[科普中國(guó)]-寒武紀(jì)

簡(jiǎn)介

這個(gè)名字來自于英國(guó)威爾士的一個(gè)古代地名羅馬名稱“Cambria”，該地的寒武紀(jì)地層被最早研究?！昂浼o(jì)”一詞是英國(guó)地質(zhì)學(xué)家塞奇威克（A Sedgwick）于1835年首次引進(jìn)地質(zhì)文獻(xiàn)的。原指泥盆紀(jì)老紅砂巖之下的所有地層。在羅馬人統(tǒng)治的時(shí)代，北威爾士山曾稱寒武山，因此賽德維克便將這個(gè)時(shí)期稱為寒武紀(jì)。通過鈾鉛測(cè)年法測(cè)量其延續(xù)時(shí)間為5370萬(wàn)年。中文名稱源自舊時(shí)日本人使用日語(yǔ)漢字音讀的音譯名“寒武紀(jì)”（音讀：カンブキ，羅馬字：kanbuki）。

近幾年國(guó)際地層委員會(huì)在中國(guó)科學(xué)家研究的基礎(chǔ)上確立了“四分法”的寒武紀(jì)新年代地層表。

生物大爆發(fā)寒武紀(jì)生命大爆發(fā)（Cambrian Explosion）：被稱為古生物學(xué)和地質(zhì)學(xué)上的一大懸案，自達(dá)爾文以來就一直困擾著進(jìn)化論等學(xué)術(shù)界。大約6億年前，在地質(zhì)學(xué)上稱做寒武紀(jì)的開始，絕大多數(shù)無(wú)脊椎動(dòng)物們?cè)趲装偃f(wàn)年的很短時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)了。

這種幾乎是“同時(shí)”地、“突然”地出現(xiàn)在寒武紀(jì)地層中門類眾多的無(wú)脊椎動(dòng)物化石（節(jié)肢動(dòng)物、軟體動(dòng)物、腕足動(dòng)物和環(huán)節(jié)動(dòng)物等），而在寒武紀(jì)之前更為古老的地層中長(zhǎng)期以來卻找不到動(dòng)物化石的現(xiàn)象，被古生物學(xué)家稱作“寒武紀(jì)生命大爆發(fā)”，簡(jiǎn)稱“寒武爆發(fā)”。

達(dá)爾文在其《物種起源》的著作中提到了這一事實(shí)，并大感迷惑。他認(rèn)為這一事實(shí)會(huì)被用做反對(duì)其進(jìn)化論的有力證據(jù)。但他同時(shí)解釋到，寒武紀(jì)的動(dòng)物一定是來自前寒武紀(jì)動(dòng)物的祖先，是經(jīng)過很長(zhǎng)時(shí)間的進(jìn)化過程產(chǎn)生的；寒武紀(jì)動(dòng)物化石出現(xiàn)的“突然性”和前寒武紀(jì)動(dòng)物化石的缺乏，是由于地質(zhì)記錄的不完全或是由于老地層淹沒在海洋中的緣故。1

超大陸與洪水在寒武世時(shí)，具有硬殼的動(dòng)物第一次大量地出現(xiàn)，許多大陸都被淺海所泛濫，超大陸剛瓦那(Gondwana）則正在南極附近形成。2

形成于前寒武世末期（大約距今六億年前）的超大陸潘諾西亞(Pannotia），在古生代的時(shí)候開始四分五裂，一個(gè)新的海洋--巨神海（Iapetus Ocean）在勞倫西亞（Laurentia，北美）、波羅地（Baltica，北歐）和西伯利亞(Siberia）這幾個(gè)古大陸之間擴(kuò)張。超大陸岡瓦那（Gondwana）則在泛非褶皺帶上組合而成當(dāng)時(shí)最大的大陸，范圍從赤道延伸到南極。

在奧陶世時(shí)期，溫暖的海水把石灰?guī)r和鹽巖沉淀在岡瓦那大陸的赤道地區(qū)（Australia澳洲、India印度、China中國(guó)與Antarctica南極洲），同時(shí)在岡瓦那大陸的南極地區(qū)(Africa非洲與South America南美）則沉淀了冰河的沉積及冰漂的碎屑。3

也稱“前古生代”，古生代第一個(gè)紀(jì)－寒武紀(jì)（距今約六億年）之前的地質(zhì)時(shí)代。

階段劃分在傳統(tǒng)的巖石地層學(xué)上將寒武紀(jì)三分為早寒武世、中寒武世和晚寒武世。

但是根據(jù)國(guó)際地層學(xué)研究的新要求，國(guó)際上使用了新的年代地層學(xué)的寒武紀(jì)四分法來取代三分法，即：

紐芬蘭統(tǒng)，第二統(tǒng)，第三統(tǒng)，芙蓉統(tǒng)。

紐芬蘭統(tǒng)和第二統(tǒng)內(nèi)又各分為兩個(gè)階，第三統(tǒng)和芙蓉統(tǒng)各分為三個(gè)階。與我們一般的認(rèn)識(shí)不同，作為寒武紀(jì)生命大爆發(fā)的代表的三葉蟲，是在第二統(tǒng)的早期才出現(xiàn)的，而不是寒武紀(jì)的一開始。

