太古宙

太古宙是古老的地史時期。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，如細菌和低等藍藻，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。

地質年代

太古宙就是距今約3800百萬年到2500百萬年，大約十三億年時間。這一段時間，又可以分為始太古代、古太古代、中太古代和新太古代，這四個時期。在太古宙時期，已經出現了數量比較多的原核生物。

（英文名：Prokaryotes），是由原核細胞組成的生物，包括藍細菌、細菌、古細菌、放線菌、立克次氏體、螺旋體、支原體和衣原體等。

這類細胞主要特徵是沒有明顯可見的細胞核，同時也沒有核膜和核仁, 只有擬核（核質體），進化地位較低。

（英文名：Cyanobacteria）：也稱藍藻或者藍綠藻，是一類進化歷史悠久、革蘭氏染色陰性、無鞭毛、含葉綠素和藻藍素（但不形成葉綠體）、能進行產氧性光合作用的大型原核微生物。

(英文名：archaea、archaeobacteria)：又可叫做古生菌、古菌、古核細胞或原細菌，是一類很特殊的細菌，多生活在極端的生態環境中。具有原核生物的某些特徵，如無核膜及內膜系統；也有真核生物的特徵，如以甲硫氨酸起始蛋白質的合成、核糖體對氯黴素不敏感、RNA聚合酶和真核細胞的相似、DNA具有內含子並結合組蛋白；此外還具有既不同於原核細胞也不同於真核細胞的特徵，如：細胞膜中的脂類是不可皂化的；細胞壁不含肽聚糖，有的以蛋白質為主，有的含雜多糖，有的類似於肽聚糖，但都不含胞壁酸、D型氨基酸和二氨基庚二酸。

（英文名：Actinomycete）：因菌落呈放線狀而的得名；它是一個原核生物類群，在自然界中分佈很廣，主要以孢子繁殖。

（Rickettsia）：因1909年，美國醫生H.T.Ricketts(1871-1910年)首次發現落基山斑疹傷寒的獨特病原體，並被它奪取生命，故名。立克次氏體是一類專性寄生於真核細胞內的 G-原核生物。是介於細菌與病毒之間，而接近於細菌的一類原核生物。一般呈球狀或桿狀，是專性細胞內寄生物，主要寄生於節肢動物，有的會通過蚤、虱、蜱、蟎傳入人體、如斑疹傷寒、戰壕熱。

(Spirochaeta)：細長、柔軟、彎曲呈螺旋狀的運動活潑的單細胞原核生物。全長3～500微米，具有細菌細胞的所有內部結構。由核區和細胞質構成原生質圓柱體，柱體外纏繞著一根或多根軸絲。軸絲的一端附著在原生質圓柱體近末端的盤狀物上，原生質圓柱體和軸絲都包以外包被，軸絲相互交疊並向非固著端伸展，超過原生質圓柱體，類似外部的鞭毛，但具外包被。用暗視野顯微鏡觀察含活菌的新鮮標本，可看到運動活潑的螺旋體。運動有三種類型：繞螺旋體的長軸迅速轉動、細胞屈曲運動以及沿著螺旋形或盤旋的線路移動。橫斷分裂繁殖；化能異養；好氧、兼性厭氧或厭氧；自由生活、共棲或寄生，有些種是致病菌。

（mycoplasma）：又稱霉形體，為目前發現的最小的最簡單的原核生物。支原體細胞中唯一可見的細胞器是核糖體（支原體是原核細胞，原核細胞的細胞器只有核糖體）。

（Chlamydia）：為革蘭氏陰性病原體，在自然界中傳播很廣泛。它沒有合成高能化合物ATP、GTP的能力，必須由宿主細胞提供，因而成為能量寄生物，多呈球狀、堆狀，有細胞壁，以一般寄生在動物細胞內。從前它們被劃歸病毒，後來發現自成一類。它是一種比病毒大、比細菌小的原核微生物，呈球形，直徑只有O.3-0.5微米，它無運動能力，衣原體廣泛寄生於人類，哺乳動物及鳥類，僅少數有致病性。

