前寒武纪地层

251 542
始太古代
前寒武纪
占地质历史的7/8 或87%
元古宙
太古宙
2 前寒武系的特征
(1) 时限长(36/38-5.43亿年)，经历了32.57亿年； (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；
(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；
2300
阜平运动
迁西运动
(3) 太古宇的岩性特征及形成环境
古太古界（3600-3200Ma）：阜平群下部、迁西群、下鞍山群：
原岩以基性火山喷发岩为主，上部夹有中酸性火山岩—粘土质岩及硅铁质岩沉积， 经历了火山喷溢－沉积物质的沉积过程，为硅铝壳逐步加厚的过程，形成了陆壳 雏形。
岩性：深变质岩，原岩为基性、超基性至中酸性火山岩，夹分选不好的碎屑岩及多层硅铁沉积 分析：1）基性、超基性岩来源于地幔，酸性火山岩为侵入体 2）可与现代月球对比：月陆-高地（亮）为辉石质斜长岩，月海-低地（暗色）为玄武岩。 表明：当时岩石圈壳薄、活动性强、热流值高，仅出现壳幔分异（为壳慢杂岩）。
中太古界-新太古界（3200-2500Ma）：阜平群上部－龙泉关群、五台群、上鞍山群：
超基性、基性喷出岩相对减少，中酸性的火山岩增多，沉积岩发育，沉积岩包括 巨厚的碎屑岩（类复理石沉积组合）、粘土岩、碳酸盐岩及硅铁质岩，碎屑岩中 发育典型交错层理，表明陆源面积及浅海沉积环境的扩大，硅铝质陆壳增长。
岩性：深变质岩，原岩为基性至酸性火山岩、火山碎屑岩、硬砂岩夹碳酸盐岩 地史分析：沉积岩增加，出现砂岩、碳酸盐岩等稳定浅海沉积，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，硅铝质地壳形成、加厚，成为古陆核
（4）
地层特征
中国北部的元古宇以华北板块的晋冀交界及燕山地区研究较深人，最具代表性的是太行山 地区的五台山剖面
1)中国北部的古元古界（2500-1800Ma） 古元古代使太古代陆核进一步扩大、固化，形成了所谓“原地台”，华北五台山、吕梁山剖面
滹沱系：（2300-1800Ma） ：总厚度逾8000 m。 上部：呈一个向上变粗的沉积序列。下部以紫色泥岩、砂质泥岩为主，底部有不稳定砾岩，泥岩中常见泥裂，雨痕等层面构 造。中部以厚一巨厚层长石石英砂岩为主，有时见有砾岩透镜体，交错层理发育。上部为巨厚层砾岩。系典型山间盆地磨拉 石组合。 中部：开始为较深水环境、具浊流韵律பைடு நூலகம்细碎屑岩、泥质岩夹少量基性火山岩；往上出现大量白云岩和硅质条带白云岩，含 叠层石，局部层位可见竹叶状构造及鲕状结构夹层，顶部泥质增多，为潮坪一碳酸盐台地-逐渐变为潮上一潮间环境。 下部：自下而上由砾岩、砂砾岩—砂岩、页岩和白云岩以及变质砾岩、长石石英砂岩、千枚岩、大理岩组成。砂岩中交错层 理十分发育，波痕、泥裂常见，有时出现石盐假晶井含叠层石，表明豆村亚群是由陆棚边缘逐渐演化为潮坪、泻湖至广海陆 棚环境的产物。
从宇宙大爆炸到地球形成
地 球 的 形 成
§4-1 前寒武系概况
1.前寒武纪的时限及地质年代划分
在2001年公布的《中国区域年代地层(地质年代)表》 上，以25亿年为界将前寒武纪划分为元古宙和太古宙
542
§4-1 前寒武系概况
前寒武系是指从寒武纪初至可确定的地球历史起始之时的这一段古老地质时期形 成的地层，相应地称这段时期为前寒武纪(Precambrian)。
2. 中国的太古宇
（1）地层区划 太古宙以变质地区作为地层分区单元。依据其出露情况分为5个地层区： I-塔里木变质岩地层区；Ⅱ-华北变质岩地层区； Ⅲ-扬子变质岩地层区； Ⅳ-秦岭一大别一苏鲁变质岩地层区； V-华南变质岩地层区
（2）中国北方的大古宇
中国太古宙地层主要分布在中国的北方，以华北北部及中部发育最好，始太古代的 花岗质地质体出露面积小，古太古界由黑云斜长片麻岩、含铬云母石英岩、斜长角闪岩 所组成。中太古界主要由麻粒岩、深成奥长花岗岩、云英闪长岩及与火山岩组成。其中 冀东以迁西岩群为最为典型。 新太古界是华北克拉通的主要组成部分，多以火山一沉积岩的多旋回所组成。