寒武紀(jì)動(dòng)物群以具有堅(jiān)硬外殼的、門類眾多的海生無(wú)脊椎動(dòng)物大量出現(xiàn)為其特點(diǎn)，是生物史上的一次大發(fā)展。其中三葉蟲最為常見，是劃分寒武系的重要依據(jù)。其它尚有無(wú)鉸、幾丁質(zhì)外殼的腕足類小舌形貝、小園貨貝以及古杯類和軟舌螺等。植物群以藻類為主，還有一些微古植物。寒武紀(jì)三葉蟲群分區(qū)現(xiàn)象特別明顯。

動(dòng)物地理區(qū)主要有兩個(gè)，即東方太平洋區(qū)和西方大西洋區(qū)。大西洋動(dòng)物群，其分布范圍包括大西洋兩岸，如西北歐及美洲最東部新英格蘭地帶。早寒武世、中寒武世和晚寒武世分別以賀爾姆蟲、奇異蟲和油櫛蟲為代表。太平洋動(dòng)物群，則以萊德利基蟲、庫(kù)庭蟲和褶盾蟲為代表。

主要生物寒武紀(jì)是地質(zhì)年代劃分中屬顯生宙古生代的第一個(gè)紀(jì)，距今約5.7億至5.1億年，寒武紀(jì)是現(xiàn)代生物的開始階段，是地球上現(xiàn)代生命開始出現(xiàn)、發(fā)展的時(shí)期。寒武紀(jì)對(duì)我們來說是十分遙遠(yuǎn)而陌生的，這個(gè)時(shí)期的地球大陸特征完全不同于今天。寒武紀(jì)常被稱為“三葉蟲的時(shí)代”，這是因?yàn)楹浼o(jì)巖石中保存有比其他類群豐富的礦化的三葉蟲硬殼。

此外，寒武紀(jì)還產(chǎn)生了進(jìn)化史上的一個(gè)重要事件“寒武紀(jì)生命大爆發(fā)”，在很短（地質(zhì)意義上的很短，其實(shí)也有數(shù)百萬(wàn)年之久）時(shí)間內(nèi)，生物種類突然豐富起來，呈爆炸式的增加。它意味著，生物進(jìn)化除了緩慢漸變，還可能以跳躍的方式進(jìn)行。當(dāng)時(shí)出現(xiàn)了豐富多樣且比較高級(jí)的海生無(wú)脊椎動(dòng)物，保存了大量的化石，從而有可能研究當(dāng)時(shí)生物界的狀況，并能夠利用生物地層學(xué)方法來劃分和對(duì)比地層，進(jìn)而研究有機(jī)界和無(wú)機(jī)界比較完整的發(fā)展歷史。但澄江生物群告訴我們，如今地球上生活的多種多樣的動(dòng)物門類在寒武紀(jì)開始不久就幾乎同時(shí)出現(xiàn)。

寒武紀(jì)是顯生宙(Phanerozoic Eon）的開始，標(biāo)志著地球生物演化史新的一幕。在寒武紀(jì)開始后的短短數(shù)百萬(wàn)年時(shí)間里，包括現(xiàn)生動(dòng)物幾乎所有類群祖先在內(nèi)的大量多細(xì)胞生物突然出現(xiàn)，這一爆發(fā)式的生物演化事件被稱為“寒武紀(jì)生命大爆炸”（Cambrian explosion）。帶殼、具骨骼的海洋無(wú)脊椎動(dòng)物趨向繁榮，它們營(yíng)底棲生活，以微小的海藻和有機(jī)質(zhì)顆粒為食物，其中，最繁盛的是節(jié)肢動(dòng)物三葉蟲，故寒武紀(jì)又稱為“三葉蟲時(shí)代”，其次是腕足動(dòng)物、古杯動(dòng)物、棘皮動(dòng)物和腹足動(dòng)物，寒武紀(jì)的生物形態(tài)奇特，和我們現(xiàn)在地球上所能看見的生物極不相同。比較著名的有早寒武世云南的澄江生物群、加拿大中寒武世的布爾吉斯頁(yè)巖生物群。寒武紀(jì)的生物界以海生無(wú)脊椎動(dòng)物和海生藻類為主。無(wú)脊椎動(dòng)物的許多高級(jí)門類如節(jié)肢動(dòng)物、棘皮動(dòng)物、軟體動(dòng)物、腕足動(dòng)物、筆石動(dòng)物等都有了代表。其中以節(jié)肢動(dòng)物門中的三葉蟲綱最為重要，其次為腕足動(dòng)物。此外，古杯類、古介形類、軟舌螺類、牙形刺、鸚鵡螺類等也相當(dāng)重要。拋開牙形石不說，高等的脊索動(dòng)物還有許多其他代表，如中國(guó)云南澄江生物群中的華夏鰻、云南魚、?？隰~等，加拿大布爾吉斯頁(yè)巖中的皮開蟲，美國(guó)上寒武紀(jì)的鴨鱗魚。

