第34卷第4期 地质调查与研究 Vol 34 No4 Dec 2011 前寒武纪地质学研究进展与前景 王惠初,于海峰,苗培森,赵凤清,相振群 (中国地质学会前寒武地质专业委员会,天津300170 摘要:前寒武纪地质学是地质科学重要分支学科之一,以地球早期演化历史为主要研究对象。近几年我国前寒武 纪地层学、前寒武纪构造演化、前寒武纪古生物学和前寒武纪成矿作用等方面的研究取得重要进展。在高精度微区 测年技术的支持下,相继建立了鞍山、泰山和五台山等早前寒武纪经典地区的年代格架,推动了华北克拉通早前寒 武纪构造格架的研究;中国晚前寒武纪 Rodinia超大陆的研究引起了国内外地学界的广泛参与和关注。震旦系陡山 沱组古生物研究取得重要突破,明确的年龄和丰富的早期动物化石记录使华南的震旦系成为研究埃迪卡拉时期古 环境和生物演化的理想地区。从下马岭组、铁岭组和高于庄组中新获得的错石U-Pb年龄为华北中元古代地层格架 的重新建立提供了重要的年代学制约。尽管我国前寒武纪地质研究取得了重要进展,但目前依然面临着严峻的挑 战,人才流失和创新能力不足成为制约学科发展的瓶颈。但是,对我国社会经济发展有重要影响的大宗矿产多与前 寒武纪相关,经济快速发展对资源的强烈需求为前寒武纪地质学学科发展提供了新的机遇。 关键词:前寒武纪;年代格架;超大陆;同位素年代学;研究进展 中图分类号:P534.1 文献标识码 章编号:1672-4135(2011)04-0241-12 1前寒武纪地质在地质学研究中解,前寒武纪成矿作用特征,前寒武纪地球化学和同 的地位和作用 位素年代学等等。前寒武纪陆壳基底的展布,地质 构造特征,地层的含矿性等等都直接或间接地制约 前寒武纪是指自地球生成、有地质记录(-4着显生宙大地构造分区和它们的演化特点以及矿产 600Ma)起到寒武纪之前(~542Ma)、大约40亿年这的形成与演化等,因此它在全球地球科学研究中占 段漫长历史,约占地球演化历史的7/8。由于这一时有十分重要的位置(沈其韩,2005)。 期地壳的组成、构造活动和成矿特点以及生命形式 我国是世界上前寒武纪地层分布较广泛的国家 等方面都与显生宙有显著差异,因而形成了独具特之一,前寒武纪地层出露总面积67.4万km2,约占全 色的地质学分支学科—前寒武纪地质学( Precam国各断代地层出露总面积的7.8%(程裕淇,1994)2 brian Geology)。前寒武纪地质学虽然已有近百年我国保存了从3800Ma到542Ma期间较完整的岩 的研究历史,但由于前寒武纪地质条件的复杂性和石、地层和生物形成与演化的历史记录,并蕴藏了丰 研究目标与方法的不断更新,前寒武纪地质学在不富的矿产资源,显示出许多独特的地质条件成为探 断地发展前进始终不衰,成为现代地质科学中最活索地壳早期地质演化的重要窗口。因此,前寒武纪 跃的分支学科之一。 地质研究不仅具有重要的理论意义,同时还具有重 前寒武纪地质学是探讨早期大陆地壳的成因 要的社会经济意义。 性质、演化过程和大陆动力学及其演化模式的特定2“十一五”前寒武纪地质学的主 学科,它包括的基础性研究方面很广,如前寒武纪变 质地层,沉积及火山喷发环境和特征,前寒武纪褶皱 要研究进展 构造与变形,前寒武纪TG岩系和古老花岗岩片麻岩 进入21世纪,随着同位素测年技术的提高和微 系岩石学和地球化学特征及其演化,前寒武纪区域区测年设备的引进,大大促进了我国前寒武纪地质研 变质作用及p-T-t轨迹,前寒武纪超大陆的汇聚与裂究的发展,取得了许多令人瞩目的新成果和新进展。 收稿日期:2011-08-04 基金项目:国家自然科学基金项目(40772120);国家地质矿产调查评价专项项目(1212010911005、121201110154) 作者简介:王惠初(1963-),男博士,研究员,主要从事区域地质和前寒武地质研究, Email: tjwhuich@163com
第34卷 第4期 地 质 调 查 与 研 究 Vol.34 No.4 2011年12月 GEOLOGICAL SURVEY AND RESEARCH Dec. 2011 前寒武纪地质学研究进展与前景 王惠初，于海峰，苗培森，赵凤清，相振群 （中国地质学会前寒武地质专业委员会，天津 300170） 摘 要：前寒武纪地质学是地质科学重要分支学科之一，以地球早期演化历史为主要研究对象。近几年我国前寒武 纪地层学、前寒武纪构造演化、前寒武纪古生物学和前寒武纪成矿作用等方面的研究取得重要进展。在高精度微区 测年技术的支持下，相继建立了鞍山、泰山和五台山等早前寒武纪经典地区的年代格架，推动了华北克拉通早前寒 武纪构造格架的研究；中国晚前寒武纪Rodinia超大陆的研究引起了国内外地学界的广泛参与和关注。震旦系陡山 沱组古生物研究取得重要突破，明确的年龄和丰富的早期动物化石记录使华南的震旦系成为研究埃迪卡拉时期古 环境和生物演化的理想地区。从下马岭组、铁岭组和高于庄组中新获得的锆石U-Pb年龄为华北中元古代地层格架 的重新建立提供了重要的年代学制约。尽管我国前寒武纪地质研究取得了重要进展，但目前依然面临着严峻的挑 战，人才流失和创新能力不足成为制约学科发展的瓶颈。但是，对我国社会经济发展有重要影响的大宗矿产多与前 寒武纪相关，经济快速发展对资源的强烈需求为前寒武纪地质学学科发展提供了新的机遇。 关键词：前寒武纪；年代格架；超大陆；同位素年代学；研究进展 中图分类号：P534.1 文献标识码：A 文章编号：1672－4135（2011）04－0241-12 收稿日期：2011-08-04 基金项目：国家自然科学基金项目（40772120）；国家地质矿产调查评价专项项目（1212010911005、1212011120154） 作者简介：王惠初（1963-），男，博士，研究员，主要从事区域地质和前寒武地质研究，Email：tjwhuichu@163.com。 1 前寒武纪地质在地质学研究中 的地位和作用 前寒武纪是指自地球生成、有地质记录(～4 600 Ma)起到寒武纪之前(～542 Ma)、大约40 亿年这 段漫长历史，约占地球演化历史的7/8。由于这一时 期地壳的组成、构造活动和成矿特点以及生命形式 等方面都与显生宙有显著差异，因而形成了独具特 色的地质学分支学科——前寒武纪地质学( Precambrian Geology) 。