沈阳先生 编著
地史学
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研究地球（主要是地壳和上地幔顶层）发展历史及其规律性的学科，又称历史地质学。地史学geohistory是地质学的重要分支学科。
20世纪50年代以前，地史学主要是建立地层系统、确立地质时代，研究范围主要限于大陆部分。
从60年代以来，地史学的研究范围扩展到大洋海底和地壳深部，研究方法也由涉及更多学科而有较大的改进。
地史学的研究内容，主要包括沉积发育史、生物演化史和构造运动中。对地史学的研究可为区域地质调查、矿产普查勘探等工作提供理论依据。
发展简史
地史学展室
诞生
地史学也叫“历史地质学”（Historical geology），是地质学的重要分支学科，它主要研究岩石圈，即地壳和部分上地幔的发展历史及其规律性。其具体研究内容包括沉积（地层）发育史、生物演化和构造运动史。它来源于区域地质调查、填图和矿产普查勘探实践所积累的丰富资料，其研究成果又反过来指导这些工作。
虽然远古人类就有关于地层、化石等方面的知识，但地史学学科体系的形成还是主要起源于18－19世纪欧洲的英、法、德、意等国，特别是英、法两国。
18世纪发展史
地層、化石及地質年代
在18世纪中期，德国的JG莱曼(1756)和意大利的G.阿尔杜伊诺（1759）将成层岩石分为原始层、第二层和第三层等。1787年，德国地质矿物学家AG维尔纳将地层归纳为原始层、过渡层、覆盖层和冲积层，大致分别相当于前寒武系、古生界、中生界和新生界。
18世纪中期，法国的一些地质学家和生物学家调查了巴黎盆地的大量化石和地层，他们以特殊的沉积岩和生物化石划分了反映地理环境的海滨相带和深海相带的界线，对巴黎盆地地层层序作了系统研究。后来，又有学者系统研究了维拉雷山脉的地层和化石，提出存在着由老到新的五个层序，这些，成为用化石和沈积物的性质恢复过去环境的地史学的基本方法。
18世纪末、19世纪初，英国的史密斯调查研究了威尔士到泰唔士河广大地区的地层和化石，绘制了大面积地质图、地层剖面图、地层柱状图，用地名命名不同层序，如“伦敦粘土”、“里阿斯层”等。他又出版了专著《用生物化石鉴定地层》，从此奠定了地层学、地史学的基础。在他之后，地质学家们尝试以化石为基本依据，确定地质历史时期的大的时间单位和地层单位，先后建立了志留系和寒武系，又将二者间重复部分单独分出建立奥陶系，以及后来的泥盆系、石炭系和二迭系。“系”代表地层单位，相对应的时间单位是“纪”，于是就有了寒武纪、奥陶纪、志留纪、泥盆纪、石炭纪和二迭纪。
在“纪”的基础上，地质学家们发现还能区分出更大一些的时间单位和地层单位。
早在18世纪中期，德国的地质学家莱曼和意大利的地质学家阿尔杜伊诺就提出将成层岩石分为“原始层”、“第二层”和“第三层”。18世纪后期德国地质学家维尔纳归纳了前人的工作，将地层划分为“原始层”、“过渡层”、“覆盖层”和“冲积层”，这些都是比“纪”更笼统、更粗略的大的地层单位的雏形。
19世纪发展史
从19世纪初，英国的W.史密斯提出根据化石划分地层的见解以来（见化石顺序律），人们对各地质时代的生物面貌逐渐有所了解。地质时代中代一级的命名古生代、中生代、新生代，就是根据生物界的总体面貌而言。
到了19世纪中期，英国地质学家菲力普斯将寒武、奥陶、志留、泥盆、石炭、二迭几个系合并称为古生界；将三迭、侏罗、白垩三个系合并成为中生界；将第三系与第四系合并称为新生界，从而产生了第一个地层系统表或地质年代的顺序。
