第十一章 中国古大陆的形成和生物记录公开课一等奖省优质课大赛获奖课件

第十一章中国古大陆形成

和生物统计一、前寒武纪划分和特征二、前寒武纪生物界三、中国主要古大陆形成史四、中国南华纪和震旦纪古地理和古结构一、前寒武纪划分和特征Sinian,Z,震旦纪Nh,南华纪前寒武纪特征1时限长(46-5.4亿年)2地层普遍变质(麻粒岩相、角闪岩相、绿片岩相，普通越老变质越深)，岩浆活动发育3结构变形复杂，因为原始地壳薄、刚性差、热流值大，易塑性变形，而且经历多期结构变动4生物化石稀少5酸性和还原大气圈和水圈6矿产丰富（Fe、Au、U）二、中国前寒武纪生物统计生物是何时起源?地球上生命直接证据格陵兰38亿年Ar沉积岩中发觉在碳氢化合物，认为当初地球上已存在生命(Cloud,1983)；水Dauphasetal,,Dec17,Sci.从地球化学角度据碳同位素比率认为生命过程始于38亿年前（Shidlowski,1978).近年在格陵兰约39.5亿硅质岩中发觉有细菌，最早生物化石；但也有些人认为是沉积结构(Sci,).有些人提出38亿前可能已经存在生命，只是未能保留；仅在今后才有机会保留成为化石（Sci.,1999）西澳大利亚34-35亿年沉积岩中发觉丝状、链状细胞体，认为可能代表了最早菌、藻类生物体；南非20亿年地层中发觉微古植物和叠层石中国前寒武纪生物统计1太古宙和元古宙：叠层石（我国华北板块和扬子板块元古宇）20-17亿年：格鲁纳叠层石和喀什叠层石为主；16-12亿年：锥状叠层石和假裸枝叠层石为主；12-10亿年：贝加尔叠层石为主；10-8亿年：裸枝叠层石和林奈叠层石为主2元古宙：藻类（alga）

Pt2早期藻类个体小（直径小于10цm），膜壳较薄，纹饰简单。如光面小球藻

Pt2

中晚期16-10.5亿年，膜壳较厚，个体较大，纹饰复杂，如粗面球藻、方形藻、有核球形藻，为原核生物。1050Ma开始，出现各种丝状藻、球藻，纹饰愈加复杂，个体普通较大。同时出现真核藻类，如褐藻、红藻。新元古代，出现大量宏观藻类，肉眼可见，如乔尔藻、龙凤山藻3、元古宙（Pt3后期南华纪冰期后）:无壳后生动物出现

伊迪卡拉动物群：伊迪卡拉山庞德石英砂岩（6.3亿年）贵州瓮安生物群庙河生物群震旦纪后期出现，主要由腔肠动物（67%水母、海鳃纲）、步骤动物（25%）、节肢动物（似三叶虫）（5%）组成不具外壳多细胞后生动物群。我国发觉地点：鄂西、黔东、陕南、淮南、辽南和黑龙江。ApexChert(3.5Ga),W.Australia;最古老原核生物化石南非Barberton绿岩带35亿年玄武岩中发觉有微米级管状结构，认为属于海洋水下微生物活动形成；微管边缘含有机碳成份，C同位素成份测定支持其属于有机生物成因；标志着海底岩浆岩上曾有微生物活动；玄武岩同位素测年年纪值为35亿年；推测是在喷出后很快微生物活动痕迹。FurnesH.etal,,Science,304:,BarbertonGreenstoneBelt,SAfrica南非中太古代(3.5Ga)发觉古老生物标志-矿化虫管Grypaniacf.spiralis;NegauneiIronFormation,Pt1(2.1Ga),Marquette,Michigan(1.87Ga,Schnideretal,)HanetRanegar,10Jul.,1992,Science,257(5067):232-235宏观藻类最早真核生物？朱士兴,1999,(常州沟组宏观藻类化石,Hebei,ca1.7Ga)朱士兴,1995,ChiSciBull,40(12)

(团山子组宏观藻类1.65Ga,Tianjin)螺旋状宏观藻类,

1.5-1.4Ga,India,China,Canada,USAPt2,河北行唐高于庄组(1.6GaXiaoetal,,PNAS,97(25):13684贵州瓮安陡山沱组中发觉磷酸盐化微管化石，据研究认为属后生动物（刺胞类）；是当前已知最早后生动物化石之一。多细胞藻类（八叠球藻）化石；显示保留完好藻细胞翁安生物群产地伊迪卡拉动物群伊迪卡拉动物群再造Narbonne,1998,GSAToday,8(2):1-8已经发觉Ediacara动物群化石点；表明含有球性分布特征瓮安生物群伊迪卡拉澄江动物群590Ma(?)梅树村生物群543Ma525Ma570Ma伊迪卡拉动物群三、中国古大陆形成史前寒武纪分布中国前寒武纪地质图（一）华北板块形成史

