元古宙

元古宙(距今約25億年～距今約5.7億年)

Proterozoic Eon

前寒武紀兩個分期的晚期。這一時期形成的地層稱元古宇，位於太古宇之上，古生界之下。元古宙原名元古代，是1887年由S.F.埃蒙斯命名的。Proterozoic屬希臘字源，意為早期原始生命。一般把元古宙分為古元古、中元古和新元古3個代，界限分別是18億年前和10億年前。

元古宙與太古宙相比，岩石變質程度較淺，並有一部分未經變質的沉積岩。主要有板岩、大理岩、白雲岩、石灰岩、頁岩、砂岩和千枚岩等。中國的元古宙地層類型複雜，各地發育程度相差較大。華北地台的中、新元古代地層屬穩定類型的蓋層沉積，其餘為活動類型沉積。新元古代地層上部的紅色碎屑堆積，廣泛分佈於中國南方。

地質年代

元古宙時藻類和細菌開始繁盛，是由原核生物向真核生物演化、從單細胞原生動物到多細胞後生動物演化的重要階段。疊層石始見於太古宙，而古元古代時出現第一個發展高潮。在中國北部的串嶺溝組中發現屬於16～17億年前的丘阿爾藻的化石，這是已發現的最老的真核細胞生物。元古宙晚期，無脊椎動物偶有發現。

疊層石

由於藻類植物日益繁盛，它們營光合作用不斷吸收大氣中的CO2，放出O2，使氣圈和水體從缺氧發展到含有較多氧的狀態。大約從中元古代開始，地層有含鐵紫紅色石英砂岩（如常州溝組、大虹峪組等）及赤鐵礦層（如串嶺溝組宣龍式鐵礦）形成，說明當時大氣中已含有相當多的遊離氧。大氣及水體中氧的增多，不僅影響岩石風化及沉積作用的方式及進程，而且也給生物發展和演化準備了物質條件。

太古宙已出現菌類和藍綠藻類，到元古宙得到進一步發展。在岩層中廣布藍綠藻類的群體，經生物作用和沉積作用形成綜合體。這種綜合體常保存在石灰岩和白雲岩中。從橫剖面上看呈同心圓狀、橢圓狀等。從縱剖面上看呈向上凸起的弧形或錐形疊層狀，就象扣放著的一摞碗，稱做疊層石。

疊層石的基本構造單位叫基本層，一般為弧形或錐形，向上凸起。基本層組成集合體，最常見的形狀為柱狀、錐狀、棒錘狀，有的呈牆狀（圖11-5）。集合體有各種不同的分叉現象（圖11-6）。集合體組成大群體，在地層中多呈透鏡狀、似層狀等礁體現象。疊層石主要分佈於濱海的潮間帶和潮上帶，有的能分佈於潮下100m深處。根據疊層石的形態、分叉形式、體壁構造、紋飾及內部構造，劃分為許多類、群、型，對於地層的劃分和對比有一定意義。

發展新階段

另外，在元古宙地層中分離出形體微小的（常小於10μm）微古植物，主要指一些單細胞藻類。到了晚元古代，微古植物形體增大（50—100μm），種類繁多。大約從中元古代起還出現了褐藻及紅藻等高級藻類。近年在中國北部中元古代串嶺溝組地層中發現最古老的真核細胞生物化石，名為丘阿爾藻（Chuaria），距今16—17億年。1978年在中元古代霧迷山組中也發現真核生物化石，命名為震旦烏藻（Tawuia），距今12—14億年。這些單細胞藻類，分類位置尚不明，總稱為疑源類（Acritarcha）。太古宙從無生命到有生命，是生物演化史上的一次飛躍，而元古宙則是從原核生物到真核生物，從單細胞到多細胞，標誌著在地球發展史和生命演化過程中進入一個新階段。

