关于太古宙

关于太古宙

太古宙(Archean)是地质年代中的一个宙,开始于同位素年龄3800百万年(Ma),结束于2500Ma.
　　太古宙属于前寒武纪,上一个宙是冥古宙,下一个宙是元古宙.太古宙包括了始太古代、古太古代、中太古代、新太古代.
　　太古宙是古老的地史时期.从生物界看,这是原始生命出现及生物演化的初级阶段,当时只有数量不多的原核生物,如细菌和低等蓝藻,他们只留下了极少的化石记录.从非生物界看,太古宙是一个地壳薄、地热梯度陡、火山—岩浆活动强烈而频繁、岩层普遍遭受变形与变质、大气圈与水圈都缺少自由氧、形成一系列特殊沉积物的时期；也是一个硅铝质地壳形成并不断增长的时期,又是一个重要的成矿时期.
　　地史时期最早的一个时代,属前寒武纪早期.这一时期形成的地（岩）层称太古宇.按广义的时间概念来说,它包括自地球形成至距今25亿年前为止,持续时间约20亿年.目前已测定公认的最古老岩石同位素地质年龄为38亿年或略大,在西澳杰克丘陵的变质砾岩中碎屑锆石年龄可达43亿年.太古一词是1872年美国地质学家J.D.丹纳首先提出的,并用其大致代表北美的前寒武时期.1977年国际地层委员会前寒武纪地层分会第四次会议将太古的上界放在25亿年,并称之为太古宙.1979年,这个组织的第五次会议曾提出过太古宙三分的意见,其年代界限分别为35亿年和29亿年.但1983年、1985年和1988年第六、七、八 3次会议均认为太古宙的进一步划分依据尚不够充分,并定于1991年第九次会议时重新讨论太古宙的再划分问题.第八次会议正式提出了前寒武纪划分的建议,其中包括太古宙的上界为25亿年和称为太古宙的意见,并在1989年和1990年先后为国际地层委员会和国际地科联执行局所通过.
　　1979年,中国第二届全国地层会议提出的中国地层指南仍称太古代；而1989年底全国地层委员会晚前寒武纪专业组开会的纪要中,已明确建议改称为太古宙,上界放在约25亿年.中国有少数年龄大于30亿年的古老岩石 ,其中已知最古老的岩石是产于迁安县曹庄-黄柏峪附近的斜长角闪岩,其年龄约为35亿年,并发现更老的碎屑锆石,附近以及其他地区还有年龄约29～30亿年或稍大的岩石.目前对中国太古宙虽然有三分的趋势,根据东北、华北等地区的年代资料,上部的年代界限可暂时放在29～30亿年,下部界限依据尚不够,故暂以采用两分方案为宜（下部称中、下太古界）.
　　地层分布区的特点 在世界上一些太古宙岩石的分布范围内,一般可分为变质较深的麻粒岩-片麻岩区（又称高级变质区）,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多属麻粒岩相到高级角闪岩相.主要岩石为含少量黑云母、角闪石、紫苏辉石或透辉石等暗色矿物的长英质片麻岩,它们的化学成分相当于花岗闪长岩或云英闪长岩,对其原岩性质,有属侵入、火山和火山沉积等成因的争论.有一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；另有一些辉石麻粒岩和角闪岩,其成分大多相当于基性火山岩；浅色长英片麻岩主要相当于酸性火成岩成分；而斜长岩则一般认为属层状侵入体.这类地区构造一般复杂,往往有多期构造叠加,并受到一次以上程度不同的混合岩化作用叠加.其典型地区有北大西洋陆核、西伯利亚东部的阿尔丹地盾和非洲南部林波波带等地.
　　绿岩多属低级角闪岩相到绿片岩相.在不少地方主要由3部分岩层组成,大致下部由超镁铁-镁铁质熔岩组成,部分或主要为科马提岩；中部为钙碱系列的基性到酸性火山岩；上部由沉积的浊积岩以及化学沉积的条带状含铁层和燧石等组成.绿岩带多为向斜构造,可被花岗岩侵入.典型地区有南非巴伯顿山区和津巴布韦,此外还有加拿大地盾、西澳大利亚的一些地区和芬兰东部等地.而印度南部的达瓦系绿岩带由北向南变质程度递增,可达麻粒岩相.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,基本上为华北地台基底出露区.太古宙变质岩石,主要由属于角闪岩相的黑云斜长片麻岩、角闪斜长片麻岩、黑云变粒岩和斜长角闪岩等组成.其北带自宁夏吉兰泰,经内蒙古乌拉山、河北燕山,东延到辽东和吉林南部,有麻粒岩相岩石（辉石麻粒岩、黑云辉石斜长片麻岩等）分布.上述岩石构成太古宙岩石的主体.另外还程度不同地出现一些镁质大理岩、夕线石片麻岩、云母片岩、长石石英岩、条带状石英磁铁矿层（条带状磁铁贫矿）、石墨片麻岩和石墨片岩等变质的沉积岩夹层.这些夹层可分别反映不同地区的原始沉积条件和沉积环境的某些差别.上述岩层大都经过一次以上的混合岩化作用和构造变形的叠加.在同一地区内,其区域变质作用,往往表现为变质程度高的地层比变质程度低的地层要老.以上情况表明,华北地台基底的太古宙岩石分布区,主要相当于高级变质区,局部如辽东、鲁西等地有小范围的低级变质岩出现.对于太古宙高级变质区岩层能否建立层序和划分问题,国内外都有不同意见,结合中国的、特别是上述具有层状岩层出露的地区,许多是可以根据详细的工作,特别是地质填图,进行地层层序的建立和划分.但有些地区（如泰山等）,主要由古老的侵入岩所构成,则难以进行地层划分.
