元古宙

地質年代

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太古宙

元古宙

顯生宙

始太古代

古太古代

中太古代

新太古代

古元古代

中元古代

新元古代

古生代

中生代

新生代

 

 

單位：百萬年前

元古宙（Proterozoic，符號PR），又稱元古代、原生代，是地球地質歷史中的第三個宙，也是前寒武紀最晚的一個地質時期。元古宙分為古元古代、中元古代和新元古代三個代，始於同位素年齡25億年前（2500 Mya）由大氧化事件引起的休倫大冰期，上承太古宙；結束於5.42億年前（542.0±1.0 Mya）的埃迪卡拉紀末大滅絕，下啟顯生宙，跨度近20億年，是四大宙中歷時最久的一個。

元古宙的英文名稱Proterozoic源自希臘語詞根protero-（意思是「更早」）與zoic-（意思是「動物」），因為其是生命史上奠定生物演化方向的重要時期——能屏障紫外線照射地表的臭氧層成形於元古宙，地球歷史上對生物圈造成重創並迫使生物多樣性徹底大洗牌的兩次全球性大冰期（休倫大冰期和成冰紀大冰期）也都發生在這個時期。最早的內共生、真核生物、多細胞生物和有性繁殖以及最早的原蟲、藻類和動物也都出現於元古宙。

生物

參見：內共生、無聊十億年和阿瓦隆大爆發

元古宙時期已經發現了許多微生物、原蟲、真菌和藻類化石，因此也被稱為菌藻時代。

最早的真核生物在古元古代出現，源自大氧化事件後好氧真細菌寄居在厭氧古菌的內膜系統內最終變成線粒體的內共生事件。在中元古代，真核生物再次和被胞吞掉的藍綠菌發生內共生使其變成葉綠體，能夠光合作用的真核生物——原始質體生物（廣義上的藻類）也因此出現，並在之後數億年間逐漸取代了藍綠菌成為地球生物圈主要的氧氣和有機物生產者，直到在顯生宙古生代中期才被志留紀—泥盆紀陸地革命中繁盛的陸地植物所取代。

元古宙中期的間冰期因為環境普遍硫化缺氧導致整整十億年間生物演化速度遲緩，但仍出現了最早的多細胞生物和有性繁殖以及最原始的多孔動物（海綿）。在成冰紀大冰期消退後，元古宙末期的埃迪卡拉紀出現大量軟體多細胞生物並發生演化輻射，同時也出現了最早的刺胞動物、扁盤動物和兩側對稱動物（包括已滅絕的前分節動物和原始的軟體動物、環節動物、泛節肢動物和棘皮動物），但這些動物都不具有能形成化石的礦化骨骼，因此只留下少量模鑄化石和遺蹟化石。這也使得後世的古生物學界曾一度錯誤的認為前寒武紀沒有複雜生物存在。

大氣

主條目：氧氣地質歷史、大氧化事件和新元古代氧化事件

元古宙早期的大氣因為大氧化事件開始有游離態氧氣出現，但在地表還原劑物質（如亞鐵、硫等）被氧化耗盡之前，氧氣的佔比幾乎可以忽略不計。在23億年前條狀鐵層沉積停止後，大氣中氧氣含量也僅為0.1%~0.2%（即現今濃度的0.5%~1%）。休倫冰河期結束後，地球進入了一個氣候地質穩定但硫化缺氧的十億年時期，直到8.5億年前因為可固氮的藍綠菌和更能適應嚴酷環境的原始質體生物（綠藻和紅藻等）開始繁盛，大氣中含氧量才真正開始不斷穩固爬升，在元古宙末期達到1%~2%（約現今水平的10%），史稱新元古代氧化事件。大氣中游離氧氣的提升也使其較不穩定的三原子同素異構體——臭氧得以在平流層底部長期存在，最終形成了可以屏蔽高能紫外線電離輻射（UVB和UVC）的臭氧層。

因為游離氧氣與大氣甲烷的自發氧化反應和不間斷的光合固碳移除二氧化碳都大大減弱了溫室效應，加上太陽輻射和地熱活動波動的影響，元古宙在早期和後期都發生了全球性的大冰期，世界各地（包括赤道）都發現了冰川遺蹟。元古宙早期古元古代的成鐵紀和層侵紀有歷時三億年的休倫冰河期，而元古宙後期的新元古代至少有四次大的冰期，即成冰紀的斯圖爾特冰期、馬林諾冰期和埃迪卡拉紀的噶斯奇厄斯冰期、拜科努爾冰期，其中至少前兩者是全球性的大冰期，且因其間隔很短所以合稱為「雪球地球事件」。

地質

元古宙也曾發生廣泛的地殼運動，在前期是地球主要的造山時期，現代大陸地殼的43%都形成於元古宙，相比之下39%形成於太古宙，僅18%形成於顯生宙。對花崗岩放射性定年表明，元古宙有五次大陸增生時期，但規模一次比一次小。

元古宙開始了超大陸旋迴，前半時間占支配地位的是哥倫比亞超大陸，形成於20億至18億年前，在13億年前解體。在中國北方為呂梁構造期。羅迪尼亞超大陸存在於新元古代（11.5億到7億年前），以勞亞大陸（今北美大陸）為核心，格林威爾造山運動形成了阿巴拉契亞山脈。

元古宙時期的地層中蘊藏有豐富的鐵礦、銅礦和稀土金屬礦物，地層比較完整，較少變質，陸間海沉積分佈廣泛。

另見

• 前寒武紀
  • 冥古宙
  • 太古宙
• 顯生宙

外部連結

• 地質年代