原核生物具有以下的特點：

①核質與細胞質之間無核膜因而無成形的細胞核

②遺傳物質是一條不與組蛋白結合的環狀雙螺旋脫氧核糖核酸（DNA）絲，不構成染色體（有的原核生物在其主基因組外還有更小的能進出細胞的質粒DNA）

③以簡單二分裂方式繁殖，無有絲分裂或減數分裂；

④沒有性行為，有的種類有時有通過接合、轉化或轉導，將部分基因組從一個細胞傳遞到另一個細胞的准性行為（見細菌接合）

⑤沒有由肌球、肌動蛋白構成的微纖維繫統，故細胞質不能流動，也沒有形成偽足、吞噬作用等現象

⑥鞭毛並非由微管構成，更無“9+2”的結構，僅由幾條螺旋或平行的蛋白質絲構成

⑦細胞質內僅有核糖體而沒有線粒體、高爾基器、內質網、溶酶體、液泡和質體（植物）、中心粒(低等植物和動物)等細胞器

⑧細胞內的單位膜系統除藍細菌另有類囊體外一般都由細胞膜內褶而成，其中有氧化磷酸化的電子傳遞鏈（藍細菌在類囊體內進行光合作用，其他光合細菌在細胞膜內褶的膜系統上進行光合作用；化能營養細菌則在細胞膜系統上進行能量代謝）

⑨在蛋白質合成過程中起重要作用的核糖體散在於細胞質內，核糖體的沉降係數為70S;

⑩大部分原核生物有成分和結構獨特的細胞壁等等。總之原核生物的細胞結構要比真核生物的細胞結構簡單得多。

70年代分子生物學的資料表明：產甲烷細菌、極端嗜鹽細菌、極端耐酸耐熱的硫化葉菌和嗜熱菌質體等的16S rRNA核苷酸序列，既不同於一般細菌，也不同於真核生物。此外，這些生物的細胞膜結構、細胞壁結構、輔酶、代謝途徑、tRNA和rRNA的翻譯機制均與一般細菌不同。因而有人主張將上述的生物劃歸原核生物和真核生物之外的“第三生物界”或古細菌界。

與真核生物的種類相比，已發現的原核生物種類雖不甚多，但其生態分佈卻極其廣泛，生理性能也極其龐雜。有的種類能在飽和的鹽溶液中生活；有的卻能在蒸餾水中生存；有的能在0℃下繁殖；有的卻以70℃為最適溫度；有的是完全的無機化能營養菌，以二氧化碳為唯一碳源；有的卻只能在活細胞內生存。在行光合作用的原核生物中，有的放氧，有的不放氧；有的能在pH為10以上的環境中生存，有的只能在pH為1左右的環境中生活；有的只能在充足供應氧氣的環境中生存，而另外一些細菌卻對氧的毒害作用極其敏感。有的可利用無機態氮，有的卻需要有機氮才能生長；還有的能利用分子態氮作為唯一的氮源等。

原核生物，乃擁有細菌的基本構造並含有細胞質、細胞壁、細胞膜、以及鞭毛的細胞。

原核生物的呼吸方式：原核生物細胞能進行有氧呼吸。有的原核生物，如硝化細菌、根瘤菌，雖然沒有線粒體，但卻含有全套的與有氧呼吸有關的酶，這些酶分佈在細胞質基質和細胞膜上，因此，這些細胞是可以進行有氧呼吸的。有的原核生物如乳酸菌、產甲烷桿菌等，沒有與有氧呼吸有關的酶，因此，只能進行無氧呼吸。總之，大多數原核生物能進行有氧呼吸。

原核生物基因分為編碼區與非編碼區。編碼區與非編碼區的定義及位置：所謂的編碼區就是能轉錄為相應的信使RNA，進而指導蛋白質的合成，也就是說能夠編碼蛋白質。非編碼區則相反，但是非編碼區對遺傳信息的表達是必不可少的，因為在非編碼區上有調控遺傳信息表達的核苷酸序列。

