中国寒武纪地质

Ⅰ 前寒武纪地质年代表

前寒武纪从早到晚分为太古宙、元古宙,太古宙的下限没有限定 (表6-6)。4000Ma以前为冥古宙,3800Ma后为古太古代的开始;3800Ma 以前为始太古代,以最老的表壳岩与化学化石的出现为特征,代表性的地区是伊苏阿。4566～4510Ma 前主要是前太阳尘埃颗粒、太阳星云坍塌、星云凝聚、分异陨石的形成与加积、巨大的冲击事件和月球的形成及过热的 Fe-Ni 核;4510～4400Ma 前完成了地球的分异并进行外层的增生;在4400Ma 前出现最老的碎屑锆石与早期的水圈/大气圈;4276Ma 有碎屑锆石的记录, 4050Ma出现Acasta片麻岩,这期间开始出现生命;4000Ma 前地球的内核结晶并产生磁场;4000～3850Ma期间出现晚期严重撞击事件,在月球上出现灾变事件。

表6-5 显生宙地质年代表

本表数据引自Gradstein et al.(2004);Ogg et al.(2008);*据万天丰 (2004)。

表6-6 前寒武地质年代表

本表数据引自Gradstein et al.(2004);*据万天丰 (2004)。

Ⅱ 学习任务中国前寒武纪地质时代划分

【任务描述】 ①了解前寒武纪地质特征；②掌握前寒武纪的地质时代划分；③了解前寒武纪生物界面貌，鉴定代表性化石。

一、前寒武纪地质特征

地球上现知最古老的地质记录（格陵兰西部、南极恩比地、南非林波波等地的变质岩原岩年龄）形成于38亿年以前或稍早，可以视作存在内外力地质作用的地质历史时期已经真正开始。地球上首次出现多门类带壳动物群的寒武纪开始于5.7亿年以前，标志着显生宙时期的来临。

距今46亿年、38亿年和5.7亿年三个时间标尺将全部地球历史划分为两大阶段和三个时期：①距今46亿年至38亿年左右（延续近8亿年）的天文演化阶段，是迄今了解程度最差、特殊的地球早期史时期，从生物演化角度也称为冥古宙；②距今38 亿年至5.7亿年（延续32亿年左右）的前寒武纪时期，占38亿年以来地质历史阶段的82%，以往曾称为隐生宙（现已废弃），现称为太古宙和元古宙；③距今5.7亿年至现在的显生宙时期，占地质历史阶段的18% 左右，但研究最为详细，包括古生代、中生代和新生代。

二、前寒武纪地质时代划分

前寒武纪是寒武纪以前地质时期的总称，该术语不属于正式地质年代单位，通常简称为前寒武。相应的前寒武系也泛指前寒武时期形成的地层。前寒武纪一般划分为两个阶段，以25亿年左右为界，大于25亿年，称太古宙，小于25亿年，称元古宙。太古宙再分为始太古代、古太古代、中太古代和新太古代。元古宙再分为古元古代、中元古代和新元古代。具体划分见表7-1。

表7-1 前寒武纪地质时代划分方案简表

（据全国地层委员会，2001）

前寒武纪占全部地史时期的5/6，在这漫长的地史阶段中地球各圈层都经历了重要的演变，尤其是地球上出现了最早期的生命并逐渐进化为高等生物，全球各稳定的大陆板块也相继形成，并形成了铁、铀、金等多种矿产。因此，了解前寒武系不仅对认识地球早期有机界和无机界的演化历史具有重要的理论意义，而且对国民经济建设也有重要的实际意义。

三、中国前寒武纪生物面貌特征

前寒武系保存的化石不多。除晚期前寒武纪出现原始的后生动物外，主要是海生的菌藻类和叠层石。

（一）原始菌、藻类生物的发展

已知最老的化石发现于南非年龄大于30 亿年的无花果树群中，是一些微小的（5 ～25μm）的球状、丝状体，被认为可能是单细胞菌、藻类生物。最近我国鞍山群中也发现了可能是菌、藻类的化石。这些太古宙（到古元古代）的生物是一种形态简单、基本无性别的生命形态，没有真正的细胞核，被称为原核细胞生物。它们以有机物为食，又称他养生物。

（二）真核细胞生物的出现

真正无可怀疑的真核细胞生物见于距今13.5 亿年的北美贝克泉（Beck Spring）组，我国华北在距今约12亿～13亿年的雾迷山组中也发现了绿藻类化石。真核细胞生物大约是19亿～20亿年以前已出现并得到一定程度的发展。

