[拼音]：Yuanguzhou
[外文]：Proterozoic Eon
位于太古宙和古生代之间，约开始于25亿年前，结束于 6亿年前。相应的地层称元古宇。元古宙原称元古代,由S.F.埃蒙斯于1887年命名。Proterozoic属希腊字源，意为早期原始生命，所以也译为原生宙。自19世纪以来，美国学者以元古宙代表前寒武纪后期，称阿尔冈纪，相应地层称阿尔冈系。因其时限较长，近年均主张改称元古宙。元古代一名虽经长期使用，但并未得到普遍承认，如《国际地层指南》(1977)即未将其列入地质年表。1979年国际地层委员会前寒武纪分会才决定正式采用。1989年国际地层委员会通过的全球地层表和1990年W.B.哈兰等出版的地质年表都采用元古宙。
元古宙内部的进一步划分和时间界限，以及能否普遍分代还有分歧。国际地层委员会前寒武纪分会建议元古宙分为古元古、中元古和新元古3个代,界限分别是16亿年和10亿年，并建议分为9个纪（表1）。但“纪”的划分不建层型，只提出年龄时限。这个方案已经1989年国际地科联通过，由全球地层表采用。
1982年，中国全国地层委员会提出元古代采用三分法,分为早、中、晚元古代。1989年使用元古宙下分3个代，但3个代的分界置于18亿年和10亿年。在表1中即按全球地层表划分，但古元古代与中元古代界线仍置于18亿年。中元古代暂建长城纪和蓟县纪，新元古代暂建青白口纪和震旦纪。另一种意见以7亿年至6亿年一段建立震旦纪，并划归古生代。
地层和构造
研究元古宙地层的沉积特征和类型有两方面的意义。地层的成分特征反映当时大气和水体的基本组分，特别是大气中的氧含量。地层的分选成熟度和构造变形特征反映当时地壳的构造成熟度。古元古代纹层状硅铁沉积分布广泛，在北美大湖区、澳大利亚西部和非洲西部形成规模巨大的铁矿床。它们所反映的气圈和水圈的基本组成成分既不同于太古宙所显示的缺氧状态，也不同于中、新元古代含高价铁沉积和含蒸发岩沉积所显示的较富氧状态，而是处于开始含氧的过渡状态。古元古代很少有成熟分选又未经构造破坏的稳定型盖层地层。相反，古元古代地层以活动类型为主，所含的绿岩系和一些浊流沉积的特征与上太古界所含无大差异。在构造上，古元古界也常与太古宇共同形成基底岩系，而在构造变形和地球化学特征方面，太古宇与古元古界仍有明显区别。不整合于太古宇和古元古界组成的基底之上的是中、新元古界盖层。这个广泛分布的不整合面见于中国的华北、西伯利亚、北美和印度等几乎所有的大型地台区,而且都形成于距今19～17亿年前,在地质历史上是一次重要的事件（表 1）。与此相应的地壳运动期在中国称吕梁运动，北美称为霍得孙运动，南美称为外亚美孙运动，西欧称为卡累利运动。在一些小型的地台和地块上，如中国的扬子地台和伊朗的鲁特地块，震旦系形成盖层，前震旦系形成基底。地壳运动期的年龄约为10～8亿年,包括中国的晋宁运动和西伯利亚的贝加尔运动等。前震旦纪不同阶段固结的稳定地台和地块的分布如图。
生物界
元古宙生物演化过程, 包含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)认为全属原核生物，但也有人认为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（13亿年前）的贝克泉(Beck Spring)组和澳大利亚(11亿年前)的苦泉(Bitter Spring)组。近年在中国北部(16～17亿年前)的串岭沟组中发现丘阿尔藻 (Chuaria)。这是当前所知最老的真核细胞生物。到新元古代，中国北方 10.5～8亿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。这些分类位置不明的、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)，中国邢裕盛主张用微古植物一词。他根据中国资料，将中、新元古代微古植物的发展分为 3个阶段：长城纪（18～14亿年前）以个体微小的原核细胞生物为特征；蓟县纪（14～10.5亿年前）真核细胞生物和高级藻类开始繁盛；青白口纪（10.5～8亿年前）高级藻类大规模出现。
