讲12 前寒武纪地史
古生物地质学课件 第二篇地球早期史及前寒武地史
（1）距今46亿年至38亿年左右的天文演化阶段； （2）距今38亿年至5.43亿年的前寒武纪时期； （3）距今5.43亿年至现在的显生宙时期。 前寒武纪时期，通过陆核、原地台和地台不同阶段 形成古板块.
古生物学与地层学
二、前寒武地质时代的划分
543
新太古代 中太古代 古太古代 始太古代
新太古代 2800 中太古代 3200 古太古代 3600 始太古代
古生物学与地层学
二、扬子板块的形成史
扬子板块的基底没有出露，通过盆地周边出露的基底推 测扬子地区的核部存在新太古代—古元古代的变质基底， 它形成了扬子板块雏形。
中、新元古代，扬子板块上发育着似盖层沉积，主要碳 酸盐岩、碎屑岩及火山沉积。
扬子板块边缘中、新元古代多以火山活动类型的火山岩 和深海沉积为主。 新元古代后期的晋宁运动，古扬子板块西侧、东南缘及 下扬子地区板块增生，与扬子板块一起构成稳定区，从而 形成了稳定的扬子大陆板块。
南非巴伯顿绿岩带燧石（20亿年）中发现微古植物 与叠层石。
古生物学与地层学
一、微古植物
菌、藻类、植物微孢子及残体的总称。 太古宙原始单细胞菌、藻类植物化石； 元古宙藻类繁盛。
二、叠层石
太古宙和元古宙发育与蓝藻生命活动有关的生物沉积 体——叠层石。
古生物学与地层学
原核生物（35亿年）→真核生物（20亿年） 。菌、藻、叠层石及微古植物。
（4）生物界特征：出现了种类空前繁多的高级裸露动物 群。为古生代开始带壳和硬骨骼动物群打下了基础。 （5）在我国震旦系分布广泛。
古生物学与地层学
古生物学与地层学
一、扬子板块及其边缘南华——震旦纪古地理特征 扬子板块经晋宁运动形成后，南华——震旦系稳定盖层沉积 范围扩大，板内也有裂谷发育；板块边缘往往发育多岛弧海 或复杂的大陆边缘。形成活动类型的沉积。 二、华北板块及其边缘南华——震旦纪古地理特征
前寒武纪地史学-朱茂炎
前寒武纪地质年代划分
GSSP
GSSA
前寒武纪各地质年代基本定义与特征
现代地球：动物为主导的生态系统
青年地球：冷的、含氧的地球
原始地球：热的、缺氧的地球 内部划分稳定地壳形成的阶段性
高精度同位素年代学的实验分析技术
锆石
Radiometric isotopic geochronology
Erwin, 2006
前寒武纪地球历史
教学提纲 Course Outline
前寒武纪地质的特殊性与基本研究方法 前寒武纪地质年代划分 前寒武纪地球历史与演化（包括生命）
冥古宙 和 太古宙 Hadean & Archean Eons 元古宙 Proterozoic Eon 古元古代 Palaeoproterozoic Era 中元古代 Mesoproterozoic Era 新元古代 Neoproterozoic Era
II
前寒武纪地球历史特征
以微生物为主导的 前寒武纪地球-生命系统
以动物为主导的 现代地球-生命系统
87% 地球历史时间
早期地球
蓝色地球
前寒武纪（隐生宙）
Precambrian (Cryptozoic)
显生宙
5.4亿
Phanerozoic
46亿
前寒武纪地质的特殊性
<20% 地表出露岩石 岩浆岩与变质岩为主 变质、变形 几乎没有地层标准化石
前寒武纪地球历史: Introduction
教学提纲 Course Outline
前寒武纪地质的特殊性与基本研究方法
第十一章 各代地史概况(1)
太古代生态图
原核生物
叠层石
三、中国太古代的地层及矿产
主要分布于华北及东北南部，构成华北地台的基底。
可分为三带：
北带：宁夏吉兰泰，到冀东燕山，东延至吉林及辽东 地区。 中带：吕梁山、太行山和鲁西地区。 南带：关中、豫西、大别山、安徽淮阳地区，分称太 华群、登封群、大别群等。
中国元古宙的矿产：
铁矿
锰矿
其他
七、震旦纪世界大地构造格局
震旦纪，大陆壳形成为稳定——古地台。
古地台基底岩石都是变质岩，如各种片麻岩、
角闪岩、混合岩、片岩、千枚岩、大理岩、
石英岩等，穿插着各种侵入体。
古地台有的部分构成地盾部分；但大部分
发育了稳定类型的盖层。
震旦纪全世界形成的古地台
八、中国震旦纪、震旦纪大冰期。
五、元古代的一般地史特征 从缺氧气圈到贫氧气圈 从原核生物到真核生物 由陆核到原地台和古地台
隐生宙最重要的事件： 1、生命的出现并开始走向繁荣 2、原始大气与水圈的向现代成分转变 3、形成了陆核
六、中国元古代的地层及主要矿产
形成了：北方华北原地台、南方扬子原地台，西部塔里
木原地台。
北方稳定、南方活动的特征，一直延续到古生代。
喜马拉雅运动中，许多大陆上断裂，形成拗 陷盆地；东非大断裂继续发展，并有玄武岩
喷发；印度、格陵兰及西北欧等都有玄武岩
喷发。中国东部差异性升降和裂隙式玄武岩
喷发活动都很强烈。
四、华北的第三系 和第四系及第四系 大冰期
华北平原地层综合剖面说明：
①第三纪形成盆地，总体以沉降占优势，沉积物 以湖相细碎屑物质为主； ②湖盆多次与海水沟通（海水内泛）和中断，咸 水或半咸水和淡水沉积及生物组合成有规律的变 化； ③反映气候有周期性变化，有时干热，形成石膏、 盐及红色岩层；有时潮湿，形成暗色岩及煤线、 油页岩、石油等，沙河街组为主要生、储油层； ④随着断裂发育，有多次玄武岩喷发活动。
