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第5课时 地球的演化历史与圈层结构
大单元二 宇宙中的地球
Radiation function of Metropolis——Take Shanghai as an example
GEO PPT
第二章 第一节
2025 湘教版高考地理一轮复习
课标解读
1. 运用地质年代表等资料,简要描述地球的演化过程。
2. 运用示意图等,说明地球的圈层结构。
【课标呈现】
通过地质史上的生物大灭绝,正确认识生命现象与地球环境的关系,并合理分析生物演化与地球演化的关系,树立人地和谐相处的观念。
结合地球的演化历史,从大尺度区域科学认识地球上的海陆变迁。
结合地球内外部圈层的图文材料,分析地球内外部圈层的结构及特点。
能够通过地质剖面图、化石和地层景观图、地质年代表、某一地质年代的生物复原图等,推测地质年代和古地理环境,还原地球的演化历程。
【课标解读】
考情分析
考题 命题方向
2025 广东卷 以晋陕峡谷山西临县段黄河浮雕的形成和沉积剖面特征为情境,考查地层形成年代及沉积环境分析
河南卷 以塔吉克盆地东北部地层剖面为载体,考查地层对古地理环境的指示意义、地层形成的环境特征及形成时间推断
北京卷 以某古生代和中生代地层的地质剖面示意图为载体,考查岩层成因、形成时间、地球内部圈层结构
浙江1月
卷 以某地地质剖面图为载体,考查地球的演化历史和地质年代
河北卷 以陕北黄土高原为区域背景,考查气候变化和高原抬升对黄土地层形成的影响
2024 安徽卷 以陕西榆林横山区某沉积地层为载体,依据地层沉积物粒径特点推测古地理环境演变。
北京卷 以某地野外地质剖面素描示意图为载体,考查三叶虫形成的古地质环境。
广东卷 以四川仁寿县牛角寨相关材料为背景,考查地质构造和地层年代特征。
广西卷 以皖南地区的上溪群地层相关材料为背景,考查地层的形成年代和环境特征。
2023 浙江卷 以广东某丹霞地貌景观图为载体,考察地层特征和形成环境。
福建卷 以澳大利亚墨累一达令盆地古地理环境的变迁为背景,依据地层和化石推测地质历史演变。
地层和化石
Agglomeration and radiation of Metropolis
O1
1.地层
(1)概念
具有时间顺序的层状岩石。
(2) 沉积岩地层的特点
①具有明显的层理构造
②常含有化石。
层理构造的形成
层理是沉积岩在形成过程中,由于沉积环境的改变,所引起的沉积物质的成分、颗粒大小、形状或颜色沿垂直方向发生变化而显示出的成层现象。
2.化石
在沉积岩的形成过程中,有些生物的遗体或遗迹会在沉积物中保存下来,形成化石。
①地层:具有时间顺序的层状岩石。如图A-C
②沉积岩:有明显的层理构造且常含有化石。先沉积的地层在下面,后沉积的地层在上面,在一定程度上反映地层形成时的地表环境。
③分布规律:越靠近古老地层,生物化石越低级、越简单
4.地质年代表
3.地层与化石的关系
同一时代的地层往往含有相同或者相似的化石;越古老的地层含有越低级、越简单生物的化石。
5.岩石及其形成时的地表环境
玄武岩—火山活动
石灰岩—浅海环境
页岩—静水环境
6.地层和化石对环境的指示作用
红色岩层
氧化环境
黑色页岩并含黄铁矿
还原环境
珊瑚化石
清澈温暖的浅海环境
破碎的贝壳
滨海环境
7.地壳运动性质的判断方法
(1)若出现大面积成层岩石,说明形成岩层的时代地壳下沉。