（三）后生动物出现、前显生宙向显生宙的过渡

前寒武纪最晚期，大规模稳定地块的出现，冰期后广泛的陆棚浅海，大气中氧含量的显著增加，以及一个可能的有效臭氧屏蔽的存在（Barker＆Marshall，1965），导致了后生动物的出现和发展。

最初的后生动物化石发现于距今7亿年以后，相当震旦纪上统地层中，以伊迪卡拉动物群为代表的不具硬体部分的无脊椎软体印膜化石。据研究共有动物化石20多种，包括腔肠动物、环节动物、节肢动物，以及一些分类位置不明的生物，在世界很多地区都有发现。微小带壳无脊椎动物化石在6亿年前就已开始出现。目前国际上，主要的趋向是将多门类小壳动物化石的出现作为古生界寒武系之底。我国震旦系灯影组中，下部已发现有类似软舌螺类的化石，甚至陡山沱组中也有海绵骨针化石的发现，因此从生物演化的观点来看，至少上震旦统的生物特征和显生宙已没有本质上的重大差别。

综上所述，前寒武系保存的化石不多。除前寒武纪晚期出现原始的后生动物外，主要是海生的菌藻类和叠层石。最早的叠层石发现于太古宇中，叠层石广泛发育于元古宇中，尤其是新元古代地层中。如Kussiella （喀什叠层石，主要为新元古代早期，图7-1 之1），Conophyton （锥叠层石，新元古代，以早中期为主，图7-1 之2），Baicallia （贝加尔叠层石，新元古代中晚期，图7-1 之3），Gymnosolen （裸枝叠层石，新元古代晚期为主，图7-1 之4）等。

图7-1 元古宙叠层石 （纵断面）

1.Kussiella （喀什叠层石）；2.Conophyton （锥叠层石）；3.Baicallia （贝加尔叠层石）；4.Glymnosolen （裸枝叠层石）

（四）技能训练——前寒武纪典型化石识别

训练目的：观察元古宙代表性化石标本，掌握元古宙生物界面貌和重要标准化石。

元古宙的生物界主要由微古植物和叠层石两大类组成。

【任务】：观察并描述下列代表性的化石：Gruneria （格鲁纳叠层石），Kussiella （喀什叠层石），Tungussia （通古斯叠层石），Conophyton （锥叠层石），Scopulimorpha （墙叠层石），Anubaria （阿纳巴叠层石），Gymnosolen （裸枝叠层石），Minjaria （米雅尔叠层石），Baicalia （贝加尔叠层石），Jurusania （朱鲁赛叠层石），Boxania （布克松叠层石），Linel⁃la （林那叠层石）。

在新元古代晚期震旦纪时，是生物飞跃发展的前夜。它们表现出从新元古代到古生代的过渡性质。高级藻类中的褐藻大量出现，如文德带藻（Ventotaenia）。动物方面不仅有软体型的后生动物，且有少量具外壳的后生动物类别的出现。如在长江三峡的震旦系中，产出有小壳动物化石。

Ⅲ 前寒武纪地质学的地质学家

孙大中院士1932年复6月20日出生于美丽的制海港城市威海，幼年时全家迁居天津。解放不久，随经商的父亲到香港，就读于香港华南中学。返回内地后入南开中学学习，在地理老师和高年级同学的影响下对地质学产生了兴趣。1951年考入清华大学地质系。
孙大中院士是中国著名的前寒武纪地质和地球化学家，他为我国的前寒武纪地质事业贡献了毕生的精力。四十多年来，中国和他个人历尽了风雨坎坷，但他报效祖国的热忱不变，追求科学真谛矢志不移。好学、善思、勤奋使他在前寒武纪地质科研领域多有建树。辛勤耕耘的收获凝聚成7部专著(合著)，约120篇中英文学术论文，并获得1978年全国科学大会奖、国家自然科学二等奖和部级科技成果一、二、三等奖项共8次。

