前寒武紀(jì)地層

古生物地層學(xué)

主講：胡斌

助課：宋慧波

2012年6月12日2021/10/10星期日1復(fù)習(xí)題13什么叫標(biāo)志層和標(biāo)準(zhǔn)化石？地質(zhì)年代劃分的主要依據(jù)是什么？什么叫地層疊覆律和化石層序律？年代地層單位與巖石地層單位有什么不同？5.地層對(duì)比主要有哪幾種方法？2021/10/10星期日2

§4前寒武系§4-1前寒武系概況

§4-2中國的太古宇§4-3中國的元古宇§4-4前寒武紀(jì)全球地史概述2021/10/10星期日3從宇宙大爆炸到地球形成2021/10/10星期日4地球的形成2021/10/10星期日5在2001年公布的《中國區(qū)域年代地層(地質(zhì)年代)表》上，以25億年為界將前寒武紀(jì)劃分為元古宙和太古宙

§4-1前寒武系概況1.前寒武紀(jì)的時(shí)限及地質(zhì)年代劃分

5422021/10/10星期日6地球年齡約為46億年。發(fā)現(xiàn)最古老的沉積變質(zhì)巖層為37.5億年，為格陵蘭島的伊蘇阿（Isua）群。太古宙推測(cè)為始于36或38億年，經(jīng)歷了11-13億年；元古宙始于25億年，經(jīng)歷了大約19.6億年顯生宙第一個(gè)地史年代為寒武紀(jì)，始于5.42億年距今5.42億年以前的地質(zhì)時(shí)代，統(tǒng)稱前寒武紀(jì)，相應(yīng)年代的地層統(tǒng)稱為前寒武系前寒武系是指從寒武紀(jì)初至可確定的地球歷史起始之時(shí)的這一段古老地質(zhì)時(shí)期形成的地層，相應(yīng)地稱這段時(shí)期為前寒武紀(jì)(Precambrian)。

§4-1前寒武系概況2021/10/10星期日7前寒武紀(jì)占地質(zhì)歷史的7/8或87%始太古代太古宙元古宙5422512021/10/10星期日8(1)時(shí)限長(36/38-5.43億年)，經(jīng)歷了32.57億年；(2)地層普遍變質(zhì)(麻粒巖相、角閃巖相、綠片巖相，一般越老變質(zhì)越深)，巖漿活動(dòng)發(fā)育；(3)構(gòu)造變形復(fù)雜，因?yàn)樵嫉貧け?、剛性差、熱流值大，易塑性變形，而且?jīng)歷多期構(gòu)造變動(dòng)；(4)生物化石少（化石少，化石無硬殼、后期破壞）(5)礦產(chǎn)豐富（Fe、Au、U…）2前寒武系的特征2021/10/10星期日93巖系特征及其研究方法（1）同位素年齡測(cè)定前寒武紀(jì)的地層都由結(jié)晶巖石構(gòu)成，礦物中的放射性同位素年齡便成為前寒武紀(jì)地層時(shí)代確定、劃分、對(duì)比的重要手段和首選方法，成為大區(qū)域乃至全球性前寒武系劃分、對(duì)比的基本依據(jù)。一般采用鉀／氬法(K／Ar)、鈾／鉛法(U／Ph)和銣／鍶法(Rb／Sr)。

（2）構(gòu)造—巖漿旋回法根據(jù)地層之間的不整合接觸，以及對(duì)不整合面上、下巖層的巖石特征、構(gòu)造特征、變質(zhì)程度、巖漿活動(dòng)等進(jìn)行綜合研究來劃分不同的地質(zhì)構(gòu)造發(fā)展階段的方法，稱為構(gòu)造--巖漿旋回法。根據(jù)構(gòu)造--巖漿旋回確定的前寒武紀(jì)的時(shí)代界線，其“同時(shí)性”具有相對(duì)性，這和顯生宙時(shí)代劃分對(duì)比的含義有差別，僅代表了時(shí)代大致相當(dāng)?shù)臉?gòu)造發(fā)育升段。2021/10/10星期日10