前寒武纪-
太行山地区分阜平群和龙泉关群，二者呈不整合接触，称阜平运动 〔与此相当的有建屏运动、鞍山运动、嵩阳运动、铁堡运动等〕，是 我国最早的一次构造运动。鲁西称泰山群，以黑云母片麻岩、角闪片 麻岩、角闪岩及变粒岩等为主。
南带：关中、豫西、大别山、安徽淮阳地区，分称太华群、登封群、 大别群等。
11.前寒武纪(太古宙、元古宙)
前寒武纪又称前古生代。
指寒武纪或古生代以前，即距今5.7亿年以前的 地质时代。这一时期形成的地层称前寒武系。
地球年龄为46亿年，约从40亿年前进入地质阶 段，前寒武纪时距约34亿年，占地质历史85％ 的时间。
1977年，国际上将前寒武纪划分为太古宙和元 古宙，界限放在25亿年，太古宙下限为38亿年。 1989年之后，国际上对元古宙进展三分。
华北古陆太古宙陆核分布示意图
11.1.3 太古宙地层的重要矿产
太古宙地层中以铁矿具有世界性的普遍意义。
鞍山的鞍山群中含磁铁石英岩，品位较低，层位稳定， 储量大，常构成大型及特大型铁矿床——鞍山式铁矿。 此外，本溪、密云、冀东迁西、吕梁等大铁矿，均产 于太古宙地层中。
国外：苏必利尔湖铁矿、圭亚那铁矿、瑞典的基隆纳 铁矿、澳大利亚西部铁矿、南非和印度的铁矿等，都 产于太古宙地层。为沉积变质铁矿，占世界铁矿总储 量的60％。
由陆核到原地台和古地台
在太古宙晚期的阜平运动，形成了陆核。早元古代中期的构造运动， 中国称五台运动；早元古代晚期的构造运动，中国称吕梁运动等， 使陆核进一步扩大，形成了原地台和古地台。
古元古代地层和中、新元古代地层有很大区别
下元古界〔Pt1〕和上太古界〔Ar2〕共同构成地台基底。到了中、 新元古代，形成地台盖层。因此，中元古界〔Pt2〕特别是上元古界 〔Pt3〕震旦系〔Z〕属于盖层沉积。
第五章 中国古大陆的形成及前寒武纪地史
第一节 中国前寒武纪生物面貌 第二节 中国古大陆的形成 第三节 中国南华纪和震旦纪的 地层、 地层、古地理和古构造 第四节 前寒武纪的矿产资源
第一节 中国前寒武纪生物面貌 一、微古植物
是菌、藻类、植物微孢子及残体的总称。 是菌、藻类、植物微孢子及残体的总称。
主要指单细胞或多细胞藻类 有机体，我国主要发育于Pt 有机体，我国主要发育于Pt2-3
第一节 中国前寒武纪生物面貌 第二节 中国古大陆的形成 第三节 中国南华纪和震旦纪的 地层、 地层、古地理和古构造 第四节 前寒武纪的矿产资源
第二节 中国古大陆的形成
一、华北板块的形成史 二、华南板块的形成史 三、其它板块的形成史
第二节 中国古大陆的形成
一.华北板块的形成史
太古宙陆核 陆核的形成 （一）太古宙陆核的形成 古元古代原地台 原地台形成期 （二）古元古代原地台形成期 中新元古代似盖层和盖层 （三）中新元古代似盖层和盖层 形成期
Hale Waihona Puke 第一节 中国前寒武纪生物面貌 古球菌(Archaeosphaeroides) 古球菌
• • • 生存年代：超过 亿年前 生存年代：超过30亿年前 生存地点： 生存地点：南非 物种种类：古代球形的 物种种类：
第一节 中国前寒武纪生物面貌
元古宙古生物景观
第一节 中国前寒武纪生物面貌 二、叠层石
前寒武纪化石
斯普里格蠕虫(Spriggina) 斯普里格蠕虫
体长 : 7.5厘米 厘米 亿年至5.7亿年前 生存年代 6亿年至 亿年前 亿年至 生存地点 澳大利亚、非洲、俄罗斯 澳大利亚、非洲、 名称含义 以澳大利亚古生物学家斯普里格 的名字命名 头部呈新月形的蠕虫状动物。没有人知道 头部呈新月形的蠕虫状动物。 它是直立在海底还是像蠕虫一样爬行。 它是直立在海底还是像蠕虫一样爬行。
地史学-前寒武纪
2）華北太古宙時期的重要地質事件：
變質熱事件：華北地區的太古宇在太古宙時期經歷了三 次次重要的熱變質事件。
第一期發生在>30億年之前； 第二次發生在30-25億年； 第三次發生在25-24億年期間。
岩漿作用：與變質熱事件相伴隨的有三次岩漿侵入活動。 構造運動：遷西運動、阜平運動和五臺運動。
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和微生物生態系統的建立：
最早的化石記錄表明原核生物在35億年前就已存在 於地球之上，但是它們何時開始出現還不清楚。微生物 生態系統在太古宙時期已經建立。
澳大利亞Pilbara地盾Warrawoona群（35億年）: 碳酸鹽岩中的疊層
石和黑色燧石中的絲狀-鏈狀微體化石(細胞)----?藍菌類 南非Fig Tree群（31億年）：
艾迪卡拉動物群復原圖
其他早期的後生動物化石記錄—Dawn of the animal
動物胚胎化石(Xiao et al., 1998, Nature)
薄片中的海綿骨針化石(Li & Chen, 1998, Nature)
薄片中的刺細胞動物胚胎和幼蟲 (Chen et al., 2000, PNAS)
殼的動物軟體印模。類似的、大體同時期的軟體印模化石後來在 世界其他地方也有發現。
艾迪卡拉動物群代表了前寒武紀最後一次大的生物輻射演化。
.
