基本介紹
基本簡介,歷史溯源,地層結構,生物界,地理特點,地史特徵,氣候特點,地殼運動,礦產資源,煤田,
基本簡介
早第三紀包括古新世﹑始新世和漸新世(見新生代)。古新世﹐古老的意思。這一時期持續了1000多萬年﹐其最大特點是動物群中“古老”種類或“土著”類型占很大優勢﹐與其後的動物群有著明顯的區別。始新世持續了約1800萬年﹐它表示了近代的黎明或啟蒙時期。如果說古新世是哺乳動物的征服時代﹐那麼始新世是哺乳動物的鞏固時代。漸新世﹐這一時期的特點是生物界開始具有更近代化的面貌﹐是向現代轉換的過渡時期。它持續了約1300萬年。
早第三紀
早第三紀歷史溯源
1933年﹐英國科學家萊伊爾·C.﹐在研究法國巴黎盆地第三紀軟體動物化石時﹐他發現地層愈新﹐其中含有的軟體動物與現代種屬相同的種類愈多。他根據地層中含有現代種屬的百分比﹐將第三紀劃分為始新世(1～5%)﹑中新世(20～40%)和上新世(50～90%)。由於各個地區的地層中所含生物相異﹐因此在對比上存在很大的困難。1854年﹐E.貝利希在德國發現早於中新世的沉積物﹐從而提出漸新世一名。1853年﹐M.赫奈斯依生物群和沉積物的相似性﹐將中新世和上新世合稱晚第三紀﹔而1866年﹐K.F.瑙曼則把漸新世和始新世(當時包括了古新世)合稱早第三紀。1874年﹐W.P夏姆珀根據巴黎盆地發現的植物化石﹐他認為含有這些化石的層位早於始新世﹐提出古新世以示區別。
地層結構
早第三紀在地史上經歷的時間相對較短﹐但在這段時間形成的沉積物與中生代有明顯的不同。下第三系含有豐富的各種生物類群的化石。這些化石為下第三系的劃分﹑對比以及標準層序和層型剖面的建立起著關鍵性的作用。世界上不少地區在早第三紀形成了界線較為分明的海相和海陸過渡相的地層﹐如西歐下第三系標準層序劃分為11個階。在北美中西部﹑亞洲中部等地區也形成了以河湖相為主的陸相沉積﹐尤以美國落基山脈的盆地分布區最為典型。
下第三系除以岩石地層﹑古地磁和同位素測定為依據外﹐主要採用古生物組合(或動物群)﹑層序和層型剖面等對比方法來劃分。由於各門類生物進化速率不同﹐各地沉積並非同時﹐因此地層的劃分常與上述研究提供的論證不相吻合﹐以致對比和界線常引起爭議。如海相地層中的達寧階(丹麥)和阿基坦階(法國)的時代歸屬就有不同認識。有人認為達寧階的棘皮動物(Echioids)等具有晚白堊世的特徵﹐但是據克里米亞﹑高加索和裏海周圍地區以及丹麥﹑瑞典南部浮游有孔蟲和棘皮動物化石的研究﹐它們與古新世類型有密切關係。因此較多的學者認為﹐中生界與新生界分界應置於馬斯特里赫階與達寧階之間。但仍有一些學者認為﹐中生界與新生界界線應劃在達寧階與蒙蒂階之間。阿基坦階的歸屬問題﹐古生物學家從軟體動物和哺乳動物研究認為﹐它的生物群與下部斯坦普階的化石有著明顯的繼承關係﹐而與晚第三紀相比有一定的差異﹐他們主張阿基坦階定為漸新世的頂界。但是阿基坦階的海相微體化石與早中新世的波爾多階的較近﹐它又代表了歐洲一次大的海侵時期﹐因此它作為新第三紀的底界是適當的。不少學者主張下第三系與上第三系分界應置於恰特階與阿基坦階間。相比之下﹐陸相下第三系的劃分標準較為一致﹐一般與美國經典地區的層序為準。下第三系底界為貝爾卡階之底﹐它標誌了恐龍的消失﹐哺乳動物有胎盤類開始興起﹔上界為維特奈階之頂﹐它標誌了哺乳動物群開始現代化的特點。
