科學(xué)·技術(shù)·社會(huì)-理想的“地質(zhì)時(shí)鐘”課件

化石是研究生物進(jìn)化的最好的證據(jù)。我們?nèi)绾螠y(cè)算某一地層或化石的形成年代呢？理想的地質(zhì)時(shí)鐘理想的地質(zhì)時(shí)鐘化石同位素半衰期關(guān)鍵詞：P127你還存在哪些疑問？在小組內(nèi)進(jìn)行交流匯總1、什么是同位素？是否具有不同的化學(xué)性質(zhì)？2、什么叫半衰期？半衰期有什么特點(diǎn)，為什么說(shuō)同位素是理想的地質(zhì)時(shí)鐘？238U的衰變方程式？你還知道哪些可以衰變的同位素？3、巖石有哪些種類？都能代表本地層的樣本用于年代的測(cè)算嗎？4、如何利用同位素的衰變來(lái)計(jì)算巖石或化石的年齡？構(gòu)建其公式。2、什么叫半衰期？半衰期有什么特點(diǎn)，為什么說(shuō)同位素是理想的地質(zhì)時(shí)鐘？238U的衰變方程式？你還知道哪些可以衰變的同位素？238U45億年235U7億年14C5730年131I8天P71 放射性元素衰變的快慢是由核內(nèi)部自身因素決定的,跟原子所處的化學(xué)狀態(tài)和外部條件沒有關(guān)系。 施加壓力和體高溫度也不能改變它的半衰期。所以說(shuō)同位素是理想的地質(zhì)時(shí)鐘。設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)： 測(cè)定某種同位素的半衰期并設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表小組活動(dòng)14、如何利用同位素的衰變來(lái)計(jì)算巖石或化石的年齡？例1：假設(shè)巖石中的鉛都是鈾衰變形成的。經(jīng)測(cè)定某化石所含的238U和206Pb的比例是2：1，那么，我們就可以知道，這塊化石大約是在30億年前形成的。用數(shù)學(xué)知識(shí)來(lái)構(gòu)建其公式模型小組活動(dòng)23、巖石是怎么形成的？初始鉛→放射鉛碳14測(cè)年技術(shù) 要推斷一塊古木的年代，可以先把古木加溫，制取1g碳的樣品，再用粒子計(jì)數(shù)器進(jìn)行測(cè)量，如果測(cè)得樣品每分鐘衰變的次數(shù)正好是現(xiàn)代植物所制樣品的一半，表明這塊古木經(jīng)過了14C的一個(gè)半衰期，即5730年，如果測(cè)得每分鐘衰變的次數(shù)是其他值，也可以根據(jù)半衰期計(jì)算出古木的年代。怎么算？碳14一般不用來(lái)推算大于5萬(wàn)年的化石，為什么？P72放射性平衡自然界中的碳主要是12C，也有少量14C。14C是高層大氣中的12C原子核在太陽(yáng)射來(lái)的高能粒子流的作用下產(chǎn)生的。14C具有放射性，能夠自發(fā)的進(jìn)行β衰變，變成氮。14C原子不斷產(chǎn)生又不斷衰變，達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡，因此它在大氣中的含量相當(dāng)穩(wěn)定?；畹闹参锿ㄟ^光合作用和呼吸作用與環(huán)境交換碳元素，體內(nèi)14C的比例與大氣中的相同，植物枯死后，遺體內(nèi)的14C仍在衰變，不斷減少，但是不能得到補(bǔ)充。因此，根據(jù)放射性強(qiáng)度減小的情況就可以推算植物死亡的時(shí)間。P721、地球的年齡是如何測(cè)定的？?A放射性元素半衰期測(cè)定巖石??B地表底層的分布??C地球上化石的分布同位素地質(zhì)測(cè)定法，這是測(cè)定地球年齡的最佳方法，是計(jì)算地球歷史的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘．根據(jù)這種辦法，科學(xué)家找到的最古老的巖石，有38億歲。然而，最古老巖石并不是地球出世時(shí)留下來(lái)的最早證據(jù)，不能代表地球的整個(gè)歷史。這是因?yàn)椋瑡雰簳r(shí)代的地球是一個(gè)熾熱的熔融球體，最古老巖石是地球冷卻下來(lái)形成堅(jiān)硬的地殼后保存下來(lái)的。本世紀(jì)60年代末，科學(xué)家測(cè)定取自月球表面的巖石標(biāo)本，發(fā)現(xiàn)月球的年齡在44至46億年之間。于是，根據(jù)目前最流行的太陽(yáng)系起源的星云說(shuō)，太陽(yáng)系的天體是在差不多時(shí)間內(nèi)凝結(jié)而成的觀點(diǎn)，便可以認(rèn)為地球是在46億年前形成的。然而，這是依靠間接證據(jù)推測(cè)出來(lái)的。事實(shí)上，至今人們還沒有在地球自身上發(fā)現(xiàn)確鑿的“檔案”，來(lái)證明地球活了46億年。2.?為什么用球粒隕石作地球的參照模型？?球粒隕石——落在地面的隕石，80%屬于被稱之為“球粒隕石”類隕石。除了它的特殊“球粒”結(jié)構(gòu)，其成分類似于地幔中的橄欖巖。此外，它還含自然鐵。如果除去自然鐵顆粒，剩余成分將近于橄欖巖。所以自然鐵顆?？煽闯山M成地核的基本元素。進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)，球粒隕石中鐵與硅酸鹽之比接近于地核與地幔中鐵與硅酸鹽之比。這使人們意識(shí)到地球的雛形是由球粒隕石一類物質(zhì)聚集而成，后經(jīng)一次分異作用形成了幔和核。該模式認(rèn)為，現(xiàn)今的太陽(yáng)系最初是一團(tuán)熾熱氣體狀星云，其化學(xué)成分與現(xiàn)今太陽(yáng)相同。熾熱星云發(fā)光而失去熱量變冷，直至一些組分處于氣態(tài)不穩(wěn)定的溫度，這些組分開始凝聚成固體。這些顆粒聚集增大，首先形成隕石，進(jìn)而形成行星。地球從46億年前形成，從一個(gè)熾熱的巖漿球逐漸冷卻固化（計(jì)算表明僅需1億年），出現(xiàn)原始的海洋、大氣與陸地，但仍然是地質(zhì)活動(dòng)劇烈、火山噴發(fā)遍布、熔巖四處流淌，在41億年前到38億年前地球持續(xù)遭到了大量小行星與彗星的轟擊。冥古宙在38億年前結(jié)束后，內(nèi)太陽(yáng)系不再有大規(guī)模撞擊事件。一、冥古宙（地球形成—38億年前）地球的演化發(fā)展二、太古宙（38-25億年前）太古宙結(jié)束于25億年前的大氧化事件，以甲烷為主的還原性的太古宙原始大氣轉(zhuǎn)變?yōu)檠鯕庳S富的氧化性的元古宙大氣，并導(dǎo)致了持續(xù)3億年的地球第一個(gè)冰期——休倫冰期。最早的生命誕生于距今約36億年前，但已知最古老的化石在南非發(fā)現(xiàn)的32億年前的超微化石——古桿菌和巴貝通球藻。這是最原始的原核生物。在南非的布拉維群灰?guī)r中，還發(fā)現(xiàn)了31億年前的藍(lán)綠藻類形成的大型化石疊層石。 藻類植物日益繁盛，它們通過光合作用不斷吸收大氣中的CO2，放出O2，從中元古代開始，地層開始有含鐵紫紅色石英砂巖及赤鐵礦層形成，說(shuō)明當(dāng)時(shí)大氣中已含有相當(dāng)多的游離氧。大氣及水體中氧的增多，給生物的發(fā)展和演化準(zhǔn)備了物質(zhì)條件。三、元古宙（25—5.4億年前）古生代（5.4——2.5億年前）（1）寒武紀(jì)（5.43——4.9億年前）寒武紀(jì)生命“大爆炸”