（3）地層劃分、對(duì)比的巖性標(biāo)志：

前寒武系中特殊的巖石類型和沉積建造，可作為地層劃分、對(duì)比的標(biāo)志。距今l900—2000Ma地層中的條帶狀鐵礦建造，屬于碧玉鐵質(zhì)巖類(鞍山式鐵礦)。它分布廣、層位穩(wěn)定，是太古宙和古元古代典型的沉積建造。在前寒武紀(jì)晚期，大致在距今680—800Ma之間發(fā)育的冰磧層，在世界上許多地區(qū)都有分布，在我國南方稱為“南沱冰磧層”和“古城冰磧層”。冰磧層具有同時(shí)性的特征，可以作為遠(yuǎn)距離對(duì)比的良好標(biāo)志。2021/10/10星期日11前寒武紀(jì)地層中目前發(fā)現(xiàn)的主要是海生的菌藻類、疊層石和原始的后生動(dòng)物群化石，可用于劃分、對(duì)比地層。微古植物則主要見于中、新元古代，以個(gè)體較小(直徑小于10μm的屬種約近1／4)、膜殼較薄、紋飾簡單為特征，如Leiominuscula(光面小球藻)；在l600—1000Ma的中元古代階段，以膜殼較厚、個(gè)體較大、紋飾復(fù)雜且形狀多樣為特征，如Favososphaeridium(巢面球形藻)及Qudratimorpha(方形藻)等；新元古代，則多出現(xiàn)絲狀藻、球藻，同時(shí)還出現(xiàn)褐藻甚至各種大型宏體(宏觀)藻類。宏觀藻類主要包括Chuaria(喬爾藻)、Longfengshania(龍鳳山藻)及Pumilibaxa(小履藻)等大型肉眼可見的藻類。新元古代末，，地球上出現(xiàn)了后生動(dòng)物并開始輻射發(fā)展。由于它們都呈印痕狀態(tài)保存，無硬體骨骼或外殼，一般稱為裸露動(dòng)物群，即埃迪卡拉動(dòng)物群。

（4）生物地層學(xué)方法小球藻球形藻龍鳳山藻2021/10/10星期日12

太古宇是指在太古宙(ArchaeozoicEon)這段時(shí)間內(nèi)形成的地層，這些地層通常是比較復(fù)雜的古老變質(zhì)巖體。年代距今至少在2500Ma以上(2500-3600Ma)。§4-2中國的太古宇1.概述就全球而言，出露或淺埋的太古宙地殼僅占大陸面積的7％，它們和隱伏的古老基底一起構(gòu)成了大陸原始格架的雛形。太古宙地層的巖石幾乎均遭受過不同程度的變質(zhì)作用，因而形成了極具特色的變質(zhì)巖。可分為高級(jí)變質(zhì)巖區(qū)的麻粒巖相、中級(jí)變質(zhì)巖區(qū)的角閃巖相和低級(jí)變質(zhì)巖區(qū)的綠片巖相。在太古宙時(shí)期，共存的侵入巖主要由云英閃長巖(tonalite)、奧長花崗巖及花崗閃長巖組成，是地殼早期演化中構(gòu)成太古宙基底的主體，也是地球上已知最古老的低密度陸殼，直接漂浮在地幔之上，成為太古宙地殼的結(jié)構(gòu)特色之一。2021/10/10星期日132.中國的太古宇（1）地層區(qū)劃太古宙以變質(zhì)地區(qū)作為地層分區(qū)單元。依據(jù)其出露情況分為5個(gè)地層區(qū)：I-塔里木變質(zhì)巖地層區(qū)；Ⅱ-華北變質(zhì)巖地層區(qū)；Ⅲ-揚(yáng)子變質(zhì)巖地層區(qū)；Ⅳ-秦嶺一大別一蘇魯變質(zhì)巖地層區(qū)；V-華南變質(zhì)巖地層區(qū)2021/10/10星期日14

（2）中國北方的大古宇

中國太古宙地層主要分布在中國的北方，以華北北部及中部發(fā)育最好，始太古代的花崗質(zhì)地質(zhì)體出露面積小，古太古界由黑云斜長片麻巖、含鉻云母石英巖、斜長角閃巖所組成。中太古界主要由麻粒巖、深成奧長花崗巖、云英閃長巖及與火山巖組成。其中冀東以遷西巖群為最為典型。

新太古界是華北克拉通的主要組成部分，多以火山一沉積巖的多旋回所組成。新太古界：分布最廣，西自阿拉善、賀蘭山經(jīng)陰山、太行山-呂粱山、燕山、遼吉、魯西、膠東、皖豫陜，均有大片出露中太古界：主要見于冀東的遷安一遷西地區(qū)、吉林的龍崗地區(qū)、山東中部郯廬斷裂中的沂水地區(qū)、膠東地區(qū)以及遼北等地區(qū)。古太古界：以冀東為代表。始太古代：地表僅見于鞍山附近。2021/10/10星期日15遷西運(yùn)動(dòng)五臺(tái)運(yùn)動(dòng)阜平運(yùn)動(dòng)23002021/10/10星期日16古太古界（3600-3200Ma）：阜平群下部、遷西群、下鞍山群：原巖以基性火山噴發(fā)巖為主，上部夾有中酸性火山巖—粘土質(zhì)巖及硅鐵質(zhì)巖沉積，經(jīng)歷了火山噴溢－沉積物質(zhì)的沉積過程，為硅鋁殼逐步加厚的過程，形成了陸殼雛形。巖性：深變質(zhì)巖，原巖為基性、超基性至中酸性火山巖，夾分選不好的碎屑巖及多層硅鐵沉積分析：1）基性、超基性巖來源于地幔，酸性火山巖為侵入體