科學家依據分子鐘，認為原口和後口動物的分異可能早在 10~13億年前就發生了。也有人根據基因分析推斷後生動物的門 類分異發生在6 .7億年前。
貴州翁安動物群胚胎化石的發現，表明後生動物很可能在 6 億年前已經存在，在翁安動物群可能還存在海綿動物。
後生動物--艾迪卡拉動物群
艾迪卡拉動物群中的部分動 物印痕化石
中国地质大学古生物学与地史学课件..
▪ 前寒武系中特殊的岩石类型和沉积建筑可作
为地层划分比照的标志。如：“碧玉铁质岩 类”、“南沱冰碛层”等。
▪ 4．生物地层
▪ 主要是海生的菌藻类和叠层石及后生动物 ，
具有肯定的地层划分比照意义 。
▪ 后生动物 ：是一些不具硬体局部的无脊椎动
物软体印膜化石，如埃迪卡拉(Ediacara)动物 群，包括腔肠类、环节类，节肢类以及一些分 类位置不明的生物。
和元古宇之间的一套地层；
▪ 葛利普〔1922〕→高振西〔1934〕重新厘定为“寒
武系之下，五台群或泰山群变质岩系之上的一套未 变质的岩系”，以天津蓟县剖面为代表；
▪ 李四光〔1924〕在峡东建立完整的震旦系剖面，时
限为800—540Ma
▪ 1975年：正式确立三峡剖面为震旦系层型剖面 ▪ 近年震旦系又细分为南华系〔下〕和震旦系〔上〕
▪ 3．晚元古代(17亿年左右至8亿年左右)
▪ 稳定和较稳定类型沉积较广泛分布是晚元古
代的特点，中国北方上元古界已是地台型盖层， 地块边缘则分布着地槽型地层，如中国南方的 上元古界。
▪ 华北地块在吕梁运动之后，上元古界
已具有盖层性质，由于地势简单，差异 升降明显，南北海区为中部隆起所分隔， 在南北海区不同程度地都有火山活动。 晚期地势已较低平，相当青白口群的地 层厚度较小，岩相较稳定，为相对均一 的典型盖层，标志着构造发育的一个新 阶段。
▪ (二)中国南方
▪ 中国南方包括秦岭、大别山以南；川
片麻岩、麻粒岩、变粒岩为主，夹角闪岩、片 岩、大理岩及碧玉铁质岩，厚一万多米。最大 的变质年龄约30亿年左右(阜平运动)
▪ 上部五台群不整合于龙泉关群或阜平群之
上，以变粒岩，角闪岩，角闪片岩为主，夹云 母片岩，绿泥片岩、条带状铁矿建筑等。五台
前寒武纪
自地球诞生到6亿年前的时间
01
03 各时期
目录
02 生命
前寒武纪是自地球诞生到6亿年前的这段时间。尽管早在30多亿年前生物就已经出现，但其进化却长期停滞 在很低级的阶段，主要是些低等的菌藻类植物，它们留下的化石说明的情况不多，而且保存这些化石的岩层又太 多经过不同程度的变质，更使得地球的早期历史不易被了解，所以才被划入“隐生宙”。
寒武纪的开始，标志着地球进入了生物大繁荣的新阶段。而在寒武纪之前，地球早已经形成了，只是在漫长 的几十亿年中一片死寂，那时地球上还没有出现门类众多的生物。这样，科学家们便把寒武纪之前这一段漫长而 缺少生命的时间称作前寒武纪。
前寒武纪（Precambrian）是地质年代中，对于显生宙之前数个宙（Eon）所使用的非正式名称，原本正式的 名称是隐生宙（Cryptozoic eon，其后来被拆分成冥古宙、太古宙与元古宙三个时代）。1930年，G.H.查德威 克将地史时期划分为两个阶段——寒武纪以前称为隐生宙，寒武纪迄今称为显生宙——作为地质年代的最高级单 位，其相应地层分别称为隐生宇和显生宇。由于在隐生宇即前寒武系上部不断发现软躯体动物化石，使其部分地 层的划分具备了古生物的依据，而且所谓“隐生”，已逐渐不符合实际情况。1977年，国际地层委员会前寒武纪 地层分会在开普敦第四次会议上，将前寒武纪分为太古宙和元古宙，其界线放在25亿年前，而隐生宙及显生宙这 两个年代地质单位和年代地层单位，已逐渐弃而不用。
各时期
元古代（元古宙）
太古代（太古宙）
震旦纪
太古代离我们久远，其时限约从38亿年至26亿年前，长达12亿年。太古代是具有明确地史记录的最初阶段。 这漫长的12亿年是地球形成后的初始期，地表到处形成童山和荒漠，由于年代久远，确实很难寻觅到化石，人们 对这一时期的生命活动了解得很少。但20世纪后半期，科学家们陆续在南非和澳大利亚获得了重大收获，在变质 程度不太剧烈的沉积岩层中发现了叠层石，这是微生物和藻类活动的产物。此外，人们在这些古老的岩层中还分 析出大量的有机化合物（如呋喃、甲醇、乙醛等）和环状化合物如（苯，羟基苯）。在南非的一套古老沉积岩中， 科学家们借助先进的精密观测仪器，发现了200多个与原核藻类非常相似的古细胞化石，这些微体化石一般为椭 圆形，具有平滑的有机质膜，这是人们迄今为止发现的最古老、最原始的化石，也是在太古代地层中发现的最有 说服力的生物证据。从生物界看，这是原始生命出现及生物演化的初级阶段，当时只有数量不多的原核生物，他 们只留下了极少的化石记录。从非生物界看，太古宙是一个地壳薄、地热梯度陡、火山—岩浆活动强烈而频繁、 岩层普遍遭受变形与变质、大气圈与水圈都缺少自由氧、形成一系列特殊沉积物的时期；也是一个硅铝质地壳形 成并不断增长的时期，又是一个重要的成矿时期。
地质历史时期的主要特征
中生代
▪ 中生代构造运动对中国古地理格局的影响
➢ 印支运动后，中国和亚洲大部分地区处于大陆环 境，欧亚古大陆主体最终形成，新形成的古昆仑 山、古秦岭横贯大陆东西，对于分隔南北古气候 产生一定影响。