五台运动
2300
2 中国元古宇地层区划
整体而言，中国元古宇地层分区单元与中国大陆古板块的划分密切相关， 随着太古宙陆核的不断增生，在元古宙而逐渐形成了原始板块，在我国发展 形成四个稳定板块，即华北板块、塔里木板块、扬子板块、西藏(冈瓦纳)板 块以及一些小型地块。这些陆壳板块在元古宙中一般被洋壳海域所分割。且 在元古宙的不同时段内，地层发育情况明显不同。 中国各地的中元古代地层， 依据其各自发育的总体特 征可划分为7个地层区： Ⅰ-阿尔泰—兴安地层区 Ⅱ-北天山-阿拉善地层区 Ⅲ-塔里木地层区 Ⅳ-昆仑地层区 V-中朝地层区 Ⅵ-华南地层区 Ⅶ-东南地层分区
(4) 生物化石少（化石少，化石无硬壳、后期破坏） (5) 矿产丰富（Fe、Au、U…）
3 岩系特征及其研究方法
（1）同位素年龄测定 前寒武纪的地层都由结晶岩石构成，矿物中的放射性同位素年龄 便成为前寒武纪地层时代确定、划分、对比的重要手段和首选方 法，成为大区域乃至全球性前寒武系划分、对比的基本依据。 一般采用钾／氩法(K／Ar)、铀／铅法(U／Ph)和铷／锶法(Rb／ Sr)。
古生物地层学
主 讲：胡 斌 助 课：宋慧波
2012年6月12日
复习题13 1. 2. 3. 4. 什么叫标志层和标准化石？ 地质年代划分的主要依据是什么？ 什么叫地层叠覆律和化石层序律？ 年代地层单位与岩石地层单位有什 么不同？ 5. 地层对比主要有哪几种方法？
§4
前寒武系
§4-1前寒武系概况 §4-2中国的太古宇 §4-3中国的元古宇 §4-4前寒武纪全球地史概述
（2）构造—岩浆旋回法 根据地层之间的不整合接触，以及对不整合面上、下岩层的岩 石特征、构造特征、变质程度、岩浆活动等进行综合研究来划分不 同的地质构造发展阶段的方法，称为构造--岩浆旋回法。 根据构造--岩浆旋回确定的前寒武纪的时代界线，其“同时性”具 有相对性，这和显生宙时代划分对比的含义有差别，仅代表了时代 大致相当的构造发育升段。
（3）地层划分、对比的岩性标志：
前寒武系中特殊的岩石类型和沉积建造，可作为地层划分、对比 的标志。 距今l900—2000 Ma地层中的条带状铁矿建造，属于碧玉铁质岩类 (鞍山式铁矿)。它分布广、层位稳定，是太古宙和古元古代典型 的沉积建造。 在前寒武纪晚期，大致在距今680—800 Ma之间发育的冰碛层，在 世界上许多地区都有分布，在我国南方称为“南沱冰碛层”和 “古城冰碛层”。冰碛层具有同时性的特征，可以作为远距离对 比的良好标志。
小球藻
龙凤山藻 球形藻
§4-2 中国的太古宇
太古宇是指在太古宙(Archaeozoic Eon)这段时间内形成的 地层，这些地层通常是比较复杂的古老变质岩体。年代距今至 少在2500 Ma以上(2500-3600 Ma)。 1. 概述 就全球而言，出露或浅埋的太古宙地壳仅占大陆面积的7％， 它们和隐伏的古老基底一起构成了大陆原始格架的雏形。 太古宙地层的岩石几乎均遭受过不同程度的变质作用，因而形成 了极具特色的变质岩。可分为高级变质岩区的麻粒岩相、中级变 质岩区的角闪岩相和低级变质岩区的绿片岩相。 在太古宙时期，共存的侵入岩主要由云英闪长岩(tonalite)、 奥长花岗岩及花岗闪长岩组成，是地壳早期演化中构成太古宙基 底的主体，也是地球上已知最古老的低密度陆壳，直接漂浮在地 幔之上，成为太古宙地壳的结构特色之一。
2) 中国北部的中元古界（1800～1000Ma） 天津蓟县剖面处于燕山海槽中央带，出露了一套基本末 变质的沉积岩系。为我国中、新占元界的典型剖面。
蓟县系（1400-1000Ma）：两个沉积旋回 上蓟县统：沉积厚度小，代表残余海盆的沉积；下部洪水庄组以粉 砂岩、页岩为主，层理平直，富含炭、铁、铝质，为静水沉积；上 部铁岭组主要为藻礁白云岩 下蓟县统：下部杨庄组，泥质白云岩，上部雾迷山组，硅质白云岩 ，具竹叶状构造、海底滑坡构造，横向厚度变化大，发育有类复理 石建造。水浅—水深 蓟 县 系
