*前寒武紀-冥古宙-太古宙-元古宙-顯生宙-寒武紀(地球生物出現)*
*前寒武紀-冥古宙-太古宙-元古宙-顯生宙-寒武紀(地球生物出現)*
前寒武紀(英語:Precambrian)是地質年代中,對於顯生宙之前數個宙(eon)的非正式涵蓋統稱,原本正式的名稱是隱生宙或隱生元(Cryptozoic eon),但後來拆分成冥古宙、太古宙與元古宙三個時代。開始於大約45億年前的地球形成時期,結束於約5億4200萬年前大量肉眼可見的硬殼動物誕生之時。
儘管前寒武紀佔了地球歷史中大約八分之七的時間,但人們對這段時期的了解相當少。這是因為前寒武紀少有化石紀錄,且其中多數的化石,如疊層石,只適合用來作生物地層學研究。此外,許多前寒武紀時期的岩石已經嚴重變質,使其起源變得晦澀不明。而其他的要不是已經腐蝕毀壞,就是還埋藏在顯生宙地層底下。
大約在45億年前左右,原始的地球從環繞太陽的物質之中聚集而成。不久之後可能又因為小行星(大小如火星)的撞擊,而分離出月球。一開始地球表面皆為岩漿覆蓋,穩固地殼則大約出現於44億年前。目前已知最古老的岩石發現於澳洲西部,放射性分析顯示一塊鋯石結晶已有大約44億400萬年歷史。
前寒武紀的生命
目前並未明瞭生物究竟起源於何時。在格陵蘭西岸海外群島曾發現一些古老石頭,內含38億年前的碳,可能是早期的有機物。此外在澳洲西部有一些保存良好的細菌,年代已超過34億6000萬年。目前已知最早的複雜多細胞生命型態,可能出現於大約6億年前;而世界各地有許多5億4200萬年前到6億年前之間的軟體無殼動物化石,稱為埃迪卡拉生物群(Ediacaran biota)。至於硬殼動物則出現於前寒武紀結束之後。
大約在5億4400萬年前,也就是前寒武紀的結尾,出現了許多不同型態的動物。這些動物群統稱為小殼化石,目前所知有限。寒武紀的極早期發生了寒武紀大爆發(生命型態的快速分化與數量增加),導致伯吉斯動物群(Burgess fauna)的出現。
前寒武紀各時期
前寒武紀中包含有成鐵紀、層侵紀、造山紀、固結紀、蓋層紀、延展紀、狹帶紀、拉伸紀、成冰紀與埃迪卡拉紀。之後的下一個時期寒武紀,則是顯生宙裡的第一代(era)第一紀(period)。地球上已知最早的鋯石結晶經測試已有44億年歷史。其他隱生宙岩石紀錄有些來自月球或隕石。
冥古宙
冥古宙(Hadean),又稱冥古代,是太古代前的一個時期,可分為隱生代、盆地群代、酒神代和雨海代。開始於地球形成之初,結束於38億年前,但依據不同的文獻可能有不同的定義。冥古宙最初是由普雷斯頓·克羅德於1972年所提出的,原本是用來指比已知最早岩石還要之前的時期。冥古宙的最後一個代對應為月球地質年代中的早雨海世,以月球的東海撞擊事件為結束時間(約為38.4億年前),這也是內太陽系的後期重轟擊期的結束標誌。