中國下第三系發育齊全。在全國數百個盆地中﹐廣布了很有特色的陸相地層。世界上古新統的發現為數不多﹐主要以美國居多。亞洲在20世紀初僅在蒙古發現了一個地點。1960年以來﹐中國在8個省和自治區陸續發現了不少重要的古新統地點。中國陸相古新統以下部的上湖組和上部的池江組為代表。古新統已發現的動物化石几百種﹐其中含有脊椎動物100多種。始新統在中國有良好的發育﹐如內蒙古地區的典型層序阿爾丁曼階和錫拉木侖階已獲國際上公認。漸新統的系統研究起步較晚﹐在內蒙古﹑寧夏﹑新疆﹑廣西﹑雲南等地已有較多的發現﹐這為健全漸新統的層序提供了良好的基礎。中國陸相下第三系的下界大致相當含階齒獸(Bemalambda )動物群的上湖組和望虎墩組之底﹔上界可能相當含副巨犀(Paraceratherium )－塔塔鼠(Tataromys )動物群的層位﹐如內蒙古伊克布拉格組之頂。
中國海相下第三系見於喜馬拉雅山區﹑塔里木西緣和東海陸架──台灣島。喜馬拉雅山區有特提斯型古新統和始新統﹐古新統包括宗浦組下部﹐下﹑中始新統包括宗浦組上部和遮普惹組﹐它們含大有孔蟲﹑介形蟲和軟體動物化石。塔里木西緣下第三系主要是喀什群﹐包括古新統﹑始新統﹐另外﹐漸新統包含於烏恰群底部﹐它們含有孔蟲和軟體動物等化石﹐屬於中亞副特提斯海區。台灣北港地區鑽孔中發現古新統雲林組﹐有鈣質超微化石﹐西部山麓帶和中央山脈帶有始新世畢祿山組﹑十八重溪組﹑達見組﹐晚始新世─早漸新世西村組﹐早漸新世四棱組﹑中﹑晚漸新世水長流組﹑花港組和五指山組﹐它們主要以有孔蟲﹑鈣質超微化石和軟體動物化石為時代依據。東海陸架下第三系發育良好﹐其中古新世靈峰組﹑始新世甌江組有孔蟲﹑鈣質超微化石序列完整﹐為西太平洋地區最完善的海相地層序列。
此外﹐為了使典型層序逐步完善和具有一定的代表性﹐仍需加強界線和全球性事件的研究。早第三紀地層對比簡表﹐其中有些地層單元的對比關係尚不夠了解﹐如海相與陸相有關層位的對比等﹐這在闡明區域或國際間有關層位相互關係帶來一定的困難。
生物界
隨著白堊紀結束﹐氣候顯著的變化給植物生命帶來了轉機﹐在景觀上增加了多樣性。被子植物在早白堊世時出現﹐到早第三紀極度繁盛。以前由古代羊齒和各種松柏組成的植被逐漸為被子植物所替代。這時的被子植物基本上是喬木﹐無論從新科﹑新屬﹐還是從個體數量較之中生代有很大增加﹐整個植物群面貌有了較大的改觀。熱帶﹑亞熱帶植物如棕櫚等遠遠深入到北極地區。顯花植物和草類的發展給動物界(如昆蟲﹑脊椎動物)的繁榮﹐創造了必要的條件。
大陸漂移﹑氣候的分帶和氣溫變化﹐對生命的進化﹑發展和生態環境產生深遠的影響。動物界有海生﹑陸生和適應半鹹水的種類。其中以脊椎動物的變化最為突出。中生代晚期分布廣泛的海生爬行動物﹐如蛇頸龍類﹑海生蜥蜴類等﹐在早第三紀被小型鯨類﹑海獅等海生哺乳類替代。在陸上﹐中生代占統治地位的恐龍基本消失﹔而中生代不占突出地位的哺乳動物得到了迅速繁衍﹐它們占有爬行動物以往的各種生態領域。各大陸和島嶼上充滿了各種接近現代面貌的鳥類。從中生代爬行動物占優勢過渡到早第三紀哺乳動物的繁盛﹐這是地球上生命歷史變革中的一件大事。關於恐龍為什麼大量毀滅仍是一個謎。有的科學家認為是一顆彗星或其他星體隕落在地球上﹐導致氣候驟變或者引起大量酸雨的降落﹐造成群體動物──恐龍的滅絕。另一些科學家認為是火山噴發﹑氣候變化導致植物界驟變﹐引起物種的滅絕。
