第五章前寒武紀（Pre-Cambrian）“前寒武紀”---寒武紀之前的地質時期的總稱，不屬于正式的地質年代單位?！?.1前寒武紀概述1前寒武紀的劃分顯生宙和隱生宙太古代和元古代絕對年齡揭示了前寒武紀有長達32億年的地質歷史第五章前寒武紀（Pre-Cambrian）“前寒武紀”--前寒武紀的劃分前寒武紀的劃分2前寒武紀的生物界2前寒武紀的生物界1、前寒武紀生物界的一般面貌

菌、藻類是前寒武紀時期最常見和最主要的生物類群。常見宏觀化石是疊層石（stromatolite）----一種生物成因的生物-沉積構造。生物界面貌主要由微生物生態(tài)系統(tǒng)占主導地位，晚期有后生生物的出現(xiàn)。目前已知的最古老化石記錄可能至少可以追溯到35億年前。在前寒武紀漫長的歷史中，生物界的發(fā)展經歷和完成了幾次重要的演化事件。2前寒武紀的生物演化事件和化石記錄1)原核細胞生物的出現(xiàn)和微生物生態(tài)系統(tǒng)的建立：最早的化石記錄表明原核生物在35億年前就已存在于地球之上，但是它們何時開始出現(xiàn)還不清楚。微生物生態(tài)系統(tǒng)在太古宙時期已經建立。1、前寒武紀生物界的一般面貌菌、藻類是前寒武澳大利亞Pilbara地盾Warrawoona群（35億年）:碳酸鹽巖中的疊層石和黑色燧石中的絲狀-鏈狀微體化石(細胞)----?藍菌類南非FigTree群（31億年）：棒狀細菌類化石：Eobacteriumisolatum

球形藍菌類化石：Archaeosphaeroidesbarbertonensis2）光合作用的出現(xiàn)：疊層石：藍菌和其它微生物生命活動的產物，一般被視為光合作用和光合微生物存在的可靠證據(jù)。35億年前?有機碳：沉積巖中的有機碳幾乎都是生物成因的。顯生宙沉積巖的平均值0.5%，格陵蘭Isua最古老巖石（38億年）0.6%澳大利亞Pilbara地盾Warrawoona群（35億年）穩(wěn)定碳同位素組成（δ13C

）：生物將無機碳轉化為有機碳時發(fā)生同位素“分餾”作用。澳大利亞Bulawayan群（28億年）復雜有機化合物分子：---葉綠素分解破壞產物。南非FigTree群（30億年）

太古宙后期-古元古代，原核細胞生物迅速發(fā)展和種類分異，真核細胞生物化石最早見于中元古代的地層中。加拿大Gunflint組（19.5~20億年）：菌藻類16屬。30m確鑿的最早真核細胞生物化石見于美國BeckSprings組(13~14億年）和澳大利亞的BitterSpring組(9~10億年)。疑源類：一種具有“堅硬”外壁的球形單細胞微體化石3）細胞的結構分異---真核細胞的出現(xiàn)：光合作用可能在35年前（?）就已出現(xiàn)，至少在24億年前（可靠的藍菌化石）就已開始起作用。光合作用的出現(xiàn)啟動了生物對大氣圈的改造過程，使自由氧不斷富集，逐漸形成了我們今天的富氧大氣。穩(wěn)定碳同位素組成（δ13C）：生物將無機碳轉化為有機碳時發(fā)4）多細胞化和組織分異：多細胞化是組織分化和器官形成的必要條件；組織分化和器官的形成則使生物的結構功能復雜化，遺傳調控機制的復雜化。多細胞化是真核細胞出現(xiàn)后生物組織水平的又一次大提高，它為地球上一切高級生命產生和發(fā)展奠定了基礎。

多細胞化在古元古代的原核生物中就已開始，但只能發(fā)展到細胞的簡單分化---細胞集群。

真核生物的多細胞化最終導致組織分化和器官的形成。在新元古代已有比較多的宏觀藻類印膜化石發(fā)現(xiàn)。但有組織分化的確鑿化石記錄發(fā)現(xiàn)于6億年前---我國貴州震旦系的翁安生物群。4）多細胞化和組織分異：前寒武紀時期最常見的一種生物成因的生物-沉積構造----疊層石（stromatolite）。屬于廣義的遺跡化石范疇。形成疊層石的主要生物是藍綠藻。前寒武紀時期最常見的一種生物成因的生物-沉積構造----疊層澳大利亞海邊的現(xiàn)代疊層石(左)和澳大利亞發(fā)現(xiàn)的最老的疊層石(右)

