元古宙

　　元古宙（汉语拼音：Yuanguzhou；英语：Proterozoic Eon），介于太古宙与显生宙之间的一级地质年代单元，属前寒武纪二个分期的后期。始于25亿年前，结束于约5.43亿年前，时间跨度近20亿年。这一时期形成的地层称元古宇。元古宙原称元古代，由S.F.埃蒙斯于1887年命名。Proterozoic 源于希腊文，意为早期原始生命，所以也译为原生代。元古代因其时限较长，近年来已改称元古宙。国际和中国地质年表上也均采用元古宙之名。

　　元古宙可分为古元古代、中元古代和新元古代等3个二级地质年代单元，年代界限分别是16亿年和10亿年。中国采用的年代界限略有不同，分别为18亿年和10亿年。并将新元古代从新至老划分为震旦纪、南华纪和青白口纪；中元古代划分为蓟县纪和长城纪。

　　元古宙时期已经发现了许多菌类、藻类植物化石和古代微生物化石，因此也被称为“菌藻时代”。元古代中期发生了全球性的大冰期，世界各地都发现了冰川遗迹。在元古代末期，开始出现了腔肠动物、环节动物和节肢动物，但这些动物都没有坚硬的骨骼，所以化石上只是留下印痕等遗迹。

　　元古代也曾发生广泛的地壳运动，在前期是地球主要的造山时期。在中国北方为“吕梁运动”。元古代时期的地层中蕴藏有丰富的铁矿、铜矿和稀土金属矿物。

地层

　　元古宙介于全构造活动状态的太古宙和生物繁衍极盛的显生宙之间，它的地层系统地反映了它们之间过渡期的众多特点和变化过程。

　　全球古元古代地层继承了太古宙的一些特点，主要以活动类型为主，所含的绿岩系和浊流沉积与新太古代并无大的差异。但古元古代已出现一些相对稳定盆地的沉积地层，呈现出活动型与稳定型两类盆地沉积类型的分野。在北美古元古代休伦岩系中出现具有冰碛特征的地层，这是全球时代最老的冰成沉积，是气候演变的重要地质记录。同时在这一时期的地层中还保存有红层、纹层状硅铁建造等反映当时气圈、水圈和岩石圈演变的地质记录。

　　中元古代全球曾有过一段相对稳定的时期，在许多克拉通内部和边缘都保存拗拉槽和稳定大陆边缘的沉积，其特征是沉积厚度大、火山活动不发育、浅水碳酸盐岩层在地层柱中比例较大，且富含叠层石和微古植物。

　　新元古代地层与前期地层比较，具有很大特色。一是地层类型更加丰富多彩；二是生物演化出现突变，动物开始出现；三是寒冷性气候笼罩了全球，出现多期冰期和间冰期交替的沉积地层。

中国元古宙地层

　　主要分布在华北地台、塔里木和华南地台。

华北地台

　　古元古界与太古宇岩层共同构成变质基底，中、新元古界则构成沉积盖层。在五台山形成了以滹沱群为代表的古元古代碎屑–碳酸盐沉积，火山岩地层比例极低。中条山地区的古元古界地层自下而上分为绛县群、中条群和担山石群。

　　华北地台的中–新元古界以基本未变质的沉积盖层角度不整合在变质基底之上，其中天津蓟县北部山区出露有非常完整的地层层序，该层序一直是中国中–新元古界的标准剖面。蓟县元古宙地层剖面可以划分成3个群、12个组，总厚度约9,193米，形成时间大约从18亿年前到8亿年前左右。

　　华北地台北部、西部和南部有3个边缘裂谷盆地。北部边缘盆地形成内蒙古狼山–白云鄂博裂谷系。该盆地南部产出渣尔泰群，北部产出白云鄂博群。这两个岩群因分别产出有大型的铌–稀土–铁矿床和大量的多金属硫化物矿床而著名。这两个群主要由碎屑岩和含碳质页岩组成。

　　西部边缘盆地保存在宁夏回族自治区贺兰山的中部地段，有3个元古宙沉积地层单元，从下往上分别为黄旗口群，为一套碎屑沉积地层；王全口群，由碳酸盐岩组成，最年轻的岩石地层为新元古代末期的正目观组，是一套具冰碛特点的混杂岩，被含三叶虫的下寒武世苏峪口组假整合所覆盖。

　　南部边缘盆地为豫–陕裂谷系，中元古代早期为未变质的地层（西阳河群或熊耳群），岩性以陆源碎屑岩和基性火山岩为主。

　　相当于新元古代南华系至震旦系的地层主要沿郯庐断裂带两侧的徐（州）、淮（南）、胶、辽一带分布，由碎屑岩及厚度较大的碳酸盐岩层组成，无可靠冰碛岩层出现。但地台南缘豫陕一带及贺兰山西麓，在震旦系与寒武系地层之间赋存一套块状杂砾岩和含燧石的纹泥岩，其成因应与冰川活动有关。这套冰碛岩层以河南罗圈组最典型。

塔里木和华南地台

　　二者的元古宙地层具有相似性，突出地表现为新元古代南华系和震旦系以基本未变质的沉积盖层，角度不整合在前南华系变质地层之上。地台上的古元古界分布比较零散，华南地台上的星子岩群、陡岭岩群，塔里木地台上的兴地塔格岩群，邻区的龙首山岩群(龙首山)、达肯大坂岩群(柴达木北缘)、金水口岩群(东昆仑山)主要由一套角闪岩相副变质层状岩系组成。