➢ 燕山运动则使中国东部地区大兴安岭-太行山-武陵 山一线东西两侧显示出明显的差异现象，西部为 大型稳定内陆盆地，如北方的鄂尔多斯盆地（亦 称陕甘宁盆地）和川鄂盆地，东部则属于环太平 洋强烈的地壳构造运动和岩浆活动带。
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新生代
▪ 第四纪的地史特征
第四纪是地史发展的最新阶段，也是生物界发 展的最新阶段，现代海陆分布及地貌形势已经形 成，但新构造运动仍很强烈，气候变化和气候波 动仍很频繁，周期性地出现过冰川活动，堆积了 引人注目的大面积黄土。人类出现是地史上一个 重要生物事件。
➢第四纪冰期来临的时候，地球的年平均气温曾经比现
在低10℃～15℃，全球有１/３以上的大陆为冰雪覆盖，
冰川面积达5200万平方公里，冰厚平均1000米左右，
海平面下降130米教。学ppt
33
新生代
▪ 第四纪的重要事件之一：第四纪大冰期
➢第四纪冰川的影响：第四纪海平面变化
如在更新世华北沿海地区有5次明显海侵，长 江三角洲地区有6-7次。大约距今6000年时， 海平面回升到现在位置。
➢ 脊椎动物界：被称为爬行动物时代；出现鸟类；晚 三叠世还出现从爬行动物到哺乳动物的过渡类型。
➢ 无脊椎动物：被称为菊石时代。与其伴生的还有各 种昆虫、淡水轮藻等。
➢ 恐龙灭绝是中生代最突出的生物事件。
教学ppt
22
中生代
▪ 中生代构造运动和古地理演化
寒武纪古地理
寒武纪扬子板块的古地理和古构造（包括典型剖面、剖面分析和空间变化）即中国东部地区寒武纪地史特征（15分）古地理特征：继承了震旦纪的古地理、古构造格局，扬子板块以稳定型陆表海为特征，东南部为被动大陆边缘，扬子板块与华夏板块之间为裂谷盆地。
整体特征：寒武纪扬子区海侵广泛，地层具明显两分性：下统为泥砂质和碳酸盐沉积，化石丰富。
中上统以镁质碳酸盐沉积为主，化石稀少。
典型剖面：滇东晋宁梅树村剖面下寒武统：梅树村组：磷块岩，小壳化石富集成层，波状、鱼骨状交错层理，顶部白云岩内含鸟眼构造。
滨海潮间—潮下带沉积筇竹寺组：下部黑色粉砂质、泥质沉积，含炭质及稀有元素—为海水流动不畅的弱氧化至还原环境，可能为潮下低能海湾。
中上部以泥砂质沉积为主，含有三叶虫及澄江动物群等生物化石，环境已趋于正常浅海总体代表持续海侵过程。
沧浪铺组—砂页岩沉积为主，内含浪成波痕和交错层理。
滨海沉积龙王庙组—白云岩。
咸化海沉积中寒武世陡坡寺组\双龙潭组—浅海砂泥、碳酸盐沉积中寒武世后期—滇东地区上升为陆水井沱组—黑色炭质页岩夹薄层灰岩，含磷、稀有元素及黄铁矿，以浮游的盘虫类为主，推测为滞流还原环境石牌组—正常浅海的砂泥质和碳酸盐沉积，产三叶虫Paleolenus天河板组—灰色中层状灰岩、鲕状灰岩，可见大型交错层理。
产Redlichia,并含较多底栖的古杯类石龙洞组—厚层白云岩，化石少。
属于局限台地相宜昌三峡剖面中统覃家庙组：由薄—中层白云岩组成，波痕、交错层理、泥裂、食盐假晶发育上统三游洞组：厚层白云岩，其顶部归属奥陶系从石龙洞组至中上统均为干旱的咸化海环境横向古地理变化：整体特征：扬子板块内为稳定的陆棚海，地势西北高东南低，西部的康滇古陆始终存在，其范围不断扩大1早寒武世：a.梅树村期：在震旦纪基础上发展成碳酸盐缓坡b.筇竹寺期和沧浪铺期：则是以陆源碎屑沉积为主，西北康滇古陆边缘的滇东、川西一带为砂砾岩、粉砂岩类白云质灰岩，向东陆源碎屑颗粒逐渐变细，至桂西、黔东及鄂中等地陆源碎屑减少，碳酸盐增多，物源区为西部康滇古陆c.龙王庙期：为典型的碳酸盐缓坡，仅在古陆东缘的川西南—滇中地区含陆源碎屑，而在川、滇、黔、桂、鄂为大范围的白云岩沉积2中晚寒武世：扬子区西部古陆不断扩大，形成纵贯西部边缘的康滇古陆，古地理由早期的缓坡发展成镶边型碳酸盐台地。
前寒武(总述)-1
46
40 Ar
25 Pt
5.4
0.65 2.5
Hadean
Pz Mz
3
4
前寒武纪主要特点
1. 时限长(Long duration)—— 46~5.42亿年。 2. 地层普遍变质，岩浆活动发育(Wide metamorphism & magmatism)——麻粒岩相、角闪岩相、
绿片岩相，一般越老变质程度越深。
5
地球的起源
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
Big Bang & Earth formation
宇宙诞生10-44秒之后便急速展开,10-34厘米的超微宇 宙在仅仅10-34秒之内迅速膨胀了10100倍,称为暴胀 (inflation）。实际上提出了一个“从无到有”的宇宙起 源模式，对于传统的“无始无终”宇宙观是一个冲击！
6
地球的起源
据天体化学和同位素的宇宙和太阳系年龄 数据： ①宇宙和银河系年龄(宇宙年龄是指大爆炸 至今所经历的时间，它是宇宙无限空间和无限 时间中的一个相对有限的时间概念)。通过天文 学实际观察、数学计算和现代宇宙学模型的探 索，一般认为空间和时间是无限的，银河系年 龄为110-180亿年。
7
地球的起源
②太阳系的年龄: 太阳系内的陨石是从太阳 星云中凝聚而成的，年龄为45-46亿年。月球上 最古老月岩的年龄也是44-46亿年，地球上最古 老的矿物年龄为40-43亿年(最肯定的变质岩为38 亿年,)，通过地壳中铅比率的计算推论地球年龄 是46亿年。 进一步推测，太阳系各类天体在45-46亿年 前已经形成。
