元古宙(Proterozoic Eon),(2500~538.8±0.2Ma)前寒武紀時代的第三個地質時期,時間劃分為25億年~5.388±0.2億年,其底界劃分來自于前寒武紀時期全球大規(guī)模帶狀鐵建造(BIF)時期和已知最早的全球冰川事件,頂界劃分來自于同位素測年為538.8±0.2Ma的紐芬蘭與拉布拉多省統(tǒng)底界“金釘子”—幸運階“金釘子”。
元古宙早期,地殼系統(tǒng)已處于穩(wěn)定狀態(tài),逐漸形成了小規(guī)模的陸核,并最終匯集形成了最古老的大陸—努納超大陸。在元古宙的中后期,板塊構造運動趨于活躍狀態(tài),造山運動形成新的地臺板塊并使超級大陸分解重新組合。元古宙期間形成的地(巖)層被稱之為元古宇(Proterozoic Eonothem),是地質歷史上重要的成礦期,形成了多個大型條帶狀鐵建造帶。元古宙期間的生命形態(tài)從無性分裂單細胞原核生物進化為有性生殖的真核生物生物,并在元古宙的末期發(fā)展成為埃迪卡拉動物群。
代元劃分
國際地層年代表
國際地層學委員會將元古宙劃分為古元古代、中元古代、新元古代3個時期,其時間分界點分別為1600Ma、1000Ma。(2022年10月版本),在此基礎上設立十個三級地質紀(系)元單位,不再設立下屬地質單元。其十個三級地質紀(系)元單位的命名根據1988年9月國際地質科學聯合會國際地層委員會前寒武地層分會天津會議的討論結果,以反映地質歷史的概念性的希臘文詞根來命名,該命名方式由瑞典地質學家Eric Welin提供的意見。
古元古代(Paleo-proterozoic Era)
古元古代(2500~1600Ma)是一個陸殼運動的構造期,板塊運動活躍,地塊之間的沖撞合并不斷的形成規(guī)模較大的地區(qū),最后形成了地球上第一個超級大陸——努納(Nuna)大陸。主要巖石為沉積巖系和火山-沉積巖系,并遭受了多期的不同程度的變質、變形作用。巖石變質程度多為綠片巖相及低角閃巖相,局部有高角閃巖相及麻粒巖相。富含鐵、銅、鉛、鋅、石墨、硼、菱鎂礦和大理石礦床。
中元古代(Meso-proterozoic Era)
中元古代(1600~1000Ma)是地殼系統(tǒng)相對穩(wěn)定的發(fā)展時期,其地殼板塊 多具厚度大、 火山石夾層多和遭受微弱的變形、變質等特征。要巖性為沉積巖系和火山沉積巖系,一般未變質或輕微變質,富含疊層石、古藻類和微古植物化石。努納超級大陸在形成之初便開始分裂,最終在中元古代時期重新聚集形成了新的超級大陸——羅迪尼亞超大陸。
新元古代(Neo-proterozoic Era)
新元古代(1000~538.8±0.2Ma)是元古宙末期,在此期間地臺蓋層繼續(xù)發(fā)展, 羅迪尼亞超大陸分離,地球迎來了新一輪的冰期(瓦蘭吉爾冰期-成冰紀),生物演化從單細胞動物到多細胞動物,并在新元古代的末期逐步繁盛形成了埃迪卡拉動物群。
中國地層表
中國地質調查局和全國地層委員會組織實施下,經國土資源部批準(國土資[2014]374號)出版發(fā)行了《中國地層表(2014)》,《中國地層表》《中國地層指南及中國地層指南說明書》是中國地質行業(yè)標準規(guī)范重要內容之一,在參考國際地層學研究的基礎上編制了中國地區(qū)的地層年代表。
地史特征
地層地質
元古宙早期
板塊運動活躍,板塊的相互運動形成活動型與相對穩(wěn)定型的沉積類型。主要巖石為沉積巖系和火山-沉積巖系,并遭受了多期的不同程度的變質、變形作用。巖石變質程度多為綠片巖相及低角閃巖相,局部有高角閃巖相及麻粒巖相。原始硅鋁殼規(guī)模小且穩(wěn)定性差,當時形成的火山石及其不成熟沉積物仍主要由海洋內部供給。
元古宙中期
地殼穩(wěn)定期,中期的板塊構造形成了規(guī)模較大的穩(wěn)定地區(qū),并在這些地區(qū)上開始沉積了類似蓋層的沉積類型。其地塊多具厚度大、 火山巖夾層多和遭受微弱的變形、變質等特征。巖石巖性為沉積巖系和火山沉積巖系,一般未變質或輕微變質,富含疊層石、古藻類和微古植物化石。
元古宙末期