地球從46億年前形成,在整個冥古宙中從一個熾熱的岩漿球逐漸冷卻固化(計算表明僅需1億年),並出現原始的海洋、大氣與陸地,但仍然是地質活動劇烈、火山噴發遍布、熔岩四處流動,在41億年前到38億年前地球持續遭到了大量小行星與彗星的轟擊,根據同時期月球撞擊坑推算(月球面對地球的那一面的大部份大型盆地如危海、寧靜海、晴朗海、肥沃海和風暴海也都是於此一時期撞擊形成的),地球於當時形成了:
22000個或者更多的直徑大於20公里的撞擊坑
約40個直徑約1000公里的撞擊盆地
幾個直徑約5000公里的撞擊盆地
且平均約每100年便造成嚴重的環境破壞。
冥古宙在38億年前結束後,內太陽系不再有大規模撞擊事件,而目前已知的地球最古老的岩石(位於北美克拉通蓋層的艾加斯塔片麻岩及西澳那瑞爾片麻岩層的傑克希爾斯部份)也定年在38億年前。
在20世紀90年代,地質學家從格陵蘭西部、加拿大西北部和西澳大利亞州裡確認到了某些冥古宙末期的岩石。現已知最早岩石的結構依蘇阿綠岩帶是於格陵蘭發現,有著約38億年歷史的沉積層並混合貫穿岩石的火山岩脈所組成。零散的鋯石結晶沉積在西加拿大和西澳的傑克山中的沉積物裡,其中最早的約有四十四億年之久的歷史-非常接近地球形成的推測時間。
格陵蘭的沉積層中含有帶狀鐵礦的地層,裡面可能含有有機碳,這意味著那時很有可能已經出現可行光合作用的生命體。對此也有很大的爭議,有的研究者認為比較可靠的定年應是36億年前,但已知最古老的化石(於澳洲發現)是在那時的數億年之後。
在形成地球的物質當中,曾經存在過大量的水。在地球的形成時期,其質量比現在的小,水分子也就更容易掙脫重力。據推測,當時氫氣和氦氣在大氣層中持續不斷地逸散,然而,現時大氣中高密度的稀有氣體卻相對缺乏,這表明,在早期大氣層中可能發生過什麼劇變。
大碰撞說認為,在地球的年輕時期,它的一部分曾受過撞擊而分裂,分裂出去的部分後來形成了月球。然而在這種說法下,撞擊應該會令一到兩個大區域融化,現時的組成成份卻與完全融化的假設並不相符,事實上也很難將巨大的岩石完全融化並混在一起。
不過相當一部分的物質仍被此次撞擊所蒸發,在這顆年輕的行星周圍形成了一個由岩石蒸汽組成的大氣層。岩石蒸汽在兩千年間逐漸凝固,留下了高溫的易揮發物,之後有可能形成了一個混有氫氣和水蒸氣的高密度二氧化碳大氣層。
另外儘管當時表面溫度有230℃,但液態的海洋依然能夠存在,這得益於CO2大氣層帶來的高氣壓。隨著冷凝過程繼續進行,海水通過溶解作用除去了大氣中的大部分CO2,不過其含量水平在新地層和地函循環出現時產生了激烈的震盪。對鋯石的研究發現,液態水必然已存在四十四億年之久,非常接近地球形成的時刻。這需要有大氣層的存在。
1.早雨海世-38.5~38億年--原始生命的間接光合作用證據(例如乾酪根)。 該代與內太陽系的後期重轟炸期末期部分重疊。
2.酒海紀-39.20~38.5億年--本代的名稱來源月球地質年代,由神酒海和其他更大的月海的撞擊事件所組成。
3.盆地群代-41.5~39.2億年--已知最古老的岩石(4030 Ma). 在地球大撞擊晚期結束之後,最初的生命形式與自我複製 的RNA分子大約在40億年前開始出現,南極洲內皮爾開始出現造山運動, 4000 ± 200 Ma.