早第三紀是哺乳動物歷史上一個很重要繁衍和進化時期。在晚白堊世時﹐哺乳動物共有10多個科﹐但古新世時卻增加到40多個科。這些哺乳動物除白堊紀已有的多瘤齒獸目﹑食蟲目﹑目和踝節目外﹐更重要的是各種古老和土著類型的有胎盤類大量發展和分化。它們絕大部分與現代哺乳動物各目都沒有直接的系統關係﹔有許多種類是離奇的或特化的。始新世的哺乳動物科一級的總數比古新世約增加80%﹔奇蹄目和偶蹄目兩大現代目是動物群中的重要角色。此外﹐齧形動物﹑食肉目也有了較大的發展和繁衍。漸新世哺乳動物群具有更近代化的面貌。它顯示了過渡的特點﹐一方面是“古老”或“土著”類群的大量衰退﹑絕滅﹔另外是近代類群的興起和開始發展。其他脊椎動物如軟骨魚類﹑硬骨魚類﹑鱷﹑龜鱉類和蜥蜴類在早第三紀也是常見的化石﹔鳥類化石也時有發現。至於無脊椎動物﹐其中雙殼類如牡蠣﹑蚶﹑海扇和珠蚌異常繁盛﹔腹足類屬種繁多﹐分布廣泛﹔介形類主要有浪花介﹑土菱子介﹑金星介和達爾文介等。葉肢介屬種單調﹐主要是雕飾葉肢介﹑狹葉肢介等﹐已處於衰落時期﹔有孔蟲和棘皮動物在世界上分布很廣﹐大有孔蟲主要有圓盤蟲類﹑貨幣蟲(Nummulites )類等。由於古地中海區海相早第三系中廣布大型原生動物貨幣蟲﹐故在歐洲常稱早第三紀為貨幣蟲紀。而昆蟲化石群基本面貌與近代昆蟲相似。
早第三紀初期﹐由於海底擴張﹐北大西洋斷裂把勞亞古陸切開與北極海相通﹐當時海生動物大致形成北海﹑地中海和印度-太平洋3個主要分布中心。而陸上生物因大陸之間象現代這樣的連線形式在早第三紀時尚未完成﹐它的傳播與現代仍有明顯的不同。根據對脊椎動物的研究﹐當時的動物地理區大致分為如下區域﹕古北區﹐包括歐洲﹑地中海區域﹑亞洲中部和北部﹔新北區﹐包括北美洲﹔新熱帶區﹐包括南美洲和中美洲﹔衣索比亞區﹐包括非洲大部分﹔澳洲區﹐包括澳大利亞﹑紐西蘭和鄰近的一些島嶼﹔東方區﹐包括東印度和南亞。
地理特點
當時古地理特點﹕岡瓦納古陸進一步分裂﹐澳大利亞與南極大陸分開﹐逐漸向北轉移﹔印度地塊在始新世與亞洲腹地相接﹐形成南亞次大陸﹔非洲北部逐漸向東赤道位置靠近﹔南﹑北美洲在“巴拿馬地峽”時而相接﹐引起兩地動物群部分種類的遷徙和交流。歐亞大陸在早始新世前仍有“烏拉爾海”和喜馬拉雅海的阻隔﹐可能到中始新世前後淺海逐漸消失﹐歐亞大陸的動物群漸趨相近。第三紀初期﹐歐亞大陸東西兩部與北美相連﹔亞洲和北美之間通過“白令陸橋”的交流直到晚期才逐漸形成北半球陸生動物群傳播的主要路線。格陵蘭和斯堪的納維亞已漂移到接近如今的位置。阿拉伯半島與非洲分開﹐後同亞洲相連﹐紅海出現。非洲東部開始出現一個巨大的斷裂帶。早第三紀中後期﹐亞洲大陸的最後形成以及中國東部邊緣海域的形成奠定了中國現代地勢的框架。
地史特徵
由於海底擴張﹑古陸解體﹐對世界上整個地質構造格局﹑古地理環境產生了重大的變化。早第三紀時﹐古地中海(特提斯海)最終消失﹐亞洲大陸最後形成﹐青藏高原的升起﹐阿爾卑斯山﹑喜馬拉雅山﹑落基山和安第斯山等現代山系相繼形成﹐吐爾蓋海峽和巴拿馬地峽的出現或消失﹐氣候分帶漸趨明顯﹐地球上的自然環境向著多樣性發展。
氣候特點