在潮濕的低地，可能分布有苔蘚和地衣類的低等植物，但它們還缺乏真正的根莖組織，難以在干燥地區(qū)生活；無(wú)脊椎動(dòng)物也還沒有演化出適應(yīng)在空氣中生活的機(jī)能。寒武紀(jì)沒有真正的陸生生物，大陸上缺乏生氣、荒涼一片。

古生物學(xué)引用“大爆發(fā)”一詞，來形容生物多樣性突然爆發(fā)式出現(xiàn)。根據(jù)寒武紀(jì)開始時(shí)痕跡化石和小殼化石的突然多樣性和復(fù)雜性，“寒武紀(jì)大爆發(fā)”的理論在澄江生物群發(fā)現(xiàn)之前就已提出，但對(duì)“寒武紀(jì)大爆發(fā)”所產(chǎn)生的動(dòng)物及動(dòng)物群落結(jié)構(gòu)特征所知甚微，即使著名的加拿大布爾吉斯頁(yè)巖動(dòng)物群化石也比“寒武紀(jì)大爆發(fā)”晚1000多萬(wàn)年，不能回答寒武紀(jì)初期海洋中具體有什么生命。

澄江生物群的地質(zhì)時(shí)代正處于“寒武紀(jì)大爆發(fā)”時(shí)期，它讓我們?nèi)鐚?shí)看到5.3億年前動(dòng)物群的真實(shí)面貌，各種各樣的動(dòng)物在“寒武紀(jì)大爆發(fā)”時(shí)期迅速起源，立即出現(xiàn)，它將動(dòng)物多樣性的歷史前推到寒武紀(jì)早期。

寒武紀(jì)的生物形態(tài)奇特，和地球上的現(xiàn)生生物極不相同。最古老的魚種也出現(xiàn)在這個(gè)時(shí)代，是耳材村?？隰~（Haikouichthys ercaicunensis），該化石發(fā)掘在澄江生物群。

前寒武紀(jì)寒武紀(jì)的開始，標(biāo)志著地球進(jìn)入了生物大繁榮的新階段。而在寒武紀(jì)之前，地球早已經(jīng)形成了，只是在幾十億年的漫長(zhǎng)過程中一片死寂，那時(shí)地球上還沒有出現(xiàn)門類眾多的生物。這樣，科學(xué)家們便把寒武紀(jì)之前這一段漫長(zhǎng)而缺少生命的時(shí)間稱作前寒武紀(jì)。前寒武紀(jì)約占全部地史時(shí)間的六分之五，由于沒有足夠的生物依據(jù)，我們對(duì)地球的這段歷史知之甚少。

根據(jù)有關(guān)生命活動(dòng)跡象的寶貴資料，也是為了研究上的便利，地質(zhì)學(xué)家把漫長(zhǎng)的前寒武紀(jì)分為太古代、元古代兩部分。太古代之前（地球形成之初－38億年前）則有多種不同的稱呼。

太古代離我們久遠(yuǎn)，其時(shí)限約從38億年至26億年前，長(zhǎng)達(dá)12億年。太古代是具有明確地史記錄的最初階段。在這漫長(zhǎng)的12億年間，是地球形成后的初始期，地表到處形成童山和荒漠，由于年代久遠(yuǎn)，確實(shí)很難尋覓到化石，人們對(duì)這一時(shí)期的生命活動(dòng)了解得很少。但20世紀(jì)后半期，科學(xué)家們陸續(xù)在南非和澳大利亞獲得了重大收獲，在變質(zhì)程度不太劇烈的沉積巖層中發(fā)現(xiàn)了疊層石，這是微生物和藻類活動(dòng)的產(chǎn)物。此外，人們?cè)谶@些古老的巖層中還分析出大量的有機(jī)化合物（如苯、烴基苯等）和環(huán)形化合物（如呋喃、甲醇、乙醛等）。在南非的一套古老沉積巖中，科學(xué)家們借助先進(jìn)的精密觀測(cè)儀器，發(fā)現(xiàn)了200多個(gè)與原核藻類非常相似的古細(xì)胞化石，這些微體化石一般為橢圓形，具有平滑的有機(jī)質(zhì)膜，這是人們迄今為止發(fā)現(xiàn)的最古老、最原始的化石，也是在太古代地層中發(fā)現(xiàn)的最有說服力的生物證據(jù)。從生物界看，這是原始生命出現(xiàn)及生物演化的初級(jí)階段，當(dāng)時(shí)只有數(shù)量不多的原核生物，他們只留下了極少的化石記錄。從非生物界看，太古宙是一個(gè)地殼薄、地?zé)崽荻榷?、火山—巖漿活動(dòng)強(qiáng)烈而頻繁、巖層普遍遭受變形與變質(zhì)、大氣圈與水圈都缺少自由氧、形成一系列特殊沉積物的時(shí)期；也是一個(gè)硅鋁質(zhì)地殼形成并不斷增長(zhǎng)的時(shí)期，又是一個(gè)重要的成礦時(shí)期。4