2）可與現(xiàn)代月球?qū)Ρ龋涸玛?高地（亮）為輝石質(zhì)斜長巖，月海-低地（暗色）為玄武巖。表明：當(dāng)時(shí)巖石圈殼薄、活動(dòng)性強(qiáng)、熱流值高，僅出現(xiàn)殼幔分異（為殼慢雜巖）。中太古界-新太古界（3200-2500Ma）：阜平群上部－龍泉關(guān)群、五臺(tái)群、上鞍山群：

超基性、基性噴出巖相對(duì)減少，中酸性的火山巖增多，沉積巖發(fā)育，沉積巖包括巨厚的碎屑巖（類復(fù)理石沉積組合）、粘土巖、碳酸鹽巖及硅鐵質(zhì)巖，碎屑巖中發(fā)育典型交錯(cuò)層理，表明陸源面積及淺海沉積環(huán)境的擴(kuò)大，硅鋁質(zhì)陸殼增長。巖性：深變質(zhì)巖，原巖為基性至酸性火山巖、火山碎屑巖、硬砂巖夾碳酸鹽巖地史分析：沉積巖增加，出現(xiàn)砂巖、碳酸鹽巖等穩(wěn)定淺海沉積，說明陸地面積和淺海沉積范圍擴(kuò)大，且較為穩(wěn)定。

★遷西運(yùn)動(dòng)后，硅鋁質(zhì)地殼形成、加厚，成為古陸核(3)太古宇的巖性特征及形成環(huán)境2021/10/10星期日17§4-3中國的元古宇概述

其時(shí)限范圍為2500—542Ma之間，延續(xù)19．8億年。元古宇是指在元古宙(ProterozoicEon)時(shí)期內(nèi)所形成的地層，元古宙由S．F．埃蒙斯于1887年命名，Proterozoic系希臘詞源，意為早期原始生命。

5422021/10/10星期日18中元古界2021/10/10星期日19中國元古宙地層對(duì)比2300五臺(tái)運(yùn)動(dòng)薊縣運(yùn)動(dòng)2021/10/10星期日20

整體而言，中國元古宇地層分區(qū)單元與中國大陸古板塊的劃分密切相關(guān)，隨著太古宙陸核的不斷增生，在元古宙而逐漸形成了原始板塊，在我國發(fā)展形成四個(gè)穩(wěn)定板塊，即華北板塊、塔里木板塊、揚(yáng)子板塊、西藏(岡瓦納)板塊以及一些小型地塊。這些陸殼板塊在元古宙中一般被洋殼海域所分割。且在元古宙的不同時(shí)段內(nèi)，地層發(fā)育情況明顯不同。2中國元古宇地層區(qū)劃中國各地的中元古代地層，依據(jù)其各自發(fā)育的總體特征可劃分為7個(gè)地層區(qū)：Ⅰ-阿爾泰—興安地層區(qū)Ⅱ-北天山-阿拉善地層區(qū)Ⅲ-塔里木地層區(qū)Ⅳ-昆侖地層區(qū)V-中朝地層區(qū)Ⅵ-華南地層區(qū)Ⅶ-東南地層分區(qū)2021/10/10星期日21（1）構(gòu)造發(fā)展：原始硅鋁質(zhì)陸核的增生、擴(kuò)大，各主要陸殼板塊初具規(guī)模。（2）沉積特征：早期陸殼規(guī)模小，大量不成熟的沉積物由海洋內(nèi)部供給，中、晚期半穩(wěn)定陸殼增大，出現(xiàn)大幅度高差分異，開始出現(xiàn)分選完全的石英砂巖、粘土巖、大量碳酸鹽巖和磨拉石粗碎屑堆積，但厚度大、夾有火山噴發(fā)巖，表現(xiàn)出地臺(tái)基底與蓋層間的過渡性質(zhì)—似蓋層。（3）大氣圈、水圈：初期大氣、水介質(zhì)為缺氧環(huán)境，廣泛出現(xiàn)硅鐵沉積和含金－鈾礫巖，中期普遍出現(xiàn)含鐵紅色砂巖（紅層）、高價(jià)鐵沉積礦層、可燃有機(jī)巖和膏鹽沉積，表明含氧的大氣圈、水圈及氣候分帶現(xiàn)象；中晚期海相沉積中出現(xiàn)大量原生白云巖，表明盡管該時(shí)期大氣中CO2含量較各太古代要低，但仍較古生代后要高，水介質(zhì)HCO3－離子濃度很高，白云石可在淺海中直接沉淀。3古元古代、中元古代概述