(2)若岩层发生侵蚀,说明地壳上升。
(3)若某个年代的岩层缺失,说明该年代该地区地壳上升没有接受沉积;或者地壳曾经下沉,形成了该年代的岩层,后来该地地壳上升,形成的岩层又被侵蚀掉。
抬升-侵蚀
(2024年辽宁卷)塿土主要分布于陕西关中盆地,是自然土壤在数千年耕作过程中经粪土堆垫改良形成的人为土。在剖面上覆盖层与原土壤层叠置,形似“楼层”(如图)。其中,黏化层质地黏重、呈褐色或红褐色。据此完成下面小题。
5. 黏化层形成时期的气候特征是( )
A. 冷干
B. 冷湿
C. 暖干
D. 暖湿
(2024年全国甲卷)下图所示剖面位于青藏高原东缘的黄河岸边,该剖面含有丰富的环境演化信息。剖面中的泥沼土层是在相对静水环境下形成的。据此完成下面小题。
11.距今约15~8千年,该地区气候变化总体趋势是( )
A.持续升温
B.持续降温
C.波动升温
D.波动降温
(2024年安徽卷)地层沉积物的组成及粒径大小在一定程度上可以反映古地理环境的变化。陕西榆林横山区地处沙漠—黄土过渡带(如图1)。图2为横山区某地沉积地层剖面示意。该剖面厚度为17.55m,地层沉积连续,层位清晰。研究发现,该剖面古风成沙层平均粒径较大,沙质黄土层次之,沙质古土壤层最小。据此完成下面小题。
8. 在a1到c1地层沉积期间,总体上该地区( )
A. 气候由暖湿趋于冷干
B. 过渡带先向西北移动,再向东南移动
C. 沙尘暴频次先减少后增加
D. 沙漠先向东南扩张,再向西北收缩
(2024年山东卷)18. 阅读图文材料,完成下列要求。
埃尔湖(如图)是澳大利亚海拔最低的地方湖水深度较浅。某研学小组对埃尔湖流域开展了研究。
活动三 水生软体动物种类多,数量大,分布广,对水环境变化敏感。软体动物死亡后,其碳酸钙壳体保留在沉积物中成为化石,对古环境变化具有重要指示意义。为研究埃尔湖不同时期湖水盐度的变化,同学们采集了各地层中的软体动物化石。
①利用地层中软体生物化石,确定地层年代或顺序。
②识别地层中生物化石的种类,并依据其生活习性和特征,推测其生存时期湖水盐度状况,进而分析其湖水盐度的变化。(每条2 分)
(3)指出如何利用采集生物化石研究埃尔湖不同时期湖水盐度的变化。
(2023年福建卷)19.阅读图文材料,完成下列要求。
古环境演变可从地质构造、沉积特征、化石类型和全球气候变化等方面进行研究。距今约150万年,澳大利亚东南部存在古大湖(图10),墨累河流经此湖并于P处溢出入海。此后,气候干湿交替,该湖逐渐变成内陆咸水湖。甲、乙两处水下沉积速率一致且无间断,沉积地层中含有古生物化石。黏土层形成于深淡水湖环境,石灰岩层形成于浅咸水湖环境。石灰岩层顶部海拔指示相应地点当时的湖面高度(图11)。
(1)根据沉积地层特征,分别说明古大湖区域干旱化和甲处先于乙处露出湖面的依据。
从下往上,黏土层到石灰岩层的变化表明湖水变浅,再到风成砂层表明湖水变干。甲处石岩层顶部海拔比乙处高,表明露出湖面时甲处海拔比乙处高。(或甲处石灰岩层比乙处薄,表明甲处湖相沉积先于乙处结束。)
(2023年福建卷)19.阅读图文材料,完成下列要求。
古环境演变可从地质构造、沉积特征、化石类型和全球气候变化等方面进行研究。距今约150万年,澳大利亚东南部存在古大湖(图10),墨累河流经此湖并于P处溢出入海。此后,气候干湿交替,该湖逐渐变成内陆咸水湖。甲、乙两处水下沉积速率一致且无间断,沉积地层中含有古生物化石。黏土层形成于深淡水湖环境,石灰岩层形成于浅咸水湖环境。石灰岩层顶部海拔指示相应地点当时的湖面高度(图11)。