陸殼構造新階段

在太古宙晚期的構造運動即阜平運動之後，中國和世界大陸上都出現了小規模的穩定核心，稱為陸核，這是陸殼構造發展的第一階段。早元古代中期的構造運動，在中國稱五台運動；早元古代晚期的構造運動，在中國稱呂梁運動。通過這些運動，陸核進一步擴大，形成規模較大的穩定地區，稱為原地台，在原地台上開始沉積了類似蓋層的沉積類型。由於沉積、噴發、侵入、擠壓、褶皺、變質、固結等作用反覆進行，陸殼某些部分更趨穩定，到中元古代晚期原地台進一步擴大，在世界上終於出現了若干大規模穩定的古地台。由陸核到原地台和古地台，是陸殼構造發展的第二個階段。

從岩石性質看，古元古代地層即下元古界往往和上太古界具有共性，多屬活動類型沉積和濁流沉積變質而成的綠岩系，同時和上太古界一樣，常含有規模巨大的鐵礦床，性質和鞍山式鐵礦近似，以低價鐵為主，反映當時大氣和水體的缺氧狀態。下元古界（Pt1）和上太古界（Ar2）共同構成地台的基底。到了中、新元古代，原地台已經出現，出現了穩定地台淺海，真核及藻類生物繁盛，大氣及水體中含氧量增加，紅層、高價鐵、碳酸鹽等沉積出現，形成地台蓋層，因此，中元古界（Pt2）特別是上元古界（Pt3）震旦系（Z）已經屬於蓋層沉積的範疇。

原地台

在古元古代，中國北方已經形成華北原地台，南方形成揚子原地台，西部則形成塔里木原地台。在華北地區，在初步固結的基礎上，發生斷裂拗陷，形成了以滹沱群為代表的碎屑-火山沉積和含疊層石的白雲岩沉積；在五台-太行山地區則形成造山後的磨拉石堆積。這些都屬於地槽活動型堆積。在河南則形成嵩山群，在安徽形成鳳陽群，它們都屬於穩定類型，以分選較好的碎屑岩、碳酸鹽岩等為主，很少有火山岩。上述沉積經過褶皺夷平，上面為中、新元古界不整合覆蓋，這個不整合面分佈廣泛，即呂梁運動。華北地區經呂梁運動后，進一步固結，形成華北原地台。

在中國西南，包括川中、鄂西，基底以上太古界崆嶺群變質岩係為代表。下元古界分佈不廣，主要為島弧型火山沉積岩系，川西一帶也有類似沉積。後來下元古界連同上太古界褶皺形成揚子原地台。

中國西部，塔里木地區下元古界以淺變質火山沉積岩係為主，屬於活動類型，稱興地塔格群。早元古代末形成了原地台

陸殼穩定差異

古元古代末期，在中國已經出現了華北、揚子、塔里木等相對穩定的原地台，但陸殼穩定情況仍存在很大差異。

1．華北地區早在太古宙末，中國北部和遼寧南部已形成幾個穩定陸核，陸核之間是活動地區，其間填充了五台群和滹沱群，經過呂梁運動褶皺變質固結，它們把陸核連接起來，形成較大規模的穩定地區——華北原地台。這個原地台地形高低起伏，相當複雜。有些地區在久經剝蝕之後，又開始下沉，形成淺海；而有些地區則高出海面，形成古陸，如圖11-7所示，中國北部除內蒙古北部及東北北部屬比較活動的地槽外，其餘皆屬華北原地台範圍。原地台大致呈三角形，周圍被高地環繞：北有內蒙古古陸，南有淮陽古陸，東邊是膠東古陸（後來發展成膠遼古陸）；古陸之間是一片陸表淺海，海中聳立著若干山地和陸島。如魯西古陸和晉陝古陸便是較大的古陸。在這片淺海中沉積了類似蓋層的中上元台界，所以在遼寧、吉林南部、河北、山西（部分地區）、大青山、賀蘭山、魯中、豫西和皖北均有出露，但沉積發育情況各地不一。可大體分為三種類型：強烈沉降帶沉積，穩定淺海沉積，隆起區的陸相沉積。

