高中地理中图版（2019）必修一第一章第三节 地球的演化过程学案

第三节　地球的演化过程
课程标准 核心素养
运用地质年代表等资料，简要描述地球的演化过程。 1.地理实践力：通过野外实地考察观察地层和化石，分析地层和化石的形成过程。2.综合思维：结合地球的演化历史，理解地球每个演化阶段地壳运动特点、生物演化特征和成矿规律，理解它们的相互关系和发展规律；能够运用地质年代表等资料，说明地壳与生命的演化过程。3.人地协调观：通过地质史上的生物灭绝，认识保护濒危动植物的重要性，了解人类出现的过程，说明人与自然之间的关系。
探究一　原始大气、海洋、陆地和地质年代表
燕子石又名蝙蝠石，学名为三叶虫化石，因其化石虫体形如飞燕，故称燕子石。三叶虫是一种海栖古生物，三叶虫生成于古生代寒武纪的后期，距今有五亿年左右。燕子石质地优良，色泽典雅，石上虫体形似飞燕，宛如浮雕，极为别致。用此石可制作砚台、镇尺、插屏等工艺美术品。
[思考]
(1)分析形成燕子石的岩层属于哪类岩石？在其形成过程中，地球表层的发展主要有哪些过程？
(2)地质工作者多次在喜马拉雅山地区发现燕子石，试推测喜马拉雅山地区的古地理环境。
提示：(1)属于沉积岩。在其形成过程中，地球表层经历了地层的沉降和沉积过程。
(2)很久以前，喜马拉雅山所在地区曾为温暖浅海环境，后来由于地壳的运动，海洋变为了陆地。
1．原始大气、海洋和陆地
(1)地球的年龄：大约46亿年
(2)原始大气、海洋和陆地的形成
①地壳的形成：地球诞生之初，大部分岩石处于熔融状态。随着陨石撞击的不断减少，地球逐渐冷却。地球表层冷却形成了原始的地壳。
②原始大气的形成：地球内部的气体逸出形成了原始的大气圈。
③原始海洋的形成：火山喷发时释放出大量水蒸气、二氧化碳、氮、氢等气体，形成厚厚的云层。云层不断凝结致雨向地表倾泻，地表的雨水汇聚到低洼地带，原始海洋开始形成。
2．地质年代表
地层 具有一定时代含义的成层的岩石和堆积物
化石 在岩石形成过程中保存下来的石化的古代生物遗体或遗迹，是记录地球历史的“书页”
地质年代表 按时代早晚顺序，以宙、代、纪为单位将地质年代进行编年
　化石存在于沉积岩中。沉积岩是地表碎屑物质在低洼处沉积并经过地质作用而形成的岩石。
常见的沉积岩包括砾岩、砂岩、页岩和石灰岩等。由沉积岩形成的地层具有明显的层理构造，一般先沉积的层在下，后沉积的层在上。下图为某同学参加化石保护性发掘的实践活动时手绘的地质剖面示意图。据此完成(1)～(2)题。
(1)图中最可能发掘出化石的是(　　)
A．①②　　　　　　　　 B．②③
C．①④ D．③④
(2)图中含煤地层形成时期，当地(　　)
A．沉积作用为主 B．气候炎热干燥
C．广布大陆冰川 D．缺乏植被覆盖
[审答流程]
获取解读信息 调动运用知识
信息①：常见的沉积岩包括砾岩、砂岩、页岩和石灰岩等。由沉积岩形成的地层具有明显的层理构造，一般先沉积的层在下，后沉积的层在上 第(1)题，由图文可知，①为花岗岩，②为煤层，③为砂岩，④为安山岩。其中，煤层是由沉积作用形成的，砂岩属于沉积岩，只有具有沉积作用形成的岩石中才可能含有化石。第(2)题，煤是地球上的森林植被，随着地壳运动及沉积作用掩埋于地下，并在高温高压下，经过一系列复杂的物理、化学变化形成的，题干中为含煤地层形成时期，说明当地以沉积作用为主
信息②：图示②为煤层
[尝试解答]　(1)B　(2)A
1．地层分析中的“三确定”
(1)确定地层形成时间。
正常状态下地层分布是有时间顺序的，即“老的地层在下，新的地层在上”，因此根据两个地层之间的上下位置关系，就可以推测两个地层形成的早晚顺序。如图示A地层最老，D地层最新。
