中国地质大学古生物学与地史学课件...ppt

第四章前寒武纪,一、概述(一)前寒武纪时代划分距今6亿年以前的地质时期为前寒武纪，延续达30亿年以上，占整个地质历史的六分之五以上。前寒武纪可划分为；太古代、元古代，元古代再分为早元古代、晚元古代及震旦纪。,(二)前寒武纪岩系特征及其划分和对比方法1构造岩浆旋迥法构造运动、岩浆活动是前寒武纪地史中重大事件，在一定程度上，反映了地壳构造演化的阶段性。它表现为地层间角度不整合，大规模岩浆侵入以及区域变质作用等。前寒武纪有三次重大的构造、岩浆活动，即2425亿年左右、1619亿年左右、810亿年左右。,2、同位素年龄测定是前寒武系时代划分、对比的重要手段。3沉积建造和变质作用前寒武系中特殊的岩石类型和沉积建造可作为地层划分对比的标志。如：“碧玉铁质岩类”、“南沱冰碛层”等。4生物地层主要是海生的菌藻类和叠层石及后生动物，具有一定的地层划分对比意义。后生动物：是一些不具硬体部分的无脊椎动物软体印膜化石，如埃迪卡拉(Ediacara)动物群，包括腔肠类、环节类，节肢类以及一些分类位置不明的生物。,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tromatolites2Pt: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-like,Ediacara动物群化石,Ediacara动物群复原1,Ediacara动物群复原2,前寒武系的分布,二、中国的前震旦系(一)华北东北南部区中国北方的前震旦系发育较全。从老到新包括三套地层：太古界古老变质岩系，下元古界浅变质岩系和上元古界基本未变质的沉积岩系。1太古界五台一太行地区的太古界下部包括阜平群和龙泉关群，以深变质的片麻岩、麻粒岩、变粒岩为主，夹角闪岩、片岩、大理岩及碧玉铁质岩，厚一万多米。最大的变质年龄约30亿年左右(阜平运动)上部五台群不整合于龙泉关群或阜平群之上，以变粒岩，角闪岩，角闪片岩为主，夹云母片岩，绿泥片岩、条带状铁矿建造等。五台群最大的变质年龄约24亿年左右。(五台运动),1Ar1-22片麻理3陆核轮廓4华北板块边界5后期平移断层,河淮陆核,鄂尔多斯陆核,冀辽陆核,除五台一太行山区外，相当太古界的地层在吕梁山、中条山、燕山、阴山、东北南部、山东、淮阳以及秦岭北坡等地皆有分布。它们都是一套厚度巨大的变质的火山沉积岩系，经受了不同程度的混合岩化和花岗岩化作用。根据变质程度，可划分为以片麻岩及麻粒岩为主的深变质麻粒岩相和中低级变质的中基性、基性火山碎屑沉积岩组成的绿片岩(绿岩)相两种类型。,上述太古界地层和上覆元古界之间普遍为角度不整合关系，标志着太古代末期的地壳运动，称五台运动(或鞍山运动)。这次运动使得太古界地层褶皱、变质，从而形成一些稳定的基底地块“陆核”。同位素年龄测定所确定的五台运动的变质年龄不低于24亿年左右。,2下元古界不整合于太古界之上的下元古界以五台山区滹沱群为典型代表。总厚数千米至万米以上，自下而上分为豆村亚群，东冶亚群和郭家寨亚群三个部分，皆以角度不整合分隔。滹沱群主要是一套厚度巨大的浅变质沉积岩或火山沉积岩等。含有粗粒碎屑沉积、碳酸盐类岩石的沉积，说明地壳构造已有分异，原始的稳定地块(太古界陆核)已经出现。滹沱群的原岩是一套粗碎屑岩，砂质、粘土质及镁、硅质碳酸盐类岩石，夹少量中基性火山岩组成的巨大沉积旋迥。滹沱群遭受低级变质作用，早期变质年龄195亿年左右，晚期变质年龄约175亿年左右。滹沱群中发现有叠层石化石。,早元古代后期发生了强烈的地壳运动，在华北称吕梁运动，使滹沱群及其相当地层发生褶皱，变质，并伴有岩浆活动。