（25～18，18～10億年）2021/10/10星期日22（4）地層特征1)中國北部的古元古界（2500-1800Ma）古元古代使太古代陸核進(jìn)一步擴(kuò)大、固化，形成了所謂“原地臺(tái)”，華北五臺(tái)山、呂梁山剖面滹沱系：（2300-1800Ma）：總厚度逾8000m。上部：呈一個(gè)向上變粗的沉積序列。下部以紫色泥巖、砂質(zhì)泥巖為主，底部有不穩(wěn)定礫巖，泥巖中常見泥裂，雨痕等層面構(gòu)造。中部以厚一巨厚層長石石英砂巖為主，有時(shí)見有礫巖透鏡體，交錯(cuò)層理發(fā)育。上部為巨厚層礫巖。系典型山間盆地磨拉石組合。中部：開始為較深水環(huán)境、具濁流韻律的細(xì)碎屑巖、泥質(zhì)巖夾少量基性火山巖；往上出現(xiàn)大量白云巖和硅質(zhì)條帶白云巖，含疊層石，局部層位可見竹葉狀構(gòu)造及鮞狀結(jié)構(gòu)夾層，頂部泥質(zhì)增多，為潮坪一碳酸鹽臺(tái)地-逐漸變?yōu)槌鄙弦怀遍g環(huán)境。下部：自下而上由礫巖、砂礫巖—砂巖、頁巖和白云巖以及變質(zhì)礫巖、長石石英砂巖、千枚巖、大理巖組成。砂巖中交錯(cuò)層理十分發(fā)育，波痕、泥裂常見，有時(shí)出現(xiàn)石鹽假晶井含疊層石，表明豆村亞群是由陸棚邊緣逐漸演化為潮坪、瀉湖至廣海陸棚環(huán)境的產(chǎn)物。

五臺(tái)群（2500-2300Ma）：總厚大于15000m，主要為各種變粒巖、斜長角閃巖、角閃片巖，可相變?yōu)楦鞣N片麻巖，中下部有磁鐵石英巖。原巖主要為細(xì)碧角斑巖建造的基性、中基性和酸性火山巖、拉斑玄武巖以及碎屑粘土質(zhì)巖石。出現(xiàn)多個(gè)火山活動(dòng)—碎屑沉積的旋回，代表多次活動(dòng)的島弧外帶（優(yōu)地槽）—島弧內(nèi)部（冒地槽）的發(fā)展過程。

中國北部的元古宇以華北板塊的晉冀交界及燕山地區(qū)研究較深人，最具代表性的是太行山地區(qū)的五臺(tái)山剖面

2021/10/10星期日232)中國北部的中元古界（1800～1000Ma）長城系（1800-1400Ma）：兩個(gè)大型沉積旋回上長城統(tǒng)：自下而上，大紅峪組：鈣質(zhì)砂巖，含大型濱海型斜層理及波痕，夾潮間帶白云巖透鏡體，濱海環(huán)境；高于莊組：碳酸鹽巖沉積，白云巖含硅質(zhì)、錳質(zhì)，夾燧石條帶，廣海環(huán)境。下長城統(tǒng)：自下而上依次發(fā)育常州溝組、串嶺溝、團(tuán)山子組巖性：交錯(cuò)層理含長石砂礫巖、厚層石英砂巖（山間急流、準(zhǔn)平原河流－河口、濱海海灣）—灰綠、黑色炭質(zhì)頁巖（濱、淺海）—雜色砂質(zhì)白云巖，具泥裂、巖鹽假晶（濱岸、淺水、靜水，暴露）薊縣系（1400-1000Ma）：兩個(gè)沉積旋回上薊縣統(tǒng)：沉積厚度小，代表殘余海盆的沉積；下部洪水莊組以粉砂巖、頁巖為主，層理平直，富含炭、鐵、鋁質(zhì)，為靜水沉積；上部鐵嶺組主要為藻礁白云巖下薊縣統(tǒng)：下部楊莊組，泥質(zhì)白云巖，上部霧迷山組，硅質(zhì)白云巖，具竹葉狀構(gòu)造、海底滑坡構(gòu)造，橫向厚度變化大，發(fā)育有類復(fù)理石建造。水淺—水深

天津薊縣剖面處于燕山海槽中央帶，出露了一套基本末變質(zhì)的沉積巖系。為我國中、新占元界的典型剖面。

18±14±16±10±長城系薊縣系青白口系常州溝組串嶺溝組大紅峪組高于莊組團(tuán)山子組下馬嶺組鐵嶺組洪水莊組霧迷山組楊莊組景兒峪組龍山組億年2021/10/10星期日242021/10/10星期日25天津薊縣剖面分布局限，主要限于華北地臺(tái)東部，在郯廬斷裂一線只有零星分布。景兒峪組：灰綠、青灰色泥質(zhì)灰?guī)r,

干旱氣候條件下殘留海盆的沉積。駱駝嶺組：中下部為黃綠色海綠石砂巖夾頁巖，上部為黃綠、紫紅色頁巖夾砂巖，

具大型雙向交錯(cuò)層理、水平或波狀層理、韻律發(fā)育，為濱海沙灘、瀉湖沉積。下馬嶺組：為黃綠、灰黑、灰白色粉砂質(zhì)頁巖沉積，底部具不穩(wěn)定的礫巖、砂巖表明為平緩濱海海灘沉積。新元古界青白口系（1000-800Ma）:3)中國北部的新元古界

2021/10/10星期日264)中國南部的新元古界地表所有大型穩(wěn)定地塊和重要地中間地塊都已形成穩(wěn)定地塊范圍內(nèi)，開始發(fā)育穩(wěn)定類型的蓋層出現(xiàn)了豐富的高級(jí)裸露動(dòng)物群2021/10/10星期日274）中國南部的新元古界