更古老的地层单位是在美国产生的，地质学家洛根根据对北美大陆大量不含化石的古老结晶岩、片麻岩的研究，建立了“劳伦系”和“休伦系”。后来，地质学家丹纳称劳伦系为“太古界”；地质学家万海斯又称其上的休伦系为“元古界”。
地质历史上的太古界、元古界、古生界、中生界和新生界就是这样产生的，它们是地层单位，与它们相应的就有五个“代”（年代单位），每个“代”都包含着不同的“纪”，以古生物化石作为划分依据。一般说来，太古代和元古代只有很原始的、特征不清的生物；古生代具有古老的、多数现已绝灭的生物；中生代具有中等复杂程度的生物，并与现代生物有若干相似；新生代具有高等生物，并与现代生物大多雷同。
19世纪20～80年代，法国的A.布龙尼亚，英国的RI莫企逊、WD科尼比尔、A.塞奇威克和C.莱伊尔相继把古生代和中生代划分为纪，把第三纪划分为世。美国的JD丹纳(1872)和SF埃蒙斯(1887)又分别提出了太古代和元古代。大体上形成了较完整的地质时代表，与现代使用的相似（见地质年代学）。
20世纪初
英国的A.霍姆斯等利用同位素衰变过程的特有稳定性，测定含放射性元素的矿物和岩石的形成年龄，从而确定地层形成年代，使地质时代表有了纪年数据。
50年代以前，海水进退和海陆变化的研究不仅只限于大陆地区，而且对海陆分布基本上也局限于固定论的认识。
60年代，古地磁的研究和板块学说的提出，使地史学的研究扩展到海洋和地壳深部。
3
地层、化石及地质年代
与人类发展历史相比，地球的历史漫长而复杂得多。每过一年，大家都要长大一岁。一年，对我们来说是个比较长的时间，可是这在地球的历史上，简直是微不足道的一瞬。
地层和化石是记录地球历史的天然地质史书，地层好比书的每一页，化石则是每页中清楚的文字。
用现代科学的方法通过对古老岩石、化石的测定，人们可以推算这些地层形成的地质时代。
中国科学家在该国北部河北省承德市丰宁满族自治县境内1.3亿年前地层中发现疑似新属种恐龙化石
一、地层
地层是在一定地质时期内所形成的层状堆积物或岩石，包括沉积岩、岩浆岩以及由它们变质而成的变质岩。
层层迭迭覆盖在原始地壳上的地层，就是一部地球几十亿年演变发展留下的“石头书”，地球表面的岩层是一层层依次先后沉积下来，先形成的地层在下，后形成的地层在上。这样由它们组成的地层就有了先后顺序，只要未经过强烈的构造变动而发生倒转，地层的顺序总是上新下老。
当早期的沉积岩层发生构造变动而出现沉积间断、倾斜倒转、褶皱变形时，后期沉积的岩层与先期岩层间便出现明显的间断面，这个间断面称为“地层的接触关系”。
地层的接触关系包括整合接触与不整合接触两种关系，其中不整合接触关系又分为平行不整合和角度不整合。
1、整合接触关系
当地壳处于相对稳定下降情况下，形成连续沉积的岩层，老岩层沉积在下，新岩层在上，不缺失岩层，这种关系称整合接触。
2、不整合接触关系
由于地壳运动，往往使沉积中断，形成时代不相连续的岩层，这种关系称不整合接触。
（1）平行不整合
也叫假整合，是指上、下两套地层的产状平行或基本一致，但有明显的沉积间断。原来沉积的地层因地壳上升为陆地而遭受风化、剥蚀，直到该区再次下降，又被海水浸漫，接受新的沉积。原来沉积的地层和新沉积的地层之间平行一致，但新老地层之间存在一个剥蚀面，这种关系称为平行不整合。
平行不整合形成示意图（据《地史学教程》，1980）
平行不整合地层剖面
（2）角度不整合
角度不整合地层剖面
在沉积盆地中，原来沉积的地层由于地壳运动的结果，不仅上升为陆地遭受风化剥蚀，而且地层褶皱变形。当地壳再次下降，又被海水浸漫接受新的沉积时，新地层、老地层之间呈现斜交关系，这种接触关系称为角度不整合。
二、化石