(3)研究表明,p处北侧附近未遭受过海水入侵,如果不考虑构造因素,若为科考队员,你在野外可以寻找哪些方面的证据并论证该观点(列举两方面)。(8分)
(2023年福建卷)19.阅读图文材料,完成下列要求。
古环境演变可从地质构造、沉积特征、化石类型和全球气候变化等方面进行研究。距今约150万年,澳大利亚东南部存在古大湖(图10),墨累河流经此湖并于P处溢出入海。此后,气候干湿交替,该湖逐渐变成内陆咸水湖。甲、乙两处水下沉积速率一致且无间断,沉积地层中含有古生物化石。黏土层形成于深淡水湖环境,石灰岩层形成于浅咸水湖环境。石灰岩层顶部海拔指示相应地点当时的湖面高度(图11)。
(3)研究表明,p处北侧附近未遭受过海水入侵,如果不考虑构造因素,若为科考队员,你在野外可以寻找哪些方面的证据并论证该观点(列举两方面)。(8分)
①化石:在P处北侧附近沉积地层寻找化石,未发现海相古生物化石。②古海岸线:在P处南侧附近寻找古海岸线,古海岸线海拔低于同期P处海拔。③沉积特征:在P处北侧附近寻找沉积剖面,未发现海相沉积特征。
地球的形成与演化
Agglomeration and radiation of Metropolis
O2
2.地质年代和地层年代
(1)地层单位:地质学家们通常根据地层顺序和古生物遗体或遗迹,把地层划分为若干大小不同的单位,称为地层单位。
(2)地质时代单位:各个地层单位所代表的时间称为地质时代单位。
(3)地质年代表:按时代早晚顺序把地质年代进行编年,形成地质年代表。
尺度 大 小 地质年代单位 宙 代 纪 世
地层年代单位 宇 界 系 统
2.6
23
66
145
201
299
359
419
443
252
2500
485
541
4000
新生代
中生代
古生代
显生宙
距今时间/百万年
4600
冥古宙
太古宙
元古宙
寒武纪
奥陶纪
志留纪
泥盆纪
三叠纪
侏罗纪
白垩纪
古近纪
新近纪
第四纪
石炭纪
二叠纪
宙 冥古宙 太古宙 元古宙 显生宙 代 前寒武纪 古生代 中生代 新生代 纪 寒武纪 奥陶纪 志留纪 泥盆纪 石炭纪 二叠纪 三叠纪 侏罗纪 白垩纪 古近纪 新近纪 第四纪
冥古宙
只有一些有机质,没有生命的迹象
元古宙
蓝细菌大爆发,演化出真核生物和多细胞生物
太古宙
出现了蓝细菌等原核生物
重要成矿期,形成大量的铁、金、镍、铬等矿藏
海洋与陆地形成,大气成分变化
时间跨度:1.22亿年
动物:海洋无脊椎生物
植物:陆地低等植物
早古生代
寒武纪、奥陶纪、志留纪
时间跨度:1.67亿年
动物:脊椎动物时代(鱼类→两栖类→爬行动物)
植物:蕨类植物繁盛;晚期,裸子植物开始出现
矿产形成:地质历史上重要的成煤期
晚古生代
泥盆纪、石炭纪、二叠纪
地壳运动剧烈,海陆格局多次变迁,形成联合古陆
古生代
中生代
白垩纪 侏罗纪 三叠纪
动物:爬行动物盛行,尤其是恐龙;鸟类、小型哺乳动物出现
植物:裸子植物极度兴盛
矿产形成:成煤期(裸子植物)
板块运动剧烈,联合古陆在三叠纪晚期开始解体,各大陆向现在位置漂移
中生代
新生代
古近纪 新近纪 第四纪
动物:哺乳动物快速发展,第四纪人类出现
植物:被子植物高度繁盛
联合古陆最终解体,地壳运动剧烈,形成现代地势起伏的基本面貌
新生代