（1）燕遼沉降帶 位於內蒙古古陸南側，是華北地區強烈拗陷地帶，如圖11-8所示，拗陷中心在河北興隆、天津薊縣以及北京平谷一帶，沉積厚達10000m，地層發育完全，分層清楚，是北方中上元古界劃分和對比的標準地區①。圖11-9為燕山地區平谷一帶中上元古界綜合柱狀剖面。

在圖11-9剖面中，根據沉積旋迴、岩性和沉積間斷可分為3個系12個組。長城系下部以碎屑岩為主，並夾火山噴發岩，上部為碳酸鹽岩；薊縣系以碳酸鹽岩為主，厚度最大，分佈較廣；青白口系以砂頁岩、石灰岩為主，厚度較小，分佈較窄。中上元古界由下而上代表一個巨大的沉積旋迴；在這個旋迴中又可分為三個次一級旋迴，各旋迴間都存在著明顯的間斷；次一級旋迴中還包含著更小旋迴。據此，說明以剖面為代表的這一時代初期，海侵開始，堆積了巨厚的濱海淺海碎屑岩，並有海底火山噴發活動；中期海侵擴大，向四周超覆（圖11-10）形成了廣厚的碳酸鹽建造；後期地殼上升，海水漸退，又以碎屑岩沉積為主。在大旋迴中，夾著次一級和更次一級旋迴，說明整個地區是波浪式的發展過程。

位於淮陽古陸北緣的豫西-淮南沉降帶，其發育過程大致和燕遼沉降帶相似。

（2）華北地區其他部分 包括山東、河南、安徽等部分地區，是一片相對穩定的陸表淺海，沉降幅度較小，沉積厚度一般在1000m左右，下部以碎屑岩相為主，上部以碳酸鹽岩相為主。

（3）晉陝古陸 為淺海所包圍，是一個長期遭受剝蝕的隆起區，其邊緣部分只有當海侵超覆時才形成不厚的濱海相沉積；內部低地堆積了陸相石英砂岩，分選良好，交錯層發育，厚度僅100m左右。

總之，華北地區在中元古代開始了新的發展階段，雖然呂梁運動后已經基本上形成比較穩定地區，但尚有局部活動性較大的地區，如燕遼沉降帶即是。沉降帶為傳統名稱，其形成可能與古陸邊緣深斷裂有關，或認為與板塊邊界活動有關。這些活動單位經過中、新元古代的長期發展才逐漸相對穩定下來，到新元古代初期，已經發展為大規模的相對穩定的華北地台，也稱中朝地台。

2．中國西部塔里本地區在北天山的北山地區，中上元古界分佈廣泛，為相對穩定型的淺變質，含碳酸鹽沉積，沉積類型與中朝地台相似。沿中、南天山東段，有走向NWW的強烈沉降帶，沉積厚度逾萬米，與燕遼沉降帶有類似之處。

3．中國南部 中國南部和中國北部地殼發育過程有很大不同，在那裡缺少太古界地層，而元古界地層則廣泛發育。南方揚子原地台（包括四川及湘、鄂、黔、桂等一部分，四川盆地為其核心部分）是一個相對穩定的地區，在它的周圍出現了一些活動地帶，如在其東部的鄂西地區出露崆嶺群，以黑雲斜長片麻岩、混合岩、角閃岩等為主，上部夾大理岩，總厚度大於5000m，時代屬下元古界。在其附近出露淺變質的神農架群，以碳酸鹽岩為主，下部和上部含有火山物質及硅質、鐵質沉積，大約相當於北方的中、上元古界。

在揚子原地台的東南緣，中上元古界出露非常廣泛，下部稱四堡群或梵凈山群，上部稱板溪群，二者以不整合接觸。板溪群以淺變質岩為主，包括砂質板岩、千枚岩、泥灰岩，有時含細碧岩、火山噴發岩，或具海底噴發的枕狀構造，間有復理石式沉積，各處厚度不等（1000—7000m）。廣泛分佈於湘西、黔東、桂北等地。有人認為板溪群非常近似大陸邊緣從大陸架海、邊緣海、大陸坡到火山島弧海沉積，然後向外過渡到外海。