(from

Allwood

et

al.,

2006)澳大利亞ApexChert中發(fā)現(xiàn)的類似現(xiàn)代藍菌的絲狀細胞結構，曾被視為可靠的最古老細胞化石和釋氧光合作用證據(jù)(Schopf,1993)，但最新的研究表明它們可能不是生物成因(Marshalletal.,2011)。最早的化石記錄~35億年前的“疊層石”和“藍菌”化石澳大利亞海邊的現(xiàn)代疊層石(左)和澳大利亞發(fā)現(xiàn)的最老的疊層石(南非FigTree群中的棒狀細菌化石Eobacteriumisolatum南非FigTree群中的球形藍菌類化石：Archaeosphaeroidesbarbertonensis南非FigTree群中的棒狀細菌化石南非FigTree群加拿大Gunflint組中的菌、藻類化石加拿大Gunflint組中的菌、藻類化石疑源類：一種具有“堅硬”外壁的球形單細胞微體化石。可能是一種浮游的藻類。與現(xiàn)代海洋中的溝邊藻類（右）十分相似。直徑20—120m疑源類化石最早見于16億年的地層中，但在9億年以前地層中一直比較少見。屬于微古植物的范疇疑源類：一種具有“堅硬”外壁的球形單細胞微體化石?？赡苁且环N多細胞化古元古代原核生物的細胞集群多細胞化古元古代原核生物的細胞集群可疑的中元古代后生植物化石記錄GaoyuzhuangFm,N.ChinaMesoproterozoicBeltSupergroup,MontanaMacroscopic,coiledribbons(e.g.,Grypaniaspiralis)from1.9GarocksinUSAand1.4GarocksinChinaandMontanahavebeeninterpretedasmulticellulareukaryotes(HanandRunnegar,1992;Walteretal.,1990);可疑的中元古代后生植物化石記錄GaoyuzhuangFm,可靠的中元古代后生植物化石記錄多細胞、宏觀植物12億年(中元古代，加拿大薩摩賽特島燧石中的紅毛藻)(Butterfieldetal.,2000)可靠的中元古代后生植物化石記錄多細胞、宏觀植物12億年(中元多細胞化--宏觀藻類多細胞化--宏觀藻類多細胞化--多細胞集群多細胞化--多細胞集群多細胞化--組織分化多細胞化--組織分化.5）后生動物（metazoans）的出現(xiàn)：

艾迪卡拉動物群（EdiacaranFauna）5.7億年。艾迪卡拉動物群中的化石是一些形似水母、蠕蟲狀的不具硬殼的動物軟體印模。類似的、大體同時期的軟體印?；髞碓谑澜缙渌胤揭灿邪l(fā)現(xiàn)。

艾迪卡拉動物群代表了前寒武紀最后一次大的生物輻射演化。

科學家依據(jù)分子鐘，認為原口和后口動物的分異可能早在10~13億年前就發(fā)生了。也有人根據(jù)基因分析推斷后生動物的門類分異發(fā)生在6.7億年前。貴州翁安動物群胚胎化石的發(fā)現(xiàn)，表明后生動物很可能在6億年前已經存在，在翁安動物群可能還存在海綿動物。

.5）后生動物（metazoans）的出現(xiàn)：后生動物--艾迪卡拉動物群艾迪卡拉動物群中的部分動物印痕化石Dickinsonia環(huán)節(jié)動物的蠕蟲？刺細胞動物水螅？Arkaruaadami棘皮動物？Tribrachidiumheraldicum

刺細胞動物或棘皮動物？Cyclomedusa

Charnia刺細胞動物？Kimberella

兩側對稱Spriggina節(jié)肢動物？Pteridinium刺細胞動物？后生動物--艾迪卡拉動物群艾迪卡拉動物群中的部分動物印痕化石ancestorsofmodernanimals？auniquegroupthattotallyextinctedbeforetheCambrian.

廣泛的地理分布和奇怪的形態(tài)令許多學者相信，艾迪卡拉動物群代表了后生動物出現(xiàn)后的一次不成功的適應輻射。它們采取了不同于現(xiàn)代大多數(shù)動物的身體構型。ancestorsofmodernanimals？廣艾迪卡拉動物群復原圖艾迪卡拉動物群復原圖動物胚胎化石(Xiaoetal.,1998,Nature)其他早期的后生動物化石記錄—Dawnoftheanimal薄片中的海綿骨針化石(Li&Chen,1998,Nature)動物胚胎化石(Xiaoetal.,1998,Natu小春蟲(水螅蟲)(Chenetal.,2004,Science)薄片中的刺細胞動物胚胎和幼蟲(Chenetal.,2000,PNAS)Sinocyclocyclicusguizhouensis(Xiaoetal.,2000,PNAS)小春蟲(水螅蟲)(Chenetal.,2004,S§5.2太古宙(Archean)太古宙是地球歷史中具有明確地質記錄的最初階段。由于歷史久遠，本身也延續(xù)了長達13億年之久，其原始生成環(huán)境的特征早已被改造的面目全非。那么當時的地殼是什么巖石組成的？巖石圈的構造演化有什么特點？1太古宙常見的巖石類型和研究方法：1）巖石類型：在世界范圍內，出露和淺埋的太古宙巖石組成的地殼大約占大陸的7%，如果加上隱伏的古老基底，就構成了大陸原始格架的雛形。由于年代久遠，太古宙的巖石幾乎均遭受了不同程度的變質作用而成為變質巖。就目前所知，太古宙巖石出露區(qū)有兩種主要的巖石組合：§5.2太古宙(Archean)太古宙是地球歷史中具有高級變質區(qū)（high-graderegion）：以麻粒巖、各種片麻巖、變粒巖等高級變質的巖石構成。原巖：深成侵入的花崗巖類和云英閃長巖，層狀的火山巖和沉積巖?；◢?綠巖帶區(qū)(regionofgranite-greenstonebelt)：由綠巖帶與花崗質巖石構成。綠巖帶(greenstonebelt)：由變質程度較低的沉積巖（片巖、千枚巖、板巖、變質砂巖、大理巖）和各種變質的火山巖構成。。綠巖帶層序的特點：

