关于古地理学介绍

[拼音]：gudilixue

[外文]：paleogeography

研究地质时期地球表面的自然地理环境及其发展规律，地质学的分支学科。通过对沉积物（岩）及其所含化石和其他标志的研究，了解当时的地表作用、生物演化、地质发展、大地构造与地球演变的关系，掌握某些沉积矿床及层控矿床的形成和分布规律。古地理学的主要任务，是对不同地质时期古地理环境的再造。古地理学的研究与地层学、古生物学、沉积地质学、古海洋学、古气候学、大地构造学、地球化学和地球物理学等密切相关。

古地理学形成于 19世纪末 20世纪初。1887年，俄国地质学家А．П．卡尔宾斯基探讨了欧俄地区的古地理环境，涉及到海陆分布以及山脉、河系、火山、气候和生物分布等，并认为海陆更替与地表升降运动有密切关系，还发表一系列古地理图。随后，德国E.达克的《古地理学的基础和方法》(1915)以及T.阿德特的《古地理学指南》(1919、1922)二卷本问世，标志着古地理学发展的新阶段。

20世纪20～50年代，苏联和欧美学者对沉积岩的碎屑矿物成分、沉积构造、组构、古水流方向、沉积相、生物相和古气候等进行了研究并发表了许多著作。1959年，苏联Л．Б．鲁欣比较全面系统地总结了古地理学的几个基本问题，出版《普通古地理学原理》一书，对苏联和中国的古地理学研究起了促进作用。

60年代，地学领域经历了空前的大变革时期，对古地理学的发展产生深远的影响。浊流和浊积岩、等深流和等深积岩的发现，使传统的机械分异理论被突破，促使人们认识到，海水的深浅以及距陆地的远近与碎屑粒度之间，并不存在必然的依存关系。70年代以来，结合板块构造理论对沉积作用进行研究，提供了沉积盆地的分类、沉积相、动植物群的分布，以及地球外部壳层物质迁移的一个新的概念性格局。从现代沉积作用的研究入手,与古老的沉积岩进行对比,建立了沉积相模式。地震地层学、遥感地质、同位素地球化学的发展，事件沉积学、事件地层学、层序地层学和旋回地层学的出现，促进了古地理学的发展。

进行古地理学研究首先要确定同一地质时代的地层。只有在同一时期的时间间隔内，才有可能了解古地理环境的空间变化。原则上，划分年代地层的时间间隔越短，时间精确度就越高。如与新灾变论和事件有关的“幕式沉积”和“间断加积旋回”的理论认为，古地理环境是伴随小规模基准面的升降变化而呈幕式发展。沉积体形成的过程是古环境渐变的过程，而界面代表古环境的突变。大的“间断事件”能明显改变古地理面貌。传统的作法是依靠生物带化石来划分对比，一个生物带可延续几十万年，而一个加积旋回（如浊流、或风暴流）可在几万年甚至更短的时间内形成，时限的精确度显著提高；通过识别由海平面升降周期性变化而产生的沉积层序和韵律性特征，划分对比地层而建立精确的年代地层格局和解释沉积物成因，是新兴的层序地层学的方法。研究与地球轨道循环同步形成的旋回地层学，与放射性方法巨大发展同步的磁性地层学和化学地层学等新的分支学科，对提高地层时限精度都有重大的意义。

广义的古地理环境应当包括自然地理环境、生物地理分区和古气候（见古气候学）。自然地理环境包括大陆和海洋盆地的轮廓和分布。在大陆上要反映古地形特点,包括剥蚀区的再造和母岩成分及分布特征的确定;河流、湖泊成因类型、古流向和分布特征的确定；风向、古气候和生物地理分区的确定。在海洋盆地中，首先应确定海岸线位置、海盆轮廓和性质；盆地内潮汐流、沿岸流、海浪、海流以及浊流或风暴流的水动力条件的分析；海水的含盐度、温度、深度、水介质的物理化学条件、pH值的确定。海底地形、三角洲、海底扇的特征和分布，以及深水沉积特征和浮游生物的特征和分布的研究、古生物和古生态、生物地理分区的确定，以及古气候及其分带的研究。