元古代的時(shí)限自26億年前至5.7億年，在這段地史中，原核生物演化為真核細(xì)胞生物，形成地史時(shí)期的菌-藻類時(shí)代。人們?cè)谶@一時(shí)期的古老地層中發(fā)現(xiàn)過微古植物化石、宏觀藻類化石及疊層石。僅在我們中國(guó)，古生物學(xué)家就已發(fā)現(xiàn)元古代不同時(shí)期的微古植物化石80余屬、近200個(gè)種，生命在元古代得到進(jìn)一步繁榮，那時(shí)的地球已不再是滿目荒蕪了。初期地表已出現(xiàn)了一些范圍較廣、厚度較大、相對(duì)穩(wěn)定的大陸板塊。

因此，在巖石圈構(gòu)造方面元古代比太古代顯示了較為穩(wěn)定的特點(diǎn)。早元古代晚期的大氣圈已含有自由氧，而且隨著植物的日益繁盛與光合作用的不斷加強(qiáng)，大氣圈的含氧量繼續(xù)增加。元古代的中晚期藻類植物已十分繁盛，明顯區(qū)別于太古代。

元古代末期，大約從8.5-5.7億年，被命名為震旦紀(jì)，這是因?yàn)檫@段時(shí)間在生命演化歷程中具有承前啟后的意義，并且它的命名地是在中國(guó)。

“震旦（Sinian）”意指中國(guó)，古印度就稱華夏大地為“震旦”，德國(guó)地質(zhì)學(xué)家首先把它用于地層學(xué)，后來許多學(xué)者都仿效使用，但含義有所不同。后來地質(zhì)學(xué)家們重新定義了震旦紀(jì)，中國(guó)著名地質(zhì)學(xué)家李四光等在長(zhǎng)江三峽建立起完整的震旦紀(jì)地質(zhì)剖面，這就是有名的峽東剖面，它向全世界提供了地層對(duì)比的依據(jù)。

震旦紀(jì)已有了明確的生物證據(jù)，在動(dòng)物界出現(xiàn)了低等的小型具硬殼的物種，以及大量裸露的高級(jí)動(dòng)物，后者就是發(fā)現(xiàn)于澳大利亞的埃迪卡拉動(dòng)物群。在植物方面表現(xiàn)為高級(jí)藻類（如紅藻、褐藻類等）的進(jìn)一步繁盛，宏觀藻類也得到飛速的發(fā)展，這時(shí)的地球已徹底改變一片死寂、毫無(wú)生氣的面貌了。震旦紀(jì)（Sinian period）是元古代最后期一個(gè)獨(dú)特的地史階段。從生物的進(jìn)化看，震旦系因含有無(wú)硬殼的后生動(dòng)物化石，而與不含可靠動(dòng)物化石的元古界有了重要的區(qū)別；但與富含具有殼體的動(dòng)物化石的寒武紀(jì)相比，震旦系所含的化石不僅種類單調(diào)、數(shù)量很少而且分布十分有限。因此，還不能利用其中的動(dòng)物化石進(jìn)行有效的生物地層工作。震旦紀(jì)生物界最突出的特征是后期出現(xiàn)了種類較多的無(wú)硬殼后生動(dòng)物，末期又出現(xiàn)少量小型具有殼體的動(dòng)物。高級(jí)藻類進(jìn)一步繁盛，微體古植物出現(xiàn)了一些新類型，疊層石在震旦紀(jì)早期趨于繁盛，后期數(shù)量和種類都突然下降。再?gòu)膸r石圈的構(gòu)造狀況來看，震旦紀(jì)時(shí)地表上已經(jīng)出現(xiàn)幾個(gè)大型的、相對(duì)穩(wěn)定的大陸板塊，之上已經(jīng)是典型的蓋層沉積，與古生界相似。因此，震旦紀(jì)可以被認(rèn)為是元古代與古生代之間的一個(gè)過渡階段。

埃迪卡拉動(dòng)物群主要由類似水母類、蠕蟲類、海鰓綱的生物所組成，多保存為印痕化石，盡管它們的形態(tài)、結(jié)構(gòu)都很原始，但它們被認(rèn)為是20 世紀(jì)古生物學(xué)最重大的發(fā)現(xiàn)之一。這一發(fā)現(xiàn)使科學(xué)界擯棄了長(zhǎng)期以來認(rèn)為在寒武紀(jì)之前不可能出現(xiàn)后生動(dòng)物化石的傳統(tǒng)觀念。所謂后生動(dòng)物即是指相對(duì)于原生動(dòng)物的各種多細(xì)胞動(dòng)物。