(2)确定地壳运动状况。
正常状态下的地层应是平行且连续分布。如果地层发生弯曲，说明该处地壳产生过水平运动，如果地壳同一岩层之间发生明显的位移，说明该处地壳产生过垂直运动；如果地层分布发生了缺失，说明该处地壳在缺失的某地层地质时期，地壳发生过剧烈的变化。
(3)确定地理环境特征。
沉积地层是由沉积物组成，因此沉积地层中保持着原有地层组成物质。依据地层组成物质可以确定当时的地理环境特征，如石灰岩地层形成的环境是海洋环境等。
2．地层化石分析中的“两确定”
(1)确定地层形成的地质年代。
由于地质时期经历过几次大的生物灭绝事件，因此某些生物只生存于某个特定的地质时期，如古生代的三叶虫、中生代的恐龙化石；还有某些生物是在进化到某个地质时期才出现的，而且生物的进化是由低级到高级、由简单到复杂的，由此可以确定含有某种生物化石的地层形成的地质年代。
(2)确定地层形成时间的地理环境。
不同的生物生存的地理环境不同，因此保存有某种生物化石的地层沉积环境就是该种生物的生存环境。如煤炭反映了茂密的森林环境特征、存在鱼化石的地层反映水生环境特征等。
下图为某地质剖面示意图。读图，完成1～2题。
1．根据各地层所含化石推断，各地层形成的先后顺序是(　　)
A．④②③　　　　　　 B．②④③
C．③②④ D．④③②
2．推测①地层形成的地质年代是(　　)
A．前寒武纪 B．古生代
C．中生代 D．新生代
解析：第1题，结合沉积岩具有层理构造的特征：一般而言，越向下，岩层形成的时间越早，再结合图例可知，图中动物演化过程为三叶虫(海生无脊椎动物)——鱼类(海生脊椎动物)——煤层(裸子植被)——恐龙(爬行动物)，D正确。第2题，据图可知，①地层中含恐龙化石，而恐龙繁盛的地质年代是中生代，C正确。
答案：1.D　2.C
读地质构造图，完成3～4题。
3．图中岩层按由老到新的顺序是(　　)
A．①②③④ B．①③②④
C．①②④③ D．①③④②
4．如果在①岩层中发现了大量的珊瑚化石，那么可以推断当时的沉积环境是(　　)
A．温暖的浅海 B．温暖的深海
C．寒冷的深海 D．寒冷的浅海
解析：第3题，读图可知，图中岩层①③④为水平沉积岩层，沉积岩形成年代越久，其位置越向下，所以按照由老到新的顺序依次为①③④。②岩层为侵入岩，将①③岩层破坏，形成于①③岩层以后，而④岩层没有被破坏，说明④岩层形成最晚，顺序为①③②④。故选B。第4题，珊瑚化石指示清澈温暖的浅海环境。故选A。
答案：3.B　4.A
探究二　地球的演化史
《侏罗纪公园》是一部1993年的科幻冒险电影，于1993年6月11日在美国上映。影片主要讲述了哈蒙德博士召集大批科学家利用凝结在琥珀中的史前蚊子体内的恐龙血液提取出恐龙的遗传基因，将已绝迹6500万年的史前庞然大物复生，使整个努布拉岛成为恐龙的乐园，即“侏罗纪公园”。
[思考]
(1)科幻电影《侏罗纪公园》中的恐龙这种物种主要出现在地质历史上的哪个时代？距今约多少年？
(2)恐龙早已灭绝，我们人类是如何认识这种早期的爬行动物的？
(3)在恐龙繁盛的时代，地球上主要以什么植物为主？对于我们目前的人类社会有何影响？
提示：(1)恐龙这种物种主要出现在中生代的侏罗纪和白垩纪，距今约2.52亿年—6600万年。
(2)通过对地层和化石的研究，使我们人类获知了恐龙的基本信息以及其生活的古地理环境。
(3)中生代裸子植物极度繁盛，在陆地植物中占主要地位。中生代是主要的成煤期，因此可以说该时代茂密的植物，为目前我们人类社会的发展提供了大量的化石能源。
