元古代

探索生活百科 2023-10-10 14:58

【拼音】：元古州

[外语]：元古代

位于太古代和古生代之间，大约开始于25亿年前，结束于6亿年前。相应的地层称为元古代。元古代 Eon 最初称为元古代 Era，由 S.F.埃蒙斯于1887年。Proterozoic起源于希腊语，意为早期原始生命，因此也译为Proterozoic。 19世纪以来，美国学者用元古代代表前寒武纪晚期，称为阿尔冈阶，相应地层称为阿尔冈阶。由于其存在时间较长，近年来人们主张将其更名为元古代。尽管元古代这个名称已经使用了很长时间，但并未得到普遍认可。例如，《国际地层指南》（1977）就没有将其纳入地质时间表中。 1979年，国际地层委员会前寒武纪分会决定正式采用。国际地层委员会1989年通过的全球地层表和W.B.哈伦等人。 1990年均采用元古代纪元。

关于元古代的进一步划分和时间界限，以及是否可以普遍划分世代，目前仍存在分歧。国际地层委员会前寒武纪分会建议将元古代划分为古元古代、中元古代和新元古代三个纪，界限分别为16亿年和10亿年，并建议划分为9个纪（表1）。但“吉”的划分并没有建立等级，而只是提出了年龄限制。该方案于1989年被国际地球科学联合会采纳，并被全球地层表采纳。

1982年，中国国家地层委员会提出元古代三分法，分为早元古代、中元古代和晚元古代。 1989年，元古代分为三代，但三代的界限定在18亿年和10亿年。表1中按全球地层表划分，但古元古代与中元古代的界线仍定在18亿年。中元古代暂定为长城期、蓟县期，新元古代暂定为青白口期、震旦纪。另一种观点将震旦纪确定为距今7亿至6亿年前的时期，并将其归入古生代。

地层与结构

研究元古代地层的沉积特征和类型有两层意义。地层的成分特征反映了当时大气和水的基本成分，特别是大气中的氧含量。地层的分选成熟度和构造变形特征反映了当时地壳的构造成熟度。古元古代层状硅铁矿床分布广泛，在北美五大湖地区、澳大利亚西部和非洲西部形成了大规模的铁矿床。它们所反映的大气和水圈的基本成分不同于太古宙所表现出的缺氧状态，也不同于中元古代含高价铁沉积物和含蒸发岩沉积物所表现出的富氧状态。和新元古代。相反，它处于开始含有氧的过渡状态。古元古代几乎没有成熟分选、未受构造破坏的稳定盖层。相反，古元古代地层主要为活动类型，其所含的绿岩系及部分浊流沉积特征与上太古代界相差不大。从结构上看，古元古代常与太古代一起构成基岩系统。但在构造变形和地球化学特征方面，太古代与古元古代仍存在明显差异。在太古代和古元古代组成的基底之上不整合的是中元古代和新元古代盖层。这种广泛分布的不整合面几乎遍布华北、西伯利亚、北美和印度的所有大型台地区，形成于1.9至17亿年前。这是地质史上的一个重要事件（表1）。相应时期的地壳运动在中国称为吕梁运动，在北美称为霍德逊运动，在南美洲称为泛亚运动，在西欧称为卡累利阿运动。在一些小型台地和地块上，如中国的扬子地台、伊朗的车辙地块，震旦系形成盖层，前震旦系形成基底。地壳运动时期的年龄约为10亿至8亿年，包括中国的晋宁运动和西伯利亚的贝加尔运动。前震旦纪不同阶段稳定台地及固结块体的分布如图所示。