10
The natural satellite of Earth-The moon
地球早期史
11
前寒武纪的地史概况(精)
1 前寒武纪的划分和特征 2 地球圈层的起源和演化 3 前寒武纪生物界 4 中国主要古大陆形成史 5 中国震旦纪古地理和古构造
1 前寒武纪的划分和特征
1.1 前寒武纪的
伊迪卡拉纪
新
中
古
新 中
古
始
2004年
1.2前寒武纪的特征
Chen JY, et al, Science, 9 July, 2004, 305:218-222
寒武纪大爆发
Precambrian distributions
Chinese Precambrian geological map
4 中国主要古大陆形成史
4.1 华北板块的形成史 4.2 扬子板块的形成史 4.3 其它板块的形成史
由于原地台的形成，地壳刚性增加，早期出 现边界明确的裂陷槽-裂谷盆地，Pt2-3即分 布于这些裂陷槽中
芹峪抬升后，华北地区进入稳定的板块发展阶段
Arkose with ripples, Pt2, 王屋山
Pt2t/Pt2h/Pt2w, Beijing
Dolomite, Pt2w, Beijing
地球的起源与演化
天文演化 地质演化 4600 Ma
46亿年前太阳星 云中分化形成原始 地球，温度较低， 轻重元素浑然一体， 尚无圈层分异 原始地球一旦形 成，有利于吸集更 多星子使体积和重 量迅速增加，同时 因重力分异、放射 性元素蜕变和星体 撞击而增温 原始地球内部达 到熔融状态时，亲 铁元素比重大而下 沉形成铁镍地核， 亲石元素上浮组成 地幔和原始地壳。 更轻的液态和气态 成分，通过火山喷 发溢出地表形成原 始大气圈、水圈 地球初始圈层分 异的时间约在42亿 年前
生物是如何起源的?
《地球的历史》前寒武纪探秘
《地球的历史》前寒武纪探秘《地球的历史：前寒武纪探秘》当我们谈及地球的漫长历史，就如同翻开一部厚重而神秘的巨著。
而在这部巨著的开篇，便是那充满迷雾与未知的前寒武纪。
前寒武纪，这一时期占据了地球历史的绝大部分，从地球诞生约 46 亿年前开始，一直延续到大约 541 亿年前。
它如同一位沉默的巨人，承载着地球早期演化的关键秘密。
想象一下，最初的地球是一个炽热的、混沌的世界。
在这个阶段，地球的表面还处于极度不稳定的状态。
频繁的火山活动，使得大量的岩浆从地球内部喷涌而出，覆盖着地表。
那时的大气成分与如今大相径庭，充满了各种高温下产生的气体，比如甲烷、氨气等。
随着时间的推移，地球逐渐冷却，地壳开始形成。
这是一个极为漫长的过程，就好像是一位耐心的工匠，在精心雕琢着一件伟大的作品。
最初形成的地壳非常薄且脆弱，不断受到内部力量的冲击和重塑。
在这个时期，海洋也开始慢慢出现。
起初，海洋中的水可能是由地球内部的水蒸气通过火山活动释放出来，逐渐冷凝汇聚而成。
这些早期的海洋，其化学成分与现在的海洋有很大的不同。
它们富含各种矿物质和溶解的气体，是地球化学演化的重要场所。
前寒武纪的生命形式，同样令人着迷。
在这个遥远的时代，生命还处于非常简单和原始的阶段。
最早的生命迹象可能是以微生物的形式存在的，比如原核生物。
这些微小的生命在极端的环境中顽强生存，逐渐适应并改变着周围的环境。
原核生物是地球上最早的生命形式之一，它们没有细胞核和其他复杂的细胞器。
然而，正是这些看似简单的生物，却在地球的演化过程中发挥了巨大的作用。
它们通过光合作用，逐渐将大气中的二氧化碳转化为氧气，为后续更复杂生命的出现创造了条件。
随着时间的推移，生命在前寒武纪逐渐进化。
一些原核生物逐渐发展出了更复杂的结构和功能，为真核生物的出现奠定了基础。
真核生物具有细胞核和其他细胞器，这使得它们能够进行更复杂的生命活动。
在前寒武纪的后期，出现了一些多细胞生物的化石证据。
这些早期的多细胞生物虽然相对简单，但它们的出现标志着生命进化的一个重要转折点。
前寒武纪地球环境变化的记录与解释
前寒武纪地球环境变化的记录与解释前寒武纪是地球历史上非常重要的一个时期，它发生在大约6.4亿年前到5.44亿年前，这个时期的地球环境变化对地球的进化产生了深远的影响。
通过对化石、岩石和地质记录的研究，科学家们逐渐揭示了前寒武纪的地球环境变化，并提出了一些解释。
在前寒武纪，地球上的生命形式非常简单，主要是微生物和一些简单的多细胞生物。
人们发现，前寒武纪地层中存在大量的微生物痕迹化石，这表明微生物在这个时期在地球上占据了重要地位。
这可能是因为前寒武纪的地球环境相对较为稳定和单一，提供了适合微生物生活的条件。
不过，前寒武纪的地球环境并不是一成不变的。
研究发现，这个时期地壳的构造和大气的组成发生了一些变化，对地球环境产生了影响。
例如，地球表面的大陆板块在前寒武纪时期相对稳定，没有像后来那样频繁的断裂运动。
这也导致了气候较为稳定，没有剧烈的气候变化。
此外，前寒武纪的大气中二氧化碳的含量较高，这可能是由于地壳活动和火山活动导致大量的二氧化碳释放到大气中。
随着科技的发展，科学家们还发现，前寒武纪地球环境变化与生物进化之间存在密切的关系。
例如，通过对寒武纪地层中动物化石的研究，发现动物的多样性和复杂性在前寒武纪时期急剧增加。
这与前寒武纪地球环境的变化有关，特别是海洋环境的变化。