1．太古代(距今25亿年以前)
(1)海陆格局：地球形成薄而活动的原始地壳，岩浆喷溢活动相当频繁，构造运动剧烈。太古代晚期，出现了小规模的陆地。
(2)大气：原始大气中二氧化碳含量较高，处于缺氧状态。
(3)矿产：世界上60%以上的铁矿形成于这个时期。
(4)生物演化：
原始生命萌芽，出现原始细菌，蓝绿藻类开始繁殖。
2．元古代(距今25亿—5.41亿年)
(1)海陆格局：
①地壳经过多次构造运动，陆地面积进一步扩大。
②元古代末期，形成了许多稳定的古陆地。
(2)大气：二氧化碳逐渐被藻类吸收，游离氧增多。
(3)矿产：形成丰富的铁矿等矿产。
(4)生物的进化：藻类日益繁盛。
3．古生代(距今5.41亿—2.521 7亿年)
(1)海陆格局：
①陆地面积进一步扩大。
②经过泥盆—二叠纪的海西运动，北方各个古陆合在一起，形成劳亚古陆；南方有冈瓦纳古陆。
(2)矿产：石炭—二叠纪是地质史上一个重要的成煤时代。
(3)生物的进化：
①早古生代被称为“海洋无脊椎动物时代”。
②从志留纪到泥盆纪，成为“鱼类时代”。
③晚古生代时期，蕨类植物繁茂，形成广阔森林，是主要的造煤植物。
4．中生代(距今2.521 7亿—0.66亿年)
(1)海陆格局：
①中生代的燕山运动，形成了中国的地质构造轮廓和地貌基础。
②劳亚古陆逐渐连接，面积扩大，而冈瓦纳古陆发生解体并逐渐分离，出现古大西洋和古印度洋。
(2)矿产：
矿产 种类
非金属矿产 煤、石油、天然气、石膏、岩盐
金属矿产 铁、钨、锡
(3)生物的进化：
①中生代被称为“裸子植物时代”，是又一个重要的造煤时代。
②中生代也被称为“爬行动物时代”。
5．新生代(距今0.66亿年至今)
(1)海陆格局：规模巨大的构造运动——喜马拉雅运动，形成了阿尔卑斯山脉、喜马拉雅山脉、安第斯山脉等，地球上的海陆分布与现在渐趋一致。
(2)矿产：在我国古近纪和新近纪的地层中含有煤、油页岩、石油、石膏和岩盐等矿产。
(3)生物的进化：
①新生代被称为“被子植物时代”和“哺乳动物时代”。
②人类的出现和进化，是第四纪最重要的特征。
(4)气候：第四纪时期北半球出现大冰期，气温普遍下降，气候寒冷。
读图，完成(1)～(2)题。
(1)关于甲、乙两地质年代，下列说法正确的是(　　)
A．甲是古生代，乙是中生代
B．甲是中生代，乙是古生代
C．甲是古生代，乙是元古宙
D．甲是新生代，乙是古生代
(2)甲地质年代，生物的主要特点是(　　)
A．裸子植物极度兴盛
B．鸟类高度繁盛
C．海洋无脊椎动物空前繁盛
D．出现大型哺乳动物
[审答流程]
获取解读信息 调动运用知识
信息①：甲时代对应的动物是恐龙 第(1)题，读图可知，甲时代对应的动物是恐龙，恐龙繁盛的时代是中生代。乙对应的是两栖动物或无脊椎动物，应为古生代。第(2)题，裸子植物极度兴盛的时代为中生代，鸟类高度繁盛的时代应为古生代，海洋无脊椎动物空前繁盛的时代应为古生代，大型哺乳动物出现在新生代
信息②：甲时代对应裸子植物极度兴盛
[尝试解答]　(1)B　(2)A
地球环境的演化
(1)海陆的演变
①太古代，地球形成原始地壳，原始海洋出现，形成了一些小规模的陆地；构造运动剧烈。
②元古代，地壳经过多次构造运动，形成了许多稳定的古陆地。
③古生代，地壳运动剧烈，多大型褶皱运动，陆地面积进一步扩大，北方形成劳亚古陆；南方有冈瓦纳古陆。
④中生代，板块运动剧烈，冈瓦纳联合古陆解体，各大陆漂移；燕山运动形成了中国的地质构造轮廓和地貌基础。
⑤新生代，地壳运动剧烈，喜马拉雅运动后形成了现代地势起伏的基本面貌。
