1.4 地球的演化 讲义 2026-2027学年高一上学期 地理 湘教版 必修一

本高中地理讲义围绕地球演化核心知识点，以地层与化石为“书页”“文字”记录地球历史，系统梳理地质年代划分（宙、代、纪、世），进而阐述前寒武纪至显生宙的演化历程，结合气候变化与生物灭绝、成煤期等重点事件，构建完整学习支架。 资料特色在于通过表格对比化石/岩石与沉积环境、地质年代特征培养综合思维，利用记忆口诀和三叶虫、菊石化石等图片示例增强直观性，重点归纳部分助力学生课后查漏补缺，课中辅助教师清晰授课，课后便于学生巩固知识。

第四节 地球的演化 讲义 一、地层与化石——记录地球历史的"书页"与"文字" 1. 地层 概念： 地壳上部呈带状展布的层状岩石或堆积物，称为地层。地层是记录地球历史的"书页"。 1. 地层的新老顺序：正常情况下，先形成的居下，后形成的居上（下老上新）。 1. 沉积岩：只有沉积岩才具有层理构造，才能根据地层顺序判断时间。 1. 地层与矿产：地层中常含有矿产资源和化石，是研究地球历史的重要依据。 2. 化石 概念： 化石是保存在地层中的古生物遗体或古生物活动的遗迹。多数是古生物的遗体（如贝壳、骨骼等），少数是古生物活动的遗迹（如足印、粪便等）。化石是记录地球历史的"文字"。 化石的形成条件 1. 生物本身条件：生物体具有一定的硬体结构（如骨骼、牙齿、介壳等），软体部分不易保存。 1. 环境条件：生物死后迅速被沉积物掩埋，避免被氧化分解或食腐动物破坏。 1. 时间条件：需要漫长的地质时间，经过石化作用（矿物质的填充和置换）。 化石的研究意义 1. 根据地层中保存的化石，可以确定地层的时代和顺序。 1. 不同时代的地层一般含有不同的化石，而相同时代的地层往往保存着相同或相似的化石。 1. 根据地层组成物质的性质和化石特征，可以追溯地层沉积时的环境特征。 3. 化石（岩石）与沉积环境的关系 不同类型的化石和岩石可以指示不同的沉积环境，这是地质学的重要研究方法： 化石/岩石类型 指示的环境 红色岩层 氧化环境（气候湿润） 黑色页岩（含黄铁矿） 还原环境（由湿润到干旱） 珊瑚化石 清澈温暖的浅海环境（22~32℃） 破碎贝壳 滨海环境 煤炭 暖湿的陆生环境，植被茂密 石油 温暖的浅海环境 石灰岩 温暖的浅海环境 玄武岩 有火山活动 图1 三叶虫化石——古生代早期海洋无脊椎动物的代表 图2 菊石化石——中生代海洋生物的标志 二、地质年代 为了便于研究地球历史，科学家根据地层顺序、生物演化阶段、岩石年龄等方法，将地球的历史划分为不同的时间单位，这就是地质年代。 1. 地质年代的划分单位 地质年代的划分由大到小依次为： 1. 宙（Eon）：最大的时间单位。地球历史分为冥古宙、太古宙、元古宙和显生宙四个宙。 1. 代（Era）：宙之下划分为代。如显生宙分为古生代、中生代和新生代。 1. 纪（Period）：代之下划分为纪。如古生代分为寒武纪、奥陶纪、志留纪、泥盆纪、石炭纪和二叠纪。 1. 世（Epoch）：纪之下再划分为世。如新生代第四纪分为更新世和全新世。 2. 