前寒武纪地质学虽然已有近百年 的研究历史，但由于前寒武纪地质条件的复杂性和 研究目标与方法的不断更新，前寒武纪地质学在不 断地发展前进、始终不衰，成为现代地质科学中最活 跃的分支学科之一。 前寒武纪地质学是探讨早期大陆地壳的成因、 性质、演化过程和大陆动力学及其演化模式的特定 学科，它包括的基础性研究方面很广，如前寒武纪变 质地层，沉积及火山喷发环境和特征，前寒武纪褶皱 构造与变形，前寒武纪TTG岩系和古老花岗岩片麻岩 系岩石学和地球化学特征及其演化，前寒武纪区域 变质作用及p-T-t轨迹，前寒武纪超大陆的汇聚与裂 解，前寒武纪成矿作用特征，前寒武纪地球化学和同 位素年代学等等。前寒武纪陆壳基底的展布，地质 构造特征，地层的含矿性等等都直接或间接地制约 着显生宙大地构造分区和它们的演化特点以及矿产 的形成与演化等，因此它在全球地球科学研究中占 有十分重要的位置（沈其韩，2005）[1] 。 我国是世界上前寒武纪地层分布较广泛的国家 之一，前寒武纪地层出露总面积67.4万km2 ，约占全 国各断代地层出露总面积的7.8%（程裕淇，1994）[2] 。 我国保存了从 3 800 Ma 到 542 Ma 期间较完整的岩 石、地层和生物形成与演化的历史记录，并蕴藏了丰 富的矿产资源，显示出许多独特的地质条件，成为探 索地壳早期地质演化的重要窗口。因此，前寒武纪 地质研究不仅具有重要的理论意义，同时还具有重 要的社会经济意义。 2“十一五”前寒武纪地质学的主 要研究进展 进入21世纪，随着同位素测年技术的提高和微 区测年设备的引进，大大促进了我国前寒武纪地质研 究的发展，取得了许多令人瞩目的新成果和新进展
地质调查与研究 第34卷 2.1前寒武纪地层学及年代格架研究进展 etal..2006;沈其韩等,2007;王世进等,2008;王伟 2.1.1地球早期地壳物质的寻找 等,2009)为建立泰山地区早前寒武纪年代格架 地球的形成及早期演化是地球科学中最富挑战提供了重要的年代学约束。泰山岩群形成年龄大约 性的前沿研究课题之一,地球上≥3.8Ga岩石的分在2770~2700Ma,2.64Ga左右曾发生过一次变质 布极为局限,仅在格陵兰、南极、北美和我国鞍山等作用;新太古代发生3期岩浆侵入活动,早期构造岩 地区发现。最近几年随着锆石微区测年技术的应浆活动主要形成2740~2700Ma的英云闪长质片麻 用,我国在最古老岩石和锆石寻找和研究方面取得岩;中期主要形成2650~2600Ma的TTG质花岗片麻 了十分重要的进展。自上世纪鞍山和冀东地区发现岩;晚期构造岩浆活动最强烈,形成大量2580~2 3.8Ga的锆石以来( Liu et al.,1992),相继在西480M的弱变形的花岗岩和石英闪长岩。并从玉皇 藏普兰和北秦岭西段发现了4.1Ga的碎屑锆石(多顶花岗岩中获得了大于3.0a的锆石年龄信息,其中 吉等,2007;王洪亮等,2007;第五春荣等,2010)最大继承性岩浆锆石年龄为3728±13Ma(陆松年 。同时我国的许多地区也发现了>3.4Ga的锆石等,2008)四。此外,还利用TMs测年技术测定了泰 年龄信息,如信阳地区( Zheng et al.,2004)、焦作山地区红门辉绿岩墙中的斜锆石,获得其准确形成 地区( Gao et al.,2006;万喻生等,2009)、宜昌地时代为1621.1±8.8Ma(陆松年等,2008)。上述 区(柳小明等,2005)、华夏地区(于津海等,2007,年龄数据为鲁西地区早前寒武纪岩浆侵入活动、区 万喻生等,2009)町、新疆阿克塔什塔格地区(李惠域构造变质作用过程和新太古代地壳增生过程的研 明等,2001)等。2.9~3.3Ga的锆石年龄信息则究,提供了重要的年代学制约,同时对华北克拉通新 分布更为广泛。尽管这些古老年龄信息多来自碎屑太古代陆壳增生拼合过程的研究有重要启示。 锆石,但为研究中国早期地壳演化提供了重要的物 (2)阜平-五台-恒山早前寒武纪新格局 质基础。近几年鞍山地区的研究又取得新进展,确 太行山-五台山一恒山地区发育我国最好的新 立了从~3.8a到~2.5Ga的一系列岩石组合 太古代-古元古代地壳剖面,是最近几年国际早前 3.8Ga的奥长花岗岩-石英闪长岩,3.6~3.8Ga的奥寒武纪地质研究的热点地区,国内外地质学家围绕 长花岗岩和黑云母片岩,3.3Ga的陈台沟表壳岩和陈阜平杂岩与五台恒山杂岩的相互关系,早前寒武 台沟花岗岩,3.0~3.1Ga的立山奥长花岗岩、东山花纪构造格架与拼合过程,阜平岩群与弯子群的时代 岗岩和铁架山花岗岩及表壳岩,~2.5Ga的鞍山群表归属等重大地质问题展开了岩石学、构造地质学、变 壳岩和齐大山花岗岩等( Wan et al,2005;刘敦一等,质作用、地球化学和同位素年代学等方面的广泛研 2007;万渝生等,207,2009)1;建立了鞍山地区究。新一轮区域地质调查已否定了五台岩群与阜平 古太古代一新太古代的年代格架。尽管这些岩石露杂岩之间的角度不整合关系,近几年获得的大量年 头面积较小,但提供了不可多得的早期地壳演化信代学资料(Zhai等,2005;Zhao等,2005,2006;7ile 息,对中国乃至世界的地球早期历史研究具有重要等,2005; Kroner等,2005,2006;Li等,2007; Kusky 意义。 等,2003,2007)②证实了五台群属新太古代的认 2.1.2华北太古宙经典地区新进展 识,也支持区域地质调查得出的五台群内部各亚群 (1)鲁西地区独特的前寒武纪年代格架 之间皆为构造接触的结论。最近万喻生等(2010) 鲁西泰山杂岩是华北克拉通基底的一部分,但对高凡亚群的研究表明,高凡亚群可能形成于新太 鲁西地区前寒武纪物质组成和构造热事件与华北克古代五台花岗-绿岩带之后,为华北克拉通古元古代 拉通上其它前寒武纪地区相比有明显差异。泰山岩(2.14-2.47Ga)最古老的地层之一。这一认识冲击 群中出露有中国唯一得到了国内外地学界公认的科了五台群地层格架的传统观点,打开了五台山地区 马提岩,柳杭岩组中的变质枕状熔岩也是目前认可前寒武纪研究的新思路。前人对阜平杂岩的认识却 的中国最老的基性火山岩。近几年在国土资源大调未得到新的年代学资料支持,该地区虽存在古太古 查项目、国家自然科学基金项目和泰山风景区管理代的年龄信息(沈保丰等,2005),但尚无锆石年代 委员会等的支持下,研究工作取得了重要进展,新获学证据;阜平岩群及其相伴的变质深成岩主体形成 得的一大批锆石U-Pb测年资料(杜利林等,2003;L于新太元古代,上部甚至是古元古代的产物(吴昌华