4.隱生代-45.7~41.5億年--地球形成(45.67~45.70億年);月球形成(45.33億年),可能來自大碰撞;已知最古老的礦物(鋯石,44億年前)。
太古宙
太古宙(英語:Archean)是地質年代中的一個宙。太古宙起始於約40億年前內太陽系後期重轟炸期的結束(由對月岩的同位素定年確定),地球岩石開始穩定存在並可以保留到現在,而結束於25億年前的大氧化事件把甲烷為主的還原性的太古宙原始大氣轉變為氧氣豐富的氧化性的元古宙大氣,從而導致了持續3億年的地球第一個冰河時期——休倫冰河時期。太古宙時期有細菌和低等藍菌存在。生物源疊層石可定年到35億年前。太古宙屬於前寒武紀,上一個宙是冥古宙,下一個宙是元古宙。而太古宙可細分為始太古代、古太古代、中太古代、新太古代。
1.新太古代-28~25億年--大部分當今的大陸核心趨於穩定;可能發生地函翻湧;第一次冰河期。南極洲Insell造山運動, 2650 ± 150 Ma。在現在的安大略和魁北克地區,Abitibi greenstone belt開始形成,並於2600Ma穩定下來。
2.中太古代-32~28億年--最早的疊層石(大概由藍藻群落形成). 最早的 宏化石. 南極洲洪堡造山運動。 第一個超大陸瓦巴拉大陸。在現在的安大略和魁北克地區,Blake River Megacaldera Complex開始形成,並持續至大約2696Ma.
3.古太古代-36~32億年--已知最早的產氧細菌。最早的 (確認) 微化石。現存最古老的克拉通(比如加拿大地盾和皮爾布拉克拉通)或許形成於此階段。南極洲雷納造山運動。
4.始太古代-38~36億年--地球表面凝固,大氣壓約10到100帕。 單細胞生命(細菌與古菌)和最早的 (疑似) 微化石出現。
元古宙
元古宙(Proterozoic,符號PR),又稱元古代、原生代,是地質時代中的一個時期,開始於同位素年齡2500Ma(百萬年前),結束於542.0±1.0Ma。元古宙包括了古元古代、中元古代、新元古代。元古宙屬於前寒武紀,上一個宙是太古宙,下一個宙是顯生宙。 Proterozoic由希臘語詞根protero-而來,意思是更早;與zoic-,意思是動物。
1.埃迪卡拉紀-6.3~5.4億年--埃迪卡拉生物群(狄更遜水母),埃迪卡拉紀末期滅絕事件好化石的第一S 多細胞動物秒。Ediacaran生物群在全球範圍內繁盛。簡單的痕跡化石,可能是蠕蟲狀的毛癬菌等。首先是海綿和三葉蟲。神秘的形式包括許多形狀像袋子,圓盤或被子(如Dickinsonia)的軟膠動物。北美Taconic造山運動。阿拉瓦利嶺 造山運動在印度次大陸。Petermann造山帶開始於澳大利亞大陸。南極的Beardmore造山運動,633–620 Ma。
2.成冰紀-8.5~6.3億年--「成冰紀冰河時期」形成雪球地球。該時期的化石依然稀有。 Rodinia landmass begins to break up. Late Ruker / Nimrod Orogeny in Antarctica tapers off.
3.拉伸紀-10~8.5億年--羅迪尼亞超大陸仍然存在。 追踪簡單的多細胞 真核生物的化石。甲鞭毛狀頭孢子的第一次輻射。格倫維爾造山運動在北美逐漸減少。非洲的泛非造山運動。南極的Ruker湖/ Nimrod造山帶,1000±150 Ma。西澳大利亞州Gascoyne Complex的 Edmundian造山運動(約920-850 Ma)。阿德萊德地質線位於澳大利亞大陸上,始於該大陸的阿德萊德地質線(德拉美造山帶)。
4.狹帶紀-12~10億年--由於羅迪尼亞形成的造山作用,導致狹窄的高度變質帶。南極的晚期Ruker / Nimrod造山運動可能開始了。澳大利亞中部馬斯格雷夫地塊,馬斯格雷夫造山帶(約1080 Ma)。
5.延展紀-14~12億年--平台蓋不斷擴大。海洋中的綠藻 群落。北美的格倫維爾造山運動。
6.蓋層紀-16~14億年--平台蓋展開。尖吻鱸造山運動,麥克阿瑟盆地,澳大利亞北部和伊森造山運動℃。1600Ma,昆士蘭州伊薩山座
7.固結紀-18~16億年--首先複雜的單細胞生物:原生生物 s的細胞核。哥倫比亞是原始超大陸。澳大利亞大陸的金班造山運動結束。西澳大利亞Yilgarn克拉通的 Yapungku造山運動。Mangaroon造山帶,1680–1620 Ma,在西澳大利亞的Gascoyne複雜體上。南澳大利亞的 Gawler Craton的Kararan造山帶(1650- Ma)。
8.造山紀-20.5~18億年--東亞呂梁構造期(25-18億年前)。大氣層變成氧氣 ic。Vredefort和薩德伯里盆地小行星撞擊。許多造山運動。北美的Penokean和跨哈德遜造山帶。2000-1700 Ma的南極早期Ruker造山運動。Glenburgh造山運動,Glenburgh地塊,澳洲大陸 ℃。2005–1920 Ma。澳大利亞大陸Gawler克拉通的金班造山運動開始。
9.層侵紀-23~20.5億年--地球在成鐵紀和層侵紀之間進入休倫冰河時期(Huronian / Makganyene glaciation)。布希維爾德大火成岩省的雜岩(Bushveld Igneous Complex)形成.