在揚子原地台的西側，即川滇交界地區，也是相對活動地帶，沉積了厚達8500m以上的淺變質的會理群，下部和上部有火山沉積，中部以碳酸鹽沉積夾泥砂質沉積為主，中、上元古界之間及上部與下震旦統之間，皆為不整合接觸，分別代表晉寧運動早、晚兩期。通過晉寧運動，揚子原地台周圍固結擴大，到後來形成大型穩定的揚子地台。

總之，從太古宙到元古宙，中國南北地層分佈不同的特點，說明地殼發展的不平衡性，北方在早元古代末呂梁運動之後已經形成穩定的基底，其上的活動區只限於沉降帶（與古陸邊緣斷裂有關），火山活動不多；從晚元古代開始，已幾乎全部固結，形成華北地台；而南方則在揚子原地台的兩側，活動相當強烈，特別是從中元古代起，發育了邊緣海及島弧海，火山活動相當頻繁，經晉寧運動，原地台擴大才發展為揚子地台。這種在同一時期北方相對穩定、南方相對活動的特徵，一直延續到古生代。

元古代所經歷的時間很長，沉積的厚度也很大，如燕山地區中、上元古界最厚達10000m，相當於同一地區古生界地層的若干倍。因此，這一部分地層中含有比較豐富的礦產。

中元古代，在華北地區，特別是沿內蒙古古陸的南側，沉積了大量淺海相鮞狀和腎狀赤鐵礦。以河北宣化、龍關一帶的宣龍式鐵礦最為典型。礦層位於長城系串嶺溝組底部（圖11-8，11-9），多為富礦。這些都是呂梁運動后，古陸經長期風化和剝蝕作用，鐵質在濱海地區不斷富集形成沉積赤鐵礦。

在燕山地區的薊縣系鐵嶺組中，也可見到沉積赤鐵礦，稱四海式鐵礦（因北京延慶四海而命名）。在青白口系下馬嶺組底部，有時也存在一層不規則的風化殼型鐵礦。

在華北地區長城系高於庄組中下部，常夾有一層錳礦或含錳頁岩及含錳灰岩。如在薊縣高於庄組中有含錳帶，稱薊縣式錳礦，但多為低品位。除此，在薊縣系鐵嶺組中部，含鐵錳，在遼寧朝陽瓦房子一帶形成錳礦層，稱瓦房子式錳礦。

在蘇北東海錦屏山、皖北大別山等處，下元古界變質岩中形成重要磷礦，稱東海式磷礦。在北方長城系串嶺溝組和大虹峪組中常含有含鉀層位（綠色海綠石頁岩）。在豫北發現含鉀頁岩礦床，即位於串嶺溝組中。在華北平原掩覆下的霧迷山組白雲岩中發現儲藏大量石油，如華北油田（河北任丘）最早發現古潛山油田，這些含油古潛山就是由霧迷山組白雲岩構成的。

此外，在北方元古界中有大量的碳酸鹽沉積，其最大特徵為富含鎂質，絕大部分為白雲岩和白雲質灰岩，質純者可作為冶金熔劑。其中遼寧大石橋一帶的下元古界遼河群中產有大型菱鎂礦床。中、上元古界中純灰岩不多，在燕山地區一些地方的高於庄組上部、鐵嶺組上部等，有較純灰岩，可以作為水泥和石灰等原料。含有疊層石的白雲岩及白雲質灰岩，磨光后是美觀的建築材料。

元古宙就是距今約2500百萬年，到542百萬年，大約十九億年時間。元古宙又分為了始元古代、古元古代、中元古代和新元古代。元古宙又分為成鐵紀、層侵紀、造山紀、固結紀、蓋層紀、延展紀、狹帶紀、拉伸紀、成冰紀和埃迪卡拉紀，這十個紀。

從距今約2500百萬年到1800百萬年，700百萬年（七億年）期間就是元古宙——始元古代，始元古代分為成鐵紀、層侵紀、造山紀三紀。在始元古代大量出現了藍藻、細菌。

