寒武紀以前全部地質時期的總稱。又稱先寒武紀,簡稱前寒武或先寒武。這一時期形成的地層稱前寒武系或先寒武系。一般認為地球的年齡是46億年,地球演化中的地質階段約從40億年前開始,寒武紀的起點時間是5.7~6.0億年前。故前寒武紀通常就是指大約40億年前最早地質階段起到寒武紀開始,時距34億年,約占地質歷史85%的時間。

  名稱沿革 1838年,A.塞奇威克(曾譯薛知微)將英國威爾士士凱納翁歇爾地方的變質巖和伴生的火山巖置於寒武紀沉積層之下,並建議稱所有比寒武紀更老的地層為原生界(Protozoic)。1854年,英國W.E.洛根將加拿大產化石的沉積層之下的變質巖稱為勞倫系。次年,他和T.S.亨特又將不整合在含化石層之下新於勞倫系的地層稱為休倫系。1860年,J.道森以始生界(Eozoic)稱呼所有老於寒武紀的地層。1872年,J.D.丹納又用太古界一名於全部前寒武紀巖石。其後,美國地質調查所采用C.D.沃爾科特1889年創名的阿爾岡界(Algonkian)代表變質較輕的前寒武系碎屑巖和火山巖,而用太石界代表高度變質的結晶巖系。1900年,W.C.佈勒格用始寒武(意指寒武紀的最初期) 代表斯堪的納維亞產早寒武三葉蟲化石(Holmia)頁巖之下的一段沉積層。1922年,A.W.葛利普根據中國地質學者的資料和要求提出震旦系,作為緊接寒武系之下、深變質巖系之上的一個系級年代地層單位。1945年,Н.С.沙茨基根據蘇聯晚前寒武紀地層提出裡菲界術語。1964年,W.B.哈蘭根據挪威地層,提出用底寒武或瓦蘭格(Varangian)作為前寒武最上部的一個系名。

  前寒武紀年代名稱創始於19世紀末葉。1872年,丹納用太古代作為太古界的年代名稱。1887年,S.F.埃蒙斯命名元古代,作為阿爾岡界的年代名稱。20世紀初,C.R.范海斯將北美的太古界和太古代、阿爾岡界和元古代應用到世界范圍。1930年,G.H.查德威克將全部地質時代分為兩部分,寒武紀以前稱為穩生宙,寒武紀到第四紀稱為顯生宙。隱生宙和顯生宙曾被廣泛應用。

  地質年表中在代(界)和紀(系)兩級裡,前寒武紀曾使用的許多名稱的含義是含糊的,所以勞倫系、休倫系、阿爾岡界、裡菲界等一般隻限用於命名地區的局部巖群,使用較廣的太古代(界)、元古代(界)長期未能統一,而籠統的術語則是前寒武紀和前寒武系。曾被廣泛使用的隱生宙一詞,近20多年來,由於軟軀體動物化石在上部前寒武地層中的發現,以及太古宙和元古宙的命名,其使用已經大大減少趨於不用。1981年出版的《中國地層指南》,對前寒武系仍稱隱生宇,包括太古界和元古界。

  年代劃分 對前寒武紀地質年代或相應的年代地層單位的劃分原則,主要有兩種觀點:①認為地殼巖石一般劃分成有意義的自然階段,從而產生瞭構造旋回、巖漿旋回、沉積序列、地球演化段落等概念,並以此作為年代或年代地層單位界線的基礎。②認為時間是一個穩定、連續的統一體,地球演化並無自然界線,前寒武紀年代單位的劃分隻能是等值的或任意劃定的。國際地層委員會前寒武紀地層分會,1973年在阿得雷德舉行的第三次會議,否定瞭不聯系地層記錄的前寒武紀年代單位劃定辦法。1977年開普敦第四次會議將前寒武紀分為太古和元古,級別為宙,界線放在25億年,太古宙的下限放在38億年。1979年在明尼蘇達州的德盧斯第五次會議對元古宙提出瞭三分,其起始年齡分別為25億年,16億年和9億年;太古宙三分的年齡界線分別為35億年和29億年。這種劃分是在地層、地質和年齡測定資料的基礎上進行的。中國前寒武紀有4個重要變形期的年齡集中於大約27~25億年,20~18億年,17~16億年和11~8億年。分別代表4個巨大構造運動──鐵堡運動(或稱阜平運動)、五臺運動、中嶽運動(或稱中條運動)和晉寧運動的時間。中嶽運動為繼五臺運動之後疊加的運動,有些地區還表現為造山運動,更大范圍是一次熱事件。這些構造運動可作為前寒武紀年代和年代地層單位劃定的一個基礎。