科学家们认为，前寒武纪的地球环境变化为动物进化提供了适应和发展的机会，使得生物多样性得以迅速增加。
然而，前寒武纪地球环境变化的具体原因和机制还存在一些争议。
有些学者认为，前寒武纪地球环境的变化可能与行星级的事件有关，例如陨石撞击和行星磁场的变化。
这些事件可能会对地球的气候和地壳构造产生影响，进而导致地球环境的变化。
但是，这些假设目前还没有得到充分的证据支持，需要进一步的研究来验证。
总的来说，前寒武纪地球环境变化的记录和解释是一个复杂而有挑战性的课题。
通过对化石、岩石和地质记录的分析，科学家们逐渐揭示了前寒武纪地球环境的一些变化，并提出了一些解释。
讲12 前寒武纪地史
前寒武地史
地质学基础
第三节 中国东部前寒武纪地史概况 中国东部地区是指阴山—燕山以南，贺兰山—大雪山以东的 广大地区。中国东部的前寒武地史分为两个大地构造单元：华 北区与江南区。现以华北区为例，分析其特征。 华北地块的前寒武地史是陆核区形成并逐渐扩大直至地块最 后形成的历史。 华北地块前寒武综合地层柱状图。 见图 一、太古代、早元古代阶段 太古界、下元古界地层特征以基性—酸性火山岩为主，少量 浅海碎屑沉积，属活动类型沉积组合。其原岩经阜平运动后发 生了强烈的变形变质，部分地壳开始固化成为地壳的稳定核心， 称为陆核。陆核形成以后，经吕粱运动，陆核逐渐扩大形成原 地块。因此我们将太古代称为陆核的形成时代，早元古代称为 原地块的形成时代。 见图 二、中元古代—晚元古代阶段 中元古代—晚元古代早期，本区基本以未变质的石英砂岩、白 云岩、泥页岩为主夹少量火山岩。该套沉积岩属稳定沉积组合，
中 元 古 代 早 元 古 代
第二十五章
前寒武地史
划分依据 地块形成（晋宁运动）
元 古 宙
18亿年
原地块形成（吕梁运动）
25亿年 29-30亿年
太 古 宙
早
陆核形成（阜平运动） 原核生物开始大量出现
晚
38亿年
地质学基础
沉积作用产生
3
第二节 前寒武纪时限划分与特点 2.前寒武的沉积物特征 太古代、早元古代 碎屑岩：以火山碎屑沉积为主，大量岩屑砂岩，条带状硅、铁质 沉积。 碳酸盐岩：太古代极少，元古代增加。 中、晚元古代 藻礁灰岩广泛发育（叠层石），晚元古代末期有一大冰期， 出现大范围的冰川沉积，并成为全球地层划分与对比的标志。 太古代、早元古代主要是活动类型沉积组合，中、晚元古代 开始出现稳定类型的沉积组合。 前寒武的地层普遍遭受变质作用，时代越老变质程度越深。 3.前寒武纪地壳构造演化特征 前寒武纪存在巨大的构造运动、岩浆活动，这种构造运动、 岩浆活动的规模大，范围广，具有全球性，是划分前寒武纪的
5代12纪
地质学家和古生物学家根据地层自然形成的先后顺序，将地层分为5代12纪。
太古代（距今36亿～32亿年之间的地质时期）最低等原始生物产生；藻类、海棉
元古代（距今24亿年前到5.7亿年前这一段地质时期）藻类、海棉
古生代（约开始于5.7亿年前，结束于2.3亿年前）寒武纪（5.4亿年--5亿，延续了4000万年）
海生无脊椎动物时代；海生藻类时代；
奥陶纪（5亿--4.35亿年，6500万年）
海生无脊椎动物时代；海生藻类时代，陆生孢子植物时代；
志留纪（4.35亿--4.1亿年，延续了2500万年）
海生无脊椎动物时代；
泥盆纪（4.1亿--3.55亿年，约5500万年）
鱼时代；陆生孢子植物时代；
石炭纪（约3.55亿--2.95亿年，6000万年）
两栖动物时代；陆生孢子植物时代；
二叠纪（约2.95亿--2.5亿年，4500万年）
两栖动物时代；陆生孢子植物时代，裸子植物时代；
中生代（距今约2.5亿年～距今约6500万年）三叠纪（2.5亿--2.03亿，约5000万年）
爬行动物时代；裸子植物时代
侏罗纪（2.03亿--1.35亿，6800万年）
爬行动物时代；裸子植物时代
白垩纪（1.35亿--6500万年，7000万年）
爬行动物时代；裸子植物时代，被子植物时代
新生代（6500万年~）
第三纪
哺乳动物时代；被子植物时代
第四纪（始于距今175万年）
人类时代；被子植物时代。
球早期史及前寒武地史
球早期史及前寒武地史概述：包括地球在内的太阳系各天体形成于45－46 亿年前。
地球上现知最早的地质记录形成于38 亿年之前,可作为地质作用的地质历史时期的开始。
地球上首次出现多门类带壳生物群的寒武纪始于 5.7 亿年之前，标志着显生宙时期的到来。
46 亿年、38 亿年和5.7 亿年三种实践尺度将全部地球历史划分为两大阶段和三个时期：1、距今46 亿年至38 亿年：天文的演化阶段，地球早期史时期。
从生物演化角度称为冥古宙。
（延续8 亿年）2、距今38 亿年至5.7亿年：前寒武纪时期，隐生宙。
3、距今5.7 亿年至现在：显生宙时期，包括古生代、中生代、新生代。
第一阶段：40－46 亿年期间。
地球在46亿年前已成为固态，在结构上可能处于近均质状态，而后产生圈层的分化，并分化为地核，地幔及地壳。
第二阶段：大致在38－40 亿年之间，是地壳的形成及圈层进一步分化阶段。
地球气圈的形成：地球原始大气圈是同原始地球层圈在同一发展过程中形成和发展的。
断,地球原始大气的成分为一氧化碳、甲据推烷、氨及其它惰性气体，与现代火星大气圈近似水圈的形成：水可能主要来自地球内部，通过火山活动而形成的，大量水气逸散在大气圈中，然后强冷却至地表汇集成水体，长期积累形成了原始海洋。