地质年代表 下表概括了地球主要地质年代及其特征： 宙 代 纪 起始时间（亿年前） 主要生物事件 环境特征 冥古宙 — — 46~40 无生命 火山喷发剧烈，原始大气形成 太古宙 — — 40~25 蓝藻等原核生物出现 大气缺氧，岩石圈、水圈形成 元古宙 — — 25~5.41 多细胞生物出现，叠层石繁盛 大气氧气增多，雪球地球事件 显生宙 古生代 寒武纪~二叠纪 5.41~2.52 三叶虫、鱼类、两栖类；蕨类繁盛 联合古陆形成，成煤期 显生宙 中生代 三叠纪~白垩纪 2.52~0.66 恐龙繁盛，裸子植物；鸟类、哺乳类起源 联合古陆解体，成煤期，恐龙灭绝 显生宙 新生代 古近纪~第四纪 0.66~现在 哺乳动物、被子植物繁盛，人类出现 现代海陆格局，造山运动，大冰期 3. 记忆口诀 地质年代顺序口诀： 冥古宙 → 太古宙 → 元古宙 → 显生宙（古生代 → 中生代 → 新生代） 简记：冥太元，显古中新 生物演化主线口诀： 早古生代：海生无脊椎动物（三叶虫）→ 珊瑚、腕足类 晚古生代：鱼类 → 两栖类 → 爬行类；蕨类植物成煤 中生代：恐龙称霸 → 裸子植物 → 鸟类和哺乳类起源 新生代：哺乳动物兴盛 → 被子植物 → 人类出现 三、地球的演化史 1. 前寒武纪（冥古宙 + 太古宙 + 元古宙） 前寒武纪约占地球历史的88%（46亿年前~5.41亿年前），是地球演化的重要阶段。 （1）冥古宙（约46亿年前~40亿年前） 1. 环境特征：地球刚形成，表面温度极高，火山喷发剧烈，陨石频繁撞击。 1. 大气圈：由火山喷发释放的气体（H₂O、CO₂、CO、CH₄、NH₃等）组成原始大气，无游离氧。 1. 生命：尚无生命存在。 图3冥古宙早期地球——火山遍布、陨石轰击的"地狱时代" （2）太古宙（约40亿年前~25亿年前） 1. 环境特征：地壳薄，火山活动频繁，大气仍然缺氧。岩石圈、水圈、大气圈逐步形成。 1. 生命起源：出现蓝藻（蓝细菌）等原核生物，是最早的生命形式。蓝藻通过光合作用开始制造氧气。 1. 矿产：是重要的成矿期，形成大量铁矿（如"鞍山式铁矿"）、金、镍、铬等矿产。 （3）元古宙（约25亿年前~5.41亿年前） 1. 大气氧化：蓝藻大爆发，大气中氧气含量显著增多，为真核生物的起源创造条件。 1. 生命演化：出现多细胞生物；晚期出现埃迪卡拉动物群（最早的后生动物）。叠层石广泛发育。 1. 雪球地球：新元古代成冰纪（约7.2亿年前），全球冰封，是地球历史上最严重的冰期之一。 1. 元古宙末期，罗迪尼亚超大陆开始裂解，浅海广布，为寒武纪生命大爆发奠定基础。 2. 显生宙（约5.41亿年前~现在） 显生宙意为"可见生命的时代"，生物化石丰富，是地球历史中研究最为详细的阶段。 （1）古生代（约5.41亿年前~2.52亿年前） 早古生代（寒武纪~奥陶纪~志留纪）： 1. 动物：海洋无脊椎动物空前繁盛，三叶虫、珊瑚、笔石、腕足类等大量出现。三叶虫是寒武纪的"明星物种"。 1. 植物：以藻类为主，志留纪末期出现最早的陆生植物（裸蕨类）。 1. 特征：被称为"海洋无脊椎动物时代"。 晚古生代（泥盆纪~石炭纪~二叠纪）： 1. 动物：泥盆纪被称为"鱼类时代"，出现了盾皮鱼、肉鳍鱼等；后续演化出两栖类和爬行类。 1. 植物：蕨类植物繁盛，形成广阔森林，是重要的成煤期。 1. 海陆变迁：陆地面积不断扩大，生物开始从海洋向陆地发展。 1. 末期大灭绝：二叠纪末期（约2.52亿年前），发生了地球历史上最严重的生物大灭绝，约96%的海洋物种和70%的陆地脊椎动物灭绝。三叶虫彻底消失。 图4泥盆纪邓氏鱼——古生代海洋顶级掠食者 （2）中生代（约2.52亿年前~6600万年前） 海陆变迁： 联合古陆开始解体，陆地面积空前扩大。环太平洋地带地壳运动剧烈，形成高大山系。 生命演化： 1. 