非編碼區位於編碼區的上游及下游。在調控遺傳信息表達的核苷酸序列中最重要的是位於編碼區上游的RNA聚合酶結合位點。RNA聚合酶是催化DNA轉錄為RNA。，能識別調控序列中的結合位點，並與其結合。

原核生物的細胞骨架：長期以來，人們認為細胞骨架僅為真核生物所特有的結構，也有研究發現它也存在於細菌等原核生物中。人們已經在細菌中發現的FtsZ、MreB 和CreS 依次與真核細胞骨架蛋白中的微管蛋白、肌動蛋白絲及中間絲類似。FtsZ 能在細胞分裂位點裝配形成Z 環結構，並通過該結構參與細胞分裂的調控；MreB能形成螺旋絲狀結構，其主要功能有維持細胞形態、調控染色體分離等；CreS存在於新月柄桿菌中，它在細胞凹面的細胞膜下面形成彎曲絲狀或螺旋絲狀結構，該結構對維持新月柄桿菌細胞的形態具有重要作用。

在距今約3800百萬年到3600百萬年，這一段時間，就是太古宙——始太古代。

開始於約3600百萬年前，結束於3200百萬年前，就是太古宙——古太古代時期了。在這一段時間中，就出現了最早的大型生物——藍綠藻。

現代的人們對於藍綠藻的定義：藍綠藻（又稱藍藻），由於藍色的有色體數量最多，所以宏觀上現藍綠色，是地球上出現的最早的原核生物，也是最基本的生物體，為自養形的生物，它的適應能力非常強，可忍受高溫，冰凍，缺氧，乾涸及高鹽度，強輻射，所以從熱帶到極地，由海洋到山頂，85℃溫泉，零下62℃雪泉，27%高鹽度湖沼，乾燥的岩石等環境下，它均能生存。

科屬分類：藍藻屬藍藻門，分為兩綱：色球藻綱和藻殖段綱。色球藻綱藻體為單細胞體或群體；藻殖段綱藻體為絲狀體，有藻殖段。

已知藍藻約2000種，中國已有記錄的約900種。分佈十分廣泛，遍及世界各地，但大多數（約75%）淡水產，少數海產；有些藍藻可生活在60～85℃的溫泉中；有些種類和菌、苔蘚、蕨類和裸子植物共生；有些還可穿入鈣質岩石或介殼中(如穿鈣藻類)或土壤深層中（如土壤藍藻）。

藍藻是單細胞生物，沒有細胞核，但細胞中央含有核物質，通常呈顆粒狀或網狀，染色體和色素均勻的分佈在細胞質中。該核物質沒有核膜和核仁，但具有核的功能，故稱其為原核。和細菌一樣，藍藻屬於“原核生物”。它和具原核的細菌等一起，單立為原核生物界。

在距今約3200百萬年到2800百萬年，就是太古宙——中太古代了。

在距今2800百萬年，到2500百萬年，就是太古宙——新太古代。在新太古代中出現了，地球上的“第一次冰河期”。

這次的冰河期，沒有為國際上公認，就是因為距今太過遙遠，不好判斷，關於這段時間的辨認也相差了幾億年。

一部分人認為，隱生宙分太古代（距今4500百萬到2400百萬年）和元古代（距今約2400百萬年到570百萬年），冰河期是在元古代（距今約2400百萬年到570百萬年）中的一段時間內發生的。這一段時間，就是隱生宙——元古代——震旦紀，時間也是在距今大約25億年。

冰河世紀對生命的影響非常大。

冰河期的成因，有各種不同說法，但許多研究者認為可能與太陽系在銀河系的運行周期有關。有的認為太陽運行到近銀心點區段時的光度最小，使行星變冷而形成地球上的大冰期；有的認為銀河系中物質分佈不均，太陽通過星際物質密度較大的地段時，降低了太陽的輻射能量而形成地球上的大冰期。