沉積巖（復理石建造） 酸性-中酸性火山巖 基性火山巖（玄武巖） 超基性的科馬提巖 高級變質區(qū)（high-graderegion）：以麻粒巖、北京大學-地史學第五章-前寒武紀ppt課件TTG巖石：上述兩種巖石組合中的侵入巖主要是由貧鉀的云英閃長巖（tonalite）、奧長花崗巖（trondjernite）和花崗閃長巖（granodiorite）構成。它們是直接由玄武巖石重熔而分異出來的花崗質巖石，是最古老的底密度陸殼，構成了太古宙陸殼的基底。2）研究方法：巖石學（特別是變質巖巖石學）、地球化學和同位素測年。2中國太古宙地史特征

目前為止，確鑿的太古宙的地質記錄主要見于昆侖山-秦嶺-大別山以北的地區(qū)：華北地區(qū)和塔里木地區(qū)。華南地區(qū)只有零星的記錄：湖北宜昌-神農架一帶。TTG巖石：上述兩種巖石組合中的侵入巖主要是由貧鉀的云英閃長北京大學-地史學第五章-前寒武紀ppt課件引自劉敦一等，2007，科學通報引自劉敦一等，2007，科學通報1）華北的太古宇：古太古界：冀東遷安曹莊巖系---角閃斜長片麻巖、石榴黑云斜長片麻巖、石英巖。對它們原巖的恢復，內部存在一些表殼巖殘片。中太古界：冀東地區(qū)的遷西群、遼吉區(qū)的下鞍山群，由角閃斜長片麻巖夾磁鐵石英巖構成。原巖是基性火山巖和與基性火山活動有關的硅鐵質沉積。新太古界：分布廣泛，有兩種類型的物質記錄：西部的沉積變質型和東部的內生巖漿型。1）華北的太古宇：華北克拉通構造分區(qū)及變質基底分布

(fromZhaoetal.2005)圖中變質基底縮寫：CD:承德;DF:登封;EH:冀東;ES:膠東;FP:阜平;HA:懷安;HL:賀蘭山;HS:恒山;JN:集寧;LL:呂梁;MY:密云;NH:冀北;NL:遼北;SJ:吉南;SL:遼南;TH:太華;WD:烏拉山-大青山;WL:遼西;WS:魯西;WT:五臺;XH:宣化;ZH:贊皇;ZT:中條華北克拉通構造分區(qū)及變質基底分布(fromZhaoet北京大學-地史學第五章-前寒武紀ppt課件北京大學-地史學第五章-前寒武紀ppt課件北京大學-地史學第五章-前寒武紀ppt課件北京大學-地史學第五章-前寒武紀ppt課件2）華北太古宙時期的重要地質事件：變質熱事件：華北地區(qū)的太古宇在太古宙時期經歷了三次次重要的熱變質事件。

第一期發(fā)生在>30億年之前； 第二次發(fā)生在30-25億年； 第三次發(fā)生在25-24億年期間。巖漿作用：與變質熱事件相伴隨的有三次巖漿侵入活動。構造運動：遷西運動、阜平運動和五臺運動。2）華北太古宙時期的重要地質事件：TectonicactivitesinArchean

Whatdidtheylooklike?Dotheyhavethesamepatternoftheonesthatarestillactingtoday?TectonicactivitesinArcheanultramafictectonite,cumulateduniteandwehrlitethinlylayeredgabbroclose-upofchilledmarginsofdikes,exhibitingone-waychillingpillowlavas.在河北尊化地區(qū)新太古界中發(fā)現(xiàn)的蛇綠巖套—Ophiolitesuite（Kusky,

Li&

Tucker-----Science

，2001，May11）ultramafictectonite,在河北尊化地區(qū)新北京大學-地史學第五章-前寒武紀ppt課件北京大學-地史學第五章-前寒武紀ppt課件

華北太古宇的演化代表了太古宙時期地殼的克拉通化過程，即由早期的洋殼型地殼逐漸向陸殼型地殼演化。在太古宙早中期，洋殼型地殼板塊的相互碰撞形成一系列的島弧海溝環(huán)境，在島弧附近一些基性火山巖重熔分異而產生的原始陸殼物質，構成了島弧的基底。島弧上的風化剝蝕作用為其周邊的沉積環(huán)境提供了大量的碎屑物質的來源，加速了地殼的物質分異過程。華北太古宇的演化代表了太古宙時期地殼的克拉通化過程，