早元古代褶皱带镶嵌在太古界陆核之间或边缘，在中国北方就形成了一个巨大的稳定地块一华北地台。,3上元古界冀东蓟县上元古界冀东蓟县上元古界划分为四群、十二个组，本身组成一巨型沉积旋迥，和下伏太古界变质岩系化石的寒武系为微角度不整合接触。群与群之间由于受到升降运动影响造成沉积间断或平行不整合。每一个群，其沉积顺序大体是由碎屑岩的粗粒到细粒转化到碳酸盐岩或泥质岩类沉积，代表一次级沉积旋迥。反映出由陆相、滨海相到滨、浅海相的变化过程。,长城群底部为河流相(或包括滨海相)砾岩，常州沟组，大红峪组及龙山组中的石英岩、石英状砂岩、长石石英砂岩等，交错层，波痕发育，为滨海相(包括潮下极浅水带)沉积。团山子组白云岩，杨庄组红色白云岩常具波痕、泥裂，含食盐假晶及膏盐层，为典型的滨海泻湖相沉积。,串岭沟组页岩，洪水庄黑色页岩，下马岭组页岩，一般含粉砂质，产丰富的微古植物化石，主要为浅海泥质岩相，相当串岭沟组底部，在河北宜化地区出现潮下浅水带的鲕状赤铁矿层(宣龙式铁矿)。高于庄组、雾迷山组、铁岭组中的白云岩及白云质灰岩，富含叠层石，属滨、浅海沉积。此外，串岭沟组和大红峪组中夹多层中基性火山岩及火山碎屑岩，具枕状构造，代表多次间歇性的海底火山喷发。,华北地块在吕梁运动之后，上元古界已具有盖层性质，由于地势复杂，差异升降明显，南北海区为中部隆起所分隔，在南北海区不同程度地都有火山活动。晚期地势已较低平，相当青白口群的地层厚度较小，岩相较稳定，为相对均一的典型盖层，标志着构造发育的一个新阶段。,(二)中国南方中国南方包括秦岭、大别山以南；川西、滇东以及川西北龙门山一线以东的广大地区。在中国南方尚未发现太古代地层，广泛出露的是一套元古界浅变质岩系。主要分布在两个地区：西边的“川滇区”和东边的雪峰一九岭区。雪峰一九岭区：包括湘西、黔、桂北的雪峰山，赣北的九岭以及鄱阳湖以东的地区。,下部为一套数千米厚含基性，超基性火山岩、具复理石式韵律的变质砂岩、硬砂岩、板岩及火山碎屑岩系，具较典型的“蛇绿岩套”特征；上部为具复理石韵律的板岩，变质砂岩和粉砂岩，夹火山碎屑岩及大理岩层，厚数千米。亦为地槽型沉积。上、下部地层呈不整合接触，为武陵运动的表现，与上部震旦系地层的不整合接触，为晋宁运动的表现。,川滇区：滇东、川西一带，相当“康滇地轴”的区域，主要是浅变质岩系(变质砂岩、板岩、千枚岩等)，夹碱性、中基性火山岩及碳酸盐岩等，厚数千米以上，属岛弧环境的地槽型沉积。上述川滇地槽带和雪峰九岭地槽带。二者之间的现今四川盆地内部存在着一个太古界(或包括下元古界)组成的稳定“陆核”区。晋宁运动导致了川滇地槽带和雪峰九岭地槽带转化为元古代褶皱带。它们和川中古陆核一起，构成一巨大的稳定地块扬子地台。,三、中国的震旦系震旦纪(Sinian)的定义“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800540Ma1975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）,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）。,扬子板块震旦纪地层序列,中国东部震旦纪古地理图,雪球事件与生物演化雪球说最早（1992）由加州理工学院的J.L.Kirschvink提出，1998年哈佛大学的P.F.Hoffman在科学上进行了系统论证。主要内容：8-10亿年的格林威尔运动引起大规模的剥蚀和沉积，CO2的消耗量超过火山作用的补给量，CO2的减少导致地球降温成雪球，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）循环几乎停止。该特征在6-8亿年前至少发生过4次。