  在地質年代和年代地層單位中,代和界之下便是紀和系。紀(系)是地質年代表中最主要的單位,前寒武紀中雖提出震旦紀(系),然而並沒有被普遍接受。建立前寒武紀國際通用的時間劃分是國際前寒武地層分會的主要任務。對太古宙和元古宙的劃分,以25億年為界,沒有異議。而對元古宙的劃分,經過第六次(1983)、第七次(1985)和第八次(1988)會議的反復研討,提出瞭古元古、中元古和新元古3個新的代名,並將界線定為16億年和10億年。同時對代以下的紀級單位的劃分,提出瞭以階段地質特征為依據的劃分初步命名方案。至於太古宙的劃分,認為依據尚不充分。1989年國際地層委員會通過元古宙分為3個代的方案,已於全球地層表中采用。中國全國地層委員會於1989年底同意元古宙分為3個代的方案,但界線置於18億年和10億年。

  地質特征 前寒武紀地層在全球有廣泛的出露。一般低而廣的前寒武系出露區域稱為地盾或克拉通。現時世界的主要地盾有波羅的地盾、西伯利亞地盾、中國地盾、加拿大地盾、非洲(連阿拉伯)地盾、南美地盾、澳大利亞地盾和南極洲地盾等。

  前寒武系巖石中花崗巖類和片麻巖類最為豐富。地盾區的太古宙巖石大多為大洋型的。它們大部為綠巖、花崗巖和伴有基性火山巖的沉積變質巖。層狀超鎂鐵巖石和斜長巖隻在早前寒武有大量產出。中前寒武巖石既來源於大洋,也來源於淺海。晚前寒武除有海洋沉積外,還有陸地沉積。帶狀含鐵建造在20億年以前的前寒武系中廣泛產出(約38億年的最古老的巖石中含有條帶狀鐵礦石),其後則出現陸成紅層。這種變化可能反映早期生物造氧作用的發展。冰磧巖是前寒武的另一特殊巖石類型。下元古界上部,在加拿大地盾和南部非洲有明顯的冰磧巖分佈。上元古界上部,亞、歐、美、澳各大陸都有冰磧巖分佈。在早前寒武地層中,碳酸鹽巖類含量逐漸增多,而硫酸鹽巖則到晚元古才出現。

  前寒武紀的化石稀少,但在31億年前的古老地層中已發現有原始菌、藻類的遺跡或遺體。前寒武紀以具有浮遊的微生物,從無核的到有核及單細胞的原生生物微化石為特征。約20億年前,大氣圈才開始有氧的積累,在大氣圈有相當的氧的含量後,生物才得到瞭發展。由藍-綠藻類衍生的底著疊層石廣佈於晚前寒武紀,而在約6.8億年前出現有軟軀體的多細胞的後生動物,稱伊迪卡拉動物群。

  在地球早期的太古宙,沒有成熟的巖石圈,不存在大陸塊,可能也不存在典型的板塊構造運動。活動區是廣佈的玄武巖流和大洋沉積,巖石多為綠巖和從地幔分異而來的花崗巖物質,沉積巖相對不多並在薄巖石圈和高熱流之下不斷受到改造。元古宙早期階段是地球從早期的普通活動期到其後板塊構造狀態的過渡。從中元古代起發育瞭穩定的克拉通,普遍產生較厚的沉積巖,而活動帶則限於局部。中元古雖然有瞭板塊構造,但缺乏明顯的邊界,而巖石圈較現在為薄。晚前寒武紀的板塊構造及其活動的痕跡,雖然被後來的造山作用所改造,而大陸間相互碰撞的證據在一些地盾或克拉通區仍可辯認。地質學者對前寒武紀古地磁、造山帶地質和古氣候等的進一步研究,元古宙的板塊構造將更加清楚,也使人們對當時的古地理更為瞭解。

  

參考書目

劉鴻允:前寒武系的劃分,《前寒武紀論文集》,地質出版社,北京,1983。

 B.F.Windley,The Evolving Continents,2nd ed.,John Wiley &Sons,Inc.,New York,1984.

 K.Rankama,Global Precambrian Straligraphy:Back-ground and Principles,Scientica,7th Ser.,1970.