此外，还应当注意大地构造与沉积盆地、沉积作用的发展、演化和分布的关系。

沉积相分析是古地理学研究的基本方法。依靠沉积物（岩）、沉积层序、沉积构造、古生物及古生态、地球物理和地球化学等的环境标志进行相分析。沉积相是沉积物形成条件的物质表现。时间的不同，沉积相的特点和分布也不同。一定的沉积物只出现在某特定的时代，如中、晚前寒武纪的带状铁矿层；有些则出现在不止一个时代中，如黑色页岩、煤和蒸发岩。有人认为这些特定时代的相是全球性或近于全球性的。因此，它们必然记录着一些全球规模的岩石圈、生物圈、水圈和大气圈特殊的相互关系。研究这些问题，不仅能深入了解地球历史的本来面目，而且为寻找煤、油气和有用矿床等提供依据。

沉积相分析包括两个方向的研究：

（1）相对小规模沉积相变动的研究，这对油气调查勘探是必要的；

（2）对反映在长期地壳运动影响下的相序演化和大规模沉积相面貌的研究，为检验沉积盆地发展历史的地球物理模式提供基础资料。

若从全球角度进行相分析,则包括3方面：

（1）随着时空变化增加沉积相模式实例的研究。如潮汐流沉积物的性质和保存，对于海平面的变化非常敏感。这就为解释有几米幅度的海面升降提供了分析基础。不同时空的生物礁和碳酸盐隆起，保存有可以直接观察关于古气候、海面相对波动以及造礁生物演化的证据。类似的研究也可在三角洲、冲积层和陆棚沙中进行；

（2）特定地质时期特殊相的研究；

（3）将一定的沉积相、生物相作为重建板块构造和古气候模式的要素。

除了建立单独的相模式以外，也需要对沉积作用、沉积产物的可变性以及其他动力概念进行研究。例如，从陆源硅质碎屑到海洋碳酸盐的变化，或从一个丘状进入到平顶滩的转变。这些相序演化的研究要与隆起和沉降的地球物理模式紧密联系起来。此外，这些地球物理模式也会对沉积相序和演化的研究起促进作用。

在全球范围内，随着时代而变化的全球沉积物总量，是控制地球历史模式的质量平衡计算的基本要素，用这些总量能够取得大陆升降的信息，以重建每一个大陆泛滥的历史。这样，在选定的时间单元内可评价全球各个部分的造陆运动。如与其他成果结合分析，还能解释古气候和古环境等。并能为编制古地理图和资源评价提供有意义的基本资料。

深海钻探和稳定同位素研究的发展，已有可能对古海洋的古环境、海洋循环和化学条件进行重建。除了利用氧同位素了解古温度外，可直接根据碳同位素了解古海洋的循环及其动力。并可根据邻近的陆缘海记录和保存在造山带的洋壳以及海洋沉积物的碎片重塑古海洋。

研究古气候的关键是加强对古气候与沉积物沉积特征之间相互关系的认识。每一个气候变量都有大的空间变化，因为不同纬度接受的太阳能不同，大陆和海洋的热性质不同，所以海陆分布的变迁是气候变化的重要原因。海洋气候和大陆气候的差别也随着由低纬度向高纬度的过渡，气候分带表现得越来越明显。古纬度也是确定古气候分带的重要因素之一，当地球外壳有一次重大的变位，都会引起各个板块的相对运动，从而引起古气候带格局的重要变化。最重要的古气候标志是一些对气候敏感的沉积物类型，如碳酸盐岩、蒸发岩类、红层、铝土矿、煤、冰碛岩及古风向、古温度和某些动植物群。

沉积作用是在一定的大地构造环境中进行。很多沉积盆地的几何形态、构造特征和地层格局都与大地构造的演化有密切关系。对沉积盆地进行分析，要充分利用地球物理、钻井和地震地层学资料，以了解地下深部隐蔽的同沉积古地形和沉积相分布的格局，覆盖于河道上及生物礁上的构造或不整合面的披盖构造等，而有利于古地理环境的重塑。其次应根据盆地类型和特征建立盆地的发育模式，进一步了解其沉积体系与大地构造的关系。很多学者认为，许多沉积（古代和现代）不是一种单纯沉积物的产物，可能是受地球运行轨道的控制，或是岩石圈、水圈、大气圈和生物圈相互作用的结果。

沉积地质学和古地理学正向全球范围发展。由于研究对象之间的联系极为复杂，依靠一个地区、局限于一个专业（或学科），往往不能全面认识事物的本质。所以必须超越国家界限，综合多学科进行研究(见沉积学)。

参考书目

1. H.G.里丁主编，周明鉴等译：《沉积环境和相》，科学出版社,北京,1985。(H.G.Reading ed.,Sedimentary Environments and Faces,Blackwell Scientific Pub., Oxford,1978.)

参考文章

• 古地理学Paleogeography地球科学