太陽系圍繞著銀河系的中心，作橢圓軌道運轉，繞著銀河系中心運行一圈的時間，大約是2。25億年到2。50億年這一段時間。

太古宙始太古代－古太古代界線以 War ra woo na群的出現（ 3500M a）為標誌、古太古代—中太古代的界線（ 3100M a）和中太古代—新元古代的界線（～2850M a）則以重要的不整合面為標誌。元古宙自老至新劃分為古元古代、中元古代和新元古代。古元古代—中元古代的界線以～1800M a的地質歷史上第一個超級大陸的形成為標誌，而中元古代—新元古代的界線則以～1267M a的北美 Mackenziea巨型放射狀岩牆群的產生為標誌。

古太古代是太古宙的第二個代，前一個是始太古代、后一個是中太古代，時間介於36~32億年前。此時出現第一批藍綠藻，也是最古老的化石年代。距今約36億～32億年前。

中太古代是太古宙的第三個代，前一個是古太古代，后一個是新太古代，時間介於32~28億年之間。太古代是地質發展史中最古老的時期，始於迄今46億年前（地球出現），結束於迄今24億到38億年前。之所以如此模糊，一是因為有人把迄今38億年前早期岩石還沒有形成的時期單劃分成冥古代；二是由於年代久遠，太古代的保存下來的地質紀錄非常破碎、零散。地球的岩石圈、水圈、大氣圈和生命的形成都發生在這一重要而又漫長的時期。

新太古代，時間：從距今約2800百萬年——2500百萬年前。在對生物產生大的變化方面，就是出現了第一次對生物有大的方面影響的“冰期”。新太古代是太古宙的最後一個代（第四個時期），前一個是中太古代，后一個是元古宙的的第一個代“古元古代”。

地史時期最早的一個時代，屬前寒武紀早期。這一時期形成的地（岩）層稱太古宇。按廣義的時間概念來說，它包括自地球形成至距今25億年前為止，持續時間約20億年。目前已測定公認的最古老岩石同位素地質年齡為38億年或略大，在西澳傑克丘陵的變質礫岩中碎屑鋯石年齡可達43億年。太古一詞是1872年美國地質學家J.D.丹納首先提出的，並用其大致代表北美的前寒武時期。1977年國際地層委員會前寒武紀地層分會第四次會議將太古的上界放在25億年，並稱之為太古宙。1979年，這個組織的第五次會議曾提出過太古宙三分的意見，其年代界限分別為35億年和29億年。但1983年、1985年和1988年第六、七、八3次會議均認為太古宙的進一步劃分依據尚不夠充分，並定於1991年第九次會議時重新討論太古宙的再劃分問題。第八次會議正式提出了前寒武紀劃分的建議，其中包括太古宙的上界為25億年和稱為太古宙的意見，並在1989年和1990年先後為國際地層委員會和國際地科聯執行局所通過。

1979年，中國第二屆全國地層會議提出的中國地層指南仍稱太古代；而1989年底全國地層委員會晚前寒武紀專業組開會的紀要中，已明確建議改稱為太古宙，上界放在約25億年。中國有少數年齡大於30億年的古老岩石，其中已知最古老的岩石是產於遷安縣曹庄-黃柏峪附近的斜長角閃岩，其年齡約為35億年，並發現更老的碎屑鋯石，附近以及其他地區還有年齡約29～30億年或稍大的岩石。對中國太古宙雖然有三分的趨勢，根據東北、華北等地區的年代資料，上部的年代界限可暫時放在29～30億年，下部界限依據尚不夠，故暫以採用兩分方案為宜（下部稱中、下太古界）。