中國南部的新元古界由三個(gè)系所組成，從下而上為青白口系、南華系、震旦系。南方青白口系在鄂西神農(nóng)架地區(qū)發(fā)育較好．南華系、震旦系在宜昌三峽地區(qū)出露完整。震旦系一般為穩(wěn)定碳酸鹽巖地層，晚震旦世出觀了種類空前繁多的宏觀藻類、蠕形動(dòng)物和微古植物化石，為濱-淺海沉積。南華系的古城組和南沱組為冰磧礫巖、凝灰質(zhì)砂礫巖，為冰川堆積的產(chǎn)物，可能代表了當(dāng)時(shí)地殼強(qiáng)烈上升、氣候急劇寒冷而形成的山地冰川和內(nèi)陸冰流覆蓋所致。大塘坡組位于兩個(gè)冰磧層之間，代表了氣候溫暖的間冰期沉積。青白口系馬槽園組形成于淺海環(huán)境，并伴有火山活動(dòng)，為晉寧運(yùn)動(dòng)后揚(yáng)子地臺(tái)發(fā)展初期的產(chǎn)物。蓮沱組為以河流相為主的陸相沉積，形成于晉寧運(yùn)動(dòng)之后的古侵蝕面上。2021/10/10星期日28震旦系南華系南方宜昌峽東剖面蓮沱組：下部棕紫色礫巖、長石石英砂巖，具交錯(cuò)層、干裂紋；上部紫紅色為主的砂巖、頁巖夾凝灰?guī)r南沱組：灰綠色冰積礫巖陡山沱組：灰色、灰黑色薄～中厚層泥灰?guī)r和泥質(zhì)白云巖夾黑色頁巖燈影組：灰白色硅質(zhì)白云巖、鮞狀白云巖、內(nèi)碎屑白云巖，出現(xiàn)有中國已知的層位最低的硬殼動(dòng)物化石（圓管螺）河湖——濱?！箨懕ā獪綮o水——潮坪、瀉湖（蓮沱組）—（南沱組）—（陡山沱組）—（燈影組）

2021/10/10星期日292021/10/10星期日30

§4-4前寒武紀(jì)全球地史概述地球的早期演化史第一階段：大約時(shí)限為40億-46億年間。地球在46億年前后已成為固態(tài)，在結(jié)構(gòu)上可能處于近均質(zhì)狀態(tài)，而后產(chǎn)生圈層的分化，并分化為地核、地幔及地殼。第二階段：是地殼的形成及圈層的進(jìn)一步演化。大致從36/38億-40億年之間，正變質(zhì)巖中的年齡數(shù)值頗多，推測(cè)當(dāng)時(shí)存在大規(guī)模的地表熔巖噴溢及深部巖漿侵入，它們不斷固結(jié)而導(dǎo)致地殼逐步增厚，并形成以硅鎂層為主的地殼圈層。在這一時(shí)期可能形成了200多個(gè)直徑超過lkm的隕擊盆地，并認(rèn)為由于隕擊到地球表面的能量．可能成為地質(zhì)、大氣和生物變化的重要驅(qū)動(dòng)力?？傊?，地球的早期演化階段是地球內(nèi)部物質(zhì)自身通過物理及化學(xué)效應(yīng)逐步調(diào)整及分化的結(jié)果，并以物質(zhì)分化的形式，在大約距今36/38億到46億年間形成了圈層構(gòu)造。2021/10/10星期日31