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（滹沱群）的古元古代叠层石有Pilbaria、Gruneria等。自中元古代起，前苏联、中国、澳大利亚都曾建立一系列叠层石组合。中国北方在震旦系以下共建7个组合,长城系两个组合以喀什叠层石(Kussiella)和锥叠层石(Conophyton)为主，蓟县系3个组合以微小的假裸枝叠层石(Pseudogymnosolen)、裸枝叠层石(Gymnosolen)和因泽尔叠层石 (Inzeria)为主，在世界各地有一定的对比意义。
后生动物化石以蠕形类为代表，在中国出现于淮南地区九里桥组，个别出现于其下的寿县组。在辽南长岭子组有蠕形类化石，在南关岭组和兴民村组还找到水母类或类水母化石。尽管地层归属上还有不同意见，看来均应属震旦系。所以在震旦纪前，尚未发现后生动物化石。
中国的元古宙地层
中国元古宙地层的发育有两种情况。在地台区，古元古界往往与太古宙地层共同构成基底岩系，而中、新元古界则形成盖层沉积，在地台边缘，中、新元古界有时也构成褶皱的基底岩系。在褶皱带和小型地块上，元古宙地层不易划分，但古元古界与中、新元古界之间，在变质和变形程度上仍有区别。在上太古界发育的地区，古元古界的下界，即与上太古界的分界仍有分歧。在山西五台区，近年研究发现五台群的上亚群（高凡亚群）之下有明显的不整合面，地球化学特征与其上的滹沱群相似，年龄为24亿年。五台群的下、中两亚群为绿岩系，年龄大于25亿年。如将太古界的上界定在25亿年,五台群的主体部分应为上太古界,仅上亚群应析出，属古元古界。如将界线定在26亿年，则五台群的大部分仍可归属古元古界。因而五台群是太古宙末期至元古宙初期的产物，有的学者仍将其划归古元古代。
古元古界
在古元古代，华北地台、扬子地台和塔里木地台都已初具规模。在华北区，初步固结的基础上发生裂陷，形成了以滹沱群为代表的碎屑－火山沉积和含叠层石Pilbaria等的白云岩沉积。在五台－太行山区都形成造山后的磨拉石堆积（郭家寨亚群），其沉积构造过程可与地槽旋回相比。滹沱群及其相当岩系再经褶皱夷平，其上不整合覆以中、新元古界。另一种类型是较稳定的，其成熟分选的碎屑岩、碳酸盐岩沉积，很少包含火山岩,以河南的嵩山群和安徽的凤阳群为代表,同样为中、新元古界不整合覆盖。这个界面就是广泛分布的吕梁运动（18亿年左右）界面。经过吕梁运动，华北地台进一步固结,形成“原地台”(Protoplatform)。扬子地台的核心部分，包括川中、鄂西，是由以崆岭群为代表的上太古界组成的基底。古元古界分布不广，以滇中的大红山群为代表，是一个岛弧类型的火山沉积岩系，相似的沉积也见于川西。在塔里木地台北缘库鲁克塔格山区,古元古界的代表是组成褶皱基底的兴地塔格群(表2)，是一个浅变质的火山沉积岩系,以细碧岩类为主,其下的达克拉克布拉克群可能包括上太古界。其他可能属古元古界的有华北地台南缘的安沟群和秦岭群，扬子地台北缘的宿松群，以及中祁连山和柴达木的湟源群和金水口群。
中、新元古界
中、新元古界在中国广泛分布，可以分为稳定和活动两种类型。稳定型分布于地台区的内部和一些地块上，活动型见于地台边缘和褶皱区。
在华北地台区，中、新元古界形成广布的似盖层。发育完整、厚度巨大的剖面见于燕山－太行裂陷槽。蓟县剖面近万米的地层出露极佳，在岩石地层、沉积岩、叠层石和微植物方面都曾进行详细研究。长城系底部为冲积相碎屑沉积，向上依次为滨岸相泥质沉积、滨海、浅海相碳酸盐沉积。夹富钾火山岩，代表裂陷槽发育过程中的沉积相序列。蓟县系以碳酸盐岩沉积为主，中部雾迷山组是厚度巨大的钙质复理石，其上出现高碳质的洪水庄组和富叠层石的铁岭组，裂陷槽已停止发育。青白口系则是成熟分选的碎屑岩和泥质碳酸盐沉积，接近真正的盖层。中国元古宙地层划分与世界对比见表2。
华北地台南部的中、新元古界形成于向秦岭海盆开口的陆棚海域，在中元古代初，出现西北－东南向的边缘裂陷槽，形成熊耳群火山岩序列。其后继续发育以官道口群为代表的中元古界裂陷槽沉积，而在其东发育的中元古界汝阳群和新元古界洛峪群则出现明显的西北－东南延伸的沉积相带。
在杨子地台的北部鄂西地区，太古宙至古元古代基底上发育中元古代神农架裂陷槽。神农架群由浅变质的碎屑岩、碳酸盐岩组成，几乎不含火山岩。其上为新元古界马槽园群粗碎屑断陷盆地沉积。在地台西部滇中地区，古元古界岛弧型的大红山群东侧是以中元古界昆阳群为代表的裂陷槽至弧后盆地型沉积，其上为新元古界柳坝塘组。中、新元古界经强烈褶皱和花岗岩类侵入，时间为8～8.5亿年，其上不整合覆盖下震旦统澄江组磨拉石沉积。这就是在南方普遍存在的晋宁运动。在扬子地台西北和西部边缘，普遍发育中、新元古界岛弧型火山碎屑岩系，其代表是汉中的西乡群和川西的黄水河群，有时还发现超基性岩和蛇绿岩套，说明在这些地区存在中、新元古代的岛弧和洋壳俯冲。