到太古宙晚期，通過一系列的島弧與島弧的碰撞拼合，逐漸形成了一些原始的陸殼塊體。地殼由原始的不穩(wěn)定狀態(tài)向穩(wěn)定狀態(tài)轉變，最終在太古宙的后期形成穩(wěn)定的陸殼，并快速增生和增厚，構成了華北板塊的核心—陸核。到太古宙晚期，通過一系列的島弧與島華北太古宙的地史特征實際上是全球太古宙時期地殼演化的一個縮影。太古宙時期的地質演化的最重要內容就是地殼的克拉通化。太古宙是造殼作用和陸殼快速增生的時期，正是太古宙的地殼克拉通化，從而使世界在太古宙晚期和之后出現(xiàn)了大面積的“穩(wěn)定地區(qū)”，構成了今天各大陸的基底---陸核。華北太古宙的地史特征實際上是全球太古宙時期地殼演化的一個縮影3世界太古宇的分布和太古宙地史特征太古宇僅出露于全球各大陸板塊內部地殼長期隆起區(qū)—地盾1）北方大陸：加拿大地盾，波羅的地盾和烏克蘭地盾，阿爾丹地盾和阿納巴爾地盾。格陵蘭西南地區(qū)：高級變質區(qū)，已知最古老的太古宙巖石北美蘇比利爾地區(qū)：太古宇出露最廣的地區(qū)，綠巖帶-花崗巖地體，晚太古宙波羅的地盾和烏克蘭地盾：高級變質區(qū)，35億年阿爾丹地盾：高級變質區(qū)，35億年2）南方大陸：南非、澳大利亞西部、印度、南美南非：最典型的綠巖帶，中元古宙（31億年以前）澳大利亞西部：花崗巖-綠巖帶地體，35億年3世界太古宇的分布和太古宙地史特征太古宇僅出露于全球各大陸北京大學-地史學第五章-前寒武紀ppt課件北京大學-地史學第五章-前寒武紀ppt課件北京大學-地史學第五章-前寒武紀ppt課件§5.3元古宙（ProterozoicEon）太古宙時期的克拉通化過程使世界在元古宙時期已存在以陸殼為核心的板塊，在顯生宙見到的以威爾遜旋回為特征的板塊構造運動，在元古宙時已開始在全球構造體系中發(fā)揮作用。由于陸殼規(guī)模的擴大，陸源碎屑沉積開始普遍發(fā)育，沉積分異作用明顯。中元古代時已有大規(guī)模的似蓋層沉積。中元古代時沉積物中的紅色沉積、膏鹽沉積已較為普遍，說明大氣圈和水圈中已有游離氧的存在，并有氣候的分帶現(xiàn)象出現(xiàn)。中、新元古代出現(xiàn)大量的白云巖，指示大氣中CO2比例已低于太古宙，但仍高于顯生宙。§5.3元古宙（ProterozoicEon）太古宙時期的北京大學-地史學第五章-前寒武紀ppt課件1．中國的元古宇

在早元古宙時期，華北和塔里木板塊可能已經基本成型，而華南板塊則在中元古宙以后才成型。元古宙的地質記錄分布廣泛。1.1華北的元古宇華北地區(qū)的元古宇以山西-河北交界地區(qū)及燕山地區(qū)的研究程度最高。古元古界的典型地區(qū)是五臺山和呂梁山等地區(qū)；中、新元古界的標準地區(qū)為燕山地區(qū)。1．中國的元古宇在早元古宙時期，華北和塔里木古元古界：包括五臺群上部的高凡亞群和不整合在其上的滹沱群高凡亞群：一套淺變質的沉積巖，下部以石英巖為主，上部以千枚巖為主，并構成3-4個沉積旋回。1100余米厚。原巖是一套由石英砂巖、粉砂巖、泥質巖構成的，具有多級旋回和韻律層的濁流沉積。變質年齡~22億年。古元古界：包括五臺群上部的高凡亞群和不整合在其上的滹沱群滹沱群：一套淺變質沉積巖。自下而上分為三個亞群：豆村、東冶和郭家寨亞群，總厚超過8000米。豆村亞群：礫巖、砂礫巖→砂巖、頁巖→白云巖東冶亞群：厚度巨大，底部是具濁流韻律的細碎屑和泥質巖，夾少量的基性火山巖；中部含疊層石白云巖和硅質條帶白云巖，局部可見竹葉狀構造和鮞狀構造的夾層；頂部泥質增多。郭家寨亞群：向上變粗的沉積序列。下部紫色泥巖、砂質泥巖為主，泥裂、雨痕等構造常見；中部以長石石英砂巖為主，交錯層理發(fā)育；上部巨厚的礫石層。滹沱群：一套淺變質沉積巖。自下而上分為三個亞群：豆村、東冶和滹沱群上部五臺群高凡亞群紅色磨拉石沉積組合2200Ma碎屑巖-碳酸鹽沉積，夾少量玄武巖

滹沱群中下部呂梁運動II（1800Ma)

呂梁運動I（1900Ma)

淺變質砂、泥質巖石構成的濁流沉積半深海山間盆地濱淺海深淺2500Ma五臺群下部滹沱群上部五臺群高凡亞群紅色磨拉石沉積組合2200Ma碎屑滹沱群整體特征：1）以沉積巖為主，夾有火山巖，并多個不整合面存在,說明地殼仍然有活動性；2）晚期大量發(fā)育碳酸鹽巖、疊層石和紅色沉積，說明大氣圈、水圈含氧量增加；3）分布較窄。呂梁運動使Ar分散的陸核進一步固化、聯(lián)合成為更大的陸塊----原地臺滹沱群整體特征：呂梁運動使Ar分散的陸核進一步固化、聯(lián)合成為在陸核基礎上經歷拉張裂陷-閉合抬升，使地殼進一步固結而導致原始板塊最終形成的發(fā)展過程在陸核基礎上經歷拉張裂陷-閉合抬升，使地殼進一步固結而導致原中、新元古界由于原地臺的形成，地殼剛性增加。中、新元古宙的沉積分布在地臺邊緣和內部的裂陷槽內：1）燕山海槽2）豫西陸棚海槽3）膠遼河淮海槽中、新元古界由于原地臺的形成，地殼剛性增加。中、新元古宙的沉北京大學-地史學第五章-前寒武紀ppt課件薊縣剖面:似蓋層和蓋層形成寒武系新元古界：