2.1 前寒武纪地层学及年代格架研究进展 2.1.1 地球早期地壳物质的寻找 地球的形成及早期演化是地球科学中最富挑战 性的前沿研究课题之一，地球上≥3.8 Ga岩石的分 布极为局限，仅在格陵兰、南极、北美和我国鞍山等 地区发现。最近几年随着锆石微区测年技术的应 用，我国在最古老岩石和锆石寻找和研究方面取得 了十分重要的进展。自上世纪鞍山和冀东地区发现 3.8 Ga 的锆石以来（Liu et al.，1992）[3] ，相继在西 藏普兰和北秦岭西段发现了4.1 Ga的碎屑锆石（多 吉等，2007；王洪亮等，2007；第五春荣等，2010） [4-6] 。同时我国的许多地区也发现了＞3.4Ga的锆石 年龄信息，如信阳地区（Zheng et al.，2004）[7] 、焦作 地区（Gao et al.，2006；万喻生等，2009）[8-9] 、宜昌地 区（柳小明等，2005）[10] 、华夏地区（于津海等，2007， 万喻生等，2009）[9,11] 、新疆阿克塔什塔格地区（李惠 明等，2001）[12] 等。2.9～3.3 Ga的锆石年龄信息则 分布更为广泛。尽管这些古老年龄信息多来自碎屑 锆石，但为研究中国早期地壳演化提供了重要的物 质基础。近几年鞍山地区的研究又取得新进展，确 立了从～3.8 Ga到～2.5 Ga的一系列岩石组合：～ 3.8 Ga的奥长花岗岩-石英闪长岩，3.6～3.8 Ga的奥 长花岗岩和黑云母片岩，3.3 Ga的陈台沟表壳岩和陈 台沟花岗岩，3.0～3.1 Ga的立山奥长花岗岩、东山花 岗岩和铁架山花岗岩及表壳岩，～2.5 Ga的鞍山群表 壳岩和齐大山花岗岩等（Wan et al，2005；刘敦一等， 2007；万渝生等，2007，2009）[9,13-15] ；建立了鞍山地区 古太古代－新太古代的年代格架。尽管这些岩石露 头面积较小，但提供了不可多得的早期地壳演化信 息，对中国乃至世界的地球早期历史研究具有重要 意义。 2.1.2 华北太古宙经典地区新进展 （1）鲁西地区独特的前寒武纪年代格架 鲁西泰山杂岩是华北克拉通基底的一部分，但 鲁西地区前寒武纪物质组成和构造热事件与华北克 拉通上其它前寒武纪地区相比有明显差异。泰山岩 群中出露有中国唯一得到了国内外地学界公认的科 马提岩，柳杭岩组中的变质枕状熔岩也是目前认可 的中国最老的基性火山岩。近几年在国土资源大调 查项目、国家自然科学基金项目和泰山风景区管理 委员会等的支持下，研究工作取得了重要进展，新获 得的一大批锆石U-Pb测年资料（杜利林等，2003；Lu et al.，2006；沈其韩等，2007；王世进等，2008；王伟 等，2009）[16-20] 为建立泰山地区早前寒武纪年代格架 提供了重要的年代学约束。泰山岩群形成年龄大约 在2 770～2 700 Ma，2.64 Ga左右曾发生过一次变质 作用；新太古代发生3期岩浆侵入活动，早期构造岩 浆活动主要形成2 740～2 700 Ma的英云闪长质片麻 岩；中期主要形成2 650～2 600 Ma的TTG质花岗片麻 岩；晚期构造岩浆活动最强烈，形成大量 2 580～2 480 Ma的弱变形的花岗岩和石英闪长岩。并从玉皇 顶花岗岩中获得了大于3.0Ga的锆石年龄信息，其中 最大继承性岩浆锆石年龄为3 728±13 Ma（陆松年 等，2008）[21] 。此外，还利用TIMS测年技术测定了泰 山地区红门辉绿岩墙中的斜锆石，获得其准确形成 时代为1 621.1±8.8 Ma（陆松年等，2008）[21] 。上述 年龄数据为鲁西地区早前寒武纪岩浆侵入活动、区 域构造变质作用过程和新太古代地壳增生过程的研 究，提供了重要的年代学制约，同时对华北克拉通新 太古代陆壳增生拼合过程的研究有重要启示。 （2）阜平－五台－恒山早前寒武纪新格局 太行山－五台山－恒山地区发育我国最好的新 太古代－古元古代地壳剖面，是最近几年国际早前 寒武纪地质研究的热点地区，国内外地质学家围绕 阜平杂岩与五台－恒山杂岩的相互关系，早前寒武 纪构造格架与拼合过程，阜平岩群与弯子群的时代 归属等重大地质问题展开了岩石学、构造地质学、变 质作用、地球化学和同位素年代学等方面的广泛研 究。新一轮区域地质调查已否定了五台岩群与阜平 杂岩之间的角度不整合关系，近几年获得的大量年 代学资料（Zhai等，2005；Zhao等，2005，2006；Wilde 等，2005；Kröner 等，2005，2006；Li 等，2007；Kusky 等，2003，2007）[22-30] 证实了五台群属新太古代的认 识，也支持区域地质调查得出的五台群内部各亚群 之间皆为构造接触的结论。最近万喻生等（2010）[31] 对高凡亚群的研究表明，高凡亚群可能形成于新太 古代五台花岗-绿岩带之后，为华北克拉通古元古代 (2.14～2.47 Ga)最古老的地层之一。这一认识冲击 了五台群地层格架的传统观点，打开了五台山地区 前寒武纪研究的新思路。前人对阜平杂岩的认识却 未得到新的年代学资料支持，该地区虽存在古太古 代的年龄信息（沈保丰等，2005）[32] ，但尚无锆石年代 学证据；阜平岩群及其相伴的变质深成岩主体形成 于新太元古代，上部甚至是古元古代的产物（吴昌华 242 地 质 调 查 与 研 究 第34卷