Ⅳ 寒武纪的典型地层剖面

山东张夏、崮山、馒头山一带，寒武纪地层发育和出露都十分良好，而且紧靠津浦铁路交通便利，早在19世纪末就为国内外地质学者所重视。1903年美国地质学家B·维里斯和E·布莱克威尔德在张夏、崮山、莱芜九龙山等地测量了剖面，采集了化石，对寒武纪地层作了初步划分，其研究成果于1907年正式发表，将张夏、崮山一带的寒武纪地层自下而上划分为馒头页岩、张夏灰岩、崮山页岩、炒米店灰岩。之后美国古生物学家毕可脱（1913年）、日本人远藤隆次（1939年）、小林贞一（1941年、1942年、1955年）均相继研究过张夏、崮山一带寒武纪地层中的生物化石。中国著名的地质学家孙云铸教授从1923年起对张夏、崮山地区的寒武系进行了长达20余年的研究，对寒武纪地层做了划分。
1953年卢衍豪、董南庭重新观察了张夏、崮山一带寒武纪标准剖面，其中最重要的是把B·维里斯和E·布莱克威尔德的馒头页岩自下而上再分为馒头组、毛庄组、徐庄组，并把前两个组置于下寒武统，把后一个组归入中寒武统，炒米店灰岩再分为凤山组及长山组，将张夏地区寒武系确定为7个单位和17个三叶虫化石带。此后，有关地质院校，如北京地质学院等，以及山东省地质局等单位，先后对张夏寒武纪地层剖面作过大量的野外观察、剖面测制、室内鉴定和专题研究，取得了丰富的实际资料，从不同的角度补充和完善了该剖面的基础资料，进一步提高了该剖面的研究水平。
1959年，位于泰山北侧的张夏寒武纪地层剖面在全国地层会议上被正式定为华北寒武系标准剖面。1958-1961年，北京地质学院在泰山地区进行1：20万区调，将泰山变质岩命名为太古代泰山群，自下而上划分为万山庄、雁翎关、山草峪组等。1960-1962年，山东地质局805队开展包括泰安南留幅等23幅1∶5万区调联测。1963-1965年，山东地质局805队进行1∶5万泰安幅区调，将泰山变质岩称为泰山杂岩，划分为望府山、笤帚峪、唐家庄、盂家庄、冯家峪等五个岩组。同时，地科院程裕淇等，山东地质局805队郑良峙、张成基等人开展变质岩专题研究，确立了雁翎关、山草峪组层序，恢复了原岩，进行变质岩的岩石学研究。
1978年以后，泰山的地质研究工作，进入了一个以专题研究为主的深入发展级段。泰山的保护、管理和开发建设得到了很大的加强，泰山的面貌有了巨大的变化。1980年，应思淮研究员对泰山变质岩进行了专题研究，并出版专著《泰山杂岩》。1981-1984年，山东矿业学院吕朋菊教授对泰山的形成进行了专题研究，并发表了《泰山形成及其年龄》一文。1982-1985年，山东区调队郑良峙、王世进等人进行了鲁西泰山群专题研究，新建柳杭组，置于雁翎关组和山草峪组之上。1982-1987年，山东地矿局第一地质队马云顺、翟颖川等对鲁西太古代绿岩带含矿性进行专题研究。1982-1984年，赵世英等进行红门“桶状构造”的专题研究，并发表《泰山红门“桶状构造”成因的探讨》论文。1982-1985年，地科院朱振华硕士填制了泰山山前1∶2.5万地质图，完成硕士论文，发表“泰山太古宙岩浆杂岩体的岩石化学和地球化学特征”论文。
1983-1986年，法国雷恩大学江博明等，地科院沈其韩等，山东地矿局董一杰等对中国太古宙地壳演化进行专题研究，认为泰山杂岩的大部分为变质侵入岩（灰色片麻岩），称之为望府山片麻岩，取得大量地球化学和同位素年龄资料。1986-1987年，北京大学谢凝高等进行泰山风景名胜区资源综合考察评价及其保护利用研究。1986-1990年，山东区调队王世进等进行1∶20万泰安、新泰幅修测。同期，地科院徐惠芬、山东地质一大队董一杰等人对山东鲁西太古宙绿岩带和鲁西太古代地层等进行专题研究，系统总结了泰山岩群的分布、层序、变质作用的特点，并出版专著。
1987年联合国教科文组织把泰山列为世界自然与文化遗产，泰山的地位和影响发生了历史性的变化。1989-1990年，山东矿业学院吕朋菊教授等对泰山周围重力滑动构造进行专题研究，发表了“泰山周围太古界与古生界不整合面上滑动构造的发现”论文。1990年，山东省地矿局第一地质大队董一杰等发表《泰山地区太古宙杂岩体的地球化学特征》论文。1990－1993年，山东地矿局曹国权等人发表《鲁西早前寒武纪地质》专著。1993－1996年，地质矿产部地质研究所、山东第一地质矿产勘查院进行泰安市幅1∶5万区域地质调查。