元古宙——始元古代——成鐵紀就是，從距今大約2500百萬年到2300百萬年，。成鐵紀的名稱來自於希臘語sideros“鐵”，因這個時期是世界上形成特大型鐵礦田，出現硅鐵建造的主要時期，故名。（然而在中國大陸，此時卻並不發育硅鐵建造。）成鐵紀期間藍藻、細菌繁盛。

元古宙——始元古代——層侵紀，從距今約2300百萬年到2050百萬年。層侵紀期間藍藻、細菌繁盛。

元古宙——始元古代——造山紀，從距今約2050百萬年到1800百萬年。造山紀期間藍藻、細菌繁盛。

從距今約1800百萬年到1200百萬年，600百萬年（六億年）期間就是元古宙——古元古代，古元古紀分成了固結紀、蓋層紀、延展紀三紀。在古元古紀期間，藍藻、細菌經過了幾億年的進化，終於進化出了大型宏觀藻類。

元古宙——古元古代——固結紀，從距今約1800百萬年到1600百萬年。固結紀期間藍藻、細菌繁盛

元古宙——古元古代——蓋層紀，從距今約1600百萬年到1400百萬年。蓋層紀期間藍藻、褐藻經過了近十億年的進化，終於，出現大型的宏觀藻類。

元古宙——古元古代——延展紀，距今約1400百萬年到1200百萬年。延展紀期間藍藻、褐藻發育，出現大型宏觀藻類。

從距今約1200百萬年到630百萬年，570百萬年（五億七千萬年）期間，就是元古宙——中元古代，分為狹帶紀、拉伸紀和成冰紀三紀。在中元古代，就已經出現大型的具刺源類和大陸板塊。

元古宙——中元古代——狹帶紀，時間為距今約1200百萬年到1000百萬年。狹帶紀期間藍藻、褐藻發育，出現大型宏觀藻類。

元古宙——中元古代——拉伸紀，時間為距今約1000百萬年到850百萬年。拉伸紀期間首次出現大型具刺凝源類，形成了古大陸（羅迪尼亞古大陸）。

元古宙——中元古代——成冰紀，時間為距今約850百萬年到630百萬年。成冰紀期間出現全球雪球事件，為生物低潮。

從距今約630百萬年到542百萬年，88百萬年（八千八百萬年）期間，就是元古宙——新元古代。在新元古代中，只有一個埃迪卡拉紀。

元古宙——新元古代——埃迪卡拉紀，是冥古宙、太古宙、元古宙（合稱，隱生宙），這三宙時期的最後階段，它有著特殊的意義。

埃迪卡拉紀的名稱來源：埃迪卡拉的名字來自南澳大利亞得里亞的埃迪卡拉山。1946年，Reg Sprigg曾在這裡發現顯生宙以前的化石。研究這些化石的Martin Glaessner認為這是珊瑚和海蟲的先驅。以下幾十年，南澳大利亞還找到很多的隱生宙化石，其他各大洲也找到一些。這些化石一起叫做埃迪卡拉動物。

這個時期的開始與其他地質時代不同，不按照化石變化。在這個時期的出現的軟體生物很少留下化石。埃迪卡拉紀是從一個有不同化學成份的岩石層開始。這個岩石層13C非常少，說明當時全球性的冰河時期結束。

埃迪卡拉動物：埃迪卡拉動物化石出土越多，反而越沒有規律。有幾種化石比較象後來動物的先驅。埃迪卡拉後期，有一些蟲子爬行的痕迹，也找到一些小的硬殼動物。可是大部分的埃迪卡拉動物是一些不能動的球，盤，葉狀體，和以後的動物沒有什麼關係。學者之間，這些化石到底是什麼也有很多爭論。

由這些，可以證明，在埃迪卡拉紀時期，已經出現了多細胞生物了。

冥古宙+ 太古宙+ 元古宙持續約40億年，也就是另一說的隱生宙時期。