地质历史时期 地表的演化 生物的演化 矿产的形成
植物 动物 前寒武纪 冥古宙 海洋与陆地形成,大气成分变化 出现有机质 无 重要成矿期(铁、金、镍、铬等矿物)
太古宙 出现蓝藻 蓝藻大爆发 元古宙 地球的演化历史总结
地球的演化历史总结(续表)
地质历史时期 地表的演化 生物的演化 矿产的形成
植物 动物 古生代 早古生代 地壳运动剧烈,海陆格局多次变迁,形成联合古陆 陆地上出现低等植物 无脊椎动 物繁盛 —
裸子植物开始出现,蕨类植物繁盛 脊椎动物发展,出现两栖动物并逐渐进化为爬行动物 重要成煤期
晚古生代 地质历史时期 地表的演化 生物的演化 矿产的形成
植物 动物 中生代 板块运动剧烈,联合古陆开始解体 裸子植物极度兴盛 爬行动物盛行,鸟类、小型哺乳动物出现 主要成煤期
被子植物高度繁盛 哺乳动物快速发展,第四纪出现人类 —
新生代 联合古陆最终解体,地壳运动剧烈,形成现代地势起伏的基本面貌 地球的演化历史总结(续表)
(2025·黑吉辽蒙卷·高考真题)科研团队对某区域地层进行调查后,将地层界线绘制在地形图上(下图)。地层对应的地质年代由老到新为早石炭纪至晚新近纪,其中,中三叠纪至早新近纪之间的地层缺失。据此完成下面小题。
3.该区域内呈水平分布的地层对应的地质年代是( )
A.早石炭纪、晚石炭纪
B.中二叠纪、晚二叠纪
C.早三叠纪、中三叠纪
D.早新近纪、晚新近纪
(2025·浙江·高考真题)下图为某地地质剖面图,图中出露岩层经历了晚古生代的泥盆纪、石炭纪、二叠纪和中生代的三叠纪、侏罗纪、白垩纪等地质时期的变迁。完成下面小题。
5.图示石灰岩形成时期( )
A.爬行动物盛行 B.被子植物兴盛
C.蕨类植物繁盛 D.三叶虫开始出现
6.图中未知岩层可能是( )
A.泥盆纪砂砾岩 B.石炭纪粉砂岩
C.二叠纪砂页岩 D.侏罗纪花岗岩
(2024年北京卷)图 5 为某地野外地质剖面素描示意图。读图,回答第 9、10 题。
10.在石灰岩中发掘出完整的三叶虫化石,可推测
A.①岩石形成于古生代海洋环境 B.②处石灰岩中有被子植物化石
C.③岩石中可以发掘出恐龙化石 D.④岩石形成于新生代陆地环境
(2024年广西卷)分布于皖南地区的上溪群地层,其岩石是砂岩受侵入岩浆高温的影响,在固态下发生弱重结晶形成的,保留了原岩的部分结构。早期研究认为该地层是元古宙古老大陆的一部分;后来有地质学者在该地层中发现了寒武—奥陶纪的水母等海洋古生物化石,为认识该地层的构造演化提供了新证据。下图为地质年代示意图。据此完成下面小题。
8. 根据所发现的古生物化石,推测上溪群地层区( )
A. 属于太古宙时期形成的古老大陆 B. 由寒武纪早期板块碰撞隆升而成
C. 属于元古宙时期形成的古老大陆 D. 由古生代中晚期板块碰撞隆升而成
(2024年浙江6月卷)下图为某地喀斯特地貌发育区的岩层分布示意图。在该地地下河沉积物中,发现有大熊猫、剑齿象等哺乳动物骨骼化石。完成下面小题。
6. 大熊猫、剑齿象等骨骼化石来自( )
A. 古生代砂页岩
B. 古生代石灰岩
C. 中生代砂砾岩
D. 新生代沉积物
(2023年湖南卷)20. 阅读图文材料,完成下列要求。
锆是一种战略性稀有重金属。锆资源集中分布在澳大利亚和非洲,绝大多数由澳大利亚、英国和美国的三大供应商开发,消费集中在中国、欧洲和北美。莫桑比克锆砂矿资源丰富,其成矿物质主要来源于前寒武纪火成岩。含锆重砂矿物多在海岸带低潮线附近富集,1~3月在高潮线以上也有大量沉积。“一带一路”背景下,某中资企业与莫桑比克合作开发锆砂矿。下图示意采矿区及所在区域。