在地球形成的最初期間(距今3800-4600Ma)，地球處于高溫熔融狀態(tài)。因地球在旋轉(zhuǎn)過程中，發(fā)生物質(zhì)分異作用，逐漸出現(xiàn)層圈結(jié)構(gòu)，最外面的圈開始降溫冷卻，大約距今3800Ma前后，在超鐵鎂質(zhì)地幔外面。出現(xiàn)冷凝的玄武巖質(zhì)外殼，這便是初期原始地殼，初期原始地先薄而脆弱，多斷裂．多火山。在此期間．受到流星體的強(qiáng)烈撞擊，使地殼表面形成許多大大小小的撞擊坑和環(huán)形山，以反由撞擊作用而誘發(fā)的火山噴發(fā)作用。2巖石圈的起源和演化始太古代，地球處于天文演化階段，經(jīng)歷了地幔熔融階段，可能形成拉斑玄武巖和超鎂鐵巖的初始地殼（硅鎂質(zhì)）。古太古代至新太古代，華北地區(qū)經(jīng)歷了海底火山噴發(fā)—沉積物堆積的兩大噴發(fā)－沉積旋回，也經(jīng)歷了兩大變質(zhì)作用及構(gòu)造巖漿旋回。經(jīng)歷了初期地殼經(jīng)過復(fù)雜構(gòu)造變動(dòng)逐步固化、擴(kuò)大，終于發(fā)展到具有相當(dāng)規(guī)模的原始硅鋁質(zhì)陸殼（陸核）的歷史。2021/10/10星期日32古太古代-新太古代(距今36-25億年)期間，巖石圈由于強(qiáng)烈火山作用和巖漿侵入活動(dòng)而迅速增厚，形成了原始的硅鋁質(zhì)大陸地殼，稱為次生原始地殼--古陸核。陸核的形成階段古元古代時(shí)期，由于太古宙地殼的迅速增厚，使得元古宙的火山作用有明顯的減弱趨勢(shì)。因而出現(xiàn)廣泛的沉積作用。古陸核以島嶼狀態(tài)出現(xiàn)。古元古代末，在許多地區(qū)出現(xiàn)了最早的穩(wěn)定區(qū)(原始地臺(tái))；中、新元古代時(shí)期，巖石圈出現(xiàn)穩(wěn)定的地臺(tái)區(qū)和活動(dòng)的地槽區(qū)并存格局，此時(shí)地殼運(yùn)動(dòng)可能以水平運(yùn)動(dòng)(板塊運(yùn)動(dòng))方式進(jìn)行。前寒武紀(jì)巖石大多發(fā)生了不同程度的變質(zhì)作用，改變了原來的面貌，它們主要出露在地盾區(qū)或作為地臺(tái)區(qū)的結(jié)晶基底，在地槽區(qū)的一些中間地塊內(nèi)也分布前寒武紀(jì)晚期的巖石。所以地盾區(qū)和地臺(tái)遭受強(qiáng)烈切割基底出露地區(qū)，是研究前寒武紀(jì)地層的主要場所。2.巖石圈的起源和演化2021/10/10星期日33我國古太古界--新太古界的分布限于華北（中朝）板塊，可能包括塔里木板塊鄂爾多斯陸核冀遼陸核河淮陸核中朝板塊界線及推測(cè)界線陸核的形成階段（36-25億年）2021/10/10星期日34華北古太古界-新太古界柱狀剖面圖陸核的形成階段（36-25億年）2021/10/10星期日35古元古代原地臺(tái)形成期滹沱系五臺(tái)群中低級(jí)變質(zhì)巖，原巖淺海陸緣碎屑巖、碳酸鹽巖至沙泥質(zhì)濁積巖，中部夾火山碎屑巖。淺變質(zhì)巖，下部和中部為濱淺海碎屑巖-碳酸鹽沉積，中部夾少量玄武巖。整體特征：1）以沉積巖為主，夾有濁積巖、磨拉石和火山巖，說明地殼仍然有活動(dòng)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(yùn)動(dòng)II-18億年-原地臺(tái)形成五臺(tái)運(yùn)動(dòng)II-23億年阜平運(yùn)動(dòng)-28億年地史分析：火山巖減少和沉積巖增加，說明阜平運(yùn)動(dòng)后，Ar分散的古陸核已經(jīng)聯(lián)合成為較大陸核，Pt1分布于韌性剪切成因盆地內(nèi)，呂梁運(yùn)動(dòng)使其焊接，并進(jìn)一步擴(kuò)大固化形成原地臺(tái)2021/10/10星期日36Pt1原地臺(tái)形成:五臺(tái)-呂梁山區(qū)剖面滹沱系上部（上下共〉8000m)五臺(tái)群（〉7000m)中-低級(jí)變質(zhì)巖，原巖淺海陸緣碎屑巖、碳酸鹽巖至沙泥質(zhì)濁積巖，中部夾火山碎屑巖。變質(zhì)砂礫巖（紅色磨拉石沉積組合）五臺(tái)運(yùn)動(dòng)（2300Ma)阜平運(yùn)動(dòng)（2800Ma)滹沱系下部

淺變質(zhì)濱淺海碎屑巖-碳酸鹽沉積，夾少量玄武巖。呂梁運(yùn)動(dòng)I（1900Ma)呂梁運(yùn)動(dòng)II（1800Ma)2021/10/10星期日37中-新元古代似蓋層和蓋層形成新元古界：青白口系中元古界：薊縣系（上）長城系（下），薊縣運(yùn)動(dòng)（8億年）寒武系：府君山組淺海砂頁巖、碳酸鹽巖，厚度小、分布廣，成份成熟度高，無火山活動(dòng)，為地臺(tái)真正蓋層晉寧運(yùn)動(dòng)（芹峪抬升）（10億年）淺海碎屑巖、碳酸鹽巖為主。特點(diǎn)：1）基本未變質(zhì)；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(tái)的似蓋層沉積由于原地臺(tái)的形成，地殼剛性增加，早期出現(xiàn)規(guī)模較大、邊界明確的裂陷槽-裂谷盆地，Pt2即分布于這些裂陷槽中