早第三紀由於各大陸的位置與現代不同﹐板塊漂移﹑古緯度變化﹑氣溫與近今也不同。白堊紀後期到古新世北半球年平均氣溫曾下降3℃左右﹔到古新世後期﹐氣溫一度回升﹔而始新世晚期氣溫又有下降趨勢﹐直至以後才逐漸回升到原有水平。在早第三紀晚期﹐中國氣候有明顯的南北分帶﹐如南北為兩個潮濕帶﹐中部為乾旱帶。氣候帶的展布與今日的緯度斜交。
地殼運動
早第三紀最引人注目的是喜馬拉雅運動的影響﹐這一階段是青藏高原開始隆起時期﹐同時也是中國西部規模較大的山前拗陷和東部沉積中心形成的時期。儘管世界各地大規模的中生代火山活動帶到晚白堊世後期有了減弱﹐但一般說來早第三紀火山活動仍較頻繁﹐主要以基性為主的火山噴發。但西藏岡底斯山到拉薩一線見有中酸性的火山物質﹔台灣同樣有酸性熔岩的分布。
礦產資源
早第三紀由於沉積環境多樣化﹐在中國不僅形成了巨厚的磨拉石建造﹐而且在廣大地區形成了各種成因類型的陸相﹑海相﹑海陸過渡相的沉積物。這些沉積物中蘊藏的資源相當豐富﹐主要有石油﹑煤﹑油頁岩﹑含銅砂岩和各種鹽類。生成石油的原始物質是有機物。由於早第三紀有大量動植物遺體的堆積﹐不僅在海相地層而且在陸相地層中都有油田的存在。石油主要見於長期下沉的拗陷和大中型湖泊沉積盆地﹐如早第三紀初﹑中期有關層位中(見石油成因)。煤受一定的構造和氣候因素控制﹐常見於暖溫(亞熱帶)地區﹐因氣候溫暖潮濕適宜於煤的形成和聚集(見煤化作用)。早第三紀是一個重要的成煤時期﹐在中國主要見於秦嶺以北﹐賀蘭山-六盤山以東地區和南嶺以南珠江-右江地區。同時含煤層位中大都含有油頁岩層﹐如中國撫順﹑茂名均見有較厚的油頁岩層。早第三紀鹽類沉積相當豐富﹐主要有石膏﹑岩鹽﹑芒硝﹑天然鹼和鉀鹽等。鹽類的形成除具備深坳而封閉較好的盆地外﹐更重要的是要具有較長期乾旱氣候的環境。早第三紀時﹐中國乾旱帶占有相當大的地區﹐是鹽類富集的天然場所。此外﹐還有含銅砂岩﹑鈾的氧化物等沉積。
煤田
白堊紀末，我國東部地區在早期燕山運動所形成的北北東向隆起與坳陷的基礎上，又 進一步產生了一系列的北北東向斷裂及斷陷帶。東北一華北聚煤區的早第三紀含煤地層主 要沉積於這些北北東向斷陷帶中，其次是沉積於松遼坳陷及華北坳陷的邊緣部分。大、小含煤盆地達40餘個。其中主要的有撫順、梅河、瀋北、永樂、依蘭、舒蘭、琿春、黃縣等煤田。其中撫順、依蘭為長焰煤，其他均為褐煤。撫順煤田含煤情況最好，含煤3層，單層最大厚度可達97m。著名的撫順露天煤礦即主采此層。其次為瀋北煤田，含煤二層，單層最大厚度18.5m。黃縣煤田含煤4層，單層最大厚度9.88m。撫順、依蘭、瀋北、黃縣煤田還含有油頁岩層。
在西南一華南聚煤區的南部亦有早第三紀含煤地層分布，其中主要的有茂名、南寧、 百色等煤田。其含煤性較東北區為差。
我國的早第三紀含煤地層以陸相沉積為主，華南沿海地區雖有淺海相、瀉湖相沉積，但仍為碎屑岩。不含岩溶水。其上覆地層及下伏地層亦無岩溶水的威脅。