在世界上一些太古宙岩石的分佈範圍內，一般可分為變質較深的麻粒岩-片麻岩區（又稱高級變質區），和以綠岩帶為代表的低級變質區。

麻粒岩－片麻岩區的變質程度多屬麻粒岩相到高級角閃岩相。主要岩石為含少量黑雲母、角閃石、紫蘇輝石或透輝石等暗色礦物的長英質片麻岩，它們的化學成分相當於花崗閃長岩或雲英閃長岩，對其原岩性質，有屬侵入、火山和火山沉積等成因的爭論。有一部分岩石含有鋁硅酸鹽礦物，大致由泥質－半泥質原岩變質而成；另有一些輝石麻粒岩和角閃岩，其成分大多相當於基性火山岩；淺色長英片麻岩主要相當於酸性火成岩成分；而斜長岩則一般認為屬 層狀侵入體。這類地區構造一般複雜，往往有多期構造疊加，並受到一次以上程度不同的混合岩化作用疊加。其典型地區有北大西洋陸核、西伯利亞東部的阿爾丹地盾和非洲南部林波波帶等地。

綠岩多屬低級角閃岩相到綠片岩相。在不少地方主要由3部分岩層組成，大致下部由超鎂鐵-鎂鐵質熔岩組成，部分或主要為科馬提岩；中部為鈣鹼系列的基性到酸性火山岩；上部由沉積的濁積岩以及化學沉積的條帶狀含鐵層和燧石等組成。綠岩帶多為向斜構造，可被花崗岩侵入。典型地區有南非巴伯頓山區和辛巴威，此外還有加拿大地盾、西澳大利亞的一些地區和芬蘭東部等地。而印度南部的達瓦系綠岩帶由北向南變質程度遞增，可達麻粒岩相。中國太古宙地層主要分佈在北方。東經105°以東，北緯31°～43°之間，基本上為華北地台基底出露區。太古宙變質岩石，主要由屬於角閃岩相的黑雲斜長片麻岩、角閃斜長片麻岩、黑雲變粒岩和斜長角閃岩等組成。其北帶自寧夏吉蘭泰，經內蒙古烏拉山、河北燕山，東延到遼東和吉林南部，有麻粒岩相岩石（輝石麻粒岩、黑雲輝石斜長片麻岩等）分佈。上述岩石構成太古宙岩石的主體。另外還程度不同地出現一些鎂質大理岩、夕線石片麻岩、雲母片岩、長石石英岩、條帶狀石英磁鐵礦層（條帶狀磁鐵貧礦）、石墨片麻岩和石墨片岩等變質的沉積岩夾層。這些夾層可分別反映不同地區的原始沉積條件和沉積環境的某些差別。上述岩層大都經過一次以上的混合岩化作用和構造變形的疊加。在同一地區內，其區域變質作用，往往表現為變質程度高的地層比變質程度低的地層要老。以上情況表明，華北地台基底的太古宙岩石分佈區，主要相當於高級變質區，局部如遼東、魯西等地有小範圍的低級變質岩出現。對於太古宙高級變質區岩層能否建立層序和劃分問題，國內外都有不同意見，結合中國的、特別是上述具有層狀岩層出露的地區，許多是可以根據詳細的工作，特別是地質填圖，進行地層層序的建立和劃分。但有些地區（如泰山等），主要由古老的侵入岩所構成，則難以進行地層劃分。

在中國東經105°以西的西北地區，出露的古老變質岩層，分佈在北緯35°～45°之間。由於地質工作程度不高，所測得的同位素年齡數據少，許多地段的太古宙岩石和古元古代的岩石尚未劃分，除黑雲斜長片麻岩、角閃斜長片麻岩等外，尚有相當數量的雲母片岩、角閃片岩、大理岩、石英岩等。許多地區還難於截然劃分出上述兩大區帶。

華北地台基底北帶太古宙岩層出露較好，其二分的可能地層界線，暫以陰山的集寧群和烏拉山群，燕山的遷西群和八道河群（或灤縣群），遼吉地區的龍崗群和鞍山群(或下鞍山群和上鞍山群)之間的界線為代表，大體反映兩個火山沉積巨旋迴。由於太古宙之下尚未建代，現仍稱下、中、上太古界。下、中太古界往往以含有麻粒岩相岩石為代表，上太古界以角閃岩相居多，其他如太行、淮陽、秦嶺北坡等地區，有麻粒岩相岩石零星出露，因而上太古界和中太古界不是以用麻粒岩相和角閃岩相來分界的。對中國上太古界上限的另一種意見，認為應放在五台群及其相應地層的頂界或中間。最近的一些岩石年齡資料，證實山西和河北出露的一些古元古代早期的火山岩年齡，均約在25億年（誤差不超過5000萬年），說明華北地台基底的某些部分上太古界頂界，可能略大於25億年。