生物学

元古代生物进化过程经历了从无性分裂的原核细胞到有性繁殖的真核细胞、从单细胞原生动物到多细胞后生动物的两次跨越。古元古代（23亿年前）南非的德兰士瓦群产生了原核丝状细菌，加拿大19.5亿年前的冈弗林特地层产生了多种微古植物，H.J. Hoffmann和J.W. Schoff（1983）认为它们都是原核生物，但也有人认为Huroniospora和Chamydomonopsis可能是真菌或原始绿藻，属于真核细胞。毫无疑问，真核细胞生物存在于北美西部的贝克　泉地层（13亿年前）和澳大利亚的苦泉地层（11亿年前）。近年来，在中国北方（距今1.6至17亿年前）穿岭沟组中发现了Chuaria藻类（Chuaria）。这是已知最古老的真核细胞生物。到了新元古代，1.05～8亿年前的中国北方青白口群和大约同时期的北美大峡谷群都产生了丰富的巨型藻类，如Chuar藻和Tawuia藻（Tawuia）。震旦纪出现了Vendotaenia（Vendotaenia）等高等藻类。这些分类位置未知且以单细胞藻类为主的化石被 C. Downey 和 W.R. Everett (1963) 命名为 Acritarcha (Acritarcha)。单词。他根据中国的资料，将中元古代和新元古代微古植物的发育分为三个阶段：长城期（距今1.8～14亿年），以个体微小原核细胞为特征；蓟县时期（距今1.4至10.5亿年前）真核细胞和高级藻类开始繁盛；青白口时期（距今1.05～8亿年），高级藻类大规模出现。

平流石最早出现于太古代，第一次发育高潮出现在古元古代。加拿大、澳大利亚和中国（滹沱群）的古元古代叠层石包括Pilbaria、Gruneria等。中元古代以来，在前苏联、中国建立了一系列叠层石组合和澳大利亚。中国北方震旦系有7个组合。长城系的两个组合以喀什叠层石（Kussiella）和锥状叠层石（Conophyton）为主，而蓟县则由微小假裸藻（）3种组合组成假裸藻）、gymnosolen（Gymnosolen）和inzer叠层石（Inzeria），在世界范围内具有一定的比较意义。

后生动物化石以蚓形目为代表，出现在我国淮南地区的九里桥组中，也有少数出现在其以下的寿县组中。辽南长岭子组有蚓状化石，南关岭组和杏民村组也发现水母或水母状化石。虽然地层归属众说纷纭，但似乎都属于震旦系。因此，震旦纪之前没有发现后生动物化石。

中国元古代地层

我国元古界地层发育有两种情况。台地区古元古代常与太古代地层一起形成基岩系统，中元古代和新元古代则形成盖层沉积。在台地边缘，中元古代和新元古代有时也形成褶皱基底。岩石系统。在褶皱带和小块体中，元古代地层难以划分，但古元古代与中元古代和新元古代的变质变形程度仍存在差异。在上太古宙发育的地区，古元古代的下界，即与上太古宙的边界，仍然是发散的。在山西五台地区，近期研究发现五台群上亚群（高帆亚群）下方存在明显的不整合面。地球化学特征与其上方的滹沱群相似，年龄为24亿年。五台群的下、中亚群为绿岩系，年龄超过25亿年。如果将太古宙的上限定为25亿年，则五台群的主体部分应为上太古代界，只有上亚群应分离出来，属于古元古代。如果以26亿年为界，五台群的大部分仍可属于古元古代领域。因此，五台群是太古代晚期至元古代早期的产物，有学者仍将其划入古元古代。

