古代的起源。

太古宙是地质年代中的一个时代,始于38亿年(Ma),止于2500Ma。

太古代属于前寒武纪,上一个是显生宙,下一个是元古代。太古代包括太古代、太古代、中太古代和新太古代。

太古代是地质史上的一个古老时期。从生物学的角度来看,这是原始生命和生物进化的初始阶段。当时的原核生物很少,比如细菌和低等蓝藻,它们留下的化石记录也很少。从非生物的角度来看,太古代是一个地壳薄、地温梯度陡、火山-岩浆活动强烈而频繁、岩层普遍变形变质、大气圈和水圈缺乏游离氧、形成一系列特殊沉积物的时期。也是硅铝结壳形成和生长的时期,也是重要的成矿期。

最早的地质时期属于早前寒武纪。这一时期形成的地层(岩石)称为太古代。按照广义的时间概念,它包括从地球形成到25亿年前,持续约20亿年。目前,最古老岩石的同位素地质年龄已确定为38亿年或略老,西澳大利亚杰克·希尔变质砾岩中的碎屑锆石年龄可达43亿年。太古代一词最早是由美国地质学家J.D. Dana在1872年提出的,它大致代表了北美的前寒武纪。1977国际地层委员会前寒武纪地层分委会第四次会议将太古代的上限定为25亿年,并称之为太古代。1979年,这个组织的第五次会议提出了太古代三分说,其年龄界限分别为35亿年和29亿年。但在1983、1985、1988的第6次、第7次、第8次会议上,认为太古代进一步划分的依据并不充分,太古代的重新划分预定在191的第9次会议上讨论。第八次会议正式提出前寒武系划分的建议,包括太古宙上限为25亿年,称为太古宙的观点,分别被国际地层委员会和国际地学联合会执行委员会在1989和1990采纳。

1979年,中国第二次全国地层会议提出的《中国地层指南》还叫太古代。但在1989年底的国家地层委员会晚前寒武纪专业组会议纪要中,明确提出应更名为太古代,上限约为25亿年。中国有少数30亿年以上的古老岩石,其中已知最古老的岩石是乾安县曹庄-黄白峪附近的斜长角闪石,年龄约35亿年,已发现更古老的碎屑锆石。周围和其他地区有年龄约29-30亿年或更老的岩石。目前中国太古宙虽然有三分的趋势,但根据东北和华北的年代学资料,上分可暂定为29-30亿年,下分的依据不够,暂时采用二分方案(下分称为中太古代)是合适的。

地层分布区特征在世界一些太古宙岩石分布范围内,一般可分为深变质麻粒岩-片麻岩区(也称高级变质区)和以绿岩带为代表的低级变质区。

麻粒岩-片麻岩区的变质程度大多属于麻粒岩相至高级角闪岩相。主要岩石为长英质片麻岩,含少量黑云母、角闪石、紫苏辉石或透辉石等暗色矿物,化学成分相当于花岗闪长岩或云英质闪长岩。关于它们的原始岩石性质的起源有争议,如侵入、火山和火山沉积。部分岩石含有铝硅酸盐矿物,大致由泥质-半泥质原岩变质而成;其他辉石麻粒岩和角闪石大多相当于基性火山岩;浅色长英质片麻岩主要相当于酸性火成岩;而斜长石通常被认为是层状侵入体。这些地区的构造一般比较复杂,往往有多期构造叠加和多次不同程度的混合岩化作用。其典型区域是北大西洋大陆核心、东西伯利亚的阿当地盾和南部非洲的林波波带。

绿岩大多属于低级角闪岩相至绿片岩相。很多地方主要由三部分岩层组成,下部由超镁铁质-镁铁质熔岩组成,部分以科马提岩为主;中部为钙碱性系列酸性火山岩;上部由沉积浊积岩、化学沉积的条带状含铁层和燧石组成。绿岩带多为向斜构造,可被花岗岩侵入。典型的地区是巴伯顿山区和津巴布韦,以及加拿大地盾,澳大利亚西部和芬兰东部的部分地区。而印度南部的达瓦绿岩带,自北向南变质程度不断增加,达到麻粒岩相。中国太古宙地层主要分布在北方。东经105以东,北纬31 ~ 43之间,基本为华北地台基底出露区。太古宙变质岩主要由黑云母斜长片麻岩、角闪岩斜长片麻岩、黑云母麻粒岩和角闪岩组成。其北带自宁夏吉兰泰起,经内蒙古乌拉山、河北燕山,向东延伸至辽东、吉林南部,有麻粒岩相岩石(辉石麻粒岩、黑云母斜长片麻岩等。).上述岩石构成了太古宙岩石的主体。此外,还不同程度地出现一些变质沉积岩夹层,如镁大理岩、锡石片麻岩、云母片岩、长石石英岩、条带状应时磁铁矿层(条带状磁铁矿贫矿)、石墨片麻岩和石墨片岩。这些夹层可以分别反映不同地区原始沉积条件和沉积环境的差异。上述地层大多经历了多次混合岩化作用和构造变形叠加。在同一地区,区域变质往往表现为变质程度高的地层比变质程度低的地层老。上述情况表明,华北地台基底太古宙岩石分布区主要相当于高级变质区,辽东、鲁西等个别地方有小规模的低级变质岩。太古宙高级变质区地层能否建立和划分,国内外意见不一。结合中国,特别是上述有层状地层出露的地区,很多都可以根据详细的工作,特别是地质填图来建立和划分。但有些地区(如泰山)主要由古老的侵入岩组成,因此很难划分地层。