青白口群：下馬嶺組、龍山組、景兒峪組中元古界：

薊縣群：楊莊組、霧迷山組、洪水莊組、鐵嶺組

長城群：常州溝組、串嶺溝組、團山子組、大紅嶼組、高于莊組薊縣剖面:似蓋層和蓋層形成薊縣群長城群青白口群新元古界中元古界薊縣抬升（8億年）

芹峪抬升（10億年）

淺海砂頁巖、碳酸鹽巖，厚度小、分布廣，成份成熟度高，無火山活動，為地臺真正蓋層沉積淺海碎屑巖、碳酸鹽巖為主。特點：1）基本未變質；2）成份成熟度高。但是：1）厚度巨大；2）仍含火山巖。反映地殼仍不是很穩(wěn)定——原地臺的似蓋層沉積

芹峪抬升后，華北地區(qū)進入穩(wěn)定的板塊發(fā)展階段

薊縣群長城群青白口群新元古界中元古界薊縣抬升（8億年）芹峪淺海相紫紅、灰綠-黑色頁巖，含鮞狀赤鐵礦。河流-濱淺海相砂巖。雜色砂質白云巖，含疊層石。層面常見泥裂、石鹽假晶等暴露標志。上部為粗玄巖和火山角礫巖；下部為鈣質砂巖，具大型斜層理及波痕，并夾白云巖透鏡體；廣海碳酸鹽巖沉積。白云巖中常含硅質、錳質結核和燧石條帶，富含疊層石。

淺海相紫紅、灰綠-黑色頁巖，含鮞狀赤鐵礦。河流-濱淺海相砂巖黃紅色泥質白云巖。分布局限。巨厚的硅質條帶、團塊白云巖。富含疊層石。暗灰色-黑色粉砂巖-頁巖，具紋層狀水平層理以含疊層石礁的白云巖為主，夾紫紅色鐵錳質頁巖。白云巖中常含有豐富的海綠石。黃紅色泥質白云巖。分布局限。巨厚的硅質條帶、團塊白云巖。富含雜色砂質頁巖。分布局限。上部為雜色頁巖；下部為濱淺海相含海綠石石英砂巖；淺海相薄板狀泥灰?guī)r和薄層灰?guī)r景兒峪組龍山組下馬嶺組?1雜色砂質頁巖。分布局限。上部為雜色頁巖；淺海相薄板狀泥灰?guī)r和1.2華南的元古宇除西藏地區(qū)外，中國南部的板塊或地塊均以前震旦系（廣義）為基底，震旦系（廣義）為蓋層。揚子板塊和華夏地塊（1）揚子板塊：古元古界：四川盆地的周緣地區(qū)，高級變質巖系： 盆地東北緣的“崆嶺群”>20億年； 西南緣川西的“康定群”>22億年； 川西會理、云南米易等地的“河口群”的變質年齡17~19億年。1.2華南的元古宇除西藏地區(qū)外，中國南部的板塊或地塊均以前

古元古代時期，以四川盆地為中心的揚子板塊正在經歷類似華北板塊在太古宙時期的地殼演化過程：島弧與島弧相互碰撞拼合而逐漸形成原始的陸殼型地殼----洋殼向陸殼過渡或克拉通化。至古元古代中晚期開始出現(xiàn)一些比較穩(wěn)定的陸殼型地塊。古元古代時期，以四川盆地為中心的揚子北京大學-地史學第五章-前寒武紀ppt課件

中、新元古界：情況較為復雜。大體可分為四種情況i.上揚子地塊：環(huán)四川盆地的揚子板塊主體部位發(fā)育有似蓋層沉積。鄂西稱為神農架群和涼風埡組。川西稱會理群，滇東稱昆陽群。代表了原始陸殼形成以后在陸殼基地上的沉積類型，火山和巖漿侵入活動強烈。神農架群涼風埡組碳酸鹽巖-碎屑巖交互沉積為主，有火山碳酸鹽質礫巖、砂礫巖及板巖冰磧巖Ar或Pt1混合花崗巖、片麻巖震旦系（廣義）800-850

Ma~1000

Ma1800-2300

Ma中、新元古界：情況較為復雜。大體可分為四種情況神農架神農架群中的部分巖石類型和疊層石

神農架群中的部分巖石類型和疊層石發(fā)生在8億年前的晉寧運動使這些沉積發(fā)生不同程度的變質，并以角度不整合與上覆的震旦系（廣義）接觸。從震旦紀（廣義）開始發(fā)育典型的蓋層沉積。ii．上揚子地塊西緣：川滇西部地區(qū)在古元古代時，上揚子地塊西緣是處于拉張環(huán)境下的裂陷槽，具有被動大陸邊緣的性質。從中元古代時逐漸轉變?yōu)榛顒哟箨戇吘夘愋?。發(fā)生在8億年前的晉寧運動使這些沉積發(fā)生不同程度的變質，并以角

中元古代：拉張作用減弱，演變?yōu)榛顒哟箨戇吘?，出現(xiàn)與島弧有關的沉積，---大猛龍群。中元古代后期抬升而缺失沉積。新元古代：復雜的弧后盆地環(huán)境。板塊的快速增生中元古代：拉張作用減弱，演變?yōu)榛顒哟箨戇吘?，中元古界：黔東北-梵凈山群，桂北-四堡群，湖南-冷家溪群。