（二）扬子板块形成史

（三）其它板块形成史华北和扬子板块范围（一）华北板块形成史太古宙→陆核形成期

早元古代→原地台形成期

中-新元古代→似盖层和盖层形成期华北地域太古宇分布图Pt1：Ar1-2：迁西群迁西运动（3000Ma+)麻粒岩，片麻岩，角闪岩，原岩为超基性、基性-中性至酸性火山岩及碎屑岩）3000m，发觉有3800Ma岩石角闪岩，变粒岩，片岩，原岩为基性-中酸性火山岩夹碳酸盐和碎屑岩10000mAr1-2壳幔物质交换频繁；Ar2-3沉积岩增加，出现砂岩、碳酸盐岩等浅海沉积，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，硅铝质地壳加厚，形成较为稳定块体----陆核Ar2-3：单塔子群阜平运动（2500Ma+)Ar陆核形成：冀东迁西太古宇剖面Pt1原地台形成:五台-吕梁山区剖面滹沱群上部（上下共〉8000m）五台群（〉7000m）中-低级变质岩，原岩浅海陆缘碎屑岩、碳酸盐岩至砂泥质浊积岩，中部夹火山碎屑岩。变质砂砾岩（红色磨拉石沉积组合）整体特征：1）以沉积岩为主，夹有火山岩，说明地壳依然有活动性；2）晚期大量发育碳酸盐岩、叠层石和红色沉积，说明大气圈、水圈含氧量增加；3）分布较窄。五台运动（2200Ma)阜平运动（2500Ma)吕梁运动使Ar分散陆核深入固化、联合成为更大陆块----原地台滹沱群下部浅变质滨浅海碎屑岩-碳酸盐沉积，夹少许玄武岩。吕梁运动I（1850Ma)吕梁运动II（1750Ma)Pt2-3似盖层和盖层形成:蓟县剖面上元古界青白口群中元古界西山群蓟县群长城群蓟县抬升（800Ma)寒武系：府君山组浅海砂页岩、碳酸盐岩，厚度小、分布广，成份成熟度高，无火山活动，为地台真正盖层芹峪抬升（10亿年）浅海碎屑岩、碳酸盐岩为主。特点：基本未变质；成份成熟度高。不过,厚度巨大；仍含火山岩。反应地壳仍不是很稳定——原地台似盖层沉积因为原地台形成，地壳刚性增加，早期出现边界明确裂陷槽-裂谷盆地，Pt2-3即分布于这些裂陷槽中芹峪抬升后，华北地域进入稳定板块发展阶段Arkosewithripples,Pt2,王屋山Pt2t/Pt2h/Pt2w,BeijingDolomite,Pt2w,BeijingDolomitewithstromatolites&cross-beddings,Pt2t,BeijingDolomitewithstromatolite,Pt2t,Beijingcyanobacteria

Pt3l/Pt3x,BeijingSlatecontaininglen-shapebeddingsPt3x,BeijingSandstonewithwedgedbeddingsPt3l,Beijing中国中元古代古地理图太古宙陆核形成

古元古代原地台形成

中新元古代似盖层和盖层形成华北板块形成史（二）扬子板块形成史无必定Ar基底，推测有。证据：在广西摩天岭发觉锆石（28.5亿年），（报道有32亿年基底）。Pt1很零星，如武当山武当群（22亿年）、川西河口群（17-19亿年）、云南康定群和四川盆地航磁异常。Pt2以后为原地台（似盖层）发育阶段鄂西元古宇剖面Z：莲沱组Pt31：马槽园组Pt2：神农架群晋宁运动I（1000Ma)主要为碳酸盐岩，含叠层石，为陆棚浅海沉积，夹凝灰质沉积——原地台为红色山麓堆积—磨拉石沉积组合，成份为碳酸盐砾岩、砂砾岩稳定类型盖层沉积晋宁运动II（800Ma)Pt2-Ar：崆岭群1600Ma晋宁运动形成扬子板块基底1600Ma-3200MaDeepmetamorphicrocks