丙地。丙地有太古宙侵入岩(火成岩),太古宙属前寒武纪,成矿物质主要来源于前寒武纪火成岩;临近河流。
(2点共4分)
(1)甲、乙、丙、丁四地中,哪一处最有可能是该采矿区成矿物质的来源地,并说明理由。(4分)
(2022年福建卷)18. 阅读材料,完成下列任务。
珊瑚藻主要生长在温暖石质海岸潮间带(高潮水位和低潮水位之间的地带),且海浪作用相对较弱的环境,其所在位置代表生长时期的海平面。北大西洋东部的某岛屿(左图)目前不存在珊瑚藻,但存在珊瑚藻化石。该岛甲、乙两地出露于海平面之上的地层剖面(右图)中,砂岩层含有海洋生物化石,乙地珊瑚藻化石层水平连续性比甲地好。
(3)推测该岛从珊瑚藻时期到砂岩时期,再到现阶段的海平面升降。有人认为,如果不考虑气候等因素,海平面的升降是由地壳运动决定的;也有人认为,如果不考虑地壳运动等因素,海平面的升降是由气候变化决定的。请选择其中一个观点,对你的推测给予合理解释。
先上升后下降。
选“地壳运动”:砂岩层含有海洋生物化石,说明地壳下降,海平面上升;地层剖面出露于当前海平面之上,说明地壳上升,海平面下降。
选“气候变化”:砂岩层含有海洋生物化石,说明气候变暖,海平面上升;地层剖面出露于当前海平面之上,说明气候变冷,海平面下降。
地球的圈层结构
Agglomeration and radiation of Metropolis
O3
依据地震波传播速度的变化,将地震波划分为横波(S)和纵波(P)
传播速度 速度较快
传播介质 可以通过固体、液体和气体传播
质点移动 波动方向与传播方向一致
认识地震波
传播速度 速度较慢
传播介质 只能通过固体传播介质
质点移动 波动方向与传播方向垂直
认识地震波
(1)地震波
地震发生时,地下物质受到强烈的冲击,从而产生向四周传播的弹性波,称之为地震波。
分类 方向 传播速度 传播介质 影响
纵波(P波) 质点运动方向与波的传播方向一致 速度较快 固液气三态 不同介质传播速度不同
上下颠簸
横波(S波) 质点运动方向与波的传播发方向垂直 速度较慢 固体
左右摇晃
2.两个界面
莫霍界面
在大陆地面下平均33千米处,在这个不连续面下,横波和纵波的速度都明显增加
古登堡界面
在地下约2900千米处,在这里纵波的传播速度突然下降,横波完全消失
3.内部圈层结构
地壳
位置
莫霍面以上
特征
①固体岩石组成的坚硬外壳
②厚薄不一,海洋地壳薄,大陆地壳厚
③海拔越高,地壳越厚
地壳的物质组成和结构特征
根据地壳化学组成的差异和地震波传播速度的不同,将地壳分为上下两层(如下图),这两层的物质组成和结构有着明显的区别(如下表)。
分层 名称 主要成分 密度 分布
上层 硅铝层 由硅、铝成分较多的花岗岩类组成 小 不连续分布;一般只出现在大陆地壳
下层 硅镁层 镁和铁的比重相对增加 大 连续分布;大陆和大洋地壳中都有分布
地幔
3.内部圈层结构
位置
莫霍面与古登堡面之间
特征
①固态,上地幔上部存在一个软流层,物质处于熔融状态,是岩浆的主要发源地
②温度、密度、压力增大
地核
3.内部圈层结构
位置
古登堡面以下
特征
①外核呈液态,内核呈固态
②内核是由极高温和高压状态下的铁和镍等金属组成
4.岩石圈
由坚硬的岩石组成,包括地壳和上地幔顶部(软流层以上)。
岩浆的主要发源地