三、地球上生命起源及前寒武生物演化1、生命起源问题有两种倾向性认识：一种认为生命起源于地球自身的演化过程，由无机物C、H 、O、N、S 等元素逐步演化而形成；另一种认为生命起源于其他星体，后来才被带到地球上来。
2、最早的化石记录38 亿年3、前寒武纪植物界的演化叠层石、真核生物、藻类4、前寒武纪末期裸露动物群的出现生物是何时起源的?UFO, Egypt 金字塔（公元前27世纪），15 种星际有机分子的发现，陨石中分析出氨基酸、嘧啶、脂肪酸7生命地外起源S. Miller （1953）的氨基酸合成实验，Fox 的生物小分子合成生物大分子（类蛋白），化石记录表明的生物进化过程7生命地内起源太古宙时限：25－38 亿年之间，延续13 亿年之久，是具有明确地史记录的最初阶段。
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地质学基础
第二节 前寒武纪时限划分与特点 4.前寒武的生物特征 前寒武的生物界还处在孕育发展阶段，仅有原始的低等生物， 化石稀少，加上前寒武的地层普遍遭受多次构造运动机变质作 用，化石难以保存，这对研究前寒武的生物特征带来了较大困 难。 太古代 公认的最老化石产于南非“无花果树群”中，同位素年龄约 35亿年。主要是原核生物残体，大小10微米左右。 31亿年原核生物开始大量出现，并把它作为划分早、晚太古 代的标志。因此太古代经历了原始生命到原始生物的演化，历 时10亿年，只有原核生物。 元古代 19亿年真核细胞生物出现，其代表是微古植物绿藻。真核生 物的出现是生物演化的第一次飞跃。
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第二十五章
前寒武地史
地质学基础
第二十五章
第三节
中国东部前寒武纪地史概况
前寒武地史
但其内存在多个平行不整合，说明此时的地壳的升降运动仍很 频繁，沉积物也不同于真正的盖层沉积，因而属于似盖层沉积。 晚元古代晚期经晋宁运动以后，华北地块最后形成为稳定条 件下的大陆型地壳沉积。 总体看来，太古代可称之为陆核形成阶段，早元古代可视为 原地块形成阶段，中、晚元古代为地块最后形成阶段。而与之 响应的构造运动分别为阜平运动、吕粱运动和晋宁运动。因此 华北区前古生代的地史可总结为三个阶段 1.陆核形成阶段 太古代华北区处于强烈的构造活动状态，沉积物以活动状态 下的基性火山岩、碎屑岩为主，并强烈变形变质，阜平运动以 后形成了最早的稳定类型沉积区（陆核区）。 2.原地块形成阶段
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前寒武地史
地质学基础
第二十五章
第二节
前寒武纪时限划分与特点
前寒武地史
重要标志。 根据现有资料，前寒武纪有三次重大的构造、岩浆活动： 第一次25亿年左右，地壳上形成了稳定的陆核（最早的稳定 类型沉积区，比地块小）。陆核的形成标志着地壳的构造演化 进入了一个新的阶段，并把它作为划分太古代与元古代的重要 标志（太古代称为陆核的形成阶段）。这次构造运动我国称为 阜平运动。 第二次16—8亿年左右，这次运动使陆核进一步扩大形成原 地块，并把它作为早元古代的上限。在原地块上广泛发育稳定 类型的沉积。这次运动我们称为吕梁运动。 第三次8—6亿年左右，这次运动使稳定区进一步发育，稳定 类型沉积分布广泛，地块区形成。这次运动我国称为晋宁运动。 另外由于8—6亿年地壳构造的特殊性，我们将这个时代单独划 分出来，称为震旦纪。
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第二十五章
前寒武地史
地质学基础
第二十五章
第二节 前寒武纪时限划分与特点 10—9亿年高级藻类（红、褐藻）大量出现是生物界的第二次 飞跃。并把它作为中元古代的上限。 7亿年出现了不具硬体的无脊椎动物（裸露动物水母、蠕虫 等），称之为伊迪卡拉动物群，无脊椎动物的出现是生物演化 的第三次飞跃。 6亿年左右，生物界小壳动物群出现，它标志着生物的演化 进入了一个新的阶段。并把它作为划分前寒武与古生代的标志。 5.前寒武的大气组分和水体特征 前寒武的大气经历了缺氧—含氧—富氧的变化。 23亿年前，发育有铀砾岩沉积，因含铀矿物属还原条件下的 产物，不可能在含氧的大气条件下形成，由此推断23亿年前大 气和水体是处于缺氧状态下。 19—18亿年前，首次出现含铁红色砂岩和高价铁沉积，说明 大气中已含有游离氧。 7亿年左右，硫酸盐和卤素大量沉积，说明大气已富氧，其 含氧量已与现代基本相同
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第二十五章
前寒武地史
地质学基础
插图1 华北地块前寒武陆核分布图
华北地块
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插图1 断
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第二十五章
第三节
中国东部前寒武纪地史概况
前寒武地史
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地质学基础