從中國太古宙岩層的原岩建造、火山活動、構造變動及其地球化學特點，結合它的地殼演化歷史等初步分析，中國太古宙岩石的某些特徵，不同於北半球的西部和南半球，而與毗鄰的蘇聯大部分地區，有某些類似之處。

大氣圈、水圈及生命形式　根據一般推測，太古宙原始大氣圈的密度較大，主要由水蒸氣、二氧化碳、硫化氫、氨、甲烷、氯化氫、氟化氫等成分組成。這些氣體成分，可能來源於頻繁的火山活動。總的趨勢是隨著時間的推移二氧化碳減少，這是由於碳酸鹽沉澱時二氧化碳被固定在碳酸鹽沉積物中。原始大氣圈缺少自由氧，氧的出現是由於光化學作用的結果。根據各地沉積岩層的相似性，推測當時地球大部分地區為海洋所覆蓋。原始的海洋可能並不深，富含氯化物，但缺乏硫酸鹽，這是由於在水圈中同樣缺乏自由氧。

隨著時間的推移，大氣圈的透光性增強，為生物光合作用提供了有利條件。從化石記錄，太古宙晚期出現大量的菌類和低等的藍藻。如以35億年為早、中太古代之間的界限，則在中太古代已有低等的藍藻和疊層石存在。

太古宙的構造運動研究得還不夠清楚，世界範圍內可能有3期主要的構造運動。早期的發現較少，如非洲南部，終止於34億年（或35億年）前，而北美則終止於33～35億年前，在印度則可能為32億年前。中期是相當於非洲中南部的達荷美運動，在美洲、美國、澳大利亞、印度和中國等地均有表現，大約終止於29億年前。晚期相當於在加拿大地盾中表現明顯的肯諾雷運動，大約是在距今27～25億年之間。看來各地太古宙地殼運動的發育情況和時間有一些出入，而且只有晚期構造運動曾在許多地方找到它的證據。目前一些人主張板塊構造最早發生於古元古代，特別是在北歐和北美取得一些有力的證據，也有一些人認為太古宙時就已有板塊構造運動。

中國北方太古宙晚期的阜平運動（或稱鐵堡運動），是一次比較明顯的構造運動，可能與肯諾雷運動相當。另外在太行山區，還可見到龍泉關群和阜平群之間的不整合，但只有局部性的意義。

太古宙是一個重要的成礦期，形成的礦產很豐富。主要有鐵、金、鎳、鉻、銅、鋅、稀有元素和一些非金屬礦產等。同其他時代比較，許多礦產居於前列，而鎳、金、銅、鐵等礦產特別引人注目。如蘇必利爾區、非洲南部和澳大利亞西部等地區太古宇中，均蘊藏有豐富的上述礦產。

中國鞍山、本溪、冀東、呂梁等地大鐵礦，吉南、遼西、冀東、小秦嶺等地的金礦，均產於太古宙岩石中，但至今尚未獲得金礦成礦期為太古宙的證據。

麻粒岩-片麻岩區的礦產，主要有鐵礦和非金屬礦床，以及少量鉻、鎳礦床等。綠岩帶中礦產尤為豐富，其中鉻、鎳等主要產於下部的超鎂鐵岩流和侵入岩中，金、銀、銅和鋅產在中部的鎂鐵質和長英質火山岩之間，條帶狀鐵建造等則產於上部沉積岩中，而稀有元素等是產於與花崗深成岩相伴的偉晶岩中。

太古宙的礦床，大部分屬於層控或層狀礦床，小部分與各種侵入岩或偉晶岩有關。