第4期 王惠初等:前寒武纪地质学研究进展与前景 243 等,2000Zhao等,200;程裕淇等,2004)1,阜平岩白口系(1000~800Ma)的地层划分方案。长城系的 群传统的地层格架受到了强烈挑战。 底界没有直接年龄控制,多依据吕梁运动的变质年 (3)冀东太古宙地质新认识 龄、中元古代早期的基性岩墙群、大庙斜长岩、密云 冀东地区自刘敦一等(1992)发现存在~3.8环斑花岗岩等的形成时代以及常州沟组碎屑锆石年 Ga的地壳物质残留以来,人们一直试图证实冀东地龄推断。在团山子组和大红峪组火山岩中曾获得较 区古中太古代地质体的存在,部分地调单位和学者好的锆石年龄(陆松年和李惠民,1991;李怀坤等 目前仍将迁西岩群置于中太古代。但是,目前除曹1995,Lu等,2008)。高于庄组以上,由于缺少可 庄地区存在古中太古宙的残留外,几乎所有的变质靠的测年对象,长期未获得令人信服的年龄数据。 深成岩的测年数据均介于2550~2450Ma之间最近几年通过对燕辽裂陷带中上元古界剖面的精细 (Geng等,2006)圓。由此证实冀东地区太古宙陆壳研究,新获得了一批高精度的年龄数据,华北中元古 的生长主要集中在新太古代晩期,遵化岩群与迁西界几个关键层位取得实质性进展。如高林志等 岩群并非是新老关系,很可能是形成构造背景或构(2007,2008)和 Su et a1.(2008)回从青白口系 造层次上的差异。最近, Li et al.(2010)对侵入曹下马岭组的斑脱岩中获得了1366~1380Ma的锆石 庄杂岩中的基性-超基性岩脉和正长岩脉研究表明, SHRIMP U-Pb年龄;李怀坤等(2009)从侵入下马岭 冀东地区在新太古代末期存在一次克拉通化事件 组的基性岩床中获得了1320Ma的斜锆石SHRM 2.1.3华北古元古代地层研究新亮点 U-Pb年龄。这些高精度年龄数据对青白口系底界的 中国地质学家一直试图填补中国地质年代表古年龄乃至中国新元古界地质年表提出了挑战。最 元古代2.5~2.3Ga的空白,万喻生等(2010)的研近苏文博等(2010)从铁岭组凝灰岩夹层中获得了 究成果似乎为此带来了希望,他们通过对原五台岩1440Ma的锆石U-Pb年龄;李怀坤等(2010)圆在北 群和高凡岩群的石英岩锆石年代学研究表明,高凡京延庆高于庄组发现凝灰岩,并获得高精度的锆石 群最大可能是形成于2.14~2.47Ga之间,为五台新U-Pb年龄1559±12Ma和1560±5Ma。该年龄不仅 太古代花岗-绿岩带之后的产物,有可能是华北克拉限定了高于庄组的形成时代,而且将高于庄组与大 通古元古代最古老的地层之一。 红峪组界线年龄进一步限定为1600Ma左右,有可能 针对晋冀蒙地区的孔兹岩岩系时代归属,近几将我国习用的“蓟县系”底界下拉到高于庄组底界 年许多学者相继开展了岩石的年代学工作(吴昌华目前多个研究小组对长城系底界时限的研究也获得 等,1997,20063; Zhao et al.,200210; Wan et新突破(李怀坤等,2011;和政军等,2011),有可 a1.,2006a,2006b{;ia等2006,董春艳等,能将长城系的底界限制在1670~1650Ma之间。上 2007;周喜文等,2009),大量的新资料支持该孔述研究进展为华北中元古代地层格架的重新建立提 兹岩带属古元古代的认识,这些岩石单位涉及桑干供了重要的年代学制约,对整个华北克拉通中、新元 杂岩、集宁岩群的上部、乌拉山岩群、界河口岩群、贺古代地层地质演化史的认识有重要地质意义。 山岩群和千里山群等。越来越多的地质学家相信2.1.5华南新元古代地层研究新格架 系是一古元古代的造山款争 从晋冀蒙交界地区向西延伸至贺兰山一带的孔兹岩近几年许多学者对我国南华系和震旦系开展了 地层学和年代学研究工作,取得了显著进展。青白 辽河群(集安群、老岭群)及其相伴的辽吉花岗口系、南华系和震旦系的底界分别限定在~1000 岩的年代学及同位素地球化学研究则将辽河群的形Ma、~780Ma和~635Ma(王剑,20056; Zhang et 成时代限定在2.17~1.856a之间( Li et al.,2006,a1.,20080;高林志等,2008,2010)1,同时还基本 20076.0;Luo,etal.,2004,2008; Wan et al.,限定了南华纪两次冰期的时限(Zhou等,2004;尹崇 20060;路孝平等,2004; Lu et a1.2006.) 玉等,2006)-。三峡地区的震且系做为我国与国 2.1.4华北中元古代地层研究新突破 际埃迪卡拉系相当的层型剖面,引起了国内外学者 自高振西等(Kao等,1934)建立华北中、上元的广泛关注,2005年中外学者在国际重要刊物上发 古界地层剖面以来,中国地质学家一直沿用长城系表了多篇三峡地区锆石 SHRIMP和TMSU-Pb年龄数 (1800-1600Ma)、蓟县系(1400-1000Ma)和青据的论文,将陡山沱组沉积年龄锁定在6.35~5.51
等，2000；Zhao等，2002；程裕淇等，2004）[33-35] ，阜平岩 群传统的地层格架受到了强烈挑战。 （3）冀东太古宙地质新认识 冀东地区自刘敦一等（1992）[3] 发现存在～3.8 Ga的地壳物质残留以来，人们一直试图证实冀东地 区古中太古代地质体的存在，部分地调单位和学者 目前仍将迁西岩群置于中太古代。但是，目前除曹 庄地区存在古中太古宙的残留外，几乎所有的变质 深成岩的测年数据均介于 2 550～2 450 Ma 之间 （Geng 等，2006）[36] 。由此证实冀东地区太古宙陆壳 的生长主要集中在新太古代晚期，遵化岩群与迁西 岩群并非是新老关系，很可能是形成构造背景或构 造层次上的差异。最近，Li et al.（2010）[37] 对侵入曹 庄杂岩中的基性-超基性岩脉和正长岩脉研究表明， 冀东地区在新太古代末期存在一次克拉通化事件。 2.1.3 华北古元古代地层研究新亮点 中国地质学家一直试图填补中国地质年代表古 元古代2.5～2.3 Ga的空白，万喻生等（2010）[31] 的研 究成果似乎为此带来了希望，他们通过对原五台岩 群和高凡岩群的石英岩锆石年代学研究表明，高凡 群最大可能是形成于2.14～2.47 Ga之间，为五台新 太古代花岗-绿岩带之后的产物，有可能是华北克拉 通古元古代最古老的地层之一。 针对晋冀蒙地区的孔兹岩岩系时代归属，近几 年许多学者相继开展了岩石的年代学工作（吴昌华 等 ，1997，2006[38,39] ；Zhao et al.，2002[34] ；Wan et al.