前寒武紀地質學

　　研究自地球形成開始，到寒武紀以前這一階段的地球（主要是地殼）的特點及其演化的科學。是地質學的一個分支學科。

　　英國的A.塞奇威克於1836年首先建立瞭寒武紀，兩年後又提出老於寒武紀地層這一前寒武系的概念。但當時稱之為元古代。19世紀70年代北美地質學傢開始進行前寒武紀地層的詳細研究。美國的J.D.丹納（1872）和S.F.埃蒙斯（1889）先後分別提出太古代和元古代這兩個時代名稱。1908年C.R.範海斯對美國和加拿大的上上湖區的前寒武系進行研究，劃分為兩個地層單位，即：太古界和元古界。1955年美國地層命名委員會把它們合並為一個年代地層單位──前寒武系。後來，前寒武系二分被廣泛承認，國際前寒武地層分會自1978年起就建議把它們分為同顯生宙相並列的太古宙和元古宙兩大時代單位。

　　20世紀60年代起，對地球早期歷史的研究形成熱潮。地層、巖石、構造、成礦作用，生物演化、同位素年代測定等方面的研究迅速開展起來，其中早前寒武紀綠巖帶及地球早期地質演化等方面成就顯著。

　　研究內容　前寒武紀地質學的研究內容可主要歸納為：①地質年代的劃分。前寒武紀以25億年為界，劃分為太古宙和元古宙。其中元古宙又分為古元古代（25～16億年）、中元古代（16～10億年）和新元古代（10～6億年）3個代。在中國，全國地層委員會同意元古宙的三分法，但界線分別定在18億年和10億年。②巖石。前寒武紀巖石地區可分為3類，即高級變質區，低級變質區和未變質區。太古宙已知最老的西格陵蘭巖石年齡為38億年，最老的西澳大利亞的鋯石年齡為42億年。太古宙地區主要是由高級變質區和低級變質區所組成。高級變質區以變質程度高的巖石和大量的花崗質侵入巖所構成。部分為下地殼特點。低級變質區下部常為超鎂鐵－鎂鐵火山巖，中部為雙峰式火山巖、上部具以濁積巖、沉積巖為代表的綠巖帶。並可被花崗巖所包圍，故又稱為花崗－綠巖帶。元古宙高級變質區大為減少，而且18～16億年以後，在許多克拉通上出現瞭大量未變質的蓋層巖石，並出現瞭如環斑花崗巖、斜長巖和古冰川等全球性事件。③生物。前寒武紀化石稀少，最早的生命記錄是在西澳大利亞發現35億年的疊層石和絲狀細菌。約20億年前，大氣圈內氧的積累使生物得到發展。生物圈由原核細胞生物發展到真核細胞生物，進而出現宏觀藻類化石，以至後生動物群。④構造運動。太古宙時大陸地殼已大部分形成，綠巖帶比高級變質區構造環境更加活動，太古宙晚期有大規模的克拉通化。元古宙由於地殼已明顯具有剛性特征，出現瞭向板塊構造轉變的構造體系，雖然後來的造山運動改造瞭早期板塊活動痕跡，但陸塊間的碰撞證據，在一些地盾或克拉通區仍然能夠辨認。⑤礦產。前寒武紀具有豐富的礦產資源。元古宙時生成瞭一些巨大型鐵、金、銅、鉛鋅、鈾等礦床，其儲量或產量遠大於其他地質時期。

　　研究方法　由於前寒武巖層中缺乏生物化石，所以同位素地質年代學的研究方法十分重要；由於地球早期地殼熱流值高，巖漿活動頻繁，因此結晶巖石的研究相對突出；由於前寒武紀巖石在以後的年代裡經受瞭復雜的改造，恢復其原始面貌和演化過程則須要多學科的綜合研究；又由於前寒武紀時間跨度大，所以各階段的地質條件及其研究方法也相差較大。

　　存在問題　在前寒武紀地質學的研究中首先碰到的問題是均變論的方法是否適用於地球早期歷史，對中期歷史適用到什麼程度；其次，前寒武紀地殼無疑要經過垂直增長的過程，但世界上也已有良好的元古宙的地殼水平增長的例子，水平增長的板塊機制從什麼時候開始，各大陸的前寒武紀地質演化是否統一，有多大可比性。這些問題尚待進一步研究。研究趨勢是進一步開展對前寒武紀時代劃分以及重大地質事件的研究，運用地球化學和地球物理方法推測前寒武紀巖石圈的生長過程和對前寒武紀地殼的演化模式及其與成礦的關系，進而尋找特大型金屬礦床等。

　　

參考書目

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

　K.C.Condie，Plate Tectonics and Crustal Evolution，3rd ed.，Pergamon Press，New York，1989.