(2)大气层的演变
①原始大气：主要成分是二氧化碳、一氧化碳、甲烷和氨，缺少氧气。
②现代大气：主要成分是氮气和氧气。
③演变原因：植物通过光合作用，吸收二氧化碳，释放氧气。因此，地球上生命的出现和演化与大气中氧气的增多密不可分。
(3)矿产资源
①太古代：铁矿。
②元古代：铁矿。
③古生代：煤矿。
④中生代：多种矿产。
项目 非金属矿产 金属矿产
类型 煤、石油、天然气、石膏、岩盐 铁、钨、锡
⑤新生代：煤、油页岩、石油、石膏和岩盐等矿产。
(4)生物的演化
科学家对全球各地的地层和古生物化石进行了对比研究，发现地球生物演化呈现明显的阶段性。生物的演化呈现出从低级向高级、从简单向复杂进化的特征。
①太古代：早期还没有生命现象；十几亿年后出现了原始细菌；大约31亿年前，蓝绿藻类开始繁殖。生命从无到有。
②元古代：海生藻类出现；无脊椎动物出现。
③古生代：早期，三叶虫、珊瑚等无脊椎动物空前繁盛；志留纪出现了鱼类等脊椎动物；泥盆—二叠纪演化为两栖类，动物由在水中生活开始大规模地向陆地发展，这是动物发展史上的一次飞跃。晚古生代时期，陆地上的蕨类植物繁茂，形成广阔森林。
④中生代：由于陆地面积扩大，地形和气候条件逐渐变得复杂，蕨类植物逐渐衰退，裸子植物迅速发展，因此，中生代又被称为“裸子植物时代”。以恐龙为代表的爬行动物极度繁盛，中生代也被称为“爬行动物时代”。
⑤新生代：植物以被子植物为主，所以新生代又被称为“被子植物时代”。哺乳动物极为繁盛，因此也被称为“哺乳动物时代”。
2021年10月18日，四川省隆昌市向阳路二段在施工时发现约1.6亿年前的恐龙化石(如下图)。经国家古生物化石专家委员会办公室联合确认该化石为中型蜥脚类恐龙化石。据此完成1～2 题。
1．该中型蜥脚类恐龙化石属于(　　)
A．寒武纪　　　　　 B．志留纪
C．二叠纪 D．侏罗纪
2．蜥脚类恐龙生长时期(　　)
A．陆地植物占主要地位
B．联合大陆已经解体
C．高大山系形成
D．早期鱼类大量繁衍
解析：第1题，中生代分为三叠纪、侏罗纪和白垩纪。恐龙繁盛的时代为中生代的侏罗纪，D正确；寒武纪、志留纪、二叠纪属于古生代，A、B、C错误。第2题，蜥脚类恐龙生长时期为中生代的侏罗纪。中生代陆地植物占主要地位，A正确；联合大陆在新生代解体，B错误；高大山系形成于新生代，C错误；鱼类在晚古生代早期大量繁衍，D错误。
答案：1.D　2.A
下图表示地球上部分动物类型出现的时间范围(横向宽度越大，代表生物种类越多)。据此完成下题。
3．爬行类动物物种最繁盛的地质年代是(　　)
A．元古宙 B．古生代
C．中生代 D．新生代
解析：由题干可知，横向宽度越大，代表生物种类越多，根据图中信息显示，爬行类动物在中生代横向宽度最大，说明爬行类动物物种最繁盛的地质年代是中生代，C正确。
答案：C
课时规范训练(三)
[基础达标]
小明对地球的历史很感兴趣，从网上购买了古生物模型(见下图)。据此完成1～2题。
1．沂蒙山区发现有三叶虫化石，可以由此推测出(　　)
A．沂蒙山区的地层厚度
B．沂蒙山区远古时气候温暖且植被繁茂
C．沂蒙山区的最高海拔
D．沂蒙山区在地质历史时期曾经是海洋
2．有渔民在非洲深达110米的海底捕获了一条曾被认为已经灭绝的腔棘鱼，这里接近人类徒手潜水的极限，其环境特点是(　　)
A．低温、黑暗　　　　 B．低温、低压
C．温暖、高压 D．温暖、高盐
解析：第1题，化石可以确定地质顺序、时代及古地理环境。三叶虫是海洋无脊椎动物，沂蒙山区发现有三叶虫化石，可以推测出当地在地质历史时期曾经是海洋。故选D。第2题，深达110米的海底太阳辐射难以到达，其环境特点是低温、黑暗、高压。故选A。
