元古宙 （前寒武纪时代的第三个地质时期）

简介

元古宙早期，地壳系统已处于稳定状态，逐渐形成了小规模的陆核，并最终汇集形成了最古老的大陆—努纳（Nuna）超大陆。在元古宙的中后期，板块构造运动趋于活跃状态，造山运动形成新的地台板块并使超级大陆分解重新组合。元古宙期间形成的地（岩）层被称之为元古宇（Proterozoic Eonothem），是地质历史上重要的成矿期，形成了多个大型条带状铁建造带。元古宙期间的生命形态从无性分裂单细胞原核生物进化为有性生殖的真核细胞生物，并在元古宙的末期发展成为埃迪卡拉动物群。

代元划分

国际地层年代表

国际地层学委员会将元古宙划分为古元古代、中元古代、新元古代3个时期，其时间分界点分别为1600Ma、1000Ma。（2022年10月版本），在此基础上设立十个三级地质纪（系）元单位，不再设立下属地质单元。其十个三级地质纪（系）元单位的命名根据1988年9月国际地层委员会前寒武地层分会天津会议的讨论结果，以反映地质历史的概念性的希腊文词根来命名，该命名方式由瑞典地质学家Eric Welin提供的意见。

古元古代（Paleo-proterozoic Era）

古元古代（2500~1600Ma）是一个陆壳运动的构造期，板块运动活跃，地块之间的冲撞合并不断的形成规模较大的地区，最后形成了地球上第一个超级大陆——努纳（Nuna）大陆。主要岩石为沉积岩系和火山-沉积岩系,并遭受了多期的不同程度的变质、变形作用。岩石变质程度多为绿片岩相及低角闪岩相,局部有高角闪岩相及麻粒岩相。富含铁、铜、铅、锌、石墨、硼、菱镁矿和大理石矿床。

中元古代（Meso-proterozoic Era）

中元古代（1600~1000Ma）是地壳系统相对稳定的发展时期，其地壳板块 多具厚度大、 火山岩夹层多和遭受微弱的变形、变质等特征。要岩性为沉积岩系和火山沉积岩系，一般未变质或轻微变质,富含叠层石、古藻类和微古植物化石。努纳超级大陆在形成之初便开始分裂，最终在中元古代时期重新聚集形成了新的超级大陆——罗迪尼亚超大陆。

新元古代（Neo-proterozoic Era）

新元古代（1000~538.8±0.2Ma）是元古宙末期，在此期间地台盖层继续发展， 罗尼迪亚超大陆分离，地球迎来了新一轮的冰期（瓦兰吉尔冰期-成冰纪），生物演化从单细胞动物到多细胞动物，并在新元古代的末期逐步繁盛形成了埃迪卡拉动物群。

中国地层表

中国地质调查局和全国地层委员会组织实施下，经国土资源部批准（国土资[2014]374号）出版发行了《中国地层表(2014)》，《中国地层表》《中国地层指南及中国地层指南说明书》是中国地质行业标准规范重要内容之一，在参考国际地层学研究的基础上编制了中国地区的地层年代表。

地史特征

地层地质

元古宙早期

板块运动活跃，板块的相互运动形成活动型与相对稳定型的沉积类型。主要岩石为沉积岩系和火山-沉积岩系，并遭受了多期的不同程度的变质、变形作用。岩石变质程度多为绿片岩相及低角闪岩相，局部有高角闪岩相及麻粒岩相。原始硅铝壳规模小且稳定性差，当时形成的火山岩及其不成熟沉积物仍主要由海洋内部供给。

元古宙中期

地壳稳定期，中期的板块构造形成了规模较大的稳定地区，并在这些地区上开始沉积了类似盖层的沉积类型。其地块多具厚度大、 火山岩夹层多和遭受微弱的变形、变质等特征。岩石岩性为沉积岩系和火山沉积岩系，一般未变质或轻微变质，富含叠层石、古藻类和微古植物化石。

元古宙末期

大陆基底(地台基底)形成后，进入稳定盖层的发展阶段，出现了大陆-大陆边缘-大洋盆地的构造格局与洋陆演化阶段，即古大陆、古大陆边缘和古大洋并存的构造格局，大气及水体中含氧量增加，红层、高价铁、碳酸盐等沉积出现，在古大陆板块上发育成为稳定型的沉积盖层。 地层类型更加丰富，出现了富含叠层石及宏观藻类和微古植物化石和多冰期与间冰期交替的沉积地层。

