-2）。地层形成时，一般多呈水平或近於水平状态。先形成的老地层在下面。而后形成的新地层则覆盖在老地层的上面，这种正常的地层叠置关系称为地层层序律(图4-3)。此为确定同一组地层相对地质年代的最基本方法。

2、化石层序

地层层序律只能确定同一地区相互叠置在一起的地层的新老关系。但在不同地区的地层之间，它们的新老关系时，则需利用地层中所含的生物化石来确定。

地质上的生物称为古生物，而保存在地层中的古代生物遗体和遗迹称为化石(Fossile)（图4-4）。一般生物多具有从简单到复杂，从低级到高级的演化趋势；而且不同时代的地层中具有不同的化石组合，相同时代的地层，具有相同或相似的化石组合；化石的形态与结构愈简单的，它所代表的时代愈老，反之则愈新。这些就是化石层序规律或古生物群层序规律（图4-5）。

(二)：地质岩层间的切割关系

上述两条准则主要适用於沈积岩或层状岩石的相对新老关系。但对於不含化石的火成岩或变质岩等的地层，则可利用岩层或岩体与层状岩层，彼此相互间的穿越及切割关系，来决定其新老关系。一般而言，较新的地质岩体总是切割或穿越较老的地质岩体。换言之，切割者新，被切割者老（图4-6）。

(三)：地层的对比(Corrlation)关系

以上所述的各种规律都是根据野外实地观察所得的结论，由这些规律可以指出广大地区的地层对比原理。所谓地层对比就是决定两个或两个以上地区的地层层序，在时代上和地层位置上的彼此先后关系（图4-7），此也是决定相对时间的最基本方法。对比可以分为化石对比(Paleontological Correlation)和岩性对比(Physical Correlation)两种（图4-7、图4-8）。

二、绝对地质年代的测定(同位素地质年代)
自1896年发现铀的放射性以后，本世纪早期即开始利用放射性同位素，以其具有固定衰变周期的特点，来测定含放射性同位素矿物或岩石的形成时代，以及它的同位素年龄。一般绝对年龄多以百万年(Ma)为单位（图4-9）。1947年英国地质学家荷姆斯(A. Holmes)编成了第一张完整的地质年代表（表4-1）。例如该表中把寒武纪的起始时间定为距今600 ± 20Ma(经Ma,Million years Age,代表百万年以前)；奥陶纪和志留纪开始时间分别距今500 ± 15Ma及440 ± 10Ma。此年代与目前国际上采用的地年代表方案大致相似（表4-2）。

三、地质时代系统
地质时代单位与时间地层单具有严格的对应关系，兹表列如下：

地质年代单位：宙、代、纪、世、期、时

年代地质单位：宇、界、系、统、阶、时带

年代地质单位是指在特定的时间间隔内，所形成的全部地层的年代，它的顶界及底界面都是以等时面为界。从图4-1可看出，元古宙的所跨越的时间为距今2,500~570Ma，代表在此期间所形成的全部地层（图4-1）。

地层单位有大小等级的分别，最大的地层单位为「界」，「界」以下分别为「系」，「统」，「阶」。而最大的地质时间单位为「代」，以下分别为「纪」，「世」，「期」（表4-3）。

表4-3 地层单位表

时间单位（Time Units）
地层单位（Rock Units）

代Era
界Erathem(新生界)

纪Period(第三纪)
系Systme(第三系)

世Epoch(上新世)
统Series(上新统)

期Age(保德期)
阶Stage(保德阶)

四、地质年代及古生物特徵
按地质年代由老到新依次简要介绍如下：

冥古宙(Hadean Eon)：为地球形成的初期阶段，此阶段为地球的开天劈地的时间。目前在地球表面尚未确认此一时期的岩石。

太古宙(Archaeozoic Eon)：已有可靠记录的最古老岩石的地质年代，一般以高度变质的变质岩为主。

元古宙(Proterozoic Eon)：，此时代的岩石十分普遍，发育良好。

显生宙(Phanerozoic Eon)：较高等生物开始大量出现的时代。此时代代表地球最近5~7亿年以来的历史，分为古生代、中生代和新生代（图4-10及表4-1）。

古生代(Palaeozoic Era)

古生代包括六个纪，由老到新依次为寒武纪(Cambrian Period)、奥陶纪(Ordovicean Period)、志留纪(Silurian Period)、泥盆纪(Devonian Period)、石炭纪(Carboniferous Period)、及二叠纪(Permian Period)。其中寒武纪、奥陶纪和志留纪为早古生代，而泥盆纪、石炭纪和二叠纪为晚古生代。早古生代为海相无脊椎动物最繁盛的时代（图4-11、图4-12、图4-13），主要古生物包括三叶虫、珊瑚、海绵动物、苔苏虫、腕足类、笔石类、水母、海百合等。早古生代后期开始出现鱼类（图4-14）。到了早古生代末期，原始植物例如海边生存的半陆生低等植物开始登陆（图4-15）。晚古生代时，海无脊椎动物仍然相当繁盛，但脊椎动物的已始出现。早古生代晚期出现的鱼类，在泥盆纪最为发达，并在泥盆纪晚期逐渐演化为原始型两栖类，开始了动物登陆的历史。石炭纪为两栖类最繁盛的时代，石炭纪中、晚期开始出现原始的爬行类。在二叠纪爬行动物更进一步发展。晚古生代时陆生植物群已有蓬勃发展。成为古生物界的另一显著特徵。此一时期主要为厥类孢子植物，泥盆纪时期开始出现小型森林，到了石炭纪及、二叠纪时，各种高大的木本类植物如蕨类、石松类、种子蕨及真蕨类等开始形成高大森林，成为煤层的主要来源 (图4-15 )。

中生代(Mesozoic Era)

可分为三个纪，由老到新依次为：三叠纪(Triassic Period)、侏罗纪(Jurassic Period)、白垩纪(Cretaceous Period)。中生代为爬行动物空前繁盛的时代。其中如雷龙、梁龙，以草食为主，身体庞大(可长达30m 、重达60吨)。此时代，也有以肉食为主，身形灵活的霸王龙等（图4-16）。此时不仅陆地上有恐龙，海洋中有鱼龙、蛇颈龙等，天空中也有翼龙类等（图4-16）。中生代时期，鸟类、哺乳类动物开始逐渐发育。无脊椎动物中，以菊石、箭石类等软体动物最为显著（图4-17及图4-18）。中生代的植物以裸子植物为主。

新生代(Cenozoic Era)

中生代末期为地球上生物演化的巨大变革时期之一。原来极其繁盛的爬行动物恐龙类在中生代末期突然全部绝灭，海洋中盛极一时的菊石、箭石类(属软体动物)也几乎同时全部绝灭。而中生代晚期逐渐发育的哺乳动物及鸟类，由於适应性较强，己逐取代了恐龙。新生代为哺乳动物最为发达的时代（图4-19及图4-20），其中绝大部份生活在陆地，但也有生活於海中(如鲸鱼、海豚等)和空中(如翼手类)。新生代晚期开始出现人类，此也是地球上生物演化史的最重大一次变华（图4-21）。新生代的植物以被子植物为主。

五、活化石
地球上的古生物，许多生物生存了一段时间以后，大多绝灭，或演化成另一类的生物。但有少许生物因为生存在各种特殊环境下，未发生显著的演化现象，而仍系保存原来的模样称为活化石。例如腔棘 及台湾南部海域所见的龙宝贝等，曾宣噪一时（图4-22及图4-23）。

Answer 3

生物地理学与演化的关系