答案：1.D　2.A
读漂移的大陆图，完成3～4题。
3．下列地质时代的名称与相应的代表各时期海陆分布的数字对应正确的是(　　)
　　　　　　　　　　　　　　
A．新生代—③ B．白垩纪—②
C．侏罗纪—④ D．三叠纪—①
4．人类出现的时期是(　　)
A．① B．②
C．③ D．④
解析：第3题，据已有知识可知，由于板块运动剧烈，联合古陆在三叠纪晚期开始解体，各大陆向现在的位置漂移。据图分析可知，新生代—③，白垩纪—①，侏罗纪—②，三叠纪—④。故选A。第4题，第四纪出现了人类，这是生物发展史上的重大飞跃。据上题分析可知，③为第四纪新生代时期。故选C。
答案：3.A　4.C
5．读某时期地质年代简表，回答下列问题。
(1)甲是____________，该时期距今________—________。
(2)A是________，B是________，C是________，D是________，E是________，F是________。
(3)描述该地质历史时期生物进化特征。
(4)说明该历史时期地壳运动和海陆格局的变化特点。
解析：据图中信息“原始鱼出现”“陆生四足动物出现”等可知，图示历史时期为古生代。古生代是海洋无脊椎动物发展的时代，陆地上动物不断出现，出现了鱼类和两栖类动物；裸子植物出现，蕨类植物繁盛。此时期地壳运动剧烈，形成联合古陆，海陆面积不断变化。
答案：(1)古生代　5.41亿年　2.52亿年
(2)寒武纪　奥陶纪　志留纪　泥盆纪　石炭纪　二叠纪
(3)海洋无脊椎动物空前繁盛，陆地上出现了低等的植物，出现早期鱼类和两栖类动物，裸子植物出现，蕨类植物繁盛。
(4)地壳运动剧烈；形成联合古陆；海洋面积缩小，陆地面积扩大。
[能力提升]
据科学家考证，辽宁北票发掘的“辽宁古果”的果枝化石(如图)，生存年代为距今1亿4500万年，是迄今发现的最早的被子植物。据此完成6～7 题。
6．“辽宁古果”的果枝化石最可能形成于(　　)
A．古生代 B．中生代
C．新生代 D．前寒武纪
7．该“辽宁古果”生存时期(　　)
A．海生藻类高度繁盛
B．蕨类植物高度繁盛
C．被子植物高度繁盛
D．裸子植物高度繁盛
解析：第6题，题意表明，辽宁北票发掘的“辽宁古果”化石，生存年代为距今1亿4500万年，应属于中生代(距今2.52亿年—6600万年)，B正确；古生代距今5.41亿年—2.52亿年，A错误；新生代距今6600万年至今，C错误；前寒武纪是自地球诞生至距今5.41亿年之前，D错误。第7题，由上题可知，辽宁北票发掘的“辽宁古果”化石，生存年代为中生代，是迄今发现的最早的被子植物，表明当时只是被子植物起源阶段，不是被子植物高度繁盛的时期，C错误；题意表明，“辽宁古果”化石中果枝生存年代为中生代，是裸子植物高度繁盛的时代，D正确；海生藻类高度繁盛于早古生代，A错误；蕨类植物高度繁盛于晚古生代，B错误。
答案：6.B　7.D
通过研究地层和它们包含的化石，可以了解地球不同地质时期的生命历史和古地理环境。在②时期晚奥陶纪发生了一次重大物种灭绝事件，大约57%的海洋物种消失，非洲北部发现大量至今仍保留的这一时期冰川沉积物。下图为地质年代示意图。读图，完成 8～9 题。
8．关于不同地质时期生命形式的特点，叙述正确的是(　　)
A．①时期，蕨类植物繁盛，形成了森林
B．②时期，动物由海洋向陆地发展
C．③时期，被子植物高度繁盛
D．④时期，爬行动物的时代