典型地層剖面山東張夏、崮山、饅頭山一帶，寒武紀(jì)地層發(fā)育和出露都十分良好，而且緊靠津浦鐵路交通便利，早在19世紀(jì)末就為國(guó)內(nèi)外地質(zhì)學(xué)者所重視。1903年美國(guó)地質(zhì)學(xué)家B·維里斯和E·布萊克威爾德在張夏、崮山、萊蕪九龍山等地測(cè)量了剖面，采集了化石，對(duì)寒武紀(jì)地層作了初步劃分，其研究成果于1907年正式發(fā)表，將張夏、崮山一帶的寒武紀(jì)地層自下而上劃分為饅頭頁(yè)巖、張夏灰?guī)r、崮山頁(yè)巖、炒米店灰?guī)r。之后美國(guó)古生物學(xué)家畢可脫（1913年）、日本人遠(yuǎn)藤隆次（1939年）、小林貞一（1941年、1942年、1955年）均相繼研究過張夏、崮山一帶寒武紀(jì)地層中的生物化石。中國(guó)著名的地質(zhì)學(xué)家孫云鑄教授從1923年起對(duì)張夏、崮山地區(qū)的寒武系進(jìn)行了長(zhǎng)達(dá)20余年的研究，對(duì)寒武紀(jì)地層做了劃分。

1953年盧衍豪、董南庭重新觀察了張夏、崮山一帶寒武紀(jì)標(biāo)準(zhǔn)剖面，其中最重要的是把B·維里斯和E·布萊克威爾德的饅頭頁(yè)巖自下而上再分為饅頭組、毛莊組、徐莊組，并把前兩個(gè)組置于下寒武統(tǒng)，把后一個(gè)組歸入中寒武統(tǒng)，炒米店灰?guī)r再分為鳳山組及長(zhǎng)山組，將張夏地區(qū)寒武系確定為7個(gè)單位和17個(gè)三葉蟲化石帶。此后，有關(guān)地質(zhì)院校，如北京地質(zhì)學(xué)院等，以及山東省地質(zhì)局等單位，先后對(duì)張夏寒武紀(jì)地層剖面作過大量的野外觀察、剖面測(cè)制、室內(nèi)鑒定和專題研究，取得了豐富的實(shí)際資料，從不同的角度補(bǔ)充和完善了該剖面的基礎(chǔ)資料，進(jìn)一步提高了該剖面的研究水平。

1959年，位于泰山北側(cè)的張夏寒武紀(jì)地層剖面在全國(guó)地層會(huì)議上被正式定為華北寒武系標(biāo)準(zhǔn)剖面。1958-1961年，北京地質(zhì)學(xué)院在泰山地區(qū)進(jìn)行1：20萬(wàn)區(qū)調(diào)，將泰山變質(zhì)巖命名為太古代泰山群，自下而上劃分為萬(wàn)山莊、雁翎關(guān)、山草峪組等。1960-1962年，山東地質(zhì)局805隊(duì)開展包括泰安南留幅等23幅1∶5萬(wàn)區(qū)調(diào)聯(lián)測(cè)。1963-1965年，山東地質(zhì)局805隊(duì)進(jìn)行1∶5萬(wàn)泰安幅區(qū)調(diào)，將泰山變質(zhì)巖稱為泰山雜巖，劃分為望府山、笤帚峪、唐家莊、盂家莊、馮家峪等五個(gè)巖組。同時(shí)，地科院程裕淇等，山東地質(zhì)局805隊(duì)鄭良峙、張成基等人開展變質(zhì)巖專題研究，確立了雁翎關(guān)、山草峪組層序，恢復(fù)了原巖，進(jìn)行變質(zhì)巖的巖石學(xué)研究。

1978年以后，泰山的地質(zhì)研究工作，進(jìn)入了一個(gè)以專題研究為主的深入發(fā)展級(jí)段。泰山的保護(hù)、管理和開發(fā)建設(shè)得到了很大的加強(qiáng)，泰山的面貌有了巨大的變化。1980年，應(yīng)思淮研究員對(duì)泰山變質(zhì)巖進(jìn)行了專題研究，并出版專著《泰山雜巖》。1981-1984年，山東礦業(yè)學(xué)院呂朋菊教授對(duì)泰山的形成進(jìn)行了專題研究，并發(fā)表了《泰山形成及其年齡》一文。1982-1985年，山東區(qū)調(diào)隊(duì)鄭良峙、王世進(jìn)等人進(jìn)行了魯西泰山群專題研究，新建柳杭組，置于雁翎關(guān)組和山草峪組之上。1982-1987年，山東地礦局第一地質(zhì)隊(duì)馬云順、翟穎川等對(duì)魯西太古代綠巖帶含礦性進(jìn)行專題研究。1982-1984年，趙世英等進(jìn)行紅門“桶狀構(gòu)造”的專題研究，并發(fā)表《泰山紅門“桶狀構(gòu)造”成因的探討》論文。1982-1985年，地科院朱振華碩士填制了泰山山前1∶2.5萬(wàn)地質(zhì)圖，完成碩士論文，發(fā)表“泰山太古宙巖漿雜巖體的巖石化學(xué)和地球化學(xué)特征”論文。