1994－1995年，吕朋菊教授就泰山新构造运动的进行专题研究，发表了《新构造运动与现今泰山的形成及地貌景观》论文，并对泰山地质地貌进行总结，撰写《泰山大全》之地质地貌篇。1995年地科院庄育勋等，山东地矿局第一地质大队张富中等就泰山地区新太古代～古元古代地壳演化研究的新进展发表论文。1997年，地科院庄育勋等，山东地矿局第一地质大队任志康等人在《岩石学报》发表论文《泰山地区早前寒武纪主要地质事件与地壳演化》。1998年，山东地勘局地质调查研究院吕发堂等就其研究成果发表《泰山地区晚太古代“框架侵入岩”的地质特征及稀土地球化学演化》论文。
1999年，地科院王新社等，山东地矿局第一地质大队任志康等发表《泰山地区太古宙末韧性剪切作用在陆壳演化中的意义》论文。2000年，地科院地质力学所张明利等发表《新生代构造运动与泰山形成》论文。2002-2003年，山东科技大学吕朋菊教授等、泰山风景区管委会牛健等人进行泰山地质地貌特征及地学价值评价专题研究，并发表《泰山的地学价值及其意义》论文。2004年9月中国地质大学对拟建中国泰山世界地质公园的建设条件、地质遗迹和资源状况等进行了为期两周的研究考察。
张夏寒武纪地层剖面，把寒武系划分为下、中、上统的7个地层单位，即下统的馒头组，中统的毛庄组、徐庄组、张夏组，上统的崮山组、长山组、凤山组。现从老到新简述如下：
馒头组主要由紫红色、黄绿色等杂色页岩及泥质、白云质灰岩组成。底部不整合于泰山杂岩的肉红色片麻状花岗岩之上。下部灰岩中含磁石结核和条带，上部页岩中具微细水平层理，中部页岩含有三叶虫化石～中华莱德利基虫。厚度119米。
毛庄组主要由紫色云母质页岩和灰岩组成。含三叶虫、腕足类及藻类化石。厚度39米。
徐庄组主要由紫灰色页岩和鲕状灰岩组成，其中下部的灰岩及灰质粉砂岩中常具斜层理或交错层理。含有徐庄虫等三叶虫化石及腕足类化石。厚度73米。
张夏组主要由鲕状灰岩和藻类灰岩组成，中夹杂色页岩。含德氏虫等三叶虫化石。厚度198米。
崮山组主要由竹叶状灰岩、疙瘩状灰岩和黄绿色页岩组成。含蝴蝶虫、蝙蝠虫等三叶虫化石。厚度51米。
长山组主要由迭层石灰岩、具红色氧化圈竹叶状灰岩、紫色页岩组成。含有庄氐虫、蒿里山虫等三叶虫化石。厚度70米。
凤山组主要由泥质灰岩和竹叶状灰岩组成。含济南虫、方头虫等三叶虫化石，以及海百合茎和腕足类化石。厚度130米。
张夏寒武纪地层的标准剖面，分别位于张夏和崮山一带的馒头山、虎头崖、黄草顶、唐王寨、范庄等地。其中的馒头山是徐庄组、毛庄组、馒头组的剖面，虎头崖～黄草顶是张夏组的剖面，唐王寨是崮山组、长山组的剖面，范庄是凤山组的剖面。
馒头山位于张夏镇南2公里，104国道的西侧。因其状如馒头而得名。山的北麓有两个名为徐庄和毛庄的小村子。它是张夏寒武纪标准地层剖面的馒头组、毛庄组、徐庄组的建组和命保所在地。
张夏寒武纪地层剖面，在泰山主峰之北，位于泰安和济南之间交通干线的两侧，交通方便，而且构造简单，出露完全，十分有利于现场观察和研究。它是中国地层和古生物研究历史最长、研究程度最高的地层剖面之一，在中国地质学史上占有很重要地位。1959全国地层会议后，被正式确定为中国北方寒武系的标准地层剖面，在中国不同地区寒武纪地层对比和国际寒武纪地层对比方面起着重要作用，同时也是许多寒武纪古生物种属（蒿里山虫Kaolizhania、中华莱德利基虫Redichia Chinensis、馒头褶颊虫Ptychopariamantoensis、山东虫Shantungia、孙氏盾虫Sunasp-is Lavevis）命名地或模式标本的原产地。因此，这个标准地层剖面，在国内外十分闻名，长期以来有许多国内外地质学者不断来此参观考察，同时也成为中国大专院校地学的重要实习基地，无论在地质科学方面，还是在生产实践以及地质教育方面，都具有很高的科学价值。