在我国西北,东经105,出露的古变质岩分布在北纬35° ~ 45°之间。由于地质工作水平较低,测得的同位素年龄数据较少,许多地区的太古宙和元古代岩石尚未划分。除黑云母斜长片麻岩和角闪石斜长片麻岩外,还有相当数量的云母片岩、角闪石片岩、大理岩和石英岩。在很多地区,仍然很难完全划分上述两个地带。

华北地台基底北带太古宙地层出露较好,二分法的可能地层界线暂以阴山集宁群与乌拉山群、燕山迁西群与八道河群(或滦县群)、辽吉地区龙岗群与鞍山群(或下鞍山群与上鞍山群)的界线为代表,大体反映了两个火山沉积旋回。由于太古代尚未建成,故仍称下、中、上太古代。下、中太古代常以含麻粒岩相的岩石为代表,而上太古代以角闪岩相为主。其他地区如太行、淮阳、秦岭北坡零星出露麻粒岩相岩石,故上太古代和中太古代不以麻粒岩相和角闪岩相划分。近年来,关于我国太古代上限的另一种意见是,应放在五台群及其相应地层的顶界或中部。最近的一些岩石年龄资料证实,山西、河北出露的一些早元古代火山岩的年龄约为25亿年(误差小于5000万年),表明华北地台基底的部分部位在太古宙顶界上,可能略大于25亿年。

根据中国太古宙岩石的原生造岩、火山活动、构造变化和地球化学特征,结合其地壳演化历史,中国太古宙岩石的某些特征与北半球西部和南半球不同,但与邻近的苏联大部分地区有一定的相似性。

大气圈、水圈和生命形式根据一般推测,太古代原始大气圈比较致密,主要由水蒸气、二氧化碳、硫化氢、氨、甲烷、氯化氢、氟化氢等成分组成。这些气体成分可能来自频繁的火山活动。总的趋势是二氧化碳随时间减少,因为碳酸盐沉淀时二氧化碳被固定在碳酸盐沉积物中。原始大气缺乏游离氧,氧的出现是光化学作用的结果。根据各地沉积岩的相似性,推测当时地球大部分被海洋覆盖。原始海洋可能不深,富含氯化物,但缺乏硫酸盐,因为水圈里也缺乏游离氧。

随着时间的推移,大气透明度增强,为生物光合作用提供了有利条件。从化石记录来看,太古代晚期出现了大量的真菌和低级蓝藻。如果以35亿年作为中太古代和中太古代的早期界线,中太古代已经有低级别的蓝藻和叠层石。

构造运动

目前对太古宙构造运动的研究还不够清楚,世界上可能有三次大的构造运动。早期的发现很少,比如南部非洲在34亿年前就结束了,而北美在33-35亿年前就结束了,印度可能在32亿年前就结束了。中间阶段是非洲中南部的达荷美运动,表现在美洲、美国、澳大利亚、印度和中国,大约在29亿年前结束。后期相当于加拿大地盾中比较明显的凯诺雷运动,大约在27-25亿年前。各地太古宙地壳运动的发展和时间似乎存在一定的差异,只有晚期构造运动在很多地方找到了证据。目前有人认为板块构造最早发生在元古代,特别是北欧和北美,也有人认为板块构造在太古代就已存在。

中国北方晚太古代的阜平运动(或称铁保运动)是一次明显的构造运动,可能相当于Kennoley运动。另外,在太行山区,可以看到龙泉关群与阜平群的不整合,但只具有局部意义。

矿物

太古代是一个重要的成矿期,形成的矿物非常丰富。主要有铁、金、镍、铬、铜、锌、稀有元素和一些非金属矿物。与其他时代相比,很多矿产位居前列,镍、金、铜、铁等矿产尤为抢眼。如苏必利尔、南非和西澳大利亚,富含这些矿物质。

我国鞍山、本溪、冀东、吕梁的大型铁矿和吉林南部、辽西、冀东、小秦岭的金矿均产于太古宙岩石中,但至今未获得金矿化期为太古宙的证据。

麻粒岩-片麻岩地区的矿产主要有铁矿和非金属矿床,还有少量的铬和镍矿床。绿岩带的矿物特别丰富,其中铬和镍主要产于下部的超镁铁质岩流和侵入岩中,金、银、铜和锌产于中部的镁铁质和长英质火山岩之间,条带状铁建造产于上部沉积岩中,稀有元素产于与花岗质侵入岩伴生的伟晶岩中。

大多数太古宙矿床属于层控或层状矿床,少数与各种侵入岩或伟晶岩有关。