　　在中国东经105°以西的西北地区,出露的古老变质岩层,分布在北纬35°～45°之间.由于地质工作程度不高,所测得的同位素年龄数据少,许多地段的太古宙岩石和古元古代的岩石尚未划分,除黑云斜长片麻岩、角闪斜长片麻岩等外,尚有相当数量的云母片岩、角闪片岩、大理岩、石英岩等.许多地区还难于截然划分出上述两大区带.
　　华北地台基底北带太古宙岩层出露较好,其二分的可能地层界线,暂以阴山的集宁群和乌拉山群,燕山的迁西群和八道河群（或滦县群）,辽吉地区的龙岗群和鞍山群(或下鞍山群和上鞍山群)之间的界线为代表,大体反映两个火山沉积巨旋回.由于太古宙之下尚未建代,现仍称下、中、上太古界.下、中太古界往往以含有麻粒岩相岩石为代表,上太古界以角闪岩相居多,其他如太行、淮阳、秦岭北坡等地区,有麻粒岩相岩石零星出露,因而上太古界和中太古界不是以用麻粒岩相和角闪岩相来分界的.近年来,对中国上太古界上限的另一种意见,认为应放在五台群及其相应地层的顶界或中间.最近的一些岩石年龄资料,证实山西和河北出露的一些古元古代早期的火山岩年龄,均约在25亿年（误差不超过5000万年）,说明华北地台基底的某些部分上太古界顶界,可能略大于25亿年.
　　从中国太古宙岩层的原岩建造、火山活动、构造变动及其地球化学特点,结合它的地壳演化历史等初步分析,中国太古宙岩石的某些特征,不同于北半球的西部和南半球,而与毗邻的苏联大部分地区,有某些类似之处.
　　大气圈、水圈及生命形式 根据一般推测,太古宙原始大气圈的密度较大,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,可能来源于频繁的火山活动.总的趋势是随着时间的推移二氧化碳减少,这是由于碳酸盐沉淀时二氧化碳被固定在碳酸盐沉积物中.原始大气圈缺少自由氧,氧的出现是由于光化学作用的结果. 根据各地沉积岩层的相似性,推测当时地球大部分地区为海洋所覆盖.原始的海洋可能并不深,富含氯化物,但缺乏硫酸盐,这是由于在水圈中同样缺乏自由氧.
　　随着时间的推移,大气圈的透光性增强,为生物光合作用提供了有利条件.从化石记录,太古宙晚期出现大量的菌类和低等的蓝藻.如以35亿年为早、中太古代之间的界限,则在中太古代已有低等的蓝藻和叠层石存在.
　　构造运动
　　太古宙的构造运动目前研究得还不够清楚,世界范围内可能有3期主要的构造运动.早期的发现较少,如非洲南部,终止于34亿年（或35亿年）前,而北美则终止于33～35亿年前,在印度则可能为32亿年前.中期是相当于非洲中南部的达荷美运动,在美洲、美国、澳大利亚、印度和中国等地均有表现,大约终止于29亿年前.晚期相当于在加拿大地盾中表现明显的肯诺雷运动,大约是在距今27～25亿年之间.看来各地太古宙地壳运动的发育情况和时间有一些出入,而且只有晚期构造运动曾在许多地方找到它的证据.目前一些人主张板块构造最早发生于古元古代,特别是在北欧和北美取得一些有力的证据,也有一些人认为太古宙时就已有板块构造运动.
　　中国北方太古宙晚期的阜平运动（或称铁堡运动）,是一次比较明显的构造运动,可能与肯诺雷运动相当.另外在太行山区,还可见到龙泉关群和阜平群之间的不整合,但只有局部性的意义.
　　矿产
　　太古宙是一个重要的成矿期,形成的矿产很丰富.主要有铁、金、镍、铬、铜、锌、稀有元素和一些非金属矿产等.同其他时代比较,许多矿产居于前列,而镍、金、铜、铁等矿产特别引人注目.如苏必利尔区、非洲南部和澳大利亚西部等地区太古宇中,均蕴藏有丰富的上述矿产.
　　中国鞍山、本溪、冀东、吕梁等地大铁矿,吉南、辽西、冀东、小秦岭等地的金矿,均产于太古宙岩石中,但至今尚未获得金矿成矿期为太古宙的证据.
　　麻粒岩-片麻岩区的矿产,主要有铁矿和非金属矿床,以及少量铬、镍矿床等.绿岩带中矿产尤为丰富, 其中铬、镍等主要产于下部的超镁铁岩流和侵入岩中,金、银、铜和锌产在中部的镁铁质和长英质火山岩之间,条带状铁建造等则产于上部沉积岩中,而稀有元素等是产于与花岗深成岩相伴的伟晶岩中.
　　太古宙的矿床,大部分属于层控或层状矿床,小部分与各种侵入岩或伟晶岩有关.