地层与地质年代关系及示意图

地球发展和演变的历史，简称地史。地球从形成到现在所具有的实际年龄，称为地质年代。地球的演变历史比人类发展史要长得多，而且测算地球年龄十分困难，那么，根据什么来恢复地球的历史呢？其实，地球本身就曾记录了自己的历史。组成地壳的地层岩石，以及其中所含的化石和放射性元素就是记录地球历史的“书页”和“时钟”。

（一）地层和地质年代的确定

所谓的地层，是指地质历史时期中形成的各种成层或非成层的岩石总称，它具有时代和岩性的双重含义。而化石，则是地层岩石中保留下来的古代生物的遗体和遗迹。同一地质时期，在一定自然地理环境和地质条件下形成的地层，一般都有相同的岩性特征（包括岩石的颜色、成分、结构和构造等），并含有同样的特定化石，称为标准化石。每一地质时期都会在岩石中留下不同的化石，如5 亿～6 亿年前寒武纪的三叶虫、2.8 亿～3.5 亿年前石炭纪的鳞木等（图1-4）。只要找到这些特定时期的化石，就可以推断出地层的年代。同时，根据在未受变动的水平地层中“老地层居下、新地层居上”的生成顺序，也可以确定地层的年代。上述利用化石和地层层序确定的地层年代是相对年代，即地层形成的新老关系和生成顺序。地层的绝对年龄是通过岩石中的放射性元素衰变来确定的。放射性元素衰变速度稳定而有规律，如235U经过16 次衰变历时7.1 亿年，有一半衰变为207Pb 同位素；一千克235U一年衰变出7.1 亿千克分之一的207Pb。只要测出岩石中所含放射性元素和同位素的数量，就可以推算出放射性衰变已经进行了多少年，这就是所测岩石的年龄。

图1-4　地层中的几种典型化石

用放射性同位素方法测定发现，世界各大陆都有30 亿年以上的古老岩石，最老的已达40 亿～43 亿年。可见地球年龄应在40 亿年以上。用同样的方法测定了天体物质年龄，如宇宙为150 亿年，银河系约100 亿年，太阳50 亿年，月亮46 亿年。比较以上各方面的测算和推算结果，采用46 亿年作为地球的地质年龄是比较合适的，并已被广泛采用。

（二）地层和地质年代的划分(www.xing528.com)

在地球发展的漫长历史过程中，地球曾经发生过许多次重大的构造运动，地理地质环境和生物种群也经历了多次变迁。根据上述变化可以将地质年代划分为若干个地质时期，这些地球发展阶段自然分期的时间段落，称为地质时代。划分后的地质时代国际上统用代、纪、世等单位表示。整个地球历史划分为五个代，即太古代、元古代、古生代、中生代和新生代。每个代内又分为若干个纪，纪内分世。按地质时代早晚顺序，把地质年代进行编年，便建立起目前国际上通用的地质年代表（表1-4）。

从地质年代表可以看出，几个大的地质时代的划分是与生物的演化阶段相吻合的，在两个较大的地质时代分界处往往都有强烈的地壳运动，上下两个时代的古地理环境变化也很明显。

同地质年代划分相对应，地层也按照生成新老顺序划分为界、系、统等单位，不同级别的地层单位所代表的时代，便是地质时代单位。如我国华北地区在古生代石炭纪和二叠纪形成的一套煤系地层，应称为古生界石炭系和二叠系。

人类的工程活动常在地壳的表层进行，这里各种内外力地质作用最为活跃，地貌形态千差万别，地层岩石种类繁多，它们对水利工程建筑都有很大的影响。如组成地壳的岩石，是地上建筑物的地基、地下建筑物本身的结构以及常用的天然建筑材料。由于形成条件、矿物组成、结构和构造等因素的差异，以及岩石形成以后受各种地质作用的影响，因而具有不同的物理力学性质，直接关系到建筑物地基的稳定性和石料质量的好坏。因此，在水利工程建设中必须对组成地壳的主要矿物和岩石进行研究，并了解它们的工程地质性质。

表1-4　地层与地质年代表