大陸基底(地臺基底)形成后,進入穩(wěn)定蓋層的發(fā)展階段,出現了大陸-大陸邊緣-大洋盆地的構造格局與洋陸演化階段,即古大陸、古大陸邊緣和古大洋并存的構造格局,大氣及水體中含氧量增加,紅層、高價鐵、碳酸根等沉積出現,在古大陸板塊上發(fā)育成為穩(wěn)定型的沉積蓋層。 地層類型更加豐富,出現了富含疊層石及宏觀藻類和微古植物化石和多冰期與間冰期交替的沉積地層。:119
礦產
元古宙是一個重要的成礦時期,主要的礦產有鐵、金、、、銅、錳、硼、磷、菱鎂礦、鹽類、稀土等。在元古宙時期發(fā)現了許多超大型礦床,且有著儲量大、品位富、易于開采的特點,如贊比亞和扎伊爾的銅礦、烏克蘭的克里沃羅格鐵礦山、南非的卡拉哈里錳礦田。會聚板塊邊緣和俯沖帶是礦床形成的集中場所,并形成礦床集中區(qū)。元古宙早期的大氣和水體含氧量低,其形成的鐵礦多為低價鐵,至元古宙后期,穩(wěn)定的地臺淺海出現,真核生物紀藻類植物繁盛,地球表層含氧量增加,其形成的鐵礦多為高價鐵。碳酸根類的沉積形成了白云巖-硅質巖建造帶。
大氣環(huán)境
大氧化事件使得元古宙早期藻類植物的繁盛,藻類植物通過不斷地光合作用吸收大氣中的CO2,釋放O2,使大氣圈和水體從缺氧狀態(tài)發(fā)展到較多氧的狀態(tài)。早期的元古宙形成的條帶狀鐵建造多為低價鐵,說明大氣中含氧量低,從中元古代開始地層出現中含鐵紫紅色石英砂巖及赤鐵礦層,說明大氣中已含有相當多的游離氧,而此時形成的鐵礦床多為高價鐵。中、新元古代出現大量海相原生白云巖,指示大氣圈中CO2的比例已低于太古宙,但仍高于顯生宙。:69
生命進化
生物多樣性增加
加拿大安大略省(Ontario)西部蘇必利爾湖沿岸的Gunflint組中發(fā)現了形成于約20億年前8屬12種的燧石微化石,其形狀構造也隨種類的不同而不同,這表明在此階段,原核生物已經發(fā)展到相當繁盛的程度。:19
從原核生物到真核生物
在中國串嶺溝組中發(fā)現的17.5一年的真核生物的宏觀藻類表明,真核生物在18億年已經出現。北美西部的貝克泉組(13億年)、澳大利亞的苦泉組(11億年)、中國的青白口群(10-8億年)等大體相同的地層中均發(fā)現真核細胞生物,表明10億年前真核生物的繁盛階段。:19
有分化組織結構的多細胞生物
前埃迪卡拉亞階段:淮南生物群
軟體后生動物在成冰紀冰期之后得到發(fā)展,形成了沒有硬殼的動物體,化石以軟體的印模和活動遺跡保存,主要是一些植物病原線蟲類,查爾生物類,如查爾生物類(Chuarid)、蠕蟲類以及海生藻類的帶藻,以中國的淮南生物群為代表。
埃迪卡拉亞階段:埃迪卡拉動物群
埃迪卡拉動物群(Ediacaran Fauna),又稱裸露動物群,是生物界演化極為重要的階段,該動物群最早發(fā)現于發(fā)現于澳大利亞南部埃迪卡拉地區(qū)5.6億年前龐德石英巖中。該動物群由多門類、低等、無硬體骨骼的動物界組成。包括刺胞動物門、節(jié)肢動物門和環(huán)節(jié)動物門等3個門類、8科22屬31種的一大群軟體軀的多細胞無脊椎動物遺體、印痕和遺跡化石。主要包括:海綿類Mawsonites(毛森海綿)、水母類Cyclomedusa(環(huán)輪水母)、環(huán)節(jié)動物狄更遜水母(狄氏蟲)、海鰓綱Rangea(倫吉蟲)、棘皮類三腕蟲(三分盤蟲)等。該動物群分子在納米比亞納馬群、加拿大的康賽普辛群、西伯利亞地區(qū)北部文德系、英國查倫伍德森林地區(qū)、瑞典北部的托內湖區(qū)以及中國的震旦系中均有發(fā)現,又被稱之為文德系(俄羅斯)、震旦系(中國)。:151
大事件
參考資料 >
地層年代表(2022年10月版).國際地層學委員會.2022-12-15
地球微科普|分分合合的大陸板塊.西北大學博物館.2022-12-17
國際年代地層表(2022年10月版).國際地層學委員會.2022-12-17
雪球假說.地質云——術語.2022-12-18
《中國地層表(2014)》正式實施.中國地質調查局.2022-12-18
地質術語:埃迪卡拉動物群.地質云.2022-12-18