矿产

元古宙是一个重要的成矿时期，主要的矿产有铁、金、铀、镍、铜、锰、硼、磷、菱镁矿、盐类、稀土等。在元古宙时期发现了许多超大型矿床，且有着储量大、品位富、易于开采的特点，如赞比亚和扎伊尔的铜矿、乌克兰的克里沃罗格铁矿山、南非的卡拉哈里锰矿田。会聚板块边缘和俯冲带是矿床形成的集中场所，并形成矿床集中区。元古宙早期的大气和水体含氧量低，其形成的铁矿多为低价铁，至元古宙后期，稳定的地台浅海出现，真核纪藻类植物繁盛，地球表层含氧量增加，其形成的铁矿多为高价铁。碳酸盐类的沉积形成了白云岩-硅质岩建造带。

大气环境

大氧化事件使得元古宙早期藻类植物的繁盛，藻类植物通过不断地光合作用吸收大气中的CO₂,释放O₂,使大气圈和水体从缺氧状态发展到较多氧的状态。早期的元古宙形成的条带状铁建造多为低价铁，说明大气中含氧量低，从中元古代开始地层出现中含铁紫红色石英砂岩及赤铁矿层，说明大气中已含有相当多的游离氧，而此时形成的铁矿床多为高价铁。中、新元古代出现大量海相原生白云岩，指示大气圈中CO2的比例已低于太古宙，但仍高于显生宙。

生命进化

生物多样性增加

加拿大安大略省（Ontario）西部苏必利尔湖沿岸的Gunflint组中发现了形成于约20亿年前8属12种的燧石微化石，其形状构造也随种类的不同而不同，这表明在此阶段，原核生物已经发展到相当繁盛的程度。

从原核生物到真核生物

在中国串岭沟组中发现的17.5一年的真核生物的宏观藻类表明，真核生物在18亿年已经出现。北美西部的贝克泉组（13亿年）、澳大利亚的苦泉组（11亿年）、中国的青白口群（10-8亿年）等大体相同的地层中均发现真核细胞生物，表明10亿年前真核生物的繁盛阶段。

有分化组织结构的多细胞生物

前埃迪卡拉亚阶段：淮南生物群

软体后生动物在成冰纪冰期之后得到发展，形成了没有硬壳的动物体，化石以软体的印模和活动遗迹保存，主要是一些蠕虫类，查尔生物类，如查尔生物类（Chuarid）、蠕虫类以及海生藻类的带藻，以中国的淮南生物群为代表。

埃迪卡拉亚阶段：埃迪卡拉动物群

埃迪卡拉动物群(Ediacaran Fauna),又称裸露动物群，是生物界演化极为重要的阶段，该动物群最早发现于发现于澳大利亚南部埃迪卡拉地区5.6亿年前庞德石英岩中。该动物群由多门类、低等、无硬体骨骼的后生动物组成。包括腔肠动物门、节肢动物门和环节动物门等3个门类、8科22属31种的一大群软体躯的多细胞无脊椎动物遗体、印痕和遗迹化石。主要包括：海绵类Mawsonites(毛森海绵)、水母类Cyclomedusa(环轮水母)、环节动物Dickinsonia(狄氏虫)、海鳃纲Rangea(伦吉虫)、棘皮类Tribrachidium(三分盘虫)等。该动物群分子在西南非洲纳马群、加拿大的康赛普辛群、西伯利亚北部文德系、英国查伦伍德森林地区、瑞典北部的托内湖区以及中国的震旦系中均有发现，又被称之为文德系（俄罗斯）、震旦系（中国）。

大事件

• ~2.4~2.06 Ga：大氧化事件GOE（great oxidation event），大气圈氧化及水圈氧化形成的碳酸盐地层沉积以及红层地层。

• 2.40~2.20Ga：休伦冰川活动。

• 2220～2200Ｍa：岩浆活动重新活跃，出现以玄武质岩浆活动为代表的全球事件。

• 2060～1780Ｍa：地壳生长时期，哥伦比亚超大陆形成（形成于约1800Ma，同位素漂移时间结束）。

• ～1750Ma：真核生物的宏观藻类（Vendotaenides）在中国串岭沟组被发现。

• 1780～850Ｍa：相对稳定期，被称之为“地球无聊十亿年”，哥伦比亚超大陆解体（1.78Ga），罗迪尼亚超大陆形成（1.1～0.9Ga）。

• 750～580Ma：全球性三次冰川活动，马雷诺冰期（Marinoan glaciation）—720～658Ma、司图特冰期(Sturtian glaciation)—655～635Ma、噶斯奇厄斯冰期（Gaskiers glaciation）—584～582Ma。

• ～635Ma：埃迪卡拉阶金钉子，地层年代～635Ma，划分地层单元成冰系与埃迪卡拉系，之后为埃迪卡拉动物群繁盛阶段。

注释

Ma:百万年，地质年代单位

金钉子：全球界线层型剖面和层型点

也称之为哥伦比亚超大陆（Columbia）

南非弗里德佛撞击坑，同位素测年20.25年

Ga:10亿年，地质年代单位