Ⅳ 早前寒武纪三期重大地质事件

根据目前的资料，太古宇仅发育于塔里木克拉通内，而周缘造山带中迄今未发现回通过颗粒锆石答U-Pb 年龄资料证实的太古宇。在造山带范围内目前获得的最老U-Pb 年龄数据来自欧龙布鲁克微陆块的德令哈杂岩，同位素年龄介于2300～2500Ma之间。

从塔里木克拉通和欧龙布鲁克微陆块中所获得的早前寒武纪重大地质事件主要包括：

第一，新太古代晚期大规模具初始地壳特征的TTG片麻岩的发育，说明新太古代是本区大陆地壳生长的重要时期。然而，在阿克塔什塔格花岗质片麻岩中测得的3600Ma和3000Ma的U-Pb年龄数据，表明还有更古老的岩浆作用。

第二，古元古代2500～2300Ma形成了指示大陆地壳伸展环境中形成的双峰式岩浆活动，包括东阿尔金-敦煌隆起带中的奥长花岗（片麻）岩和基性岩墙群、铁克里克隆起中的阿卡孜钾长花岗片麻岩等。

第三，古元古代晚期热-构造活动表现为深熔作用、变质作用和岩浆侵入事件，其同位素年龄集中在1800～2000Ma左右。

虽然本区由于露头不连续，难以确定古造山带的具体位置，但上述1800～2000Ma的热-构造事件应指示造山作用的存在。

Ⅵ 前寒武纪地质学的简介

寒武纪之前的地质时期。又称先寒武纪。前寒武纪始于最早的地质阶段，结束于约5.7亿年前。系这一时期形成的地层之称，位于寒武系之下。前寒武纪曾划分为太古代和元古代，现广泛采用太古宙和元古宙分别表示其早、晚两个阶段，分界线为25亿年前。1930年，G.H.查德威克将全部地质时期划分为两部分：寒武纪以前称为隐生宙；自寒武纪始的地质时期称显生宙。近年来，由于软躯体动物化石在前寒武纪地层上部被发现，并据以划分为太古宙和元古宙，隐生宙之称已趋于不用。
前寒武纪地层在全球有广泛出露，大面积露头的地区称地盾或克拉通。主要地盾有波罗的地盾、西伯利亚地盾、中国地盾、加拿大地盾、非洲（含阿拉伯）地盾、南美地盾、澳大利亚地盾和南极洲地盾等。地盾区的太古宙岩石大部分为绿岩、花岗岩和伴有基性火山岩的沉积变质岩。20亿年前的前寒武纪岩层中广泛产出带状含铁建造，其后出现陆成红层，这种变化可能反映早期生物造氧作用的发展。冰碛岩是前寒武纪的一种特殊类型，下元古界上部，在加拿大地盾和南部非洲有明显的冰碛岩分布；上元古界上部、亚、欧、美、澳各大洲都有冰碛岩分布。
现有岩石和矿物，年龄在距今35亿～46亿年的极少。已不能用放射性测定法确定其原始形成的时间。能够识别的最老的沉积岩和火山岩，年龄都不超过38亿年。地球表面上在距今约27亿～38亿年形成的沉积岩和火山岩都经过变形和变质。最老的未变质的产状平缓的沉积岩和火山岩层序见于南非威特沃特斯兰德盆地下部。

Ⅶ 前寒武纪重大地质事件的全球构造意义

综上所述，研究区前寒武纪重大地质事件的全球构造意义可小结如下：

1）2000Ma前的重大地质事件突出表现为新太古代的地壳增生和古元古代早期双峰式岩浆活动，事件的性质及发生的时代与其他克拉通具有可比性，预示在哥伦比亚超大陆形成前，在太古宙末有可能存在另一个超级大陆。

2）2000～1800Ma与造山作用有关的地质事件群在塔里木克拉通及欧龙布鲁克微陆块上保存较好，与许多大陆上同一时期的造山作用颇为相似。因此，这一时期的事件群不仅仅发生于一个区域，而是具有超大陆性质，但它们究竟与哪一个大陆块体的造山作用有亲缘关系，目前尚难确定。此外，尽管在欧龙布鲁克微陆块上发现了近18亿年的环斑花岗岩，但在许多大陆上发生的中元古代以斜长岩-辉长岩-环斑花岗岩组合为标志的裂解事件群在研究区内尚未确定，今后需要进一步深入研究。