扬子地台东南部，从湘、黔、桂至浙赣地区，中、新元古界浅变质类复理石岩系广泛分布。在湘、桂和湘、黔交界，中元古界四堡群和梵净山群有蛇绿岩套，可能属洋壳岛弧，湘西冷家溪群则可能是大陆斜坡复理石沉积。赣北的中元古界双娇山群火山沉积岩系也可能代表洋壳岛群。因此，中元古代扬子地台东南缘属于主动大陆边缘。新元古界在湘桂一带为丹洲群和板溪群，是含火山岩的浊流沉积，属被动大陆边缘。赣北修水群性质相似，但其南侧仍有同时期的岛弧岩系，可能是洋壳向北俯冲的产物，所以扬子地台东南缘各段大陆边缘性质是不同的。
闽浙一带元古宙地层的层位和性质一向存在认识的分歧。闽北的建瓯群和浙东的陈蔡群分布相当广泛，在有些地区变质程度达角闪岩相。近年来在这两个岩群中获得不少10～20亿年的同位素年龄值。温州以东的东海大陆架上有大于16亿年的花岗岩类。因此，尽管在陈蔡地区的陈蔡群层位可能限于中、新元古界、但东南地区的古地块基底岩系还是包括了古元古界。至少在浙西和赣东、闽西、震旦纪和早古生代的沉积物源是由其东的华夏古陆供应的。华夏古陆是扬子地台以东的另一构造单元，两者之间可能有洋壳海域相隔，它们在晚奥陶世加里东运动后合为一体，形成加里东山系。
在塔里木地台区，中、新元古界构成库鲁克塔格区的褶皱基底。下部扬吉布拉克群未见化石，其上为爱尔吉干群和帕尔冈塔格群，含碳酸盐岩及叠层石分别属于蓟县系和青白口系。这些岩系都经褶皱变质，为震旦系库鲁克塔格群所不整合覆盖。在中天山还广泛出震巨厚的卡瓦布拉克群，以硅质、白云质大理岩为主，也有石英岩、片岩和角闪片麻岩等，可能代表塔里木北缘大陆斜坡堆积。
总的看来，在主要地台区，元古宙地层的层序和特征具有一定的规律性。古元古界以活动型裂陷槽火山沉积为主，以褶皱和变质形封闭，反映当时的基底尚未完全固结，在华北地台区甚为明显。真正的稳定基底上的典型裂陷槽始于中元古代，即吕梁运动以后，封闭时无造山现象，与上覆广布岩系为平行不整合接触。在地台区，大陆边缘的性质随地区和时代而有变化。华北地台和塔里木地台的大陆边缘在中元古代是被动边缘，以发育边缘裂陷槽为主。扬子地台区的周围在中、新元古代以发育岛弧和俯冲带为主，特别是新元古代，岛弧和俯冲是较普遍的，所以晋宁运动是广布的。
问题及展望
元古宙长达19亿年，将其划分为古、中、新3个代是合理的。3个代之间的时限，虽经国际地科联地层委员会通过为16亿年和9亿年,但使用尚难一致。至于分纪的原则和具体方案，分歧更大，还需继续探讨。元古宙的时代划分和地层对比，主要依靠同位素地质年代学和构造岩浆旋回所代表的地质热事件和发展过程。以微古植物和叠层石为主的生物地层学还有一定的局限性,宏观藻类的研究也还有待深入。古地磁学的研究,特别是古磁极反向的研究用以地层划分与对比，有所进展，但只能应用于中、新元古界的一部分。而岩浆活动和热地质事件在不同大陆地块上，具有明显的不同时性。因此，首先建立区域性年代地层系统，再结合生物地层学、地质年代学和一些重要的地质事件，逐步建立统一的时间尺度表，是合理可行的工作方法。
在元古宙，地球的岩石圈、水圈和大气圈都经历了重要的变革。许多学者都承认古元古代是一个介于早前寒武纪和晚前寒武纪之间的过渡时期。元古宙岩浆活动的性质，特别是一些幔源岩浆活动及其产物，可以反映当时陆壳和洋壳的基本特征。元古宙的沉积类型及其岩石化学、地球化学特征，可以反映当时水圈和大气圈的基本性质。同时，元古宙大陆边缘构造岩相带、构造变形和岩浆活动的综合研究，可以反映当时板块运动的性质和规模。古地磁研究与同位素地质年代学相结合，可以逐步建立各大陆地块的极移轨迹，进一步推断各大陆地块之间的分合过程，了解地质早期地表洋、陆分布的格局及变化。此外，元古宙中、晚期是否曾形成过与古生代末出现的相似的联合古大陆，都是地质历史中的重要问题。
- 参考书目
- 王曰伦、陆宗斌等：中国上前寒武系的划分与对比，《中国震旦亚界》，天津科学技术出版社，天津，1980。
- 邢裕盛等：中国的上前寒武系,《中国地层概论》,地质出版社，北京，1982。
- Wang Hongzhen & Qiao Xiufu, Proterozoic Stratigraphy and Tectonic Franwork of China,Geological Magazine,Vol.121,No.6,1984.