前寒武紀

寒武紀的開始，標誌著地球進入了生物大繁榮的新階段。而在寒武紀之前，地球早已經形成了，只是在漫長的幾十億年中一片死寂，那時地球上還沒有出現門類眾多的生物。這樣，科學家們便把寒武紀之前這一段漫長而缺少生命的時間稱作前寒武紀。

前寒武紀（Precambrian）是地質年代中，對於顯生宙之前數個宙（Eon）所使用的非正式名稱，原本正式的名稱是隱生宙（Cryptozoic eon，其後來被拆分成冥古宙、太古宙與元古宙三個時代）。1930年，G.H.查德威克將地史時期劃分為兩個階段——寒武紀以前稱為隱生宙，寒武紀迄今稱為顯生宙——作為地質年代的最高級單位，其相應地層分別稱為隱生宇和顯生宇。由於在隱生宇即前寒武繫上部不斷發現軟軀體動物化石，使其部分地層的劃分具備了古生物的依據，而且所謂“隱生”，已逐漸不符合實際情況。1977年，國際地層委員會前寒武紀地層分會在開普敦第四次會議上，將前寒武紀分為太古宙和元古宙，其界線放在25億年前，而隱生宙及顯生宙這兩個年代地質單位和年代地層單位，已逐漸棄而不用。

前寒武紀開始於大約45億年前的地球形成時期，結束於約5億4200萬年前——大量肉眼可見的硬殼動物誕生之時。儘管前寒武紀佔了地史中大約八分之七的時間，但人們對這段時期的了解相當少。這是因為前寒武紀少有化石記錄，且其中多數的化石，如疊層石，只適合用作生物地層學研究。此外，許多前寒武紀時期的岩石已經嚴重變質，使其起源變得隱晦不明。而其他的不是已經腐蝕毀壞，就是還埋藏在顯生宙地層底下

並未明了生物究竟起源於何時。在格陵蘭西岸海外群島曾發現一些古老石頭，內含38億年前的碳，可能是早期的有機物。此外在澳大利亞西部有一些保存良好的細菌，年代已超過34億6000萬年。目前已知最早的複雜多細胞生命型態，可能出現於大約6億年前；世界各地有許多5億4200萬年前到6億年前之間的軟體無殼動物化石，被稱為埃迪卡拉動物群（Ediacaran biota）。至於硬殼動物則出現於前寒武紀結束之後。

大約在5億4400萬年前，也就是前寒武紀的結尾，出現了許多不同型態的動物。這些動物群統稱為小殼動物群（Small shelly fauna），目前所知有限。寒武紀的極早期發生了寒武紀大爆發（生命型態的快速分化與數量增加），導致伯吉斯動物群（Burgess fauna）的出現。

埃迪卡拉動物群主要由類似水母類、蠕蟲類、海鰓綱的生物所組成，多保存為印痕化石，由於它們所生活的年代距今過於久遠，於是便被統稱為古生物。儘管它們的形態、結構都很原始，但它們被認為是20世紀古生物學最重大的發現之一。這一發現使科學界擯棄了長期以來認為在寒武紀之前不可能出現後生動物化石的傳統觀念。所謂後生動物即是指相對於原生動物的各種多細胞動物。

太古代離我們久遠，其時限約從38億年至26億年前，長達12億年。太古代是具有明確地史記錄的最初階段。這漫長的12億年是地球形成后的初始期，地表到處形成童山和荒漠，由於年代久遠，確實很難尋覓到化石，人們對這一時期的生命活動了解得很少。但20世紀後半期，科學家們陸續在南非和澳大利亞獲得了重大收穫，在變質程度不太劇烈的沉積岩層中發現了疊層石，這是微生物和藻類活動的產物。此外，人們在這些古老的岩層中還分析出大量的有機化合物（如呋喃、甲醇、乙醛等）和環狀化合物如（苯，羥基苯）。在南非的一套古老沉積岩中，科學家們藉助先進的精密觀測儀器，發現了200多個與原核藻類非常相似的古細胞化石，這些微體化石一般為橢圓形，具有平滑的有機質膜，這是人們迄今為止發現的最古老、最原始的化石，也是在太古代地層中發現的最有說服力的生物證據。從生物界看，這是原始生命出現及生物演化的初級階段，當時只有數量不多的原核生物，他們只留下了極少的化石記錄。從非生物界看，太古宙是一個地殼薄、地熱梯度陡、火山—岩漿活動強烈而頻繁、岩層普遍遭受變形與變質、大氣圈與水圈都缺少自由氧、形成一系列特殊沉積物的時期；也是一個硅鋁質地殼形成並不斷增長的時期，又是一個重要的成礦時期。

元古代（Proterozoic）的時限自26億年前至5.7億年前，在這段地史中，原核生物演化為真核生物，形成地史時期的菌-藻類時代。人們在這一時期的古老地層中發現過微古植物化石、宏觀藻類化石及疊層石。僅在我們中國，古生物學家就已發現元古代不同時期的微古植物化石80餘屬、近200個種，生命在元古代得到進一步繁榮，那時的地球已不再是滿目荒蕪了。初期地表已出現了一些範圍較廣、厚度較大、相對穩定的大陸板塊。因此，在岩石圈構造方面元古代比太古代顯示了較為穩定的特點。早元古代晚期的大氣圈已含有自由氧，而且隨著植物的日益繁盛與光合作用的不斷加強，大氣圈的含氧量繼續增加。元古代的中晚期藻類植物已十分繁盛，明顯區別於太古代。

元古代末期，大約從8.5-5.7億年，被命名為震旦紀，這是因為這段時間在生命演化歷程中具有承前啟後的意義，並且它的命名地是在中國。

“震旦（Sinian）”意指中國，古印度就稱華夏大地為“震旦”，德國地質學家首先把它用於地層學，後來許多學者都仿效使用，但含義有所不同。後來地質學家們重新定義了震旦紀，我國著名地質學家李四光等在長江三峽建立起完整的震旦紀地質剖面，這就是有名的峽東剖面，它向全世界提供了地層對比的依據。

震旦紀已有了明確的生物證據，在動物界出現了低等的小型具硬殼的物種，以及大量裸露的高級動物，後者就是發現於澳大利亞的埃迪卡拉動物群。在植物方面表現為高級藻類（如紅藻、褐藻類等）的進一步繁盛，宏觀藻類也得到飛速的發展，這時的地球已徹底改變一片死寂、毫無生氣的面貌了。

震旦紀（Sinian period）是元古代最後期一個獨特的地史階段。從生物的進化看，震旦系因含有無硬殼的後生動物化石，而與不含可靠動物化石的元古界有了重要的區別；但與富含具有殼體的動物化石的寒武紀相比，震旦系所含的化石不僅種類單調、數量很少而且分佈十分有限。因此，還不能利用其中的動物化石進行有效的生物地層工作。震旦紀生物界最突出的特徵是後期出現了種類較多的無硬殼後生動物，末期又出現少量小型具有殼體的動物。高級藻類進一步繁盛，微體古植物出現了一些新類型，疊層石在震旦紀早期趨於繁盛，後期數量和種類都突然下降。再從岩石圈的構造狀況來看，震旦紀時地表上已經出現幾個大型的、相對穩定的大陸板塊，之上已經是典型的蓋層沉積，與古生界相似。因此，震旦紀可以被認為是元古代與古生代之間的一個過渡階段。