3）与罗迪尼亚超大陆形成及破裂有关的两类事件群在研究区内十分醒目，且与扬子克拉通具有极好的可比性，说明塔里木及扬子克拉通均受控于罗迪尼亚超大陆的构造作用。根据作者对中国各克拉通及活动带的研究，在塔里木-扬子连接假设的基础上进一步提出了塔里木-柴达木（北秦岭）-扬子连接假设。

4）塔里木克拉通周边活动带中早古生代重大地质事件群十分发育，指示各地块之间及地块与克拉通之间造山作用的存在。但该时期的造山作用滞后于泛非造山作用约100Ma，它们不是东非造山带的组成部分，与莫桑比克洋的闭合无关，而是原特提斯洋闭合过程中，多岛-弧-盆系俯冲和聚合的产物。该多岛-弧-盆系位于冈瓦纳大陆的外缘，是环冈瓦纳的大陆块体群，并不属于冈瓦纳大陆的组成部分。

5）作者建议使用“泛华夏造山运动”术语代替我国地质文献中长期使用的“加里东期造山运动”一词，这是因为“加里东期造山运动”真正的含义是原大西洋闭合后，两侧大陆块体碰撞形成的造山运动，而我国早古生代的造山运动虽然发生的时间与西欧加里东期造山运动相近，但它是发生在冈瓦纳北缘多岛-弧-盆系中的造山运动，与原大西洋的闭合无关。“加里东造山运动”一词既不能高度概括早古生代多岛-弧-盆系造山运动的特色，在国际文献中也难以显示中国及相邻大陆块体早古生代造山运动的区域特点。

关于“泛华夏造山运动”在第九章中还要进一步展开讨论。

Ⅷ 前寒武纪地质学的阶段

前寒武纪的化石稀少，但在31亿年前的古老地层中已发现有原始菌、藻类的遗迹或遗体。前寒武纪以具有浮游的微生物和无核的到有核及单细胞的原生生物微化石为特征。约在20亿年前，大气圈才开始有氧的积累，在大气圈有相当的氧的含量后，生物得到了发展。由蓝-绿藻类衍生的底着叠层石广布于晚前寒武纪，而在约6.8亿年前出现有软躯体的多细胞的后生动物，称伊迪卡拉动物群。
对前寒武纪大部分时期的气候条件基本上还不了解，但已知在其晚期（约7亿年前）出现过广泛的冰川作用。前寒武纪岩体是金属矿产特别是铁、镍、金、铀和铜等的重要来源。铁矿床主要为沉积型，但也可能有属于火成成因的大型磁铁矿体。全世界镍产量的75%来自加拿大地盾安大略萨德伯里的一个大型侵入体。前寒武纪岩体中产出的金超过其他地质体的总和。现在世界金产量的一半来自南部非洲的威特沃特斯兰德的前寒武纪砾岩。其他有价值的矿产还有铂、银、铅、锌、铬、钴、锰、石墨、云母和滑石等。
前寒武纪地质学研究自地球形成开始，到寒武纪以前这一阶段的地球（主要是地壳）的特点及其演化的科学。是地质学的一个分支学科。


英国的A.塞奇威克于1836年首先建立了寒武纪，两年后又提出老于寒武纪地层这一前寒武系的概念。但当时称之为元古代。19世纪70年代北美地质学家开始进行前寒武纪地层的详细研究。美国的J.D.丹纳（1872）和S.F.埃蒙斯(1889)先后分别提出太古代和元古代这两个时代名称。1908年C.R.范海斯对美国和加拿大的上湖区的前寒武系进行研究，划分为两个地层单位，即：太古界和元古界。1955年美国地层命名委员会把它们合并为一个年代地层单位──前寒武系。后来，前寒武系二分被广泛承认，国际前寒武地层分会自1978年起就建议把它们分为同显生宙相并列的太古宙和元古宙两大时代单位。
20世纪60年代起，对地球早期历史的研究形成热潮。地层、岩石、构造、成矿作用，生物演化、同位素年代测定等方面的研究迅速开展起来，其中早前寒武纪绿岩带及地球早期地质演化等方面成就显著。

Ⅸ 寒武纪地质简史

地质历史在距今5.43亿年时，进入显生宙古生代的第一个纪——寒武纪，以出现大量较高级的动物为主要特征。而寒武纪动物群又以具有坚硬外壳的，门类众多的海生无脊椎动物大量出现为其特征，是生物史上的一次大发展时期，其中三叶虫最为常见，是划分寒武系的重要依据。