KonglingGroup,ThreeGorges神农架群

湘黔桂地域

新元古代沉积示意剖面岛弧弧后盆地稳定浅海陆棚沉积NNW洋壳桂南平乐重庆彭水（三）其它板块形成史塔里木板块

华夏板块总体上类似与华北板块基底形成较扬子板块早五台群晋宁运动吕梁运动中国前震旦纪地层对比中国中元古代古地理图活动类型稳定类型四、中国南华纪和震旦纪

古地理和古结构南华纪和震旦纪定义扬子板块南华纪和震旦纪古地理特征华北板块南华纪和震旦纪古地理特征塔里木板块南华纪和震旦纪古地理特征“震旦”为中国古称，在印度佛经中指中国李希霍芬（1871）最早将其用于地层，指下古生界和元古宇之间一套地层；葛利普（1922）→高振西（1934）重新厘定为“寒武系之下，五台群或泰山群变质岩系之上一套未变质岩系”，以天津蓟县剖面为代表；李四光（1924）在峡东建立完整震旦系剖面，时限为800—543Ma1975年：正式确立三峡剖面为震旦系层型剖面震旦系又细分为南华系（下）和震旦系（上）1、南华纪和震旦纪定义1）大型稳定板块已形成，发育稳定成熟盖层沉积，与寒武系之间无大结构运动，因而与古生界靠近（无机界）2）发育丰富、高级裸露动物群，在Ediacaran以前出现后生动物胚胎（Nature,98,391:553-58）→少许带壳化石。但整体上，化石依然较少，保留差，难以利用生物化石进行广泛建阶和分带，有别于古生界（有机界）3）冰川沉积发育（低纬度大陆冰盖/雪球地球）2、扬子板块南华纪和

震旦纪古地理特征扬子板块内部南华纪和震旦纪地层序列及古地理扬子板块大陆边缘南华纪和震旦纪地史特征河流-滨海冰川-冰海沉积深水滞流沉积天柱山段碳酸盐台地浅滩、潮坪-泻湖沉积98年在贵州陡山沱组中发觉了动物胚胎扬子板块内部南华纪和震旦纪

地层序列遗址化石Nh莲沱组砂岩花岗岩南沱组冰积岩灯影组/陡山沱组灯影组灰岩扬子板块南华纪和震旦纪古地理下震旦统：分布局限，西部分布于滇中-川西苏雄裂陷槽内，下部为陆相火山岩、火山碎屑岩；上部为含火山灰陆源碎屑冰川湖泊沉积。上震旦统：以碳酸盐沉积为主，广泛超覆，岩相稳定。扬子板块大陆边缘南华纪和震旦纪古地理扬子板块：Z1分布局限，Z2广泛超覆；扬子板块东南(被动)大陆边缘—湘桂裂陷海盆：Z1：下部和上部为冰川成因含砾砂板岩，中部含火山物质灰绿色砂页岩。Z2:非赔偿较深水缺氧沉积(黑色碳质、硅质页岩).华夏板块西部大陆(活动)边缘—岛弧海厚达4000m砂泥质复理石沉积，属赔偿充填；华夏板块——古陆扬子板块南华纪和震旦纪沉积示意剖面寒武系：辛集组震旦系：罗圈组冰碛岩（650±33Ma）董家组砂砾岩、页岩、碳酸盐岩南华系：黄莲垛组，砂砾岩与白云岩互层，上部硅质岩3、华北板块南华纪和震旦纪古地理华北板块主体上缺失南华系和震旦系（处于大陆剥蚀状态），仅在东缘胶东、辽南和南缘豫西、淮南有震旦纪沉积。辽东半岛复县：震旦系：以碳酸盐岩为主，含Ediacara动物群，时代稍早，称前Ediacara动物群。南华系：以碎屑岩为主，不含冰川沉积。南缘豫西地域：4、塔里木板块震旦纪古地理在塔里木北缘库鲁克塔格山一带南华系和震旦系地层中，南华系发育两个冰碛岩层，震旦系顶部发育一个冰碛岩层全球南华纪和震旦纪发育三次冰川事件(分布于低纬度)中国南华纪和震旦纪地层对比南华系南华纪震旦纪中国东部

南华纪和震旦纪古地理图雪球事件与生物演化雪球说最早（1992）由加州理工学院J.L.Kirschvink提出，1998年哈佛大学P.F.Hoffman在科学上进行了系统论证。主要内容：8-10亿年格林威尔运动引发大规模剥蚀和沉积，CO2消耗量超出火山作用补给量，CO2降低造成地球降温成雪球，全球年均气温-50C，海水表层冰厚1400m，水和碳（生物产率几乎为零）循环几乎停顿。该特征在6-8亿年前最少发生过4次。（FromSCIE