(一)太古代(距今約25×108年前) 太古代是地質(zhì)年代中最古老、歷時(shí)最長的一個(gè)代,即原始地殼以及原始大氣圈、水圈、沉積圈和生物的發(fā)生、發(fā)展的初期階段。
太古界的地層由變質(zhì)深的正、副片麻巖組成。已知其中最古老的年齡為40×108年。據(jù)此認(rèn)為,在此之前地球便出現(xiàn)了小型的花崗巖質(zhì)地殼。由沉積巖變質(zhì)而成的副片麻巖的出現(xiàn),說明當(dāng)時(shí)有了原始大氣圈和水圈,并有單純的物理化學(xué)風(fēng)化。在這些結(jié)晶變質(zhì)巖基底上覆蓋著一層變質(zhì)較輕的綠巖帶,其中有火山巖和沉積巖,它們形成于當(dāng)時(shí)地面的凹陷帶,后來才經(jīng)歷變質(zhì)作用。其年齡為34×108—23×108年間。據(jù)推測,太古代早期地球表面有許多小型花崗質(zhì)陸塊,它們之間有深淺多變的古海洋。后來各小陸塊在移運(yùn)中結(jié)合成面積較大的大陸板塊。這些最古老的陸塊現(xiàn)在已散布于各大陸中,即通常所說的穩(wěn)定陸塊的核心——克拉通或古地盾區(qū)。
太古代的地殼運(yùn)動(dòng)和巖漿活動(dòng)既廣泛又強(qiáng)烈;火山噴發(fā)頻繁,故使大氣圈和水圈才得以形成。原始海洋的面積可能比現(xiàn)在大,但平均水深則淺得多。現(xiàn)在世界各地蘊(yùn)藏豐富的海相層狀沉積的變質(zhì)鐵錳礦床和巖漿活動(dòng)形成的金礦等就是在這時(shí)期形成的。當(dāng)時(shí)的大氣圈可能富含碳酸氣、水蒸汽和火山塵埃,只有少量的氮和非生物成因的氧。海水也是酸性礦化水(后來才逐漸被中和),陸地是灼熱的,荒蕪的。在某些適宜的淺海環(huán)境中,有些無機(jī)物質(zhì)經(jīng)過化學(xué)演化躍變?yōu)橛袡C(jī)物質(zhì)(蛋白質(zhì)和核酸),進(jìn)而發(fā)展為有生命的原核細(xì)胞,構(gòu)成一些形態(tài)簡單的無真正細(xì)胞核的細(xì)菌和藍(lán)藻。這只是出現(xiàn)于太古代的后期??偟膩碚f,太古代是原始地理圈的形成階段,陸地是原始荒漠景觀,水域是生命孕育和發(fā)源之地。當(dāng)時(shí)地殼與宇宙之間以及和地幔之間的物質(zhì)能量交換比后來任何時(shí)候都強(qiáng)烈得多。
地殼
(二)元古代(距今25×108—6×108年)
在元古代,大陸性地殼逐漸由小變大,從薄增厚,火山活動(dòng)相對(duì)減少,巖性也從偏基性向偏酸性轉(zhuǎn)化。下元古界有巨厚的碎屑堆積,大有利于強(qiáng)烈的花崗巖化活動(dòng)及導(dǎo)致大型侵入體的形成。由于大氣中CO2濃度降低和水中Ca、Mg離子增多,開始出現(xiàn)有化學(xué)沉積的碳酸鹽巖。它將直接影響到巖漿過程的演化,導(dǎo)致堿性派生巖的出現(xiàn)。隨著大氣中游離氧的增加,氧化環(huán)境也開始出現(xiàn)了。因而后期有了鮞狀赤鐵礦和硫酸鹽等礦物以及第一批紅層建造的產(chǎn)生。生物的出現(xiàn)對(duì)環(huán)境的影響還不大,所以在元古界無大量的生物化學(xué)沉積。元古代末還發(fā)現(xiàn)有冰磧巖,這是全球性第一次大冰期的產(chǎn)物。