古元古代领域

古元古代，华北地台、扬子地台和塔里木地台已初具规模。华北地区在初期固结的基础上发生裂谷作用，形成以滹沱群为代表的碎屑火山矿床和含叠层石Pilbaria等的白云石矿床。五台-太行山地区形成后造山磨拉石堆积体（郭家寨亚群），其沉积构造过程可与地槽旋回进行比较。滹沱群及其相应的岩系随后被褶皱、压扁，并被中元古代和新元古代不整合地覆盖。另一种类型相对稳定。其成熟分选的碎屑岩和碳酸盐岩沉积物中很少含有火山岩。以河南嵩山群、安徽凤阳群为代表，同属中元古代和新元古代。边界不整合范围。该界面就是分布广泛的吕梁运动（距今约18亿年前）界面。吕梁运动后，华北地台进一步巩固，形成“原台地”。扬子地台的核心部分，包括川中、鄂西地区，是以崆岭群为代表的上太古界组成的基底。古元古代分布并不广泛，以滇中大红山群为代表。属岛弧型火山沉积岩系统。类似的沉积物在川西也有发现。在塔里木地台北缘的库鲁克塔格山脉中，古元古代的代表是兴地塔格群（表2），它构成了褶皱基底。它是一种浅变质火山沉积岩系列，主要由轻镁石组成。底层的 Dakrack Brak 群可能包括上太古宙。其他可能属于古元古代的还有华北地台南缘的安沟群和秦岭群，扬子地台北缘的宿松群，以及祁连山中部和柴达木地区的湟源群和金水口群。。

中元古代和新元古代

中元古代和新元古代界域在中国分布广泛，可分为稳定型和活跃型两种类型。稳定型分布于台地内部及部分地块，活跃型分布于台地边缘及褶皱区。

华北地台区中元古代和新元古代形成了广泛的覆盖层。燕山—太行裂陷槽发育完整、厚度极厚。蓟县剖面近万米地层出露良好，对岩石地层、沉积岩、叠层石、微型植物等进行了详细研究。长城系底部为冲积相碎屑沉积，向上为滨海相泥质沉积，以及滨海相和浅海相碳酸盐沉积。与富钾火山岩互层，代表裂谷发育过程中的沉积相序。蓟县系以碳酸盐岩矿床为主。中部乌迷山组由巨厚的钙质复理石组成。其上发育高碳红水庄组和富含叠层石的铁岭组。裂谷已经停止。发展。青白口系由成熟、分选的碎屑岩和泥质碳酸盐岩沉积物组成，接近真正的盖层。中国与世界元古界地层划分对比见表2。

华北地台南部的中元古代和新元古代形成于秦岭洋盆开口的陆架海区。中元古代初期，出现西北—东南走向的边缘裂陷槽，形成熊耳群火山岩层序。此后，以官道口群为代表的中元古代裂陷槽沉积继续发育，而向东发育的中元古代汝阳群和新元古代洛玉群则表现出明显的西北—东南延伸特征。沉积相带。

鄂西扬子地台北部，太古代—古元古代基底上发育中元古代神农架裂陷槽。神农架群由浅变质碎屑岩和碳酸盐岩组成，几乎不含火山岩。其上方为新元古代马阔源群粗碎屑断陷盆地沉积。地台西部的滇中地区，古元古代岛弧型大红山群以东为中元古代昆阳群为代表的裂谷槽至弧后盆地型矿床，其上为新元古代界流巴塘。编队。中元古代和新元古代经历了强烈的褶皱和花岗岩侵入，持续了800至8.5亿年。它不整合地覆盖了下震旦系澄江组磨拉石矿床。这就是南方盛行的晋宁运动。扬子地台西北和西缘普遍发育中元古代和新元古代岛弧火山碎屑岩体系，以汉中西乡群、川西湟水河群为代表。有时也发现超基性岩。和蛇绿岩套，表明这些地区存在中元古代岛弧和洋壳俯冲作用。

在扬子地台东南部，从湖南、贵州、广西至浙江、江西，广泛分布着中元古代和新元古代浅变质复理石岩系。湘桂、湘黔交界处中元古代四堡群和梵净山群发育蛇绿岩套，可能属于洋壳岛弧，而湘西冷家溪群则可能为陆坡复理石沉积。赣北中元古代双角山群火山-沉积岩系统也可能代表洋壳岛群。因此，中元古代扬子地台东南缘属于活动大陆边缘。新元古代为湘桂地区儋州群、板溪群，为含火山岩的浊积岩矿床，属被动大陆边缘。赣北秀水群具有类似性质，但其南侧仍存在同期岛弧岩石体系，可能是洋壳向北俯冲的产物。因此，扬子地台东南缘陆缘性质存在差异。