1983-1986年，法國(guó)雷恩大學(xué)江博明等，地科院沈其韓等，山東地礦局董一杰等對(duì)中國(guó)太古宙地殼演化進(jìn)行專題研究，認(rèn)為泰山雜巖的大部分為變質(zhì)侵入巖（灰色片麻巖），稱之為望府山片麻巖，取得大量地球化學(xué)和同位素年齡資料。1986-1987年，北京大學(xué)謝凝高等進(jìn)行泰山風(fēng)景名勝區(qū)資源綜合考察評(píng)價(jià)及其保護(hù)利用研究。1986-1990年，山東區(qū)調(diào)隊(duì)王世進(jìn)等進(jìn)行1∶20萬(wàn)泰安、新泰幅修測(cè)。同期，地科院徐惠芬、山東地質(zhì)一大隊(duì)董一杰等人對(duì)山東魯西太古宙綠巖帶和魯西太古代地層等進(jìn)行專題研究，系統(tǒng)總結(jié)了泰山巖群的分布、層序、變質(zhì)作用的特點(diǎn)，并出版專著。

1987年聯(lián)合國(guó)教科文組織把泰山列為世界自然與文化遺產(chǎn)，泰山的地位和影響發(fā)生了歷史性的變化。1989-1990年，山東礦業(yè)學(xué)院呂朋菊教授等對(duì)泰山周圍重力滑動(dòng)構(gòu)造進(jìn)行專題研究，發(fā)表了“泰山周圍太古界與古生界不整合面上滑動(dòng)構(gòu)造的發(fā)現(xiàn)”論文。1990年，山東省地礦局第一地質(zhì)大隊(duì)董一杰等發(fā)表《泰山地區(qū)太古宙雜巖體的地球化學(xué)特征》論文。1990－1993年，山東地礦局曹國(guó)權(quán)等人發(fā)表《魯西早前寒武紀(jì)地質(zhì)》專著。1993－1996年，地質(zhì)礦產(chǎn)部地質(zhì)研究所、山東第一地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院進(jìn)行泰安市幅1∶5萬(wàn)區(qū)域地質(zhì)調(diào)查。

1994－1995年，呂朋菊教授就泰山新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的進(jìn)行專題研究，發(fā)表了《新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)與現(xiàn)今泰山的形成及地貌景觀》論文，并對(duì)泰山地質(zhì)地貌進(jìn)行總結(jié)，撰寫《泰山大全》之地質(zhì)地貌篇。1995年地科院莊育勛等，山東地礦局第一地質(zhì)大隊(duì)張富中等就泰山地區(qū)新太古代～古元古代地殼演化研究的新進(jìn)展發(fā)表論文。1997年，地科院莊育勛等，山東地礦局第一地質(zhì)大隊(duì)任志康等人在《巖石學(xué)報(bào)》發(fā)表論文《泰山地區(qū)早前寒武紀(jì)主要地質(zhì)事件與地殼演化》。1998年，山東地勘局地質(zhì)調(diào)查研究院呂發(fā)堂等就其研究成果發(fā)表《泰山地區(qū)晚太古代“框架侵入巖”的地質(zhì)特征及稀土地球化學(xué)演化》論文。

1999年，地科院王新社等，山東地礦局第一地質(zhì)大隊(duì)任志康等發(fā)表《泰山地區(qū)太古宙末韌性剪切作用在陸殼演化中的意義》論文。2000年，地科院地質(zhì)力學(xué)所張明利等發(fā)表《新生代構(gòu)造運(yùn)動(dòng)與泰山形成》論文。2002-2003年，山東科技大學(xué)呂朋菊教授等、泰山風(fēng)景區(qū)管委會(huì)牛健等人進(jìn)行泰山地質(zhì)地貌特征及地學(xué)價(jià)值評(píng)價(jià)專題研究，并發(fā)表《泰山的地學(xué)價(jià)值及其意義》論文。2004年9月中國(guó)地質(zhì)大學(xué)對(duì)擬建中國(guó)泰山世界地質(zhì)公園的建設(shè)條件、地質(zhì)遺跡和資源狀況等進(jìn)行了為期兩周的研究考察。

張夏寒武紀(jì)地層剖面，把寒武系劃分為下、中、上統(tǒng)的7個(gè)地層單位，即下統(tǒng)的饅頭組，中統(tǒng)的毛莊組、徐莊組、張夏組，上統(tǒng)的崮山組、長(zhǎng)山組、鳳山組?，F(xiàn)從老到新簡(jiǎn)述如下：