早第三紀煤系堆積後，其沉降深度和上覆岩層厚度一般均不大，煤系岩層所承受的溫 度、壓力均較低；從成煤至今所經歷的時間較短，所經歷的構造運動也較少。故煤系岩石 的固結程度與石化程度均較低，組成岩石的顆粒之間的原生孔隙仍基本保存，砂質岩石呈 鬆散或半鬆散狀態，泥質岩還具有較大的塑性，裂隙一般不甚發育。煤系岩層中以含孔隙 水為主，裂隙水只有局部意義。岩石的粒度組成、分選性及膠結程度對其含水性及透水性 起主導作用。斷層一般只對兩盤的含水層、隔水層起著錯位或對接作用，斷層裂隙帶及其導水作用一般不很顯著。但東北的撫順、依蘭煤田，煤系岩石的固結程度與石化程度稍高，可呈半堅硬狀態，裂隙亦比較發育，裂隙水也具有比較重要的地位，尤以風化帶及斷層帶較為顯著。但與古生代及中生代煤田相比，其裂隙發育程度及其導水作用仍有遜色。。
開採早第三紀煤田時，往往在工程地質條件上遇到很大困難。一是流沙潰入井巷，二 是巷道嚴重變形，三是露天邊坡不穩。
當未固結的飽水粉砂層含有一定數量的親水礦物（如蒙脫石、伊利石、水雲母等）時，這種粉砂層便稱為流沙層。流沙的持水度很大而給水度很小，水、砂不易分離。一經 擾動或振動，便迅速液化，呈流體狀態流動，其休止角近似於零。吉林省的舒蘭煤田的煤層頂、底板存在多層較厚的流沙層，曾給煤田地質勘探、煤礦建設和生產造成不少困難。當巷道揭露流沙層或揭露通過流沙層的未封閉鑽孔時，或當採區或巷道頂板冒落觸及流沙層時，或煤層底板與下伏流沙層之間的隔水層厚度和強度不足以抵抗下伏流沙層的壓力，使採區或巷道底板發生底鼓和破裂時，流沙就會大量潰入井巷，輕則吞沒部分巷道及片盤，重則毀滅整個產井；還曾造成井下工人死亡；而且清除恢復井巷的工作異常困難。大規模的流沙沖潰，還可導致地表沉陷。危及地面建築安全。
開採這類煤田時，必須採用特殊的方法提前很長的時間進行預先疏乾，使流沙失去其流動性，方可安全開採。舒蘭煤礦在與流沙層作鬥爭中已積累了比較豐富的經驗。
至於一般的含水砂層（即所謂“假流沙”），雖也能潰人並充填部分巷道，但其流動與 危害性要比真流沙小得多。且水、砂易於分離，疏乾和治理也比較容易，只是水量較大而 已。
早第三紀煤系中的粘土質岩層，具有較人的塑性，一經巷道揭露，便失其原米的靜力平衡，向巷道緩慢移動，使巷道產生底鼓、頂垂、幫凸、斷面縮小、支架折斷、鐵軌上拱和彎曲等現象，使井巷維護十分困難。遼寧省的瀋北煤田、吉林省的梅河煤田、琿春煤田、山東省的黃縣煤田、廣東省的茂名煤田、廣西省的南寧、百色煤田，在礦井生產中都深以為患。
早第三紀煤系中的粘土質岩層，具有較人的塑性，一經巷道揭露，便失其原米的靜力平衡，向巷道緩慢移動，使巷道產生底鼓、頂垂、幫凸、斷面縮小、支架折斷、鐵軌上拱和彎曲等現象，使井巷維護十分困難。遼寧省的瀋北煤田、吉林省的梅河煤田、琿春煤田、山東省的黃縣煤田、廣東省的茂名煤田、廣西省的南寧、百色煤田，在礦井生產中都深以為患。
當用露天方法開釆第三紀煤田時，則邊坡穩定性問題要比古生代及中生代煤田複雜得 多。由於岩性鬆軟，其內摩擦角和凝聚力一般都很小，故邊坡不易穩定。還由於粘土岩持水度大，具有塑性，易於膨脹、崩解及變形，承載力很低，在採礦機械及車輛作用下易於下陷或反漿；砂質岩層鬆散含水，粒度愈細時愈不易疏乾，愈易流動^故用露天方法開採第三紀煤田時，須用較小的邊坡角和較嚴的疏乾措施。尤其當煤層底板存在蒙脫土、凝灰質粘土或含親水礦物較多的粘土層、流沙層時，則問題更為複雜。撫順露天礦煤層底板下面的凝灰岩（或凝灰質粘上），曾使露天邊坡多次發生大規模滑動，造成重大損失。雖經過大規模的水文地質及工程地質工作，採取過各種疏千和治理措施，但至今猶未能徹底消除邊坡滑動的隱患。