　　中元古代至新元古代青白口系之间的界限难以区分，除华南地台上的神农架群、昆阳群和塔里木地台北缘出现厚度较大的浅海碳酸盐沉积外，其他地区的地层系统如华南的四堡群、梵净山群、冷家溪群、双桥山群、陈蔡群、武当群；塔里木地台上的阿克苏群、邻区的万洞沟群(柴达木盆地北缘)、湟源群(中祁连山)和墩子沟群(龙首山)等则以巨厚的碎屑岩或碎屑岩–火山岩组合为主，由地层系统所表现出的活动性较大的构造背景与华北稳定的中元古代构造背景形成巨大的反差。

　　新元古代南华系自下而上分为莲沱组、古城组、大塘坡组和南沱组，时限从约800百万年至约680百万年；震旦系仅含陡山沱组和灯影组，时限从约680百万年至543百万年。

　　震旦系多以整合或平行不整合覆于南华系之上，主要为浅海相碳酸盐地层，但在地台边缘亦出现厚度较大的火山–沉积地层。

构造

　　元古宙时期的超大陆有古元古代末期形成的哥伦比亚超大陆、中元古代末期形成的罗迪尼亚超大陆和550百万年～600百万年泛非运动所形成的规模较小的冈瓦纳超大陆。这些超大陆会聚与裂解的过程构成了元古宙全球构造演化的特色。

　　各超大陆会聚与裂解的地质学基础来自超大陆事件的证据：哥伦比亚超大陆是根据全球众多克拉通上存在的约18亿年左右的造山事件。与此相应的地壳运动在中国称吕梁―中条运动、北美称霍得孙运动、南美称外亚马孙运动、西欧称科拉―卡累利运动。重建罗迪尼亚超大陆的证据来自北美东南部格林威尔及与其时代相当的造山运动，哥伦比亚超大陆裂解而形成的众多陆块，在格林威尔等造山带的焊接下进行了重新组合。对冈瓦纳超大陆相对研究程度较高，它的形成是在元古宙末期由东冈瓦纳和西冈瓦纳不同块体结合而成。冈瓦纳超大陆形成过程中有两个缝合带起了重要作用，一是介于东、西冈瓦纳之间的莫桑比克带；一是介于西非与南美之间的巴西岩浆弧，它们的形成时间主要介于550百万年～600百万年之间。

生物界

　　元古宙生物演化过程经历了从无性分裂的原核细胞生物到有性生殖的真核细胞生物、从单细胞原生动物到多细胞后生动物的两次飞跃。南非古元古代(23亿年前)的德兰士瓦群产原核细胞丝状细菌，加拿大19.5亿年前的冈弗林特组产多种微古植物，H.J.霍夫曼和J.W.肖夫(1983)认为全属原核细胞生物，但也有人认为休伦球藻(Huroniospora)和Chamydomonopsis可能是真菌或原始绿藻，属真核细胞生物。无疑的真核细胞生物见于北美西部的贝克泉组（时代约为13亿年前）和澳大利亚的苦泉组（约11亿年前）。在中国天津蓟县剖面长城系串岭沟组发现了丘阿尔藻(Chuaria)真核细胞生物。到新元古代，中国北方10亿～8亿年前的青白口群和北美大约同时的大峡谷群都产出丰富的丘阿尔藻和塔乌藻(Tawuia)等大型藻类，到震旦纪则出现高等藻类文德带藻(Vendotaenia)等。这些分类位置不明、以单细胞藻类为主的化石，C.唐尼和W.R.埃维特(1963)命名为疑源类(Acritarcha)，邢裕盛则主张用微古植物一词，并根据中国资料，将中、新元古代微古植物的演化分为3个阶段：长城纪(18亿～14亿年前)以个体微小的原核细胞生物为特征；蓟县纪(14亿～10亿年前)真核细胞生物和高级藻类开始繁盛；青白口纪(10亿～8亿年前)高级藻类大规模出现。在天津蓟县剖面长城系团山子组中发现距今约17亿年前的宏观叶状化石。这是迄今为止地球上保存的最古老的多细胞真核植物化石。

　　叠层石始见于太古宙，古元古代出现第一个发展高潮。加拿大、澳大利亚和中国的古元古代叠层石有皮巴叠层石(Pilbaria)、格林湼尔叠层石(Gruneria)等。自中元古代起，俄罗斯、中国、澳大利亚都曾建立一系列叠层石组合。

　　后生动物化石以软躯后生动物为主，出现于冰期以后时代相当于元古宙最晚期的地层中，最著名的为澳大利亚伊迪卡拉动物群。在中国震旦系灯影组石板滩段已发现典型伊迪卡拉动物群分子海鳃类似恰尼虫(Paracharnia)，同时在下伏陡山沱组出现早期后生动物单轴和三射海绵骨针，以及呈有机印膜保存于层面的蠕形动物和海绵动物。

矿产

　　元古宙是一个重要成矿时期，重要矿产有铁、金、铀、镍、铜、锰、硼、磷、菱镁矿、盐类、稀土等。古元古代含铁沉积在全世界有广泛分布，加拿大、美国、巴西、澳大利亚均有巨大铁矿床。中国有时代相对较年轻的内蒙古白云鄂博式铁矿，河北宣龙式铁矿，云南和贵州昆阳群、会理群铁矿等，其中白云鄂博式铁矿伴生有大型稀土元素矿。中国西南部产有丰富的磷矿，辽宁东部有著名的菱镁矿。