什么是三叶虫呢？三叶虫属于动物界节肢动物门三叶虫纲，主要生存于古生代，古生代末期灭绝。个体一般长数厘米，最大的长可达70cm，小型的长仅数毫米。背部覆以几丁质背壳，我们今天看到的绝大多数是背壳化石。三叶虫无论是纵向和横向都可以分成三部分，纵向由两条背沟将身体分为一轴二肋，三叶虫名字由此而得。横向可分为头、胸、尾三部分，胸部多节且脆弱，不易保存，所以我们看到的化石多为头和尾。三叶虫种类繁多，演化较快，是早古生代地层的重要标准化石（图8-1）。

图8-1三叶虫背壳构造（引自《地质词典》，1979）

寒武纪的寒武二字又是从何而来呢？从汉语含义中找不到答案。古生代开始一段的地层首先在英国的威尔士研究，英国人习惯于把威尔士称为Cam-bria。因此英国地质学家塞奇威克于1835年首先使用Cambrian作为纪名。日人依其音译为“寒武”，中国沿用称为寒武纪。

1.早寒武世

早寒武世为寒武纪海域的形成时期。华北区在寒武纪初期（相当于我国南方的梅树村期、筇竹寺期和沧浪铺前期）仍是剥蚀区。嵩山一带也已被夷为平地。沧浪铺中期（辛集早期），海水开始由东南和西南两个方面向华北古陆推进。当海水进到灵宝、叶县、确山、固始一带时，沉积了一套黑色页岩和砂质页岩，即辛集组①段。当海水推进到临汝、鲁山一带时，沉积了一套含磷岩系即辛集组②段（图8-2）。海水从两侧绕过熊耳古岛会合后继续北侵，淹没嵩山地区。由于古陆长期遭受剥蚀，堆积有大量的碎屑物，这时的海水也并不深。海滩的障壁作用，形成了障壁滩的沉积，主要是砂砾岩、含砾砂岩、石英砂岩、粘土岩、泥质白云岩。砾石分选差，磨圆度高，上部石英砂岩呈紫红色，泥质白云岩见石盐假晶和泥裂，为滨海沙滩及潮坪沉积。

辛集晚期，海水已进至太行山南麓焦作、开封一线。嵩山地区形成以潮间带为主的碳酸盐潮坪，潮坪内水体温暖洁净，潮间藻席开始形成并大面积发育，从而形成了广泛分布的豹皮灰岩层。

图8-2河南省早寒武世辛集早期古地理图

图8-3馒头组灰岩中的潮汐层（引自河南区调队，1989）

早寒武世馒头期，河南省除熊耳古岛外，全部成为海域，为华北海的一部分。这时的华北海很浅。碳酸盐潮坪继续发育，潮坪沉积物为泥灰岩、泥质白云岩、泥质条带灰岩夹页岩。潮汐层理（图8-3）极为发育，雨痕、泥裂、鸟眼、石盐假晶等暴露构造普遍，反映了该地当时为水位多变暴露频繁的潮间带上部环境。化石较少，有少量三叶虫。馒头末期，潮坪内藻类再次繁衍，形成馒头组顶部的核形石灰岩和叠层石灰岩。

2.中寒武世

毛庄期华北海基本上继承了早寒武世晚期的潮坪环境，但海域继续扩大。嵩山地区接受了由北方来的碎屑，沉积了泥质粉砂质岩层。叠层石已经消失，三叶虫空前发育，毛庄期的潮坪环境十分安静。

庄期时，浅而开阔的陆表海淹没前期的潮坪，碳酸盐台地在清洁、温暖的海域里大面积生成。台地上的搅动浅水区发育碳酸盐沙滩，沉积了鲕粒灰岩、生物屑灰岩。低洼部位发育了静水碳酸盐泥，沉积物为泥灰岩或泥质条带灰岩。生物更加繁盛，除大量三叶虫外，尚有腕足、腹足、软舌螺、藻等门类的生物。当然，徐庄期的华北海并非一直风平浪静，徐庄中期也曾经历过数次大风暴，强大的风暴潮流袭击台地上的沉积物，在米村蔓菁峪、王村佛洞等处，留下了风暴形成的砾屑灰岩。

至张夏早期，华北海达到了顶峰。随后华北地台南缘开始抬升。位于嵩山西南的熊耳古岛这时也向东北方面扩大。受南部上升的影响，嵩山附近海水变浅，使刚刚形成的碳酸盐沉积物暴露于海面，在大气淡水的作用下发生白云石化作用，从而形成张夏组上段的白云岩层。