變質陸緣碎屑沉積和火山沉積--巨厚的泥砂質復理石沉積和多層細碧巖、層狀超基性巖、硅質巖和硬砂巖組成

iii．上揚子地塊東南緣：湘西、黔東、桂北及粵北等地新元古界：桂北-丹洲群：含枕狀熔巖的復理石沉積---洋盆-島弧環(huán)境黔東-湖南-板溪群：陸棚淺海碎屑沉積-含凝灰質復理石沉積---陸棚淺海-弧后邊緣海中元古界：黔東北-梵凈山群，桂北-四堡群，湖南-冷家溪群。上述區(qū)域內的中、新元古界分別遭受了10億年前（四堡運動）和8-8.5億年前（晉寧運動）的構造變質作用，而逐漸轉變?yōu)榉€(wěn)定的陸殼，增生在上揚子地塊的周緣，共同構成了揚子板塊的基地。iv．下?lián)P子地塊東南緣：包括贛北、皖南、蘇南、浙北等地?；顒哟箨戇吘壍膷u弧和邊緣海沉積。上述區(qū)域內的中、新元古界分別遭受了10億年前（四堡運動）和8（2）華夏地塊的元古宙地史特征：我國東南沿海地區(qū)（閩北、浙東地區(qū)）相繼發(fā)現(xiàn)了一些10億年前的變質巖系，證明了華夏古陸的存在。在皖南和贛東北等地還發(fā)現(xiàn)了13億年前和9億年前的蛇綠巖帶則表明在中、新元古代時期，揚子板塊與華夏地塊之間曾經存在大洋隔離。 對蛇綠巖帶內的變質巖和花崗巖侵入體的深入研究則揭示了存在8.57億年、7.92億年、7.68-7.69億年的多期構造熱事件，代表了兩個地塊之間的多期洋殼俯沖消減和碰撞造山的歷史。（2）華夏地塊的元古宙地史特征：5.3震旦系(廣義)“震旦”一詞用于地層始于李希霍芬（Richthofen），其最初的含義是指早古生代-元古宙的大套碳酸鹽巖地層。葛利普教授（Grabau）1922年重新厘定了震旦系的含義，即“寒武系之下，五臺群之上的一套未變質或不變質的，以硅質灰?guī)r為主的巖系”。1924年，李四光教授在長江三峽地區(qū)建立了一個完整的震旦系剖面，成為南方震旦系的標準剖面。1934年高振西在河北薊縣建立了北方震旦系的標準剖面。20世紀80年代，隨著研究的深入，發(fā)現(xiàn)二者完全不能對比。在學術界曾出現(xiàn)過“北方震旦系”和“南方震旦系”之爭。之后統(tǒng)一了認識，將三峽剖面作為我國震旦系的標準剖面，其時限約為8.5億年前到寒武紀開始。5.3震旦系(廣義)“震旦”一詞用于地層始于李?；舴遥≧

