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1、1,第五、六章 前寒武纪,1 前寒武纪的划分和特征 2 中国主要古大陆形成史 3 中国震旦纪古地理和古构造,2,太古宙(Archaean Eon, Ar)，4025亿年，为有地质记录的早期阶段。其原始生成环境的特征被改造得面目皆非。当时的地壳性质和演化目前所知尚少。,3,元古宙(Proterozoic Eon, Pt)，25 5.4亿年，延续近20亿年。,4,太古宙的岩石几乎均遭受过不同程度的变质作用，形成变质岩。太古宙变质岩出露区存在两种主要岩石组合： 高级变质岩区：以麻粒岩、片麻岩及变粒岩为主，为高温高压的产物。其原岩由两大类岩石组成：深成花岗岩类、云英闪长岩和层状火山岩、沉积岩（也称表壳
2、岩系）。,太古宙常见的岩石类型及研究方法,5,绿岩带：由变质程度较低的片岩、千枚岩、板岩、变质砂岩、大理岩和变质火山岩组成。 绿岩带与花岗质围岩又共同组成花岗绿岩区。 高级变质岩区和绿岩带的侵入岩，主要由云英闪长岩(tonalite)、奥长花岗岩(trondjemite)及花岗闪长岩(granodiorite)组成，称为TTG岩石。在太古宙, TTG岩石构成了基底的主体。,太古宙常见的岩石类型及研究方法,6,构造发展特征 陆核继续增生-原始陆壳板块-大型稳定刚性板块 沉积发展特征 火山岩+不成熟沉积物(小型硅铝壳) - 似盖层(原 地台) - 盖层(稳定板块) 大气圈和水圈的特征 缺氧大气+水
3、(含金-铀砾岩) 含一定氧大气+水 (含铁红砂岩+原生白云岩) 生物演化特征 原核生物 - 真核生物 - 裸露动物群,元古宙地史特征,7,世界前寒武系分布,8,中国前寒武系分布,9,第五、六章 前寒武纪,1 前寒武纪的划分和特征 2 中国主要古大陆形成史 3 中国震旦纪古地理和古构造,10,2 中国主要古大陆形成史 History of Paleocontinental Formation,华北板块的形成史 North China Plate 扬子板块的形成史 Yangtze Plate 其它板块的形成史 Other Plates of China,11,中国各板块的范围,12,华北板块的形成
4、史,Pt Pt2-Pt3 中-新元古代似盖层和盖层形成期 Paraplatform with a paracover platform with a cover Pt1 古元古代原地台形成期 Paraplatform Ar 太古宙陆核的形成期 Continental nucleus,13,华北地区太古宇分布,冀辽陆核(五台一太行区、冀东区、辽吉区)、鄂尔多斯陆核、河淮陆核,14,Pt1,Ar1： 曹庄岩系,自下而上：中基性火山岩中酸性火山岩、凝灰岩磁铁石英岩及富铝泥质岩，相同的两个旋回组成。,恢复原岩可分为四种类型：陆源碎屑岩类、条带状铁质岩类、富铝质岩类、碳酸盐岩类。,Ar1-2壳幔物质交换
5、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。 曹庄运动后，硅铝质地壳加厚，形成较为稳定的块体原始陆核 阜平运动之后，形成了相对稳定的块体陆核,Ar3：五台群+龙泉关群+阜平群,Ar陆核形成：迁安及五台太古宇剖面,大面积出露深成奥长花岗岩及云英闪长岩，还见我国最早残存表壳岩。,曹庄运动(3500Ma+),Ar2： 迁西群,阜平运动(2900Ma+),五台运动(2500Ma+),15,16,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
6、，中部夹火山碎屑岩。,变质砂砾岩(红色磨拉石沉积组合),五台运动(2500Ma),阜平运动(2900Ma),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),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。 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,17,Pt2-3似盖层和盖层形成:蓟县剖面,Pt3 青白口群,Pt2 蓟县群 长城群,蓟县抬升(800Ma),浅海砂页岩、碳酸盐岩，厚度小、分布广，成份成熟
7、度高，无火山活动，为地台真正盖层,芹峪抬升(1000Ma),浅海碎屑岩、碳酸盐岩为主。特点：基本未变质；成份成熟度高。但是,厚度巨大；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,18,Arkose with ripples, Pt2, 王屋山,19,Pt2w, Dolomite,20,Pt2t / Pt2h / Pt2w,21,Dolomite with stromatolites Nature, 1998）少量带壳化石。但整体上，化石仍然较
8、少，保存差，难以利用生物化石进行广泛的建阶和分带，有别于古生界(有机界) 冰川沉积发育(低纬度大陆冰盖Snowball earth / Slushball earth),43,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,44,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,扬子板块震旦纪地层序列,遗迹化石,98年在贵州的陡山沱组中发现了动物胚胎,45,扬子板块震旦纪古地理,Z2：以碳酸盐沉积为主，广泛超覆，岩相稳定。 Z1：分布局限，西部分布于滇中-川西苏雄裂陷槽内，下部为陆相火山岩、火山碎屑岩；上部为含火山灰的陆源碎屑冰川湖泊沉
9、积。,46,中国南方震旦纪古地理,扬子板块：Z1分布局限，Z2广泛超覆 扬子板块东南(被动)大陆边缘湘桂裂陷海盆 Z2: 非补偿较深水缺氧沉积(黑色碳质、硅质页岩) Z1：下部和上部为冰川成因含砾砂板岩，中部含火山物质的灰绿色砂页岩,华夏板块古陆,华夏板块西部(活动)大陆边缘岛弧海为厚达4000m砂泥质复理石沉积，属补偿充填,47,华南震旦纪沉积示意剖面,48,华北板块震旦纪古地理,华北板块主体上缺失震旦系(处于大陆剥蚀状态)，仅在东缘的胶东、辽南和南缘的豫西、淮南有震旦纪沉积。,辽东半岛复县：,上统：以碳酸盐岩为主，含Ediacara动物群，时代稍早，称前Ediacara动物群。 下统：以碎
10、屑岩为主，不含冰川沉积。,南缘豫西地区：,49,塔里木板块震旦系,在塔里木北缘库鲁克塔格山一带震旦系地层中，下统发育两个冰碛岩层，上统顶部发育一个冰碛岩层。,全球震旦纪发育三次冰川事件 (分布于低纬度),50,中国震旦纪地层对比,51,中国东部 震旦纪 古地理图,52,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Science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-50
11、C， 海水表层冰厚1400m， 水和碳循环几乎停止(生物产率几乎为零)。该特征在6-8亿年前至少发生过4次。 主要证据：新元古代的大陆冰盖可达赤道（古地磁）；新元古代（雪球期）冰碛岩上均覆盖碳酸盐（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?,53,Hoffman et al, 1999,The Process of Snowball-earth,54,
12、O2, CO2 and biotic explosion,55,Review of History geology of Precam.,Bio-geohistory: Bacteria stable, without large oscillation in isotopes Tectono-geohistory: Continental nucleus (Ar-Pt1) proto-plate/proto-platform(Pt2) plate/platform (Pt2) formation and break-up of the Rodinia supercontinent, maximum at 800Ma Significant event: Snowball earth- extreme status in global change, and also a typical phenomenon caused by interaction among geospheres,