芹峪抬升后，華北地區(qū)進(jìn)入穩(wěn)定的板塊發(fā)展階段2021/10/10星期日38Dolomite,Pt2w,Beijing2021/10/10星期日39Dolomitewithstromatolite,Pt2t,Beijing2021/10/10星期日40對(duì)月球的研究可以推測(cè)，前太古宙可能沒有水圈，地球上的水也是次生的。水圈主要來源于巖漿內(nèi)部的結(jié)晶水．通過火山作用噴出地表聚積而成。在太古宙漫長時(shí)期內(nèi)，強(qiáng)烈的火山作用是水圈迅速形成的直接原因。從現(xiàn)有的物質(zhì)記錄可知，早在距今3000Ma前地球上就已存在沉積作用的生成物，世界各地太古宙綠巖帶中普遍發(fā)現(xiàn)枕狀玄武巖海底噴發(fā)等，這足以說明在距今3500Ma前就有水圈出現(xiàn)。水圈形成的初期，水量較少，原始海洋的海水大約是現(xiàn)代海水量的1／10-1／5。經(jīng)過中、新太古代的積累，水圈增長十分迅速，估計(jì)到新太古代末(距今2500Ma前)，至少有相當(dāng)于現(xiàn)在水量的70％的水形成。一般認(rèn)為，前寒武紀(jì)水圈的特點(diǎn)是由初期的酸性水轉(zhuǎn)變?yōu)槿鯄A性水的過程，即太古宙的大氣是火山氣圈，海水中溶解較多的酸性氣體，因而使海水呈弱酸性，而元古宙水圈pH值有較大的變化，尤其是中、新元古代，海水中的pH值已經(jīng)明顯轉(zhuǎn)變?yōu)槿鯄A性，變成氯化物、碳酸鹽水，致使這一時(shí)期有大量的碳酸鹽巖沉積；前寒武紀(jì)水圈的海水鹽度不斷增大，當(dāng)時(shí)海水中有機(jī)質(zhì)含量很低，反映在沉積巖層的色調(diào)上多是一些淺色的巖層。新元古代隨著藻類的進(jìn)一步繁盛，使地層中含有較多的有機(jī)質(zhì)，其規(guī)模遠(yuǎn)不及顯生宙。

3地球水圈、大氣圈的起源與演化2021/10/10星期日41Ar:缺氧還原性大氣（廣泛出現(xiàn)含金-鈾礫巖）地球在它形成初期有一個(gè)原始的大氣圈，它的成分以H、He為主體。地球大氣有一個(gè)初級(jí)原始階段。開始是以H2為主，后以H2O、N2、CH4、NH4為主的大氣，可維持較長時(shí)間，這可能是前太古宙時(shí)期的大氣狀態(tài)。太古宙由于強(qiáng)烈的火山作用，地內(nèi)大量火山氣體補(bǔ)充進(jìn)入大氣圈，形成次級(jí)的原始大氣，它的成分包括H2O、CO2、CO、N2、Ar、Ne、CH4、SO3、H2S、HF、HCl等。次級(jí)原始大氣的特點(diǎn)是還原態(tài)，仍無游離氧(O2)，新太古代出現(xiàn)世界性分布的條帶磁鐵礦—石英巖，以及產(chǎn)于加拿大、南非等地太古宇中的含瀝青鈾礦—

碎屑巖，都表明當(dāng)時(shí)的環(huán)境中沒有游離氧。

3地球水圈、大氣圈的起源與演化2021/10/10星期日42游離氧的形成主要是高空熱分解和植物的光合作用結(jié)果。由于新太占代海洋中的原核藻類已有相當(dāng)數(shù)量，它們通過光合作用產(chǎn)生了一定數(shù)量的O2，但這些O2又很快被氧化作用耗盡。例如．相當(dāng)—部分O2和當(dāng)時(shí)海水Fe2-結(jié)合形成了Fe2O3，再和FeO結(jié)合，于是出現(xiàn)了FeO.Fe2O3(磁鐵礦)的沉積，因此大氣中仍無游離氧，整個(gè)地表處于還原環(huán)境。在古元古代（1900-2000Ma）之間，出現(xiàn)了鐵質(zhì)膠結(jié)的碎屑沉積——紅色巖層，紅色巖層的出現(xiàn)表明大氣中有數(shù)量較多的O2，使還原態(tài)大氣向氧化大氣轉(zhuǎn)變。Pt1早期:缺氧到含氧過渡（紋帶狀硅鐵組合—早期藻類釋放出的O2被Fe2+吸收而沉淀）；Pt1晚期：逐漸含氧，疊層石大量發(fā)育中元古代，普遍沉積有廣海性的白云巖和淺海相赤鐵礦，說明當(dāng)時(shí)海洋中存在大量的Mg2+和Fe3+，中元古代大氣圈CO2的增高（與太古代和古元古代強(qiáng)烈火山氣體輸入有關(guān)），為當(dāng)時(shí)廣泛性的白云巖沉積提供了自然化學(xué)條件。Pt2：含氧大氣圈形成，出現(xiàn)含鐵紅色砂巖、高價(jià)鐵沉積層、膏鹽沉積和可燃有機(jī)巖，但是Pt2-3:海相沉積中原生白云巖大量發(fā)育，反映當(dāng)時(shí)大氣中CO2比Ar低，但仍比現(xiàn)在高隨著中元古代海洋中光合生物(藻類)的迅速增加，大氣中O2的增值也十分明顯。因此到了新元古代末，大氣圈便由火山氣型大氣轉(zhuǎn)化成CO2一N2一O2型氣圈。據(jù)估計(jì)，此時(shí)大氣圈中的O2含量至少已有現(xiàn)在氧量的7%，生命的絕大多數(shù)已由原來的吸硫轉(zhuǎn)變?yōu)槲?。所以，世界上最早的后生?dòng)物便在元古代末出現(xiàn)。3.地球水圈、大氣圈的起源與演化水圈：在Ar以前已經(jīng)形成，因?yàn)樵贏r中出現(xiàn)玄武巖和礫巖Pt2由還原——氧化2021/10/10星期日434前寒武紀(jì)生物界Ar:主要是化學(xué)化石（如氨基酸、脂肪酸、芳香族碳?xì)浠衔?、環(huán)形化合物等），此外少量疊層石