动物：爬行动物极度繁盛，恐龙统治陆地长达1.6亿年。侏罗纪出现始祖鸟，爬行动物的一支开始向鸟类演化。同时出现小型哺乳动物。 1. 植物：裸子植物（苏铁、银杏、松柏等）快速发展，是另一个重要的造煤时代。 末期大灭绝（恐龙灭绝）： 白垩纪末期（约6600万年前），一颗直径约10公里的小行星撞击地球（墨西哥湾希克苏鲁伯陨石坑为证），引发全球气候剧变，恐龙和菊石等大量物种灭绝。这次灭绝为哺乳动物和人类的崛起提供了契机。 图5 小行星撞击地球——恐龙灭绝的主要原因 （3）新生代（约6600万年前~现在） 海陆变迁： 联合古陆最终完全解体，形成现代海陆分布格局。喜马拉雅运动等巨大造山运动塑造了现代地形基本面貌。 生命演化： 1. 动物：哺乳动物快速辐射演化，占据各种生态位；鸟类繁盛。第四纪出现人类。 1. 植物：被子植物（开花植物）成为陆地植被的主体。 关键事件： 1. 第四纪大冰期：冰期和间冰期交替出现，对全球环境和人类起源产生深远影响。 1. 人类出现：第四纪是人类的时代，人类活动逐渐成为影响地球环境的重要力量。 四、地质时期的气候变化 地球的气候在地质历史中经历了多次冷暖交替的变迁，总体趋势是： 1. 早期（前寒武纪~古生代）：整体较为温暖，期间有冰期出现。 1. 中期（中生代）：总体温暖，气温明显高于现今，极地无冰盖。 1. 晚期（新生代）：总体变冷，第四纪出现大规模冰期。 地质时期 气候变化趋势 典型事件 前寒武纪 整体温暖，元古宙末期全球冰封（雪球地球） 成冰纪全球冰川覆盖 古生代 早期温暖湿润，后期变冷 石炭纪~二叠纪大冰期 中生代 总体温暖，气温高于现今 三叠纪初期干旱，侏罗纪~白垩纪温暖湿润 新生代 总体变冷趋势 第四纪大冰期（冰期和间冰期交替） 气候变化的驱动力 1. 太阳辐射变化：太阳输出能量的长期变化影响全球气温。 1. 大气成分变化：CO₂、CH₄等温室气体浓度的变化导致全球变暖或变冷。 1. 板块运动与海陆分布：大陆漂移改变洋流模式和大气环流。 1. 火山活动：大规模火山喷发释放大量CO₂和气溶胶，影响气候。 1. 生物活动：光合作用消耗CO₂，影响温室效应。 1. 天体撞击：小行星撞击释放尘埃，遮挡阳光，造成短期变冷。 五、重点知识归纳与辨析 1. 生物大灭绝事件 地球历史上发生过多次大规模生物灭绝事件，其中最重要的是两次： 灭绝事件 时间 可能原因 影响 二叠纪末灭绝 约2.52亿年前 火山喷发、全球变暖、海洋缺氧 96%海洋物种灭绝，三叶虫消失 白垩纪末灭绝 约6600万年前 小行星撞击、火山活动 恐龙、菊石灭绝，哺乳动物崛起 2. 重要成煤期 1. 石炭纪~二叠纪（晚古生代）：蕨类植物大面积繁盛，形成大量煤炭（"石炭"之名由此而来）。 1. 侏罗纪~白垩纪（中生代）：裸子植物繁盛，再次形成大规模煤层。 3. 联合古陆的聚合与解体 联合古陆（Pangea）的形成和解体是地球演化的重要线索： 1. 晚古生代（二叠纪）：各大陆板块汇聚形成统一的联合古陆。 1. 中生代（三叠纪~侏罗纪）：联合古陆开始裂解，逐渐分离。 1. 新生代：各大陆到达现今位置，形成现代海陆格局。 4. 大气氧化的里程碑 大气氧气含量的增加是地球生命演化的关键驱动力： 1. 太古宙：蓝藻出现，开始产氧（大氧化事件GOE，约24亿年前）。 1. 元古宙：氧气含量持续增加，真核生物得以出现。 1. 显生宙：大气氧含量接近现代水平，复杂多细胞生命蓬勃发展。 学科网（北京）股份有限公司 $