饅頭組主要由紫紅色、黃綠色等雜色頁(yè)巖及泥質(zhì)、白云質(zhì)灰?guī)r組成。底部不整合于泰山雜巖的肉紅色片麻狀花崗巖之上。下部灰?guī)r中含磁石結(jié)核和條帶，上部頁(yè)巖中具微細(xì)水平層理，中部頁(yè)巖含有三葉蟲化石～中華萊德利基蟲。厚度119米。

毛莊組主要由紫色云母質(zhì)頁(yè)巖和灰?guī)r組成。含三葉蟲、腕足類及藻類化石。厚度39米。

徐莊組主要由紫灰色頁(yè)巖和鮞狀灰?guī)r組成，其中下部的灰?guī)r及灰質(zhì)粉砂巖中常具斜層理或交錯(cuò)層理。含有徐莊蟲等三葉蟲化石及腕足類化石。厚度73米。

張夏組主要由鮞狀灰?guī)r和藻類灰?guī)r組成，中夾雜色頁(yè)巖。含德氏蟲等三葉蟲化石。厚度198米。

崮山組主要由竹葉狀灰?guī)r、疙瘩狀灰?guī)r和黃綠色頁(yè)巖組成。含蝴蝶蟲、蝙蝠蟲等三葉蟲化石。厚度51米。

長(zhǎng)山組主要由迭層石灰?guī)r、具紅色氧化圈竹葉狀灰?guī)r、紫色頁(yè)巖組成。含有莊氐蟲、蒿里山蟲等三葉蟲化石。厚度70米。

鳳山組主要由泥質(zhì)灰?guī)r和竹葉狀灰?guī)r組成。含濟(jì)南蟲、方頭蟲等三葉蟲化石，以及海百合莖和腕足類化石。厚度130米。

張夏寒武紀(jì)地層的標(biāo)準(zhǔn)剖面，分別位于張夏和崮山一帶的饅頭山、虎頭崖、黃草頂、唐王寨、范莊等地。其中的饅頭山是徐莊組、毛莊組、饅頭組的剖面，虎頭崖～黃草頂是張夏組的剖面，唐王寨是崮山組、長(zhǎng)山組的剖面，范莊是鳳山組的剖面。

饅頭山位于張夏鎮(zhèn)南2公里，104國(guó)道的西側(cè)。因其狀如饅頭而得名。山的北麓有兩個(gè)名為徐莊和毛莊的小村子。它是張夏寒武紀(jì)標(biāo)準(zhǔn)地層剖面的饅頭組、毛莊組、徐莊組的建組和命保所在地。

張夏寒武紀(jì)地層剖面，在泰山主峰之北，位于泰安和濟(jì)南之間交通干線的兩側(cè)，交通方便，而且構(gòu)造簡(jiǎn)單，出露完全，十分有利于現(xiàn)場(chǎng)觀察和研究。它是中國(guó)地層和古生物研究歷史最長(zhǎng)、研究程度最高的地層剖面之一，在中國(guó)地質(zhì)學(xué)史上占有很重要地位。1959全國(guó)地層會(huì)議后，被正式確定為中國(guó)北方寒武系的標(biāo)準(zhǔn)地層剖面，在中國(guó)不同地區(qū)寒武紀(jì)地層對(duì)比和國(guó)際寒武紀(jì)地層對(duì)比方面起著重要作用，同時(shí)也是許多寒武紀(jì)古生物種屬（蒿里山蟲Kaolizhania、中華萊德利基蟲Redichia Chinensis、饅頭褶頰蟲Ptychopariamantoensis、山東蟲Shantungia、孫氏盾蟲Sunasp-is Lavevis）命名地或模式標(biāo)本的原產(chǎn)地。因此，這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)地層剖面，在國(guó)內(nèi)外十分聞名，長(zhǎng)期以來有許多國(guó)內(nèi)外地質(zhì)學(xué)者不斷來此參觀考察，同時(shí)也成為中國(guó)大專院校地學(xué)的重要實(shí)習(xí)基地，無(wú)論在地質(zhì)科學(xué)方面，還是在生產(chǎn)實(shí)踐以及地質(zhì)教育方面，都具有很高的科學(xué)價(jià)值。

真正原因寒武紀(jì)生命大爆發(fā)被稱為古生物學(xué)和地質(zhì)學(xué)上的一大懸案。寒武紀(jì)生命大爆發(fā)自達(dá)爾文以來就一直困擾著進(jìn)化論等學(xué)術(shù)界。大約6億年前，在地質(zhì)學(xué)上稱做寒武紀(jì)的開始，絕大多數(shù)無(wú)脊椎動(dòng)物門在只2000多萬(wàn)年時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)了。這種幾乎是“同時(shí)”地、“突然”地在2000多萬(wàn)年時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)在寒武紀(jì)地層中門類眾多的無(wú)脊椎動(dòng)物化石(節(jié)肢動(dòng)物、軟體動(dòng)物、腕足動(dòng)物和環(huán)節(jié)動(dòng)物等)，而在寒武紀(jì)之前更為古老的地層中長(zhǎng)期以來卻找不到動(dòng)物化石的現(xiàn)象，被古生物學(xué)家稱作“寒武紀(jì)生命大爆發(fā)”，簡(jiǎn)稱“寒武爆發(fā)”。

