第十一章 中国古大陆的形成和生物记录

吕梁运动使Ar分散的陆核进一步固化、联合成为 更大的陆块----原地台
Pt2-3似盖层和盖层形成:蓟县剖面
上元古界 青白口群
寒武系：府君山组 蓟县抬升（800Ma)
浅海砂页岩、碳酸盐岩，厚度小、分 布广，成份成熟度高，无火山活动， 为地台真正盖层
芹峪抬升（10亿年）
中元古界 西山群 蓟县群 长城群
单塔子群
Ar1-2：
迁西群
Ar1-2壳幔物质交换频繁； Ar2-3沉积岩增加，出现砂岩、碳
酸盐岩等浅海沉积，说明陆地面积和浅海沉积范围扩大， 且较为稳定。迁西运动后，硅铝质地壳加厚，形
成较为稳定的块体----陆核
Pt1原地台形成:五台-吕梁山区剖面
吕梁运动I（1850Ma) 滹沱群下部
吕梁运动II（1750Ma) 滹沱群上部（上下共〉8000m）变质砂砾岩（红色磨拉石沉积组合）
3 构造变形复杂，因为原始地壳薄、刚性差、热流值大，易塑
性变形，而且经历多期构造变动
4 生物化石稀少 5 酸性和还原大气圈和水圈 6 矿产丰富（Fe、Au、U）
二、中国前寒武纪生物记录
生物是何时起源的?
地球上生命的直接证据
格陵兰38亿年的Ar沉积岩中发现在碳氢化合物，认为当时 地球上已存在生命(Cloud,1983)；水Dauphas et al, 2004, Dec 17, Sci. 从地球化学角度据碳同位素比率认为生命过程始于38亿年 前（Shidlowski, 1978). 近年在格陵兰约39.5亿硅质岩中发现有细菌，最早的生物化 石；但也有人认为是沉积构造(Sci, 2000). 有人提出38亿前可能已经存在生命，只是未能保存；仅在 此后才有机会保存成为化石（Sci.,1999） 西澳大利亚34-35亿年的沉积岩中发现丝状、链状细胞体， 认为可能代表了最早的菌、藻类生物体； 南非20亿年地层中发现微古植物和叠层石
晋宁运动形成扬子板块的基底
Deep metamorphic rocks Kongling Group, Three Gorges
神农架群
湘黔桂地区 新元古代沉积示意剖面
重庆彭水 桂南平乐
稳定 浅海 陆棚 沉积 NNW
洋壳
弧后 盆地
岛弧
（三） 其它板块的形成史
塔里木板块 华夏板块
总体上类似与华北板块 基底形成较扬子板块早
浅变质滨浅海碎屑岩-碳酸盐沉积，夹少量玄武岩。 五台运动（2200Ma) 五台群（〉7000m） 中-低级变质岩，原岩浅海陆缘碎屑岩、碳酸盐岩至砂泥质 浊积岩，中部夹火山碎屑岩。 阜平运动（2500Ma) 整体特征：1）以沉积岩为主，夹有火山岩，说明地壳仍然有活 动性；2）晚期大量发育碳酸盐岩、叠层石和红色沉积，说明 大气圈、水圈含氧量增加；3）分布较窄。
已经发现的Ediacara动物群化石点；表明具有球性分布特征
Narbonne, 1998, GSA Today, 8(2):1-8
伊迪卡拉动物群
瓮安生物群
590Ma(?)