插图1 断
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史前时期 前寒武 古生代
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地质学基础
第二节 前寒武纪时限划分与特点 前寒武经历了32亿年的漫长时期，占整个地质时期的4/5，而 古生代只经历了3.7亿年，中-新生代一共经历了2.3亿年。 2）前寒武的划分（中国方案）
宙 界线年龄（亿年） 代 纪 晚 元 震旦纪 8亿年 古 代 10亿年
中 元 古 代 早 元 古 代
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划分依据 地块形成（晋宁运动）
元 古 宙
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原地块形成（吕梁运动）
25亿年 29-30亿年
太 古 宙
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陆核形成（阜平运动） 原核生物开始大量出现
晚
38亿年
地质学基础
沉积作用产生
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第二节 前寒武纪时限划分与特点 2.前寒武的沉积物特征 太古代、早元古代 碎屑岩：以火山碎屑沉积为主，大量岩屑砂岩，条带状硅、铁质 沉积。 碳酸盐岩：太古代极少，元古代增加。 中、晚元古代 藻礁灰岩广泛发育（叠层石），晚元古代末期有一大冰期， 出现大范围的冰川沉积，并成为全球地层划分与对比的标志。 太古代、早元古代主要是活动类型沉积组合，中、晚元古代 开始出现稳定类型的沉积组合。 前寒武的地层普遍遭受变质作用，时代越老变质程度越深。 3.前寒武纪地壳构造演化特征 前寒武纪存在巨大的构造运动、岩浆活动，这种构造运动、 岩浆活动的规模大，范围广，具有全球性，是划分前寒武纪的
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前寒武地史
地质学基础
第三节 中国东部前寒武纪地史概况 中国东部地区是指阴山—燕山以南，贺兰山—大雪山以东的 广大地区。中国东部的前寒武地史分为两个大地构造单元：华 北区与江南区。现以华北区为例，分析其特征。 华北地块的前寒武地史是陆核区形成并逐渐扩大直至地块最 后形成的历史。 华北地块前寒武综合地层柱状图。 见图 一、太古代、早元古代阶段 太古界、下元古界地层特征以基性—酸性火山岩为主，少量 浅海碎屑沉积，属活动类型沉积组合。其原岩经阜平运动后发 生了强烈的变形变质，部分地壳开始固化成为地壳的稳定核心， 称为陆核。陆核形成以后，经吕粱运动，陆核逐渐扩大形成原 地块。因此我们将太古代称为陆核的形成时代，早元古代称为 原地块的形成时代。 见图 二、中元古代—晚元古代阶段 中元古代—晚元古代早期，本区基本以未变质的石英砂岩、白 云岩、泥页岩为主夹少量火山岩。该套沉积岩属稳定沉积部前寒武纪地史概况 阜平运动以后，陆核区不断扩大，但华北区仍处于构造活动 状态，沉积类型以中—酸性火山岩、碎屑岩为主，稳定组分增 加，多浅变质。经吕粱运动，陆核区相互连接成为原地块。 3.地块形成阶段 吕粱运动后，华北区开始了广泛的较稳定构造条件下的盖层 沉积，由于该时期的盖层沉积厚度巨大，其间具多个平行不整 合而有别于地块区的盖层沉积，因此称其为似盖层沉积，直至 晋宁运动以后，才开始真正的盖层沉积。 思考题 1.简述前寒武生物界发展演化的三次飞跃的特点。 2.简述前寒武大气中含氧量的变化特点及依据。 3.简述前寒武华北地区的构造演化经历了哪几个阶段，各阶段的基 本特点有哪些？
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第二十五章
前寒武地史
地质学基础
第二节 前寒武纪时限划分与特点 目前一般认为地球的年龄约为46亿年。现今发现最古老的沉 积岩年龄约为38亿年。 38亿年前地壳还处在初始阶段，地球表层岩浆活动、火山喷 发异常强烈和频繁，基本上没有沉积作用发生，物质记录难以 保存。 所以我们将38亿年前的时期称之为地球发展的前地质时期或 史前时期（冥古代）。 38亿年以后地球上沉积作用开始发生，称为地质时期或地史 时期。 我们将重点研究中国地质时期的地史特征。 一、前寒武的一般特征 1.前寒武的时限及划分 46 38 6 2.3 0 亿 8 32 3.7 2.3 年 1）前寒武的时限长
第一节 地史学的基本概念与研究内容 何谓地史学： 地史学是研究地壳发展演变历史的一门综合性学科。 地史学的研究内容有哪些？ 面对南望山出露的各种岩层，当你对其进行相分析后，你将 得出它们的沉积环境及演化特征，即沉积史。对其所含化石进 行研究，得出生物史。它们为海洋沉积物，何时抬升为陆地的， 得出构造史。因此地史学包括三方面的研究内容： 1.地表沉积发展史。通过对地层的研究，了解当时的地质作用和形 成环境。 2.生物发展演化史。通过对不同地质时期地层中各种化石的研究， 了解生物的发展演化。 3.构造运动发展史。通过对地质时期的岩层中构造痕迹进行研究， 了解不同地质时期构造发展状况。