第8章前寒武纪的地史

Chapter8HistorygeologyofPrecambrian前寒武纪的地史8.1前寒武纪的划分和特征8.1Precam.divisionandcharacteristics8.2地球圈层的起源和演化8.2Originandevolutionofgeospheres8.3前寒武纪生物界8.3Precambrianorganickingdoms8.4中国主要古大陆形成史8.4PaleocontinentalformationofChina8.5中国震旦纪古地理和古构造8.5Sinianpaleogeographyandtectonopaleogeography8.1前寒武纪的划分和特征

Precam.divisionandcharacteristics8.1.1前寒武纪的划分Precambriandivision8.1.2前寒武纪的特征Precambriancharacteristics前寒武纪国际地层表8.1.2Precam.features1时限长(46-5.4亿年)；Longduration2地层普遍变质

,岩浆活动发育;Widemetamorphism&magmatism3构造变形复杂，因为原始地壳薄、刚性差、热流值大，易塑性变形，而且经历多期构造变动；Complicateddeformation4生物化石稀少;Molecular&soft-body

fossils5酸性和还原大气圈和水圈；Acid&anoxicatmosphereandhydrosphere6矿产丰富（Fe、Au、U);AbundantmineralresourcesChapter8HistorygeologyofPrecambrian前寒武纪的地史8.1前寒武纪的划分和特征8.1Precam.divisionandcharacteristics8.2地球圈层的起源和演化8.2Originandevolutionofgeospheres8.3前寒武纪生物界8.3Precambrianorganickingdoms8.4中国主要古大陆形成史8.4PaleocontinentalformationofChina8.5中国震旦纪古地理和古构造8.5Sinianpaleogeographyandtectonopaleogeography超微宇宙的瞬间暴胀

宇宙诞生10-44秒之后便急速展开,10-34厘米的超微宇宙在仅仅10-34秒之内迅速膨胀了10100倍,称为暴胀(inflation）。

所谓10-34秒/厘米，就是“1秒/厘米的一兆分之一的一兆分之一的一百亿分之一”极其短暂/微小的时间/空间。而10100倍，就是1的后面加100个0（厘米）。

实际上提出了一个“从无到有”的宇宙起源模式，对于传统的“无始无终”宇宙观是一个冲击！

地球起源与圈层分异-42亿年+46亿年前太阳星云中分化形成原始地球，温度较低，轻重元素浑然一体，尚无圈层分异。原始地球一旦形成，有利于吸集更多星子使体积和重量迅速增加，同时因重力分异、放射性元素蜕变和星体撞击而增温。原始地球内部达到熔融状态时，亲铁元素比重大而下沉形成铁镍地核，亲石元素上浮组成地幔和原始地壳。更轻的液态和气态成分，通过火山喷发溢出地表形成原始大气圈、水圈。地球初始圈层分异的时间约在42亿年前。从最古老岩石获得关于地幔分异的证据（Earth‘searliesthistory）位于西格陵兰Isua的35公里长的突出地面的岩层中含有地球上最古老的岩石，距今已有38亿年左右。现在，对这些岩石中一种已经耗尽的同位素（钐-146）的衰变产物（钕-142）所做的超精确测量，为在地球于大约45.6亿年前形成之后的最初几亿年间地幔所经历的明显化学分异提供了清楚的证据。最新型热离子化质谱仪所具有的高精度使得这项工作成为可能。新的数据与地幔分异的平均时间为44.6亿年的结论是一致的，可能反映了地幔在陆地的最后阶段的分异。（Nature,2003,423:367-464;03-05-22,Letters）大气圈和水圈起源于地球早期的排气作用含氧大气圈的形成臭氧层光化学分解光合作用-3500MB?Precambrianatmosphere&hydrosphere水圈：在Ar早期已经形成，因为在Ar1中出现玄武岩和砾岩Pt2由还原——氧化Ar:缺氧还原性大气（广泛出现含金-铀砾岩）Pt1早期:缺氧到含氧过渡（纹带状硅铁组合—早期藻类释放出的O2被Fe2+吸收而沉淀）Pt1晚期：逐渐含氧，叠层石大量发育Pt2：含氧大气圈形成，出现含铁红色砂岩、高价铁沉积层、膏盐沉积和可燃有机岩，但是Pt2-3:海相沉积中原生白云岩大量发育，反映当时大气中CO2比Ar低，但仍比现在高Chapter8HistorygeologyofPrecambrian前寒武纪的地史8.1前寒武纪的划分和特征8.1Precam.divisionandcharacteristics8.2地球圈层的起源和演化8.2Originandevolutionofgeospheres8.3前寒武纪生物界8.3Precambrianorganickingdoms8.4中国主要古大陆形成史8.4PaleocontinentalformationofChina8.5中国震旦纪古地理和古构造8.5Sinianpaleogeographyandtectonopaleogeography8.3Precambriankingdoms

前寒武纪生物界生物是如何起源的?地内与地外,神创与自然演化,单源与多源Howdoesanorganismorigin?生物是何时起源的?最早的生物记录Whendoesanorganismorigin?前寒武纪生物界的面貌怎样?WhatisthefeaturesofthePrecam.life?生物是如何起源的?Howdoesanorganismorigin?