，2006a，2006b[40,41] ；Xia 等 2006[42] ，董春艳等， 2007[43] ；周喜文等，2009[44] ），大量的新资料支持该孔 兹岩带属古元古代的认识，这些岩石单位涉及桑干 杂岩、集宁岩群的上部、乌拉山岩群、界河口岩群、贺 兰山岩群和千里山群等。越来越多的地质学家相信 从晋冀蒙交界地区向西延伸至贺兰山一带的孔兹岩 系是一古元古代的造山带。 辽河群（集安群、老岭群）及其相伴的辽吉花岗 岩的年代学及同位素地球化学研究则将辽河群的形 成时代限定在2.17～1.85Ga之间（Li et al.，2006， 2007[45,46] ；Luo，et al.，2004，2008[47,48] ；Wan et al.， 2006[40] ；路孝平等，2004；Lu et al.，2006[49,50] ）。 2.1.4 华北中元古代地层研究新突破 自高振西等（Kao等，1934）[51] 建立华北中、上元 古界地层剖面以来，中国地质学家一直沿用长城系 (1 800～1 600 Ma) 、蓟县系(1 400～1 000 Ma) 和青 白口系(1 000～800 Ma)的地层划分方案。长城系的 底界没有直接年龄控制，多依据吕梁运动的变质年 龄、中元古代早期的基性岩墙群、大庙斜长岩、密云 环斑花岗岩等的形成时代以及常州沟组碎屑锆石年 龄推断。在团山子组和大红峪组火山岩中曾获得较 好的锆石年龄（陆松年和李惠民，1991；李怀坤等， 1995，Lu等，2008）[52-54] 。高于庄组以上，由于缺少可 靠的测年对象，长期未获得令人信服的年龄数据。 最近几年通过对燕辽裂陷带中上元古界剖面的精细 研究，新获得了一批高精度的年龄数据，华北中元古 界几个关键层位取得实质性进展。如高林志等 (2007，2008)[55-56] 和Su et al.(2008)[57] 从青白口系 下马岭组的斑脱岩中获得了1 366～1 380 Ma的锆石 SHRIMP U- Pb年龄；李怀坤等（2009）[58] 从侵入下马岭 组的基性岩床中获得了 1 320 Ma 的斜锆石 SHRIMP U-Pb年龄。这些高精度年龄数据对青白口系底界的 年龄乃至中国新元古界地质年表提出了挑战。最 近苏文博等（2010）[59] 从铁岭组凝灰岩夹层中获得了 1 440 Ma的锆石U- Pb年龄；李怀坤等（2010）[60] 在北 京延庆高于庄组发现凝灰岩，并获得高精度的锆石 U-Pb年龄1 559±12 Ma和1 560±5 Ma。该年龄不仅 限定了高于庄组的形成时代，而且将高于庄组与大 红峪组界线年龄进一步限定为1 600 Ma左右，有可能 将我国习用的“蓟县系”底界下拉到高于庄组底界。 目前多个研究小组对长城系底界时限的研究也获得 新突破（李怀坤等，2011；和政军等，2011）[61-62] ，有可 能将长城系的底界限制在1 670～1 650 Ma之间。上 述研究进展为华北中元古代地层格架的重新建立提 供了重要的年代学制约，对整个华北克拉通中、新元 古代地层地质演化史的认识有重要地质意义。 2.1.5 华南新元古代地层研究新格架 近几年许多学者对我国南华系和震旦系开展了 地层学和年代学研究工作，取得了显著进展。青白 口系、南华系和震旦系的底界分别限定在～1 000 Ma、～780 Ma 和～635 Ma（王剑，2005[63] ；Zhang et al.，2008[64] ；高林志等，2008，2010）[65-66] ，同时还基本 限定了南华纪两次冰期的时限（Zhou等，2004；尹崇 玉等，2006）[67-68] 。三峡地区的震旦系做为我国与国 际埃迪卡拉系相当的层型剖面，引起了国内外学者 的广泛关注，2005年中外学者在国际重要刊物上发 表了多篇三峡地区锆石SHRIMP和TIMS U-Pb年龄数 据的论文，将陡山沱组沉积年龄锁定在6.35～5.51 第4期 王惠初等：前寒武纪地质学研究进展与前景 243
地质调查与研究 第34卷 亿年之间(Yin等,2005; Condon等,2005),使我要突破(翟明国等,1992,1995;Li等,2000∞ 国陡山沱组成为国际上第一个具有可靠同位素年龄Zhao等,2000,2001;郭敬辉等,1999;Guo等 限制的埃迪卡拉系地层剖面。华南新元古代~8202002,2005)町。以此为契机,带动了华北克拉通的 Ma和~760Ma的两次构造热事件引起了广泛关注前寒武纪构造演化的研究。近十年来在国内外学术 (郑永飞等,2007m;高林志等,2008,201056),2010刊物上发表了大量文献,研究重点聚焦于新太古 年11月在长沙召开的“江南古陆元古宙地层野外现代一古元古代构造格局、吕梁运动构造-热事件的性 场考察与专题讨论会”上,地学工作者们结合近几年质、时限等重要地质问题( Zhai et al.,20052 地质调查和研究进展围绕~820Ma构造热事件的性2010-;zhao等,2005,2006,20072,-; Wilde等, 质和意义进行了深入探讨,初步认定冷家溪群及其时2005; Kroner等,2005,20062; Kusky等,2003 代大致相当的地层不是形成于中元古代,而是新元古2007;Li等,2007; Santosh et al.,2009, 代(青白口系下部);板溪群及其相当层位是界于7802010)∞ Ma~820Ma之间的一套轻微变质地层;-820Ma的构 随着 Penrose会议(2002)和“前寒武纪年代学及 造界面不仅是两套地层之间的重要分界面,而且是地壳演化国际讨论会”(2007)在中国召开,国内外学 造山过程中动力学机制从挤压向伸展转换的时限。 者从岩石圈结构以及造山带结构角度对阜平-五台- 2.1.6同位素年代学促进了华南变质基底的研究恒山地区的前寒武纪地质演化进行了深入探讨。建 随着近几年高精度年代学资料的积累,华南一立在华北主要前寒武纪经典地区变质作用硏究,特 些前寒武纪地层单位被赋予了新的时代涵义。