Pt:菌藻類的時(shí)代微古植物指單細(xì)胞或多細(xì)胞藻類有機(jī)體，我國主要發(fā)育于Pt2-3

宏觀藻類指根據(jù)目前研究程度尚無法歸入現(xiàn)代藻類系統(tǒng)的、肉眼可見的藻類，主要Pt2-3

疊層石繁盛，特別是Pt3EdiacaraFauna指震旦紀(jì)后期出現(xiàn)的，主要由腔腸動(dòng)物（67%水母、海鰓綱）、環(huán)節(jié)動(dòng)物（25%）、節(jié)肢動(dòng)物（似三葉蟲）（5%）組成的不具外殼的多細(xì)胞后生動(dòng)物群。我國發(fā)現(xiàn)地點(diǎn)：鄂西、陜南、淮南、遼南和黑龍江。2021/10/10星期日44（1）始太古代（36億年前）原始生命開始形成，觀點(diǎn)有二：原始海洋中的H2、NH3、CH4和水，在紫外線、閃電等自然條件下，合成氨基酸，再經(jīng)過更為復(fù)雜的過程，合成蛋白質(zhì)，再進(jìn)一步使蛋白質(zhì)形成外膜，開始新陳代謝，形成具有繁殖能力的原始生命。5生命的起源與演化（2）古太古界--新太古界生物面貌：發(fā)現(xiàn)有氨基酸、脂肪酸等生命物質(zhì)發(fā)現(xiàn)有古老的生物化石：疊層石（3500-2700Ma）不分枝、或簡單分枝的穹狀、圓錐狀2021/10/10星期日45Ar疊層石內(nèi)原核生物藻絲體(Australia)

上：2800Ma

下：3300-3500Ma2021/10/10星期日46GunflintChert(1900ma)中的線狀細(xì)菌和念珠狀藍(lán)綠藻外貌類似現(xiàn)代藻外貌類似現(xiàn)代鐵錳還原菌分類位置不明2021/10/10星期日47（3）古元古代-中元古代生物面貌

——菌、藻類時(shí)代由原核細(xì)胞生物演化為真核細(xì)胞生物菌類、藻類占主導(dǎo)地位最豐富地微體古植物和多種類型的疊層石見于加拿大的甘弗林（Gunflint）組（2000-1950Ma）最確切的真核生物發(fā)現(xiàn)于美國弗吉尼亞州的貝克泉組（BeckSprings）的白云巖中（1400-1300Ma）2021/10/10星期日48原核細(xì)胞與真核細(xì)胞的結(jié)構(gòu)原核生物真核生物18億年前出現(xiàn)2021/10/10星期日49疊層石2021/10/10星期日50（4）新元古界生物面貌疊層石繼續(xù)繁盛褐藻、紅藻等高級(jí)藻類進(jìn)一步繁盛，大型絲狀宏觀藻類發(fā)展晚震旦世發(fā)育伊迪卡拉裸露動(dòng)物群，以水母類、海腮綱和蠕蟲類為主2021/10/10星期日51EdiacaranfaunaofAustralia2021/10/10星期日52已知最古老動(dòng)物群——甕安生物群1998.2.5在貴州甕安磷礦區(qū)5.8(>6?)億年前多細(xì)胞動(dòng)物及其胚胎化石的發(fā)現(xiàn),驚動(dòng)了科學(xué)界。《Science》評(píng)論：“使我們第一次目睹了寒武紀(jì)大爆發(fā)之前我們所熟悉的動(dòng)物”。層位:震旦紀(jì)早期陡山沱組磷礦層,時(shí)代略早于依迪卡拉動(dòng)物群。2021/10/10星期日53翁安生物群的層位2021/10/10星期日54產(chǎn)于貴州甕安新元古代陡山沱組中的磷酸鹽化動(dòng)物胚胎化石PhosphatizedanimalembryofossilsfromtheNeoproterozoicDushantuoFm,Weng’an,Guizhou2021/10/10星期日55貴州甕安陡山沱組中的動(dòng)物胚胎化石2021/10/10星期日56貴