UFO,Egypt金字塔（公元前27世纪），15种星际有机分子的发现，陨石中分析出氨基酸、嘧啶、脂肪酸→生命地外起源extraterrestrialS.Miller(1953)的氨基酸合成实验，Fox的生物小分子合成生物大分子(类蛋白），化石记录表明的生物进化过程→生命地内起源terrestrial太阳系外发现首颗可能适合人类居住行星欧洲南方天文台于美国东部时间2007年4月24日公布了新发现的行星“Gliese581c”围绕红矮星“Gliese581”运转的模拟图。太阳系外发现首颗可能适合人类居住行星Gliese581c的质量大约为地球的五倍，体积约为地球的一倍半大，距离地球20光年，主要由岩石和水构成。在这颗星球上也许存在海洋和生命.他表示：“最令人激动的是，新发现告诉我们，这类行星具有很多共性。由于经历了数十亿年的地质运动，这类行星可能比地球还适合生命居住。”到目前为止，人们已知的最早的细胞生命形态（棒状和球状单细胞生物）的化石来自南非东部的Barberton地区和澳大利亚西部，年龄3900-3500Ma.生物是何时起源的?Whendoesanorganismorigin?非细胞生物WHO:AtypicalPneumonia(AP)→SevereAcuteRespiratorySyndrome→SARS(萨斯)前寒武纪生物界面貌

FeaturesofthePanisms1Ar:Molecularfossils（如氨基酸、脂肪酸、芳香族碳氢化合物、环形化合物等），此外少量stromatolites2Pt:Bacteria&alga:Stromatolites

繁盛，特别是Pt3Microalga(微古植物）指单细胞或多细胞藻类有机体，我国主要发育于Pt2-3Macroalga指根据目前研究程度尚无法归入现代藻类系统的、肉眼可见的藻类，主要Pt2-33EdiacaraFauna指震旦纪后期出现的，主要由腔肠动物（67%水母、海鳃纲）、环节动物（25%）、节肢动物（似三叶虫）（5%）组成的不具外壳的多细胞后生动物群。我国发现地点：鄂西、陕南、淮南、辽南和黑龙江。4Tracefossils:Planolites-like,Gordia,Palaeophycus-likeAr叠层石内

原核生物

藻丝体(Australia)

上：2800Ma

下：3300-3500MaGunflintChert(1900Ma)中的线状细菌和念珠状蓝菌外貌类似现代藻外貌类似现代铁锰还原菌分类位置不明前寒武纪叠层石及其藻细胞现代叠层石及其藻细胞(澳大利亚，沙克湾)ReconstructionofEdiacaranfauna已知最古老动物群——瓮安生物群1998.2.5在贵州瓮安磷矿区5.8(>6?)亿年前多细胞动物及其胚胎化石的发现,惊动了科学界。《Science》评论：“使我们第一次目睹了寒武纪大爆发之前我们所熟悉的动物”。层位:震旦纪早期陡山沱组磷矿层,时代略早于依迪卡拉动物群。瓮安动物群

(580Ma)依迪卡拉动物群(565-543Ma)570Ma650Ma700Ma540Ma震旦纪800Ma海绵胚胎及骨针证明：含两侧对称动物在内的动物的起源和多样性的历史前推到寒武纪大爆发之前4000余万年。1998年仅发现胚胎和幼虫,未见成年个体。1999年发现微型群体珊瑚和水螅成体化石。多细胞藻类（八叠球藻）化石；显示保存完好的藻细胞产于贵州瓮安新元古代陡山沱组中的磷酸盐化动物胚胎化石PhosphatizedanimalembryofossilsfromtheNeoproterozoicDushantuoFm,Weng’an,GuizhouValentineetal,1999,Developm.126:851-859贵州翁安陡山沱组磷块岩中保存的生物胚胎化石A，4分裂胚胎细胞；B，8分裂胚胎细胞；C，16分裂胚胎细胞。反映了细胞的分裂过程Xiaoetal,2000,PNAS,97(25):13684贵州瓮安陡山沱组中的微管化石（后生动物）Xiaoetal,2000,PNAS,97(25):13684贵州瓮安陡山沱组中发现的磷酸盐化的微管化石，据研究认为可能属后生动物（刺胞类）；如果确认无误，将是目前已知的最早的后生动物化石之一。ChenJY,etal,Science,9July,2004,305:218-222EarliestbilateralsfoundintheDoushantuoFm,southChina(ChenJYetal,2004,Sci)晚前寒武纪遗迹化石生物演化的几个突变期35亿年前:

厌氧异养原核生物。30亿年前:

厌氧自养原核生物。18亿年前:

喜氧真核生物出现。6亿年+:瓮安生物群；出现软躯体的

伊（埃）迪卡拉动物群；

5.4亿年+:寒武纪生物大爆发。Chapter8HistorygeologyofPrecambrian前寒武纪的地史8.1前寒武纪的划分和特征8.1Precam.divisionandcharacteristics8.2地球圈层的起源和演化8.2Originandevolutionofgeospheres8.3前寒武纪生物界8.3Precambrianorganickingdoms8.4中国主要古大陆形成史8.4PaleocontinentalformationofChina8.5中国震旦纪古地理和古构造8.5Sinianpaleogeographyandtectonopaleogeography8.4中国主要古大陆形成史

PaleocontinentalFormation8.4.1华北板块的形成史FormationalhistoryoftheNorthChinaPlate

8.4.2扬子板块的形成史FormationalhistoryoftheYangtzePlate

8.4.3其它板块的形成史FormationalhistoryoftheotherPlatesofChina华北板块和扬子板块的范围8.4.1华北板块的形成史太古宙→陆核的形成期

古元古代→原地台形成期

中-新元古代→似盖层和盖层形成期Continentalnucleus→paraplatformwithaparacover→platformwithacoverAr陆核形成：冀东迁西太古宇剖面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、基性火山岩及碎屑岩.〉7200m.发现有3800Ma的岩石角闪岩，变粒岩，片岩，原岩为中酸性火山岩夹碳酸盐和碎屑岩.〉3000mAr1-2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，形成较为稳定的块体----陆核Ar2-3：单塔子群阜平运动（2500Ma+)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、碳酸盐岩至沙泥质浊积岩，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，说明地壳仍然有活动性；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分散的陆核进一步固化、联合成为更大的陆块----原地台滹沱群下部浅变质滨浅海碎屑岩-碳酸盐沉积，夹少量玄武岩。吕梁运动I（1900Ma)吕梁运动II（1800Ma)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：长城群（下），蓟县群（上）

蓟县抬升寒武系：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：1）基本未变质；2）成份成熟度高。但是：1）厚度巨大；2）仍含火山岩。反映地壳仍不是很稳定——原地台的似盖层沉积由于原地台的形成，地壳刚性增加，早期出现边界明确的裂陷槽-裂谷盆地，Pt2-3即分布于这些裂陷槽中芹峪抬升后，华北地区进入稳定的板块发展阶段Arkose长石砂岩

withripples,Pt2,王屋山Pt2t/Pt2h/Pt2w,BeijingDolomite,Pt2w,BeijingDolomitewithstromatolites&cross-beddings,Pt2t,BeijingSandstonewithwedgedbeddingsPt3l,Beijing华北板块的形成史太古宙陆核的形成

古元古代原地台形成

中新元古代似盖层和盖层形成8.4.2扬子板块形成史1）无肯定的Ar基底，推测有。证据：在广西摩天岭发现锆石（28.5亿年），（2001年报道有32亿年的基底）。2）Pt1很零星，如武当山的武当群（22亿年）、川西的河口群（17-19亿年）、云南的康定群和四川盆地的航磁异常。3）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：空岭群1600Ma晋宁运动形成扬子板块的基底1600Ma-3200Ma8.4.3其它板块的形成史塔里木板块

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-盖层吕梁运动-原地台Chapter8HistorygeologyofPrecambrian前寒武纪的地史8.1前寒武纪的划分和特征8.1Precam.divisionandcharacteristics8.2地球圈层的起源和演化8.2Originandevolutionofgeospheres8.3前寒武纪生物界8.3Precambrianorganickingdoms8.4中国主要古大陆形成史8.4PaleocontinentalformationofChina8.5中国震旦纪古地理和古构造8.5Sinianpaleogeographyandtectonopaleogeography8.5中国震旦纪古地理和古构造

Sinianpaleo-geography

andtectonogeography8.5.1震旦纪的定义

8.5.2扬子板块震旦纪古地理

8.5.3华北板块震旦纪古地理

8.5.4塔里木板块震旦纪古地理“震旦”为中国的古称，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的一套地层；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的一套未变质的岩系”，以天津蓟县剖面为代表；李四光（1924）在峡东建立完整的震旦系剖面，时限为800—540Ma1975年：正式确立三峡剖面为震旦系层型剖面近年震旦系又细分为南华系（下）和震旦系（上）8.5.1震旦纪(Sinian)的定义震旦系特征1）大型稳定板块已形成，发育稳定成熟的盖层沉积，与寒武系之间无大的构造运动，因而与古生界接近（无机界）。2）发育丰富、高级的裸露动物群，在Ediacaran以前出现后生动物胚胎（Nature,98,391:553-58）→少量带壳化石。但整体上，化石仍然较少，保存差，无法利用生物化石进行建阶和分带，有别于古生界（有机界）。3）冰川沉积发育（低纬度大陆冰盖）。8.5.2扬子板块

震旦纪古地理扬子板块震旦纪地层序列扬子板块震旦纪古地理扬子板块震旦纪地层序列河流-滨海冰川-冰海沉积浅海低能缺氧沉积天柱山段碳酸盐台地浅滩、潮坪-泻湖沉积98年在贵州的陡山沱组中发现了动物胚胎NantuoFormation,ThreeGorges中国南方震旦纪古地理扬子板块：Z1分布局