在漫长的地质年代里，地球上曾经生活过无数的生物，这些生物死亡后的遗体或是生活时遗留下来的痕迹，许多被当时的泥沙掩埋起来。在随后的岁月中，这些生物遗体中的有机物质分解殆尽，坚硬的部分如外壳、骨骼、枝叶等与包围在周围的沉积物一起经过石化变成了石头，但是它们原来的形态、结构（甚至一些细微的内部构造）依然保留着。同样，那些生物生活时留下来的痕迹也可以这样保留下来。化石就是指保存在地层中地质历史时期的生物遗体或生物活动所留下的遗迹，包括植物、无脊椎动物、脊椎动物等化石及其遗迹化石。
虽然地球上曾有众多的人们并不知道的生物生存过，但只有少数生物留下了化石。因为形成化石需要满足三个最基本的因素：
（1）有机物必须拥有坚硬部分，如壳、骨、牙或木质组织。当然，在非常有利的条件下，即使是非常脆弱的生物，如昆虫或水母也能够变成化石。
（2）生物在死后必须立即避免被毁灭。如果一个生物的身体部分地被压碎、腐烂或严重风化，这就可能改变或取消该种生物变成化石的可能性。
（3）生物必须被某种能阻碍分解的物质迅速地埋藏起来。而这种掩埋物质的类型通常取决于生物生存的环境。海生动物的遗体通常都能变成化石，这是因为海生动物死亡后沉在海底，被较细粒的沉积物覆盖而不易损坏生物的遗体。因此，化石在沉积岩地层中才可能找到，岩浆岩、变质岩中一般不会有化石，因为火山爆发时温度很高，即便有生物遗体，早已会被烧为灰烬；而变质岩是在高温高压下形成的，也不可能把化石保存下来。
化石可以确定地层形成的相对时代，也可以提供当时环境的信息。换句话说，地层和化石，不仅是江、河、湖、海的忠实记录，告诉我们生物发展演化的规律，还可以让我们了解地球经历的沧海桑田，海陆变迁的事实。
中国地质调查局沈阳地质调查中心副总工程师张立东通过调查发现，海伦大峡谷古生物群遗迹主要有白垩纪树蕨类、苏铁类、松柏类3大类植物化石，古生代原生动物蜓类化石，无脊椎动物腹足类、爬行动物龟鳖类和恐龙骨骼3大类动物化石。通过综合室内整理和区域地层对比，初步认为海伦大峡谷地层应属于晚白垩世-新近纪地层。
内乡石堂山一带发现的珊瑚化石
古生物化石不同于文物，它是重要的地质遗迹，是我国宝贵的、不可再生的自然遗产。
三、地质年代
地质年代是指地质体形成或地质事件发生的时代，它能反映地质事件发生的时间和顺序，地质年代有相对地质年代和绝对地质年代之分。地质年代把地壳全部历史划分成若干自然阶段或时期，类似人类历史中的朝代顺序，主要是依据地层顺序、生物演化阶段和地壳运动的阶段性划分。
地球从形成到现在已有46亿年的历史，覆盖在地壳上的地层有老有新，具有时间的概念，地质学将地质年代划分为宙、代、纪、世、期五个单位。
地质年代表
整个地壳历史划分为看不到或者很难见到生物的隐生宙和可看到一定量生命的显生宙两大阶段。隐生宙的上限为地球的起源，其下限年代却不是一个绝对准确的数字，一般说来可推至6亿年前，也有推至5.7亿年前的。从6亿或5.7亿年以后到现在就被称作是显生宙。隐生宙包括太古代、元古代，显生宙又划分为古生代、中生代、新生代。代之下又可划分若干纪，如中生代包括三迭纪、侏罗纪和白垩纪。每个纪又分为二个或三个世，世下分若干期，世以上的划分与名称是国际性的，是世界统一的，世以下的划分与名称是按各地区实际情况来决定。
与地质时代各单位相对应的地层单位分别为：宇、界、系、统、阶。例如寒武纪是时代单位，寒武纪所沉积的地层就叫寒武系。同理，古生代沉积的地层叫古生界。
1、相对地质年代
相对地质年代是指地层的生成顺序和相对的新老关系。它只表示地质历史的相对顺序和发展阶段，不表示各个地质时代单位的长短。主要方法有地层层序律与化石层序律。