在寒武紀(jì)開始后的短短數(shù)百萬(wàn)年時(shí)間里，包括現(xiàn)生動(dòng)物幾乎所有類群祖先在內(nèi)的大量多細(xì)胞生物突然出現(xiàn)，這一爆發(fā)式的生物演化事件被稱為寒武紀(jì)生命“大爆炸”。帶殼、具骨骼的海洋無(wú)脊椎動(dòng)物趨向繁榮，它們營(yíng)底棲生活，以微小的海藻和有機(jī)質(zhì)顆粒為食物，其中，最繁盛的是節(jié)肢動(dòng)物三葉蟲，故寒武紀(jì)又稱為“三葉蟲時(shí)代”，其次是腕足動(dòng)物、古杯動(dòng)物、棘皮動(dòng)物和腹足動(dòng)物。（2）奧陶紀(jì)（4.9——4.38億年前）

氣候——從溫暖到嚴(yán)寒

3.生物——最早的魚類出現(xiàn)

奧陶紀(jì)中期，在北美落基山脈地區(qū)出現(xiàn)了原始脊椎動(dòng)物異甲魚類——星甲魚和顯褶魚，在南半球的澳大利亞也出現(xiàn)了異甲魚類。海生無(wú)脊椎動(dòng)物空前發(fā)展，其中以筆石、三葉蟲、鸚鵡螺類和腕足類最為重要。珊瑚自中奧陶世開始大量出現(xiàn)，復(fù)體的珊瑚雖說(shuō)還較原始，但已能夠形成小型的礁體。植物仍以海生藻類為主，但淡水植物據(jù)推測(cè)可能在奧陶紀(jì)也已經(jīng)出現(xiàn)。

4.第一次物種大滅絕

在距今4.4億年前的奧陶紀(jì)末期，約85%的物種滅亡。古生物學(xué)家認(rèn)為這次物種滅絕是由全球氣候變冷造成的。在大約4.4億年前，現(xiàn)在的撒哈拉所在的陸地曾經(jīng)位于南極，當(dāng)陸地匯集在極點(diǎn)附近時(shí)，容易造成厚厚的積冰---奧陶紀(jì)正是這種情形。大片的冰川使洋流和大氣環(huán)流變冷，整個(gè)地球的溫度下降了，冰川鎖住了水，海平面也降低了，原先豐富的沿海生物圈被破壞了，導(dǎo)致了85%的物種滅絕。（3）志留紀(jì)（4.38——4.1億年前）

2.氣候

志留紀(jì)初期，南極冰蓋迅速消融，導(dǎo)致志留紀(jì)海洋和大氣環(huán)流減弱，緯向氣候分帶不明顯，深海部分相對(duì)較暖，含氧量較低，易成滯流。因此，除高緯度的岡瓦納大陸外，其他各板塊大都處于干熱或溫暖的氣候條件下。

3.生物——最早的陸地植物出現(xiàn)

這個(gè)時(shí)期最大的特點(diǎn)是植物開始登上陸地。作為陸生高等植物的先驅(qū)，低等維管束植物開始出現(xiàn)并逐漸占領(lǐng)陸地，其中，裸蕨類和石松類是目前已知最早的陸生植物。

伴隨著陸生植物的發(fā)展，志留紀(jì)晚期還出現(xiàn)了最早的昆蟲和蛛形類節(jié)肢動(dòng)物。

在海中出現(xiàn)了有頜骨的魚類--棘魚類，棘魚類演化出了鰓蓋骨，為隨后魚類等高等脊椎動(dòng)物的大發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。

海洋無(wú)脊椎動(dòng)物發(fā)生了重要的更新，繁盛一時(shí)的三葉蟲逐漸衰退，板足鱟類開始興起，是當(dāng)時(shí)海洋節(jié)肢動(dòng)物中個(gè)體最大的種類。

海中有成群的珊瑚聚集生活，最后形成珊瑚礁。（4）泥盆紀(jì)（4.1——3.54億年前）最早的兩棲類和裸子植物出現(xiàn)，第二次物種大滅絕（5）石炭紀(jì)（3.54——2.95億年前）最早的爬行類出現(xiàn)（6）二疊紀(jì)（2.95——2.5億年前）第三次物種大滅絕，為恐龍類等爬行類動(dòng)物的進(jìn)化鋪平了道路（二）中生代（2.5億年前——6500萬(wàn)年前）

（1）三疊紀(jì)（2.5——2.05億年前）最早的哺乳類和被子植物、恐龍開始出現(xiàn)，第4次物種大滅絕，恐龍?jiān)诖?/p>