圈层名称 深度 特征 状态
地壳 0-33km a.由岩石组成的固体外壳,上层为硅铝层,密度小,下层为硅镁层,密度大。硅铝层在海洋部分很薄或缺失。 b.厚度不均,大洋薄,大陆厚,海拔越高地壳厚度越厚。 固态
不连续面:莫霍界面 — 深度33km 地幔 上地幔 33-2900km a.主要由含铁、镁的硅酸盐类矿物组成,越往下铁、镁的含量逐渐增加。 b.上地幔上部存在一个软流层,这里可能为岩浆的主要源地。 c.下地幔温度、压力、密度很大 固态
下地幔 不连续面:古登堡界面 — 深度2900km 地核 外核 2900-5150km a.外核呈液体或熔融状态,横波不能通过,其相对地壳流动可能是地球磁场产生的主要原因。 b.温度、压力和密度很大。 液态熔融态
内核 5150-6370km 固态
5.地球的外部圈层结构
地球的外部圈层包括大气圈、水圈、生物圈等
岩石圈的表面高低不平,被大气圈、水圈和生物圈覆盖
大气圈是由气体和悬浮物质组成的复杂系统,它的主要成分是氮气和氧气
大气圈笼罩着地球,使得地球上的温度变化和缓,同时提供了生物生存所必需的氧气;大气圈中的风、云、雨、雪等天气现象,与人类息息相关
地球的外部圈层结构◆大气圈
水圈是地表和近地表的各种形态水体的总称,其主体是海洋,还包括陆地上的河流、湖泊、沼泽、冰川、地下水等
是连续而不规则的圈层,各种水体之间进行着不断转化
水是最活跃的自然环境要素之一,在地球表面物质迁移和能量转换中起着十分重要的作用,是人类和其他生物生存和发展所不可或缺的
地球的外部圈层结构◆水圈
地球的外部圈层结构◆生物圈
生物圈是地球上所有生物及其生存环境的总称
地球生物的活动和影响范围虽然涉及大气圈、水圈和岩石圈,但多数生物集中分布在大气圈、水圈与岩石圈很薄的接触带中
生物从环境中获取物质和能量,同时也在促进太阳能转化、改变大气圈和水圈组成、改造地表形态等方面起着重要作用
圈层名称 含义 组成 特点与意义
大气圈 地球外部厚厚的气体层 气体和悬浮颗粒物,包括氮气、氧气和二氧化碳等 地球生命存在的重要基础条件之一
水圈 地表和近地表各种形态水体的总称 海洋水、湖泊水 陆地水、冰川水、生物水等 连续但不规则
岩石圈 (过渡圈层) 地球上部相对于软流圈而言的坚硬的岩石圈层 包括地壳的全部和上地幔的顶部,主要为岩石 是板块构造学说的重要组成部分,其将全球的岩石圈划分为主要的六大板块
生物圈 地球表层生物及其环境的总称 植物、动物微生物及其环境 a.不独立占有空间,广泛分布于地壳、大气圈和水圈中的生物世界
b.生物圈与大气圈、水圈和岩石圈等圈层关系密切,彼此相互渗透、相互影响
A
B
C
D
A: 大气圈
B: 生物圈
C: 水圈
D: 岩石圈
A,B,C,D分别代表哪些地球圈层?
图中自然景观涉及大气圈、水圈、生物圈和岩石圈
1.找出照片中主要事物,如山、云、山顶积雪、湖泊、草、树木等
2.将找出的事物按照大气圈、水圈、生物圈和岩石圈进行分类
3.思考各事物之间的联系
山体
云层
树木
积雪
湖泊
草本
思考:认识大气圈、水圈、生物圈和岩石圈及其相互联系
大气圈、水圈、生物圈与岩石圈相互联系、相互渗透,共同构成人类赖以生存和发展的自然环境
大气圈、水圈、生物圈与岩石圈相互联系、相互渗透,共同构成人类赖以生存和发展的自然环境
大气圈
岩石圈
水圈
生物圈
判断①、②、③、④分别代表什么圈层?体会各圈层相互联系、相互渗透的关系。