对于闽浙元古界地层的层位和性质认识一直存在差异。闽北建瓯群、浙东陈蔡群分布广泛，部分地区变质程度达到角闪岩相。近年来，在这两个岩群中获得了许多1至20亿年的同位素年龄值。温州以东的东海大陆架上有超过16亿年的花岗岩。因此，虽然陈蔡地区的陈蔡群可能仅限于中元古代和新元古代，但东南地区古地块的基岩系列仍包括古元古代。至少在浙江西部和江西东部、闽西地区，震旦纪和早古生代的沉积物来源是由东部的华夏古大陆供给的。华夏是扬子地台以东的另一个构造单元。两者可能被洋壳分开。晚奥陶世加里东运动后，二者合二为一，形成加里东山系。

塔里木地台地区，中元古代和新元古代构成了库鲁克塔格地区的褶皱基底。杨吉布拉克群下游尚未发现化石。其上为尔吉干群和帕干塔格群，含碳酸盐岩和叠层石，分别属于蓟县系和青白口系。这些岩系经过褶皱变质，不整合地被震旦系库鲁塔格群覆盖。厚度巨大的卡瓦布拉克群在中天山也广泛存在。主要由硅质和白云质大理岩组成，也包括石英岩、片岩和角闪片麻岩。它可能代表了塔里木北缘大陆坡的堆积。

总体而言，主台区元古界地层层序及特征具有一定的规律性。古元古代以活动裂谷火山沉积为主，被褶皱和变质形态封闭，反映出当时的基底尚未完全固结，这一点在华北地台地区十分明显。真正稳定基底上的典型裂谷始于中元古代，即吕梁运动之后。闭合时不存在造山运动，与上覆广泛分布的岩石体系呈平行不整合接触。在台地地区，大陆边缘的性质随地区和时间的不同而变化。华北地台和塔里木地台的大陆边缘在中元古代为被动边缘，主要发育边缘裂陷槽。中元古代和新元古代，扬子地台周边地区以岛弧和俯冲带为主。特别是新元古代，岛弧和俯冲现象普遍存在，因此晋宁运动广泛存在。

问题与展望

元古代历时十九亿年，合理划分为古、中、新三个纪元。尽管三代之间的时间界限已被国际地质科学技术联盟地层学委员会批准为16亿年和9亿年，但要一致使用仍然存在困难。至于学科划分的原则和具体方案，分歧则更大，需要进一步讨论。元古代的时代划分和地层对比主要依靠以同位素年代学和构造岩浆旋回为代表的地热事件和发育过程。以微古植物和叠层石为主的生物地层学仍具有一定的局限性，对大型藻类的研究也有待进一步深化。古地磁学研究，特别是古地磁极反转进行地层划分和比较的研究已取得一定进展，但只能应用于部分中元古代和新元古代。不同大陆块的岩浆活动和热地质事件在时间上存在明显差异。因此，首先建立区域年代地层系统，然后结合生物地层学、地质年代学和一些重要地质事件，逐步建立统一的时间尺度，是合理可行的工作方法。

元古代，地球的岩石圈、水圈和大气层都经历了重要的变化。许多学者一致认为古元古代是早前寒武纪和晚前寒武纪之间的过渡时期。元古代岩浆活动的性质，特别是一些幔源岩浆活动及其产物，可以反映当时大陆地壳和洋壳的基本特征。元古代的沉积类型和石油化学、地球化学特征可以反映当时水圈和大气的基本性质。同时，对元古代大陆边缘的构造岩相带、构造变形和岩浆活动等进行综合研究，可以反映当时板块运动的性质和规模。将古地磁研究与同位素年代学相结合，可以逐步建立各大陆块的极地运动轨迹，进一步推断大陆块之间的分离和合并过程，了解早期地质时期表层海洋和大陆分布的格局和变化。此外，元古代中晚期是否形成了类似于古生代末期出现的统一的古大陆，也是地质史上的一个重要问题。

参考书目