10.成鐵紀-25~23億年--大氧化事件: 帶狀鐵礦形成. 在澳大利亞洲, 格勞爾克拉通 發生斯利福德造山運動2440–2420 Ma.
顯生宙
顯生宙(Phanerozoic),或稱顯生元、顯生代,是5.41億年前大量生物出現的時期。顯生宙即意為這個時期地球上有顯著的生物出現。而那些看不到或者很難見到生物的時代統稱為隱生元或前寒武紀。顯生宙的上一個宙是元古代,而細分後可劃分為古生代、中生代、新生代。
1.在新生代中,哺乳動物從微小簡單的原始哺乳動物發展到占據各個生態圈的巨大的動物群。在新生代內,鳥和被子植物也有很大的發展,被子植物迅速成為優勢種,使得其他裸子植物,例如蘇鐵、銀杏等植物逐漸衰退。新生代中,盤古大陸徹底分裂,地球上的各個大陸逐漸移動到今天的位置上:印度、澳洲向北移,前者更撞向亞洲而形成喜瑪拉雅山脈和青藏高原;北美洲和南美洲也在此段時間連接起來。
2.中生代(Mesozoic)是顯生宙的三個地質時代之一,可分為三疊紀,侏羅紀和白堊紀三個地質年代。中生代最早是由義大利地質學家Giovanni Arduino所發表,當時名為第二紀(Secondary),以相對於現代的第三紀。在希臘文中,中生代意為「中間的」+「生物」。中生代介於古生代與新生代之間。由於這段時期的優勢動物是爬蟲類動物,尤其是恐龍,因此又稱為爬行動物時代(Age of the Reptiles)。
中生代也是板塊、氣候、生物演化改變極大的時代。在中生代開始時,各大陸連接為一塊超大陸-盤古大陸。盤古大陸後來分裂成南北兩片,北部大陸進一步分為北美和歐亞大陸,南部大陸分裂為南美、非洲、印度與馬達加斯加、澳洲和南極洲,只有澳洲沒有和南極洲完全分裂。中生代的氣候非常溫暖,對動物的演化產生影響。在中生代末期,已見現代生物的雛形。
3.古生代(Paleozoic,符號PZ)是地質時代中的一個代,開始於同位素年齡542±0.3百萬年(Ma),結束於251±0.4Ma。古生代是顯生宙的第一個代,上一個代是元古宙的新元古代,下一個代是中生代。古生代包括寒武紀、奧陶紀、志留紀、泥盆紀、石炭紀、二疊紀。其中寒武紀、奧陶紀又合稱早古生代,志留紀、泥盆紀又合稱中古生代,石炭紀、二疊紀又合稱晚古生代。
古生代意為遠古的生物時代,持續約3億年。對動物界來說,這是一個重要時期。它以一場至今不能完全解釋清楚的進化拉開了寒武紀的序幕。寒武紀動物的活動範圍只限於海洋,但在古生代的廷續下,有些動物的活動轉向乾燥的陸地。古生代後期,爬行動物和類似哺乳動物的動物出現,古生代以迄今所知最大的一次生物絕滅宣吿完結。
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