如闽别是阜平一五台-恒山一宣化地区高压麻粒岩的变 北原古元古代麻源群被厘定为新元古代产物(Wan质作用和高精度年代学研究的基础上,以赵国春等 等,2007)四;南秦岭的武当群和耀岭河群也被证实为代表的一批中外地质学家,提出了一个华北克拉 属新元古代南华纪产物(李怀坤等,2003;凌文黎通古元古代的造山模式(Zhao等,2001,2005四;赵 等,2007)0;云开地块的前寒武纪变质岩被证实是国春等,2002),并将该期拼合造山事件与全球Co- 早古生代的变质岩( Wan et al.,2010);扬子陆块1 umbra超大陆的汇聚事件相对应。虽然该模式及与 西缘的康定杂岩(康定群),其时代归属前人亦有争之相关的一些观点还面临许多尚未解决的问题,但 议,最近的 SHRIMP测年证实了形成于新元古代的认对华北克拉通古元古代地壳演化的研究起到了重要 识(杜利林等,2007)。新近发表的一系列错石UPb的推动作用,冲击了华北克拉通古元古代地壳演化 年龄数据显示,在华南地壳岩石中发现了越来越多的的传统思维,促使前寒武纪地学工作者对一些传统 太古宙至古元古代的同位素年龄信息(Ⅺ u et al.,认识进行反思和重新研究。 2005m; Zhang et al.2006a、2006b;于津海等,2.2.2晚前寒武纪超大陆研究进展与动向 2007;郑永飞等,2007)m,最大的年龄信息达到 自上世纪90年代初提出中元古代末罗迪尼亚 3.8Ga( Zhang et al.,2006b),大量新的年龄信息( Rodinia)超大陆假说以来,国际上有关该超大陆的 和H同位素研究结果不仅揭示了华南古老地壳物质古构造复原、格林威尔及与其时代大致相当的造山 的存在,而且证实华南可能存在古老的太古宙陆壳运动在全球的分布及特征、超大陆裂解的表现形式 基底,在古元古代时期发生克拉通化达到相对稳定,等一系列问题取得重要突破。这一国际研究动态引 但新元古代 Rodinia超大陆汇聚与裂解事件对华南起了国内地学界的高度关注。1999年我国地学工作 的变质基底的改造十分强烈,目前华南保存较好的者开始参与IGCP440“罗迪尼亚汇聚与破裂”国际地 中元古代地层仅分布于神农架等几个孤岛 质对比计划。经过几年的努力,中国晚前寒武纪超 22前寒武纪构造演化研究进展 大陆研究取得了实质性进展,已经证实我国在~820 2.2.1古元古代构造格架与演化研究受到空前重视M前后存在广泛的 Rodinia超大陆汇聚和裂解事件 华北克拉通若干经典地区的地质研究取得重要的地质记录,这些地质记录遍布扬子地块、华夏地 进展,为重溯华北早前寒武纪构造格架奠定了科学块、塔里木地块周边、中国中部造山系及华北地块周 基础。自上世纪90年代在晋冀蒙相邻地区发现高压边等广大地区(陆松年等,2003,2004, Lu et al 麻粒岩以来,华北北部高压麻粒岩带的研究取得重2008;Li( XH et al.2008;Li(Zx)etal
亿年之间（Yin 等，2005；Condon 等，2005）[69-70] ，使我 国陡山沱组成为国际上第一个具有可靠同位素年龄 限制的埃迪卡拉系地层剖面。华南新元古代～820 Ma 和～760 Ma 的两次构造热事件引起了广泛关注 （郑永飞等，2007[71] ；高林志等，2008，2010[65-66] ），2010 年11月在长沙召开的“江南古陆元古宙地层野外现 场考察与专题讨论会”上，地学工作者们结合近几年 地质调查和研究进展围绕～820 Ma构造热事件的性 质和意义进行了深入探讨，初步认定冷家溪群及其时 代大致相当的地层不是形成于中元古代，而是新元古 代（青白口系下部）；板溪群及其相当层位是界于780 Ma～820 Ma之间的一套轻微变质地层；～820 Ma的构 造界面不仅是两套地层之间的重要分界面，而且是 造山过程中动力学机制从挤压向伸展转换的时限。 2.1.6 同位素年代学促进了华南变质基底的研究 随着近几年高精度年代学资料的积累，华南一 些前寒武纪地层单位被赋予了新的时代涵义。如闽 北原古元古代麻源群被厘定为新元古代产物（Wan 等，2007）[72] ；南秦岭的武当群和耀岭河群也被证实 属新元古代南华纪产物（李怀坤等，2003[73] ；凌文黎 等，2007）[74] ；云开地块的前寒武纪变质岩被证实是 早古生代的变质岩（Wan et al.，2010）[75] ；扬子陆块 西缘的康定杂岩（康定群），其时代归属前人亦有争 议，最近的SHRIMP测年证实了形成于新元古代的认 识（杜利林等，2007）[76] 。新近发表的一系列锆石U-Pb 年龄数据显示，在华南地壳岩石中发现了越来越多的 太古宙至古元古代的同位素年龄信息（Xu et al.， 2005[77] ；Zhang et al.，2006a、2006b[78-79] ；于津海等， 2007[11] ；郑永飞等，2007）[71] ，最大的年龄信息达到 3.8 Ga（Zhang et al.，2006b[79] ），大量新的年龄信息 和Hf同位素研究结果不仅揭示了华南古老地壳物质 的存在，而且证实华南可能存在古老的太古宙陆壳 基底，在古元古代时期发生克拉通化达到相对稳定， 但新元古代Rodinia超大陆汇聚与裂解事件对华南 的变质基底的改造十分强烈，目前华南保存较好的 中元古代地层仅分布于神农架等几个孤岛。 2.2 前寒武纪构造演化研究进展 2.2.1 古元古代构造格架与演化研究受到空前重视 华北克拉通若干经典地区的地质研究取得重要 进展，为重溯华北早前寒武纪构造格架奠定了科学 基础。自上世纪90年代在晋冀蒙相邻地区发现高压 麻粒岩以来，华北北部高压麻粒岩带的研究取得重 要突破（翟明国等，1992，1995[80-81] ；Li 等，2000[82] ； Zhao 等，2000，2001[83-84] ；郭敬辉等，1999；Guo 等， 2002，2005）[85-87] 。以此为契机，带动了华北克拉通的 前寒武纪构造演化的研究。近十年来在国内外学术 刊物上发表了大量文献，研究重点聚焦于新太古 代－古元古代构造格局、吕梁运动构造-热事件的性 质、时限等重要地质问题（Zhai et al.，2005[22] ; 2010[88] ；Zhao 等，2005，2006，2007[23-24，89] ；Wilde 等， 2005[25] ；Kröner等，2005，2006[26,27] ；Kusky等，2003， 2007[28-29] ；Li 等 ，2007[30] ；Santosh et al.,2009, 2010）[90-91] 。 