伊迪卡拉
570Ma
梅树村生物群
543Ma
澄江动物群
525Ma
三、中国古大陆形成史
前寒武纪分布
中国前寒武纪地质图
（一）华北板块的形成史
（二） 扬子板块的形成史 （三）其它板块的形成史
华北和扬子板 块的范围
（一）华北板块的形成史
太古宙→陆核的形成期 早元古代→原地台形成期 中-新元古代→似盖层和盖层形成期
华北地区太古宇分布图
Ar陆核形成：冀东迁西太古宇剖面
Pt1：
阜平运动（2500Ma+) Ar2-3： 角闪岩，变粒岩，片岩，原岩为基性-中 酸性火山岩夹碳酸盐和碎屑岩10000m 迁西运动（3000Ma+) 麻粒岩，片麻岩，角闪岩，原岩为超 基性、基性-中性至酸性火山岩及碎 屑岩）3000m， 发现有3800Ma的岩石
2000年震旦系又细分为南华系（下）和震旦系（上）
1） 大型稳定板块已形成，发育稳定成熟的盖层 沉积，与寒武系之间无大的构造运动，因而与古 生界接近（无机界）
2）发育丰富、高级的裸露动物群，在Ediacaran 以前出现后生动物胚胎（Nature,98,391:553-58） →少量带壳化石。但整体上，化石仍然较少，保 存差，难以利用生物化石进行广泛的建阶和分带， 有别于古生界（有机界） 3）冰川沉积发育（低纬度大陆冰盖/雪球地球）
Pt3l/Pt3x, Beijing
Slate containing len-shape beddings Pt3x, Beijing
Sandstone with wedged beddings Pt3l, Beijing
中国中元古代古地理图
华北板块的形成史
太古宙陆核的形成 古元古代原地台形成 中新元古代似盖层和盖层形成
贵州瓮安陡山沱组中发现的磷酸 盐化的微管化石，据研究认为属 后生动物（刺胞类）；是目前已 知的最早的后生动物化石之一。
Xiao et al, 2000, PNAS, 97(25):13684
翁安生物群产地
多细胞藻类（八叠球藻）化石；显示保存完好的藻细胞
伊 迪 卡 拉 动 物 群
伊迪卡拉动物群再造
莲沱组砂岩
花岗岩
南沱组冰积岩
灯影组/陡山沱组
灯影组灰岩
扬子板块南华纪和震旦纪古地理
下震旦统：分布局限，西部分布于滇中-川西 苏雄裂陷槽内，下部为陆相火山岩、火山 碎屑岩；上部为含火山灰的陆源碎屑冰川 湖泊沉积。 上震旦统：以碳酸盐沉积为主，广泛超覆， 岩相稳定。
扬子板块大陆边缘南华纪和震旦纪古地理
Furnes H. et al, 2004, Science, 304: , Barberton Greenstone Belt, S Africa
最早的真核生物？
宏观藻类 Grypania cf. spiralis; Negaunei Iron Formation, Pt1 (2.1Ga), Marquette, Michigan (1.87Ga, Schnider et al, 2002) Han et Ranegar, 10 Jul., 1992, Science, 257(5067): 232-235
华北板块主体上缺失南华系和震旦系（处于大陆 剥蚀状态），仅在东缘的胶东、辽南和南缘的豫 西、淮南有震旦纪沉积。
辽东半岛 复县： 南缘豫西 地区：
震旦系：以碳酸盐岩为主，含Ediacara动物群， 时代稍早，称前Ediacara动物群。 南华系：以碎屑岩为主，不含冰川沉积。 寒武系：辛集组 震旦系：罗圈组冰碛岩（650±33Ma）
2、扬子板块南华纪和 震旦纪古地理特征
扬子板块内部南华纪和震旦纪 地层序列及古地理
扬子板块大陆边缘南华纪和震 旦纪地史特征
天柱山段
遗迹化石
碳酸盐台地 浅滩、潮坪 -泻湖沉积
98年在贵州的陡山 沱组中发现了动物 胚胎
深水滞流沉积
Nh
冰川-冰海沉积 河流-滨海
扬 子 板 块 内 地部 层南 序华 列纪 和 震 旦 纪
南非中太古代(3.5Ga)发现古老生物标志-矿化虫管
1. 南非Barberton绿岩带35亿年的玄武岩中发现有微米级的管 状结构，认为属于海洋水下微生物活动形成的； 2. 微管边缘含有机碳成分，C同位素成分测定支持其属于有机 生物成因； 3. 标志着海底岩浆岩上曾有微生物活动； 4. 玄武岩的同位素测年年龄值为35亿年；推测是在喷出后不 久微生物活动的痕迹。
晋宁运动
吕梁运动
中 国 前 震 旦 纪 地 层 对 比
五台群
稳定类型
活动类型
中国中元古代古地理图
四、中国南华纪和震旦纪 的古地理和古构造
1. 南华纪和震旦纪的定义 2. 扬子板块南华纪和震旦纪古地理特征 3. 华北板块南华纪和震旦纪古地理特征 4. 塔里木板块南华纪和震旦纪古地理特征
1、南华纪和震旦纪定义
（二） 扬子板块形成史
• 无肯定的Ar基底，推测有。证据：在广 西摩天岭发现锆石（28.5亿年）， （2001年报道有32亿年的基底） 。 • Pt1很零星，如武当山的武当群（22亿 年） 、川西的河口群（17-19亿年）、云 南的康定群和四川盆地的航磁异常。 • Pt2以后为原地台（似盖层）发育阶段
小球藻
Pt2 中晚期16-10.5亿年，膜壳较厚，个体较大，纹饰复杂，如粗面球藻、
方形藻、有核球形藻，为原核生物。
1050Ma开始，出现多种丝状藻、球藻，纹饰更加复杂，个体一般较大。 同时出现真核藻类，如褐藻、红藻。
•
新元古代，出现大量宏观藻类，肉眼可见，如乔尔藻、龙凤山藻
3、 元古宙（Pt3后期南华纪冰期后）: 无壳后生动物出现
扬子板块：Z1分布局限，Z2广泛超覆；
扬子板块东南(被动)大陆边缘—湘桂裂陷海盆：
Z1：下部和上部为冰川成因含砾砂板岩，中部
含火山物质的灰绿色砂页岩。
Z2:非补偿较深水缺氧沉积(黑色碳质、硅质页岩).