達(dá)爾文在其《物種起源》的著作中提到了這一事實(shí)，并大感迷惑。他認(rèn)為這一事實(shí)會(huì)被用做反對(duì)其進(jìn)化論的有力證據(jù)。但他同時(shí)解釋到，寒武紀(jì)的動(dòng)物的祖先一定是來自前寒武紀(jì)動(dòng)物，是經(jīng)過很長(zhǎng)時(shí)間的進(jìn)化過程產(chǎn)生的；寒武紀(jì)動(dòng)物化石出現(xiàn)的“突然性”和前寒武紀(jì)動(dòng)物化石的缺乏，是由于地質(zhì)記錄的不完全或是由于老地層淹沒在海洋中的緣故。這就是至今仍被國(guó)際學(xué)術(shù)界列為“十大科學(xué)難題”之一的“寒武紀(jì)生命大爆發(fā)”。

依照傳統(tǒng)和經(jīng)典的生物學(xué)理論，即達(dá)爾文生物進(jìn)化認(rèn)為，生物進(jìn)化經(jīng)歷了從水生到陸地、從簡(jiǎn)單到復(fù)雜、從低級(jí)到高級(jí)的漫長(zhǎng)的演變過程，這一過程是通過自然選擇和遺傳變異兩個(gè)車輪的緩慢滾動(dòng)逐漸實(shí)現(xiàn)的?？茖W(xué)家們?yōu)榻沂尽昂浼o(jì)大爆發(fā)”的原因提出了種種假說。陳均遠(yuǎn)研究員提出寒武紀(jì)生物突變具有極明顯的自發(fā)性進(jìn)化行為的設(shè)想；舒德干教授提出“寒武紀(jì)暖水與冷水兩大古生物地理分區(qū)"的假說等，但目前還沒有一個(gè)清晰、證據(jù)確鑿、令人信服的解釋。

地球膨裂說認(rèn)為“雪球地球’冰期后地溫急聚升高是寒武紀(jì)生命大爆發(fā)的真正原因。“雪球地球”理論認(rèn)為，地球在距今7.5億到5.8億年前曾經(jīng)經(jīng)歷了一次極其嚴(yán)重而漫長(zhǎng)的冰河時(shí)代——瓦蘭吉爾期。當(dāng)時(shí)不僅陸地全部被冰川覆蓋，海洋表面也被完全凍結(jié)，液態(tài)水靠來自地球核心的熱量支持，存在于1公里厚的冰層下。如果從太空看，地球完全是一巨大的“雪球”?！把┣虻厍颉奔僬f最早由美國(guó)地質(zhì)學(xué)家約瑟夫·可西文克博士1992年首先提出。5

“雪球地球”的假說有哪些根據(jù)？第一，地球在距今6億到8億年間廣泛發(fā)育了一層或多層稱為“冰積巖”的冰川沉積，它代表了全球性的寒冷氣候。最著名的一次冰期發(fā)生在距今6億年左右，幾乎在現(xiàn)今所有大陸上都留下了可靠的記錄，地質(zhì)學(xué)上稱為瓦倫格冰期。不管怎樣，在地球上很好保存了距今6億到8億年的地層中，幾乎都能找到同期的冰川沉積。很顯然，這個(gè)寒冷氣候是一個(gè)全球性事件。第二，在地球的歷史中，很多數(shù)據(jù)表明，地球在距今6到8億年間，冰積巖大多沉積在中、低緯度附近，換句話說，也就是赤道和赤道附近，也是陸地主要分布的區(qū)域。這方面的資料得出這個(gè)結(jié)論：廣泛的寒冷氣候發(fā)生在地球的赤道及其附近區(qū)域。

地球膨裂說認(rèn)為，雖然生命在38億年前形成，但因?yàn)榈厍蛑饾u變冷，直到8億年前的“雪球地球”時(shí)期的零下50度，物種的進(jìn)化速度非常緩慢?！把┣颉睘槭裁唇鈨?，變成現(xiàn)在這樣的地球，地球膨裂說認(rèn)為，8億年前，由于地球內(nèi)部的放射性物質(zhì)不斷衰變放出熱量，使地球發(fā)生較大膨裂，造成大量巖漿噴出地殼，使地球的氣溫急聚升高，冰川溶化，冰臼就是在這一時(shí)期形成的。

地球氣溫從震旦紀(jì)（8億年前）的攝氏零下50度，上升到現(xiàn)在的最高溫度攝氏58度，8億年上升了108度，地球的氣溫平均每1千萬(wàn)年自然升高1.35攝氏度。地球膨裂說認(rèn)為，8億年前地球的氣溫急聚升高，非常適合生物繁衍，進(jìn)化速度急聚增加，所以發(fā)生了寒武紀(jì)生命大爆發(fā)。