随着Penrose会议（2002）和“前寒武纪年代学及 地壳演化国际讨论会”（2007）在中国召开，国内外学 者从岩石圈结构以及造山带结构角度对阜平-五台- 恒山地区的前寒武纪地质演化进行了深入探讨。建 立在华北主要前寒武纪经典地区变质作用研究，特 别是阜平－五台－恒山－宣化地区高压麻粒岩的变 质作用和高精度年代学研究的基础上，以赵国春等 为代表的一批中外地质学家，提出了一个华北克拉 通古元古代的造山模式（Zhao等，2001[92] ，2005[23] ；赵 国春等，2002[93] ），并将该期拼合造山事件与全球Columbia超大陆的汇聚事件相对应。虽然该模式及与 之相关的一些观点还面临许多尚未解决的问题，但 对华北克拉通古元古代地壳演化的研究起到了重要 的推动作用，冲击了华北克拉通古元古代地壳演化 的传统思维，促使前寒武纪地学工作者对一些传统 认识进行反思和重新研究。 2.2.2 晚前寒武纪超大陆研究进展与动向 自上世纪90年代初提出中元古代末罗迪尼亚 （Rodinia）超大陆假说以来，国际上有关该超大陆的 古构造复原、格林威尔及与其时代大致相当的造山 运动在全球的分布及特征、超大陆裂解的表现形式 等一系列问题取得重要突破。这一国际研究动态引 起了国内地学界的高度关注。1999年我国地学工作 者开始参与IGCP440“罗迪尼亚汇聚与破裂”国际地 质对比计划。经过几年的努力，中国晚前寒武纪超 大陆研究取得了实质性进展，已经证实我国在～820 Ma前后存在广泛的Rodinia超大陆汇聚和裂解事件 的地质记录，这些地质记录遍布扬子地块、华夏地 块、塔里木地块周边、中国中部造山系及华北地块周 边等广大地区（陆松年等，2003，2004[94-95] ，Lu et al., 2008[96] ；Li (X H) et al. 2008[97] ; Li (Z X) et al.， 244 地 质 调 查 与 研 究 第34卷
第4期 王惠初等:前寒武纪地质学研究进展与前景 245 2002, 2003, 2007: Zhang et al., 2006 00 Xu et ton, 1998; Stern, 2007: Condie ed. 2008)009-loy a1.,200510;郑永飞等,2007m1, Zhou et a1.,2006 国地质学家 RJ Stern教授曾应邀在我国科学通报上 Chen et al..200610;zhou(JB)etal.,20070;林发表专栏文章“板块构造启动的时间和机制:理论和 文黎等,2007m; Yu et al.,2008)。 经验探索”( Stern,20070),他认为地球构造形式是 关于中国古大陆在新元古代全球构造中的位置逐步演化的,早期存在着太古宙型构造活动,在古元 也有诸多文章问世( Li et al.,1996m;王鸿桢等,古代约1.9Ga时开始出现一种与板块构造类似的构 20023;陆松年等,2003,20049-),但是对中国古造类型,在新元古代才开始出现具有现代风格的板 大陆在新元古代全球构造中的位置的认识上却存在块构造,因为这时地球已经冷却到了一定程度,板块 明显分歧。概括起来大致有两种截然不同的观点:构造可以持续不断地进行。前寒武纪地质学家都承 其一,认为新元古代早期我国几个主要陆块包括塔认板块构造已主导了古元古代的地壳运动和壳幔相 里木、柴达木、华北、扬子和华夏已汇聚或相对邻近互作用,有关古元古代全球超大陆汇聚( Columbia超 并组成统一的中国古大陆。嗣后经历了显生宙多期大陆旋回)已有不少学者进行了论述( Hoffman, 造山运动的叠加和改造,最终形成现在的大地构造1988; Rogers,2002; Condie,2002; Zhao et al 轮廓。另一种观点认为新元古代除扬子与华夏汇聚2002)2-1,华北克拉通也被认为是 Columbia超大陆 成为华南古陆外,塔里木、华北和华南并未相聚或相的组成部分(赵国春等,2002;陆松年等,20020; 邻。不同作者依据不同证据讨论了这几个陆块在罗 Wilde et a1.,2002) 迪尼亚和冈瓦纳大陆中的位置。尽管在对中国古陆 国内学者也一直在关注太古宙板块构造方面的 块的相对位置的认识上还有较大的分歧,但总的来探索,早在上世纪80-90年代,老一辈地质学家们就 看它们与东冈瓦纳、劳伦和西伯利亚相邻。因此,在从绿岩带的分布及太古宙末期偏碱性岩浆活动论述 进一步的研究工作中,应重点关注如下两方面:一是了板块构造存在的可能性(白瑾等,1996;伍家善等 中国古大陆各块体之间的相对位置,在新元古代它1998)此后, Li et a1.(2002)试图从冀东 们是否曾经相聚?其二是中国古大陆各块体与罗迪豆荚状铬铁矿论述太古宙陆块内部存在古洋壳的可 尼亚超大陆的关系。 能性;张旗等(2004)、简平等(2005)2和 Wang et 2.2.3太古宙构造体制的探索和研究动向 a1.(2009)1则对华北新太古代的赞岐岩套(sanu 地球早期大陆地壳的形成与演化一直是前寒武kite)进行了探索。毫无疑问,在华北克拉通上寻找 纪地质学研究的热点问题。在过去的20年中,地球太古宙板块构造的痕迹是我国前寒武纪地质学未来 早期演化历史研究主要涉及两个方面的问题:(1)古一个阶段必须面对的问题。 大陆的增生与克拉通化过程;(2)板块构造起始过程。2.3早期生命演化研究进展 太古宙是否存在板块构造机制存在广泛争议,一些2.3.1中元古代早期长城系多细胞生物研究取得进展 地质学家认为新太古代地球已经存在板块机制和 继在长城系上部高于庄组发现螺旋形带状化石 洋-陆转换,板块机制存在的证据来自~2.7Ga高镁(孙淑芬等,2006)、中部团山子组发现大量以褐藻 深成岩、古大陆新太古代末期的变质事件和大规模为主的叶状化石,以及常州沟组有争议的“ Chuar- 的地壳增生,以及在刚性大陆块体之上形成的古元ia- Tawuia”状碳质压密体之后( Lamba等,2007), 古代初期巨型放射状岩墙群等。但大多数地质学家最近几年又先后在串岭沟组和高于庄组发现了新的 相信,2600Ma以前没有板块构造,而是以花岗-绿化石层位和种类,从而使长城系每个组中都发现了 岩带为代表,地热梯度高,除一些似是而非的岩石学碳质压密体和碳质宏观化石,长城系已成为一个研 特征外,缺少现代板块构造的蛇绿岩、岩浆弧、增生究地球多细胞生物起源和早期演化的时代最老的化 楔和前陆盆地等。构造形式上以片麻岩穹窿和绿岩石库。 带的向斜构造为特征(即以垂向增生为主,穹窿侧向2.3.2震旦系生物研究取得重要突破 挤压。缺少平卧褶皱和叠加褶皱变形,缺少高压低 近几年,中外学者先后在陡山沱组中发现了 温变质作用)。~2000Ma出现了板块构造的裂解和些最早的动物化石证据,曾在国际上产生重大影 汇聚,真正现代形式的板块构造开始于0.8Ga(Hami1-响。例如,在贵州瓮安陡山沱组上磷块岩(大约5