3.晚寒武世

晚寒武世为全面海退时期，海域面积不断缩小，海水变浅。由于华北地台南缘平缓抬升和熊耳古岛的不断扩大，使晚寒武世的华北海逐渐向东北方向退缩。

崮山期熊耳古岛的北界大致在洛宁、鲁山、确山一线，嵩山一带的水下碳酸盐台地变成了潮坪。沉积物主要为泥灰岩、泥质白云岩，潮汐层理发育，常见厘米级、毫米级的纹层，充分显示潮间带水位变化频繁的特征。白云岩化强烈，生物渐渐稀少，仅见少量三叶虫和腕足类。

长山期海水继续北退，熊耳古岛北界可能在三门峡、汝阳、舞阳、确山一线。嵩山地区仍是潮坪环境，沉积的白云岩偶含燧石。生物稀少。

凤山期熊耳古岛进一步扩大，嵩山成为浅而闭塞的潟湖，嵩山这时正处在海岸附近（图8-4）。南坡已经没有凤山组沉积、而嵩山之北仍有凤山组存在。沉积物中富含硅质，白云岩化强烈，生物稀少。至凤山末期，海水全部退出嵩山地区。

图8-4河南省晚寒武世凤山期古地理图

寒武纪由海进而后海退，嵩山地区由陆地变成海洋，最后又成了陆地。不过这时的嵩山地势已大不相同，海侵前总的地势是北高南低，现在却成了南高北低，嵩山地区已改换门庭，成为熊耳古陆的一部分了。

华北地台南沿这次地壳上升是加里东运动早期的影响，仅仅表现为造陆运动形式，未发生岩浆活动。

Ⅹ 寒武纪地层划分与对比

本区寒武系属华南地层区扬子地层分区（项礼文等，1999），分川西南、南江-旺苍、川东-渝南、城口-巫溪和龙门山5个地层小区（图1-2-1）。

（一）岩石地层划分

本次共清理前人曾使用过的岩石地层单位53个，建议继续使用34个，据此建立各小区岩石地层划分方案（表1-2-1）。

图1-2-1 四川盆地及邻区寒武纪地层区划图

表1-2-1 四川盆地及周边地区寒武系划分对比表

（二）生物地层划分

研究区内寒武纪化石丰富，有三叶虫、小壳动物、牙形石、古杯、腕足类和头足类等，本书仅将前人对前三类化石的研究成果按地层小区作分带整理并与我国台地相区的标准分带作对比（表1-2-2）。

1.三叶虫

区内的三叶虫化石纵向序列完整，自下而上可分为Parabadiella带、Eoredlichia-Wutingaspis带、Yiliangella带、Paokannia带、Palaeolenus带、Redlichia murakamii-Hoffetella带、Redlichia guizhouensis带、Chittidilla带、Kaotaia带、Manchuriella-Shilengshuia-Jiubaspis-Proasaphiscus、Paranomocare带、Blackwelderia带、Metacalvinella带等13个带。其中前6个带不仅在区内分布广泛，而且都是我国浅水台地相区的标准化石带，在国内可作广泛的等时对比。

2.小壳化石

小壳化石仅分布在下寒武统梅树村阶至笻竹寺阶下部，以川西地层小区最丰富，自下而上可分为Anabarites trisulcatus-Protohertzina anabarica带、Parabloborilus subglobosus-Siphogonuchites pusilliformis带、Heraultipegma yunnanensis带、Sinosachites flabelliformis带、Pelagiella emeishanensis带等5个带，其中1、2、4带均是我国南方梅树村阶标准化石带的带化石。

3.牙形石

寒武系顶部牙形石自下而上可划分为Proconodontus带、Eoconodontus notchpeakensis带、Cordylotus proavus带和Monocostas sevierensis带下部等四个带。前三个带的时代为晚寒武世凤山期晚期，第四个带的时代跨越寒武纪—奥陶纪，时代为凤山期末期至新厂期早期。若产出Monocostas sevierensis的化石组合中未发现确定的属奥陶纪的分子，通常认为其属于本带下部的寒武系部分。

（三）层序地层划分

通过野外剖面、钻井及地震层序地层学划分和对比，可将四川盆地寒武系划分为5个三级层序，SQ1对应于筇竹寺组或相当层位、SQ2对应于沧浪铺组或相当层位、SQ3对应于龙王庙组或相当层位、SQ4对应于高台组或相当层位、SQ5对应于洗象池群或相当层位。