（4）生物地层学方法
前寒武纪地层中目前发现的主要是海生的菌 藻类、叠层石和原始的后生动物群化石，可 用于划分、对比地层。 微古植物则主要见于中、新元古代 ，以个体 较小(直径小于10µ m的属种约近1／4)、膜壳 较薄、纹饰简单为特征，如 Leiominuscula(光面小球藻)； 在l600—1000 Ma的中元古代阶段，以膜壳较 厚、个体较大、纹饰复杂且形状多样为特征， 如Favosos phaeridium(巢面球形藻)及 Qudratimorpha(方形藻)等； 新元古代，则多出现丝状藻、球藻，同时还 出现褐藻甚至各种大型宏体(宏观)藻类。宏 观藻类主要包括Chuaria(乔尔藻)、 Longfengshania(龙凤山藻)及Pumilibaxa(小 履藻)等大型肉眼可见的藻类。 新元古代末，，地球上出现了后生动物并开 始辐射发展。由于它们都呈印痕状态保存， 无硬体骨骼或外壳，一般称为裸露动物群， 即埃迪卡拉动物群。
§4-3 中国的元古宇 1.概述
其时限范围为2500—542Ma之间，延续19．8亿年。元古宇是指 在元古宙(Proterozoic Eon)时期内所形成的地层，元古宙由 S．F．埃蒙斯于1887年命名，Proterozoic系希腊词源，意为早期 原始生命。
542
中元古界
蓟县运动
中 国 元 古 宙 地 层 对 比
青 景儿峪 白 组 口 龙山组 系 10 ± 下马岭 组 铁岭组 洪水庄 组
雾迷山 组
杨庄组
长城系（1800-1400Ma）：两个大型沉积旋回 上长城统：自下而上，大红峪组：钙质砂岩，含大型滨海型斜层理 及波痕，夹潮间带白云岩透镜体，滨海环境；高于庄组：碳酸盐岩 沉积，白云岩含硅质、锰质，夹燧石条带，广海环境。 下长城统：自下而上依次发育常州沟组、串岭沟、团山子组岩性： 交错层理含长石砂砾岩、厚层石英砂岩（山间急流、准平原河流－ 河口、滨海海湾）—灰绿、黑色炭质页岩（滨、浅海）—杂色砂质 白云岩，具泥裂、岩盐假晶 （滨岸、浅水、静水，暴露）
3 古元古代、中元古代概述
（25～18，18～10亿年）
（1）构造发展：原始硅铝质陆核的增生、扩大，各主要陆壳板块初具规模。 （2）沉积特征：早期陆壳规模小，大量不成熟的沉积物由海洋内部供给，中、 晚期半稳定陆壳增大，出现大幅度高差分异，开始出现分选完全的石英砂岩、 粘土岩、大量碳酸盐岩和磨拉石粗碎屑堆积，但厚度大、夹有火山喷发岩， 表现出地台基底与盖层间的过渡性质—似盖层。 （3）大气圈、水圈： •初期大气、水介质为缺氧环境，广泛出现硅铁沉积和含金－铀砾岩， •中期普遍出现含铁红色砂岩（红层）、高价铁沉积矿层、可燃有机岩和膏盐 沉积，表明含氧的大气圈、水圈及气候分带现象； •中晚期海相沉积中出现大量原生白云岩，表明尽管该时期大气中CO2含量较 各太古代要低，但仍较古生代后要高，水介质HCO3－离子浓度很高，白云石可 在浅海中直接沉淀。
新太古界：分布最广，西自 阿拉善、贺兰山经阴山、太 行山-吕粱山、燕山、辽吉、 鲁西、胶东、皖豫陕，均有 大片出露 中太古界：主要见于冀东的 迁安一迁西地区、吉林的龙 岗地区、山东中部郯庐断裂 中的沂水地区、胶东地区以 及辽北等地区。 古太古界：以冀东为代表。 始太古代：地表仅见于鞍山 附近。
五台运动
五台群（2500-2300Ma） ：总厚大于15000 m，主要为各种变粒岩、斜长角闪岩、角闪片岩， 可相变为各种片麻岩，中下部有磁铁石英岩。原岩主要为细碧角斑岩建造的基性、中基性和 酸性火山岩、拉斑玄武岩以及碎屑粘土质岩石。 出现多个火山活动—碎屑沉积的旋回，代表多次活动的岛弧外带（优地槽）—岛弧内部（冒 地槽）的发展过程。
•地球年龄约为46亿年。 •发现最古老的沉积变质岩层为37.5亿年，为格陵兰岛的伊 苏阿（Isua）群 。 •太古宙推测为始于36或38亿年，经历了11-13亿年； •元古宙始于25亿年，经历了大约19.6亿年 •显生宙第一个地史年代为寒武纪，始于5.42亿年 •距今5.42亿年以前的地质时代，统称前寒武纪，相应年代 的地层统称为前寒武系