（FromSCIENCETIMES,02-02-06-3)主要证据：新元古代的大陆冰盖可达赤道（古地磁）；新元古代冰碛岩（雪球期）上均覆盖碳酸盐（高CO2的火球期）；冰碛岩上碳酸盐的13C（纳米比亚）与火山源CO2的值一致。意义：雪球事件加速了生物演化。从最早（20亿年前）的真核生物10亿年期间最复杂的有机体是丝状海藻和单细胞原生动物。而雪球事件后的几千万年间就演化出Ediacara和复杂的体腔动物。因严酷的环境可产生基因突变.,震旦系地层广泛分布于天山一秦岭一线以南的广大地区，将鄂西三峡作为中国震旦系的标准剖面点。(一)中国南方1鄂西震且系标准剖面角度不整合于前震旦系变质岩系之上，自下而上分二统四组。下统莲沱组砂岩具交错层和流动波痕，厚度变化大(50一260米)，为晋宁运动之后地势高峻条件下，所接受的一套陆相至滨海相沉积。,南沱组冰碛砾岩，无层理，砾石成份复杂，大小不一，排列无方向性，砾石具冰蚀擦痕，胶结物为砂质及粘土质，厚度变化大(60110米)，为典型的冰川及冰水沉积物。上统陡山沱组和灯影组是一套连续过渡的滨浅海相粘土质及硅、镁质碳酸盐岩，除微古植物外尚含后生小壳动物化石，代表冰期之后的一次海浸。,(二)华北一东北南部区华北东北南部区为吕梁运动后形成的稳定地块，即华北地台区，上元古界已基本属盖层性质。震旦纪时，其绝大部分上升为陆，未接受沉积。仅东部和南部边缘地区有震旦纪沉积。主要为一套滨、浅海相砂岩、泥质岩及泥质、硅质碳酸盐岩沉积，厚度数百米至二、三千米以上，向上和下寒武统平行不整合接触。,四、前寒武纪地史特征(一)前寒武纪地壳构造演化前寒武系地层，特别是太古界及下元古界地层普遍遭受区域变质及强烈的构造变动。1太古代(37亿年至2425亿年左右)太古界岩石一般都遭受不同程度的区域变质。根据变质程度可划分为两种类型：深变质片麻岩麻粒岩相和中低级变质的“绿岩相带。属于地壳比较活动条件下的产物。大约在2425亿年左右，发生了一次较普遍的地壳构造运动及其伴生的岩浆活动五台运动。这次运动使得太古界岩石褶皱、变质，从而形成一些稳定地块一太古界“陆核”。,2早元古代(2425亿年至17亿年左右)下元古界为一套变质的火山一沉积岩系，没有高级变质的麻粒岩相区域变质，表明地壳的发展已由普遍活动的阶段向持续至今的地台地槽阶段过渡。重大的事件发生在大约17亿年左右，发生强烈的褶皱运动和岩浆侵入吕梁运动。形成一些巨大的稳定地块“原地台”。,3晚元古代(17亿年左右至8亿年左右)稳定和较稳定类型沉积较广泛分布是晚元古代的特点，中国北方上元古界已是地台型盖层，地块边缘则分布着地槽型地层，如中国南方的上元古界。晚元古代迭层石、真核细胞生物(绿藻、褐藻、红藻等)出现，标志着生物发展已进入一个新的阶段。810亿年左右，世界很多地区都有地壳运动发生，其结果是形成一些巨型稳定地块地台。如北美地台，欧洲地台、西伯利亚地台，中国地台，以及南半球的冈瓦纳联合地台等，这就是在元古代后期全球范围内出现的五个大陆板块。,4震旦纪(8亿年左右至6亿多年)从构造演化、沉积作用和生物发展等方面来看，震旦纪已属于一个新的历史阶段。地台型稳定沉积是其特点。生物化石包括“裸露动物”和“小壳动物”的发现也意味着一个新的历史阶段的来临。震旦纪的冰川，具有重要的古地理、古气候意义。,(二)前寒武纪生物界演化前寒武纪是生命起源、原始菌、藻类生物的演化和发展、真核细胞生物出现阶段。最终后生动物出现，隐生宙向显生宙的过渡。已知最老的化石发现于南非老于30亿年的无花果树群中，是一些微小的球状，丝状体，被认为可能是单细胞菌、藻类生物。真核细胞生物大约是1920亿年以前出现并得到一定程度的发展。前寒武纪晚期，以埃迪卡拉动物群为代表的不具硬体部分的无脊椎