9．推测晚奥陶纪海洋物种大灭绝的可能原因是(　　)
A．全球寒冷 B．全球干旱
C．彗星撞击 D．地壳运动
解析：第8题，由材料可知，②为古生代，由此可推出①为前寒武纪，③为中生代，④为新生代。太古宙时出现了蓝细菌等原核生物，元古宙时才演化出真核生物和多细胞生物，因此并非蕨类植物繁盛，A错误。晚古生代海洋面积进一步缩小，一些鱼类进化成两栖类，再后来气候变得干旱，一些两栖动物进化成可以适应干燥气候的爬行动物。由此可见动物在②时期由海洋向陆地发展，B正确。③时期，裸子植物极度兴盛，而非被子植物，C错误。④时期，被子植物高度繁盛，哺乳动物快速发展，并在第四纪出现人类，而古生代才是爬行动物的时代，D错误。第9题，由材料可知，该时期发生了强烈的气候变化，冰川广泛发育，热带海水变冷，故推测晚奥陶纪海洋物种大灭绝的可能原因是全球寒冷。故选A。
答案：8.B　9.A
读生物出现以来地球大气中的CO2、O2含量变化示意图及叠层石景观图，完成10～11题。
10．地球上生物出现后(　　)
A．O2和CO2含量保持稳定
B．O2和CO2含量变化呈负相关
C．CO2的含量一直下降
D．O2的含量一直上升
11．叠层石的形成主要与何种生物相关(　　)
A．蓝藻 B．蕨类植物
C．裸子植物 D．被子植物
解析：第10题，由图可知，O2和CO2含量不稳定，A错误；O2和CO2含量变化没有相关性，B错误；二氧化碳的含量先上升后下降，C错误；O2的含量一直上升，D正确。第11题，根据所学知识可知，叠层石的形成是蓝藻在生长过程中能黏附海水中细小的沉积物，当沉积物增多，蓝藻需要移动到表层来寻找光源进行代谢。这样，沉积物一层一层地堆积，就形成了垫状或垛状的岩石结构，称为叠层石,A正确。
答案：10.D　11.A
12．读下面材料，回答下列问题。
生物是在地球发展历史中产生的，但在地质历史时期，也经历过一些不利于生物生存的环境变化阶段，导致大量生物物种的衰退和灭绝。下面是生物的进化、灭绝与环境变迁关系示意图。
(1)根据图示内容写出植物演化从低级到高级的顺序。
(2)说明表格中A、B所示两次生物灭绝事件的内容。
(3)古生代的石炭纪、二叠纪是地质史上最重要的成煤时期，推测当时的环境特点。
解析：第(1)题，从图的地质年代与生物的进化可知，植物演化从低级到高级的顺序为：海生藻类时代—陆上孢子植物时代—裸子植物时代—被子植物时代。第(2)题，A为距今2.5亿年前的二叠纪末期，发生了有史以来最严重的大灭绝事件，估计地球上有96%的物种灭绝，其中90%的海洋生物和70%的陆地脊椎动物灭绝。三叶虫、海蝎以及重要珊瑚类群全部消失。陆栖的单弓类群动物和许多爬行类群也灭绝了。这次大灭绝使得占领海洋近3亿年的主要生物从此衰败并消失，让位于新生物种类，生态系统也获得了一次最彻底的更新，为恐龙类等爬行类动物的进化铺平了道路。B为公元前6500万年白垩纪末期，发生地球史上第五次生物大灭绝事件，约75%～80%的物种灭绝。在五次大灭绝中，这次大灭绝事件最为著名，因长达一亿六千三百万年之久的恐龙时代在此终结，海洋中的菊石类也一同消失。其最大贡献在于消灭了地球上处于霸主地位的恐龙及其同类，并为哺乳动物及人类的最后登场提供了契机。第(3)题，成煤的物质基础是森林，推测当时的特点是气候温暖，森林密布。
答案：(1)海生藻类时代—陆上孢子植物时代—裸子植物时代—被子植物时代。
(2)A：发生了地球生命史上最大的物种灭绝事件，几乎95%的物种从地球上消失。
B：发生了物种大灭绝事件，绝大多数物种从地球上消失，包括我们所熟知的恐龙。
(3)气候温暖湿润，森林密布。