這時(shí)原核生物已進(jìn)化為真核生物,嫌氣生物轉(zhuǎn)化為喜氧生物(這個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)稱尤里點(diǎn),發(fā)生于大氣中氧含量增至當(dāng)前大氣中氧濃度的千分之一的時(shí)候),物種數(shù)量也從少增多。這時(shí)地球上的植物界第一次得到大發(fā)展,出現(xiàn)了數(shù)量較多的能進(jìn)行光合作用與呼吸作用的較原始的低等植物,如綠藻、輪藻、褐藻、紅藻等。這些微古生物已可用于地層的劃分和對(duì)比。在元古代晚期,原始動(dòng)物也出現(xiàn)了。如澳洲的埃迪卡拉動(dòng)物群,其中有海綿、水母、節(jié)蟲、扁蟲及軟體珊瑚等水生無脊索動(dòng)物化石。在北美還發(fā)現(xiàn)有海綿骨針化石。
元古代有多次地殼運(yùn)動(dòng),較廣泛的有中國的五臺(tái)運(yùn)動(dòng),呂梁運(yùn)動(dòng)、澄江運(yùn)動(dòng)、薊縣運(yùn)動(dòng)等;北美有克諾勒運(yùn)動(dòng)、哈德遜運(yùn)動(dòng)、格倫維爾運(yùn)動(dòng)、貝爾特運(yùn)動(dòng)等。歷次造山運(yùn)動(dòng)形成的褶皺帶都使原有的小陸塊逐漸拼合在一起成為古陸,后來都成為各大陸的古老褶皺基底和核心,前寒武紀(jì)陸臺(tái)(或稱地臺(tái)),現(xiàn)在出露的只占陸地面積的1/5。據(jù)古地磁研究,北美羅倫古陸和非洲古陸在元古代都曾發(fā)生過多次極移(E. lrving等,1975;J. D. E. Piper,1976)。
世界上地殼最厚的地方
(三)古生代(距今6×108—2.3×108年)
古生代包括寒武紀(jì)、奧陶紀(jì)、志留紀(jì)、泥盆紀(jì)、石炭紀(jì)和二疊紀(jì)。據(jù)研究,6×108—7×108年來,大陸經(jīng)歷過多次分合,在元古代末期(晚前寒武紀(jì)),各分散陸塊曾聯(lián)合組成泛大陸。寒武紀(jì)時(shí)泛大陸發(fā)生分裂,在南部成為岡瓦納大陸,北部分為北美、歐洲和亞洲三個(gè)大陸,彼此間被前海西海、前加里東海、前烏拉爾海和前特提斯海(前古地中海)所分隔。奧陶紀(jì)末開始發(fā)生加里東造山運(yùn)動(dòng)。至泥盆紀(jì)時(shí),前加里東地槽已褶皺成山,古歐洲與北美合成一塊大陸。晚石炭紀(jì)時(shí)經(jīng)海西運(yùn)動(dòng)后,前海西地槽消失了,使歐美大陸與岡瓦納大陸合并。至晚二疊紀(jì),前烏拉爾海也消失了,亞歐大陸形成,全球又成為一個(gè)新的泛大陸。
據(jù)王荃等(1979年)的研究,中國北方的中朝古陸與南方的揚(yáng)子古陸的性質(zhì)很不相同,后者與南半球?qū)呒{古陸的許多情況極為相似。他們認(rèn)為,揚(yáng)子古陸在早古生代曾是岡瓦納古陸的一部分,后來分裂并向北漂移,至晚古生代才與中朝古陸碰撞合并在一起,兩者之間的秦嶺-淮陽山地是個(gè)地縫合線。近年來在這里也發(fā)現(xiàn)了蛇綠巖套巖層(由蛇紋巖、橄欖巖、輝長巖及枕狀基性火山巖等組成的、屬于洋殼和地幔噴出的巖層,它是代表大陸縫合線的指示巖層)。中國古地磁的研究也認(rèn)為,元古代后期,揚(yáng)子古陸大致位于現(xiàn)在印度洋北部,與北方的中朝古陸遠(yuǎn)隔重洋。各地質(zhì)時(shí)代的地殼運(yùn)動(dòng)和海陸分合,對(duì)地理環(huán)境帶來很大的變化:大陸分裂引起海侵,大陸合并引起海退;對(duì)生物演化也有重大的影響。自寒武紀(jì)以來大陸的分合和海生無脊索動(dòng)物科數(shù)增減變化的對(duì)比情況。
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