與此同時，國際上對這一時期的地層的研究也有了巨大的發(fā)展，發(fā)現(xiàn)這段時期的地質記錄在地史發(fā)展中具有特殊的地位：

1）明顯具有古生代以后的構造和沉積特征；

2）生物界呈現(xiàn)向古生代過渡的特點---艾迪卡拉動物群。因此，在國際上出現(xiàn)了一種傾向，在地質年表中的寒武系之下建立系級地層單位。我國提出了以三峽剖面為層型的震旦系，爭取作為國際通用的系級地層單位。與它對應的地質年代單位就是震旦紀。與傳統(tǒng)南方震旦系大體相當?shù)牡貙樱趪H上分為成冰系(Cryogenian)和艾迪卡拉系(Edicaran)。國內學者提出了與之對應的南華系和震旦系(狹義)的劃分方案。與此同時，國際上對這一時期的地層的研究也有了巨大“北方震旦系”“南方震旦系”震旦紀(系)（狹義）南華紀(系)現(xiàn)在的方案歷史時期使用的震旦系含義新元古代中元古代“北方震旦系”“南方震旦系”震旦紀(系)（狹義）南華紀(系)1．三峽震旦系標準剖面簡介南華系：蓮沱組+南沱組震旦系：陡山沱組+燈影組蓮沱組：不整合在黃陵花崗巖或“崆嶺群”之上一套紅色-灰綠色碎屑巖沉積。下部是具有河流相沉積特征粗碎屑巖，上部是湖泊-濱岸的細碎屑巖沉積。南沱組：冰磧和冰水砂礫巖相間的雜礫巖層。陡山沱組：主要為含磷、錳的薄層白云巖和黑色炭質泥巖互層。屬于淺海較深水沉積類型。燈影組：白云巖和硅質白云巖。一般被認為是碳酸鹽潮坪環(huán)境的沉積。有小殼化石出現(xiàn)。1．三峽震旦系標準剖面簡介南華系：蓮沱組+南沱組黃陵花崗巖蓮沱砂巖蓮沱砂巖黃陵花崗巖黃陵花崗巖蓮沱砂巖蓮沱砂巖黃陵花崗巖南沱冰磧巖(tilltie)南沱組陡山沱組capcarbonate南沱冰磧巖(tilltie)南沱組陡山沱組capcarbo陡山沱組中上部的黑色頁巖夾硅質巖燈影組陡山沱組寒武系陡山沱組中上部的黑色頁巖夾硅質巖燈影組陡山沱組寒武系在華南地區(qū)陡山沱組中保存大量有十分精美前寒武紀的生物化石:貴州翁安生物群：單細胞生物：藻類、疑源類多細胞生物：藻類、最早的動物胚胎、刺細胞動物三峽廟河生物群:炭質印膜化石：藻類和刺細胞動物窺視前寒武紀生物界的窗口在華南地區(qū)陡山沱組中保存大量有十分精美前寒武紀的生物化石:北京大學-地史學第五章-前寒武紀ppt課件北京大學-地史學第五章-前寒武紀ppt課件不同的卵裂發(fā)育階段afterXiaoetal.,1998,Nature動物胚胎化石薄片中的刺細胞動物胚胎和幼蟲afterChenetal.,1999,PNAS不同的卵裂發(fā)育階段動物胚胎化石薄片中的刺細胞動物胚胎和幼蟲EumetazoanfossilsSinocyclocyclicusguizhouensis,tabulatefossilsinterpretedaspossiblestemcnidarians.(Xiaoetal.,2000,PNAS)EumetazoanfossilsSinocyclocyc疑源類(acritarchs)Paratetraphycus多細胞藻類炭質印膜宏觀藻類化石疑源類(acritarchs)Paratetraphycus2．華南地區(qū)震旦系沉積類型和古地理特征震旦系在華南地區(qū)有廣泛的分布，但明顯存在3種受構造古地理條件控制的沉積類型：a．分布在晉寧運動之后形成的揚子地臺區(qū)內，以三峽剖面為代表的蓋層沉積---揚子型沉積；b．分布在揚子地臺區(qū)東南邊緣的桂北、湘中、皖南、浙西等地---江南型沉積：南華系為厚愈3000~4000米的碎屑巖系，夾有少量火山巖和火山碎屑巖；震旦系（狹義）為數(shù)十米~200米厚的硅質巖和硅質頁巖；c．分布在贛南、湘南、粵北、閩西等地以巨厚海相復理石或碎屑巖夾火山巖建造—華南型。受后期構造運動影響發(fā)生區(qū)域變質，劃分和對比困難。2．華南地區(qū)震旦系沉積類型和古地理特征震旦系在華南地區(qū)有廣泛揚子型江南型華南型揚子型江南型華南型上述沉積類型及其分布特征，明顯受古地理和古構造環(huán)境控制，特別是震旦系（狹義）巖相分異最為明顯，反映了彼此相鄰的不同古地理景觀和構造環(huán)境揚子陸表淺海江南陸緣海華南半深海-島弧海區(qū)上述沉積類型及其分布特征，明顯受古地理和古構造環(huán)境控制，特別3．中國北方的震旦系（1）華北地區(qū)的震旦系華北板塊大部分地區(qū)在震旦紀時期處于暴露剝蝕的陸地狀態(tài)，沒有震旦紀時期的沉積記錄。震旦系在華北板塊上僅見于其東部的遼南、膠東和徐淮地區(qū)和南部邊緣的豫西地區(qū)。遼南、膠東和徐淮地區(qū)主要是一套幾百米~數(shù)千米厚濱淺海相砂巖、泥質巖和泥質、硅質碳酸鹽巖沉積。在遼東發(fā)現(xiàn)有艾迪卡拉動物群的化石。3．中國北方的震旦系遼南、膠東和徐淮地區(qū)主要是一套幾百米~數(shù)豫西地區(qū)為100~200米厚，以碎屑巖為主夾白云巖和硅質巖的沉積。其中的羅圈組被認為是冰水沉積，代表了震旦紀晚期的一次冰川活動。豫西地區(qū)為100~200米厚，以碎屑巖為主夾白云巖和硅質巖的（2）塔里木地區(qū)的震旦系

以塔里木東北緣的庫魯克塔格地區(qū)發(fā)育最全，厚度超過4000米。下震旦統(tǒng)特瑞愛肯組為典型的冰磧巖。上震旦統(tǒng)下部的扎摩克提組和育肯組為具復理石特征的碎屑巖（砂巖和粉砂巖）；水泉組以碳酸鹽巖沉積為主；頂部的漢格爾喬克組被認為是與冰川成因有關的碎屑巖沉積。（2）塔里木地區(qū)的震旦系南華紀震旦紀635Ma542Ma南華紀震旦紀635Ma542Ma5.4世界元古宙地史概述1北美板塊古元古界主要分布在太古宙時期形成的一些陸殼地塊之間，為大陸邊緣沉積或裂谷沉積。它們在古元古代末期（20-17億年前）遭受構造變動和巖漿侵入--哈德遜（Hudson）運動而成為褶皺帶，把太古宙時期形成的陸殼地塊焊接在一起，構成了北美板塊的基本輪廓。5.4世界元古宙地史概述1北美板塊從中元古代起，北美出現(xiàn)構造古地理分異現(xiàn)象：大陸板塊內部出現(xiàn)以石英砂巖為主的蓋層沉積，也有由高原玄武巖和地塹式陸相碎屑巖組成的裂陷槽沉積---基維諾（Keweenawan）群。北美板塊西緣為被動大陸邊緣，形成厚愈萬米的碎屑、泥質和碳酸鹽巖互層沉積。東緣為著名的格林威爾（Grenville）活動帶，主要由中元古代的沉積為主，也包括部分太古宙和元古宙的沉積。10億年左右發(fā)生的格林威爾運動使格林威爾活動帶封閉成為褶皺帶。從中元古代起，北美出現(xiàn)構造古地理分異現(xiàn)象：東緣為著名的格林威2非洲板塊太古宙時期在南非形成的兩個地塊在20億年前拼合在一起，其上發(fā)育的元古宙沉積基本是未變質的穩(wěn)定蓋層沉積類型。在19-11億年期間，非洲板塊內已經形成4個巨大的穩(wěn)定克拉通地塊但這些穩(wěn)定克拉通地塊在元古宙時期長期處于被活動帶--泛非活動帶分隔的狀態(tài)。這些活動帶直到震旦紀或古生代時才封閉，形成統(tǒng)一的非洲地盾。2非洲板塊太古宙時期在南非形成的兩個地塊在20億年前拼合在3中元古代末原始聯(lián)合大陸形成問題

