师:同学们大家好,今天我们学习高一地理第一单元的第三节——地球的历史。本节课的课标要求是运用地质年代表等资料,简要描述地球的演化过程。教学目标有两个:一、通过学习化石和地质年代表,了解认识地球演化历史的途径和依据;二、运用地质年代表等资料,举例说明不同地质年代的地球环境及其古生物特点,简要描述地球的演化历程。本节课分为两个课时,我们先学习第一个课时——化石和地质年代表。1908年,法国自然历史博物馆展示了一个巨型化石,它就是梁龙的化石骨架。梁龙是最容易辨认的恐龙之一,拥有巨大的体型和强壮的四肢,生活在1.5亿年前的北美洲大平原上,是最常见的巨型恐龙。但如今,我们只能通过化石骨架来认识它们。
那么,身材如此庞大的动物为什么没能在地球上持续生存下来呢?今天的北美洲大平原还和当初遍布梁龙时一样吗?地球的自然环境发生过什么样的变化呢?其实,任何生物的生存都是适应自然的结果。因此,梁龙的消失或灭绝,一般是因为无法适应当时的自然环境,要么是物种的进化没能跟上环境变化,要么是环境突然发生重大改变,不再适合生物生存。
那么,地球的自然环境发生过怎样的变化呢?要回答这个问题,就需要我们了解地球的历史,也就是地球从诞生到现在的演化历程。据科学家推断,地球诞生于46亿年前,形成之初是一个由岩浆物质组成的炽热球体。随着时间推移,地表温度不断下降,逐渐形成一个表面主要由岩石组成的地球。随后,在漫长的演化中,地球又经历了多次火山喷发、板块碰撞等。要了解这些经历,研究地层是最主要的途径。
那么,什么是地层呢?地层是具有时间顺序的层状岩石,也就是随着时间一层一层有顺序堆积起来的岩石。层状岩石的最典型代表是沉积岩的地层。首先,我们来了解一下什么是沉积岩。裸露在地表的岩石,在风吹日晒、雨淋以及生物作用下,逐渐形成砾石、沙子、黏土等。这些碎屑物质被风和流水等搬运后沉积起来,经过压紧固结而形成的岩石就是沉积岩。沉积岩的地层具有两个明显特征:一是具有明显的层理构造。我们来看这个示意图,这里有一个基岩,当远处的岩石碎屑物质被风和流水搬运过来之后,经过沉积固结成岩,就形成一层沉积岩层。并且在往后的沉积作用中逐层堆积,表现为先沉积的岩层在下,后沉积的岩层在上。从地层剖面看,也表现为越往上面的岩层年代越新,越往下面的岩层年代越老,可以总结为岩层“下老上新”的层理结构。这是在一般情况下未经扰动的水平地层所具有的特征。但是,如果在沉积岩地层形成之后,又受到地壳运动或外力作用的影响,使得地层发生挤压、断层、侵蚀甚至翻转等现象,这时“下老上新”的规律就不能再用来判断地层形成的先后顺序了。那么,还有什么方法可以帮助我们确定地层的年代呢?这就涉及沉积岩地层的第二个特征——常常含有化石。
什么是化石呢?化石是留存在沉积岩中的古生物遗体或遗迹。也就是说,在岩石碎屑物质的堆积过程中,动物或植物的遗体可能会陷入其中,和这些碎屑物质一起共同形成沉积岩的地层。科学家通过考古发掘出来的这些古生物遗体或遗迹就是化石。化石的种类很多,包括动物的骨骼化石、脚印化石、粪便化石,还有植物化石等等。由于生物的进化具有阶段性和不可逆性,即由低级向高级、由简单到复杂进化。因此,同一时代的地层往往含有相同或相似的化石。越古老的地层含有越低级、越简单生物的化石。也正得益于生物进化的这种不可逆性,地层中的化石是确定地层年代的最可靠依据。
好,下面我们来看这道思考题。图中是A、B两地的地层情况和化石分布,请同学们思考一下,A、B两地是否具有同一时代的地层?如果有,请将同时代的地层用虚线连接起来,并猜想两地地层产生差异的原因。经过刚才的学习,我们知道同一时代的地层往往含有相同或相似的化石,因此化石是比对不同地区地层顺序的重要依据。为了方便说明,我们这里用1 - 6这六个数字分别指代A、B两地的六个地层。在这幅图中我们不难发现,2、3地层分别与4、5地层具有相同的化石,因此A、B两地的确具有同一时代的地层。
那么,A、B两地地层产生差异的原因是什么呢?通过观察,我们进一步发现,B地的4、5地层高于A地的2、3地层,因此这里可能发生了地壳运动,从而导致B地的隆起或者A地的凹陷等垂直运动。另外,我们也发现B地的上部没有一个岩层与A地的1岩层相对应,这说明B地可能受到了风或流水等外力侵蚀的作用。因此,这道题的答案可以总结为地壳运动过程中出现了垂直运动和外力侵蚀作用。实际上,这道题也在启发我们思考化石种类和古地理环境之间的关系。生物的生长过程深受地理环境的影响,因此由古生物形成的化石种类及特点不可避免地打上了当时地理环境的烙印,所以化石对环境具有重要的指示作用。比如,鱼类化石代表着发掘地曾经为海洋环境,大量的树木化石可能代表着过去的湿热气候等等。通过研究地层和它们包含的化石,科学家发现了不同时期主要生命形式的特点及其变化,并以此了解地球的生命历史和古地理环境。