2002，2003，2007[98-100] ；Zhang et al.，2006[101] ；Xu et al.，2005[102] ；郑永飞等，2007[71] ，Zhou et al.，2006[103] ； Chen et al.，2006[104] ；Zhou(J B) et al.，2007[105] ；林 文黎等，2007[74] ；Yu et al.，2008[106] ）。 关于中国古大陆在新元古代全球构造中的位置 也有诸多文章问世（Li et al.，1996[107] ；王鸿桢等， 2002[108] ；陆松年等，2003，2004[94-95] ），但是对中国古 大陆在新元古代全球构造中的位置的认识上却存在 明显分歧。概括起来大致有两种截然不同的观点： 其一，认为新元古代早期我国几个主要陆块包括塔 里木、柴达木、华北、扬子和华夏已汇聚或相对邻近 并组成统一的中国古大陆。嗣后经历了显生宙多期 造山运动的叠加和改造，最终形成现在的大地构造 轮廓。另一种观点认为新元古代除扬子与华夏汇聚 成为华南古陆外，塔里木、华北和华南并未相聚或相 邻。不同作者依据不同证据讨论了这几个陆块在罗 迪尼亚和冈瓦纳大陆中的位置。尽管在对中国古陆 块的相对位置的认识上还有较大的分歧，但总的来 看它们与东冈瓦纳、劳伦和西伯利亚相邻。因此，在 进一步的研究工作中，应重点关注如下两方面：一是 中国古大陆各块体之间的相对位置，在新元古代它 们是否曾经相聚？其二是中国古大陆各块体与罗迪 尼亚超大陆的关系。 2.2.3 太古宙构造体制的探索和研究动向 地球早期大陆地壳的形成与演化一直是前寒武 纪地质学研究的热点问题。在过去的20年中，地球 早期演化历史研究主要涉及两个方面的问题：（1）古 大陆的增生与克拉通化过程；（2）板块构造起始过程。 太古宙是否存在板块构造机制存在广泛争议，一些 地质学家认为新太古代地球已经存在板块机制和 洋-陆转换，板块机制存在的证据来自～2.7 Ga高镁 深成岩、古大陆新太古代末期的变质事件和大规模 的地壳增生，以及在刚性大陆块体之上形成的古元 古代初期巨型放射状岩墙群等。但大多数地质学家 相信，2 600 Ma以前没有板块构造，而是以花岗－绿 岩带为代表，地热梯度高，除一些似是而非的岩石学 特征外，缺少现代板块构造的蛇绿岩、岩浆弧、增生 楔和前陆盆地等。构造形式上以片麻岩穹窿和绿岩 带的向斜构造为特征（即以垂向增生为主，穹窿侧向 挤压。缺少平卧褶皱和叠加褶皱变形，缺少高压低 温变质作用）。～2 000 Ma出现了板块构造的裂解和 汇聚，真正现代形式的板块构造开始于0.8 Ga（Hamilton，1998; Stern，2007; Condie ed. 2008）[109-111] 。美 国地质学家R J Stern教授曾应邀在我国科学通报上 发表专栏文章“板块构造启动的时间和机制：理论和 经验探索”（Stern，2007[110] ），他认为地球构造形式是 逐步演化的，早期存在着太古宙型构造活动，在古元 古代约1.9 Ga 时开始出现一种与板块构造类似的构 造类型，在新元古代才开始出现具有现代风格的板 块构造，因为这时地球已经冷却到了一定程度，板块 构造可以持续不断地进行。前寒武纪地质学家都承 认板块构造已主导了古元古代的地壳运动和壳幔相 互作用，有关古元古代全球超大陆汇聚（Columbia 超 大陆旋回）已有不少学者进行了论述（Hoffman， 1988；Rogers，2002；Condie，2002；Zhao et al.， 2002）[112-115] ，华北克拉通也被认为是Columbia超大陆 的组成部分（赵国春等，2002[93] ；陆松年等，2002[116] ； Wilde et al.，2002）[117] 。 国内学者也一直在关注太古宙板块构造方面的 探索，早在上世纪80-90年代，老一辈地质学家们就 从绿岩带的分布及太古宙末期偏碱性岩浆活动论述 了板块构造存在的可能性（白瑾等，1996；伍家善等， 1998）[118-119] 。此后，Li et al.（2002）[120] 试图从冀东 豆荚状铬铁矿论述太古宙陆块内部存在古洋壳的可 能性；张旗等（2004）[121] 、简平等（2005）[122] 和Wang et al.（2009）[123] 则对华北新太古代的赞岐岩套（sanukite）进行了探索。毫无疑问，在华北克拉通上寻找 太古宙板块构造的痕迹是我国前寒武纪地质学未来 一个阶段必须面对的问题。 2.3 早期生命演化研究进展 2.3.1 中元古代早期长城系多细胞生物研究取得进展 继在长城系上部高于庄组发现螺旋形带状化石 （孙淑芬等，2006）[124] 、中部团山子组发现大量以褐藻 为主的叶状化石，以及常州沟组有争议的“Chuaria-Tawuia”状碳质压密体之后（Lamba 等，2007）[125] ， 最近几年又先后在串岭沟组和高于庄组发现了新的 化石层位和种类，从而使长城系每个组中都发现了 碳质压密体和碳质宏观化石，长城系已成为一个研 究地球多细胞生物起源和早期演化的时代最老的化 石库。 2.3.2 震旦系生物研究取得重要突破 近几年，中外学者先后在陡山沱组中发现了一 些最早的动物化石证据，曾在国际上产生重大影 响。例如，在贵州瓮安陡山沱组上磷块岩（大约5.8 第4期 王惠初等：前寒武纪地质学研究进展与前景 245