早在20世紀70年代，就已有人提出在中元古代末期，世界上的一些大陸板塊曾聚合在一起，構成了原始的聯(lián)合超級大陸（現(xiàn)在把這個超大陸稱為Rodinia超大陸）。并認為該超大陸在新元古代晚期裂解為古北美(Laurentia)、古歐洲(Baltica)、東、西岡瓦納(Gondwanaland)、古西伯利亞(Siberia)和古中國等幾個古大陸。

20世紀90年代初，通過對格林威爾期（Grenvillian）（13~10億年）造山事件和新元古代裂谷系的全球構造對比研究，首先證實了北美克拉通的西北緣與澳大利亞-南極克拉通的東緣相鄰。3中元古代末原始聯(lián)合大陸形成問題早在20世紀7

這一發(fā)現(xiàn)大大改變了人們對前寒武紀全球造山帶格架及其構造演化的認識，從而在地學界興起了Rodinia超大陸研究的熱潮。目前對此超大陸的拼接和裂解模式研究處于開始階段，一些學者已經提出了一些Rodinia超大陸拼接和裂解模式，尚未形成統(tǒng)一的認識。意義：在全球構造體系演化中是否存在5-6億年古大陸聚散的周期?如果存在，它們將如何影響地球表面的環(huán)境？這一發(fā)現(xiàn)大大改變了人們對前寒武紀全球造山帶北京大學-地史學第五章-前寒武紀ppt課件A：傳統(tǒng)的觀點注意Laurentia和Baltica的拼接方式B：新的觀點Laurentia和BalticaA：傳統(tǒng)的觀點B：新的觀點Rodinia超大陸的解體750Ma前的Rodinia大陸Rodinia超大陸的解體750Ma前的Rodinia大陸解體過程中的Rodinia解體過程中的Rodinia元古宙晚期的冰雪世界早在20世紀60年代，人們從廣泛分布的前寒武紀晚期冰川沉積記錄中就認識到有一次全球性的冰川活動。隨著Rodinia超大陸概念的提出，以及古地磁學證據(jù)顯示，許多冰川沉積是發(fā)生在赤道周圍的低緯度地區(qū)，并且發(fā)現(xiàn)冰川沉積和海相沉積在一起，一些科學家意識到這是一次伴隨Rodinia超大陸解體過程出現(xiàn)的，并且到達了海平面的冰川事件。Kirschvink首先提出了“雪球地球”的概念。由于最早的后生生物化石記錄出現(xiàn)在冰川事件之后，顯示這次冰川事件與生物演化有某種聯(lián)系。Hoffman等人(1998)提出了一套“雪球模式”的理論。

元古宙晚期的冰雪世界早在20世紀60年代，人們從廣泛分布的前晚元古代冰期—雪球模式時間：7.7億年~6億年持續(xù)數(shù)百萬年的前寒武紀的冰川事件海洋中的光合作用停止水循環(huán)停止風化作用停止晚元古代冰期—雪球模式時間：7.7億年~6億年7.7億年前超大陸的裂解使許多小陸塊散布在赤道地區(qū)。以前的內陸地區(qū)變得受海洋氣候影響變得更為潮濕。雪球模式降雨量的增加使大氣中的CO2減少，并使陸地上的風化速率升高。全球溫度降低，在極地海洋中形成巨大的冰蓋。與深色的海水相比，白色的冰反射更多的太陽能，從而使溫度進一步降低。這一正反饋觸發(fā)了無法停止的全球變冷過程，從而使地球在短時間內陷于冰期狀態(tài)中達數(shù)百萬年。7.7億年前超大陸的裂解使許多小陸塊散布在赤道地區(qū)。雪球模式全球平均溫度急速降低到-50oC。大洋中的冰蓋平均厚度高達1km以上。大多數(shù)海生微體生物死亡，只有海底的火山熱泉有生物生存。干冷的空氣使陸地上的冰川不發(fā)育，產生大量的沙漠。由于沒有降雨，由火山活動產生的CO2并沒有被從大氣中移走。當CO2進一步積累，地球開始變暖，海冰開始緩慢的消融。雪球模式全球平均溫度急速降低到-50oC。干冷的空氣使陸地上的經過1千萬年的火山活動，大氣中的CO2濃度增加了1,000倍。持續(xù)的溫室效應使赤道地區(qū)的溫度超過了冰點。雪球模式當?shù)厍驕囟壬邥r，來自赤道附近海冰升華而成的水蒸氣在高緯度重新凍結，使大陸冰川