地层层序率是确定同一地区地层相对地质年代的基本方法。丹麦医生斯坦诺根据意大利北部山脉的野外观察，于1669年提出：年代较老的地层在下，年代较新的地层迭覆在上。当地层因为构造运动发生倾斜但未倒转时，地层层序率仍然适用，这时倾斜面以上的地层新，倾斜面以下的地层老。当地层经剧烈的构造运动，层序发生倒转时，上下关系正好颠倒。
英国地质学家史密斯提出“化石层序律”把地质年代与生物演化阶段联系起来，即不同时代的地层中具有不同的古生物化石组合，相同时代的地层中具有相同或相似的古生物化石组合；古生物化石组合的形态、结构越简单，则地层的时代越老，反之则越新。这样人们就知道，在不同时代的地层中含有不同的化石，同样，如果得到了这些化石后也可以推断产出这些化石的地层年代，假如我们在某个地方采集到三叶虫化石，我们可以肯定地说，这个地区的地层年代是古生代，而且还可以根据三叶虫的属种进一步确定是生活在古生代的某一段具体时间，比如是寒武纪还是奥陶纪。
化石层序律示意图
2、绝对地质年代
绝对地质年代指通过对岩石中放射性同位素含量的测定，根据其衰变规律而计算出该岩石的年龄。它是以绝对的天文单位“年”来表达地质时间的方法，绝对地质年代学可以用来确定地质事件发生、延续和结束的时间。
目前较常见也较准确的测年方法是放射性同位素法。其中主要有铀-铅（U-Pb）法、钾-氩（K-Ar）法、氩-氩（Ar-Ar）法、铷-锶（Rb-Sr）法、钐-钕（Sm-Nd ）法、碳法、裂变径迹法等，根据所测定地质体的情况和放射性同位素的不同半衰期选用合适的方法可以获得比较理想的结果。
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研究内容
研究地壳表层岩石的形成年代、生物群的特征以及地层划分与对比。生物演化是古生物学研究的基本内容。地史中的生物演化着重于生物界在地球历史各阶段的盛衰和演替，特别是各生物门类自低级至高级逐步出现和演变衰亡的过程。当然，古生态的研究可以协助确定沉积环境，生物地层的研究一直是确定时代、进行对比的主要手段。自从30年代霍姆斯等测定地层岩石矿物的生成年龄以来，地质年龄测定与生物地层划分相结合，使地质年代表有了具体的年龄值。
古地理学
研究地层的形成环境及不同环境的空间分布特征。整个地层学系统就是地球历史上沉积作用的物质记录。沉积物的性质反映了物质来源、沉积作用和形成环境的特征。沉积物的分布则反映了剥蚀区和沈积区的轮廓以及海陆分布的特征。把不同时期地层沉积和分布轮廓进行比较，就可得出古地理格局不断发展演变的概念，所以沉积发育史也就是古地理的发展史。
历史大地构造学
根据地层的沉积类型、物质组分接触关系以及岩浆活动和构造变动等，推断其形成时的构造条件和这些构造条件在地质历史上的时空演变。沉积特征和古地理轮廓的变化实质上是地壳各区段构造运动的反映。
构造运动一直是地史研究的重要内容。
18世纪末，J.赫顿发现了地层间的不整合现象，并以造山或构造运动予以解释。从那时以来，人们通过地层的不整合关系认识了许多造山运动期和与之相伴生的岩浆侵入及变质作用。
根据地层组成的组分和厚度不同，根据构造运动和岩浆活动的程度不同，人们逐步建立了构造活动程度的概念。
大陆地区可分出构造上的活动区和稳定区，即传统的地槽区和地台区。两种地区的构造发展特征及其相互关系的研究，就是构造运动史。根据各区构造运动史的不同，将地壳各区段分为不同的构造单元，分出不同的构造阶段，就是历史大地构造分析。
历史大地构造分析日益成为地史学研究的重要内容。
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