华夏板块西部大陆(活动)边缘—岛弧海
厚达4000m砂泥质复理石沉积，属补偿充填；
华夏板块——古陆
扬子板块南华纪和震旦纪沉积示意剖面
鄂西元古宇剖面
Z：莲沱组
Pt31：马槽园组
稳定类型盖层沉积
晋宁运动II（800Ma)
为红色山麓堆积—磨拉石沉积组合， 成份为碳酸盐砾岩、砂砾岩
晋宁运动I（1000Ma)
Pt2：神农架群
Pt2-Ar：崆岭群
主要为碳酸盐岩，含叠层石，为陆棚 浅海沉积，夹凝灰质沉积——原地台
1600Ma 1600Ma-3200Ma
伊迪卡拉动物群：伊迪卡拉山庞德石英砂岩（6.3亿年） 贵州的瓮安生物群 庙河生物群 震旦纪后期出现的，主要由腔肠动物（67%水母、海鳃纲）、 环节动物（25%）、节肢动物（似三叶虫）（5%）组成的不具外壳 的多细胞后生动物群。我国发现地点：鄂西、黔东、陕南、淮南、 辽南和黑龙江。
Apex Chert (3.5Ga), W. Australia; 最古老的原核生物化石
第十一章 中国古大陆的形成 和生物记录
一、 前寒武纪的划分和特征
二、 前寒武纪生物界
三、中国主要古大陆形成史
四、中国南华纪和震旦纪的古地理和古构造
一、前寒武纪的划分和特征
Sinian, Z, 震旦纪
Nh, 南华 纪
2008年
前寒武纪特征
1 时限长(46-5.4亿年)
2 地层普遍变质 (麻粒岩相、角闪岩相、绿片岩相，一般越老变质越 深)，岩浆活动发育
“震旦”为中国的古称，在印度佛经中指中国
李希霍芬（1871）最早将其用于地层，指下古生界和 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—543Ma 1975年：正式确立三峡剖面为震旦系层型剖面
Pt2t/Pt2h/Pt2w, Beijing
Dolomite, Pt2w, Beijing
Dolomite with stromatolites & cross-beddings, Pt2t, Beijing
cyanobacteria
Dolomite with stromatolite, Pt2t, Beijing
浅海碎屑岩、碳酸盐岩为主。特点：基 本未变质；成份成熟度高。但是,厚度巨 大；仍含火山岩。反映地壳仍不是很稳 定——原地台的似盖层沉积
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Baidu Nhomakorabea展阶段
Arkose with ripples, Pt2, 王屋山
朱士兴,1999, (常州沟组宏观藻类化石, Hebei, ca 1.7Ga)
朱士兴, 1995, Chi Sci Bull, 40(12) (团山子组宏观藻类 1.65Ga, Tianjin)
螺旋状宏观藻类, 1.5-1.4Ga, India, China, Canada, USA
Pt2, 河北行唐高于庄组 (1.6Ga
中国前寒武纪生物记录
1 太古宙和元古宙：叠层石（我国华北板块和扬子板块的元古宇） 20-17亿年：格鲁纳叠层石和喀什叠层石为主； 16-12亿年：锥状叠层石和假裸枝叠层石为主； 12-10亿年：贝加尔叠层石为主； 10-8亿年：裸枝叠层石和林奈叠层石为主 2 元古宙：藻类（alga） • • •
Pt2早期藻类个体小（直径小于10цm），膜壳较薄，纹饰简单。如光面
3、华北板块南华纪和震旦纪古地 理