近年的研究表明，地球生命可能起源于距今39~36亿年之间。除了碳元素以外，水、氮、氢、磷等元素也是生命起源的必备条件，黏土矿物和金属硫化物是有机质合成的重要催化剂，有热液活动的碱性热水环境是最有利生命发生的孵化场。自原核生物在约3.5 Ga出现之后，生命就一直表现为与环境的协同进化关系。大气圈氧化是地球史上最重大的地质事件之一，它不仅改变了地球表层环境条件、加速了表生地质过程和新矿物的产生，而且改变了海洋化学条件和元素循环。大气圈氧化事件的根本在于产氧蓝细菌的出现，元古宙中期海洋化学性质的整体转换也与微生物过程密切相关。新元古代多细胞生物的繁盛和末期后生动物的出现及其在寒武纪初期的快速多样化是生物圈演化的重大飞跃。这个过程也与海洋氧化增强及其导致的海洋化学变化密切相关，其中硫化水域消失和减弱以及海水中微营养元素可得性增加可能是重要因素，这也与微生物过程直接相关。

本文概括性地阐述我国前寒武纪冥古宙、太古宙、元古宙三大地史阶段的重大地质事件，粗略勾绘前寒武纪地球演化的轨迹，期望了解我国与全球变化的异同，进一步突出我国前寒武纪三大地史阶段中新太古代超级地质事件及元古宙时期中国大陆块体对哥伦比亚及罗迪尼亚两个超大陆形成与破裂的地质响应。冥古宙是地球最早期的地史阶段，从太阳系形成的4 567 Ma至地球上最老的4 030 Ma的Acasta片麻杂岩。碎屑锆石保存最好的地点是西澳的Mt. Narryer和Jack Hills。目前在中国大陆至少有7个地点发现具有罕见的约4.0 Ga的碎屑锆石，这些地点并不位于克拉通区，而是赋存于造山系新元古代至古生代以碎屑岩为主的地层中。太古宙(4 030~2 420 Ma)定义为从最古老的岩石出现(4 030 Ma Acasta片麻岩)至冰碛层首次广泛分布的寒冷期之间的一段地史。最古老的岩石为英云闪长片麻岩，构成加拿大西北斯拉夫克拉通4.03~3.94 Ga Acasta片麻岩的一部分。西南格陵兰Isua带保存全球有最老的表壳岩，形成于3 810 Ma。太古宙最重大的地质事件莫过于2 780~2 420 Ma时期的新太古代超级事件。值得指出的是华北克拉通最古老、也是中国最古老的岩石出露在中国辽宁鞍山地区，约3.80 Ga英云闪长岩奧长花岗质片麻岩和3.30 Ga的表壳岩已被识别。华北克拉通太古宙有与世界各地太古宙相似的演化历史和特点，包括花岗岩绿岩带及高级变质片麻岩带、广泛的英云闪长岩奧长花岗岩花岗闪长岩(TTG)片麻岩、古陆壳的出露(略老于3.8 Ga)、广泛分布的BIF等。我国太古宙花岗岩绿岩带虽然在华北克拉通分布较广，但与南非、格陵兰、加拿大、西澳等地经典的花岗岩绿岩带相比，时代偏新，仅以新太古代为主，规模偏小，缺少大面积分布的科马提岩，且变质程度偏高，主要为角闪岩相麻粒岩相变质。演化到元古宙(2 420~541 Ma)，则进入成熟的、较冷的、刚性程度较高的地球，以现代样式板块构造、超大陆旋回和更复杂的疑源类(eukaryotic)生命的发育为特征。这种变化大致出现在2 420 Ma左右，与哈默斯利型BIF的消失及地史中首次广泛出现的冰川沉积物年代相近。古元古代早期十分重要的“休伦冰川事件”、指示大氧化事件的古老红层在我国尚未被发现，与LomagundiJatuli (LJE) δ13C的同位素漂移有关的关门山组古元古代沉积地层的同位素年代学依据不足；古元古代磷矿和具有巨大石油潜力的2.01 Ga Shunga事件也未能鉴别。但中国最大特色是发育了与哥伦比亚和罗迪尼亚超大陆汇聚与裂解有关的良好地质记录，特别是华北克拉通保存了古元古代与哥伦比亚超大陆汇聚有关的超高温、高压麻粒岩等变质及岩浆事件，1 780 Ma以后的中元古代又保存了与哥伦比亚超大陆裂解有关的裂谷沉积及岩浆活动；而在扬子和塔里木陆块区则保存了与新元古代早期与罗迪尼亚超大陆汇聚有关的蛇绿岩、混杂岩、洋内弧、俯冲增生杂岩及大陆边缘弧，在约800 Ma以后则发育了与罗迪尼亚超大陆裂解有关的沉积及岩浆活动的地质记录，为中国和全球地质学者研究这一时期地球系统变化和成矿作用提供了客观的野外实验室和良好的范例。

在系统分析近年华北和扬子克拉通典型地区中元古代(GTS2012，1 780~850 Ma)年代地层学进展基础上，详细厘定了其地层格架。确认华北克拉通中元古代早期地层(约1 780~约1 350 Ma)发育始于豫陕晋交界地区，其后沿“华北中部造山带”(TNCO:TransNorth China Orogen)再逐渐扩展到燕山及附近地区，但随后则普遍缺失了中期(约1 350~约1 100 Ma)纪录。其晚期沉积(<1 100 Ma)见于胶辽徐淮、豫西南及燕山等地区。扬子克拉通的川滇交界地区出露有中元古代早期(约1 750~约1 450 Ma)及晚期(<1 100 Ma)地层，中期沉积(约1 400~约1 150 Ma)主要见于神农架地区。华北与扬子两地的地层纪录具有良好的互补性，并有效涵盖了整个GTS2012全球地质年表所建议之“中元古代”(1 780~850 Ma)。这一新格架蕴含多方面重要命题：(1)地层学方面。在未来GTS2012中元古界内部“系”级单位再划分研究中，中国学者通过在上述两地对应地层序列中识别此间全球大火成岩省LIPs地幔柱事件的沉积响应，可望从地球系统科学角度全面参与新建议各系底界的“金钉子”工作，并做出独特贡献。(2)早期真核生物演化及生物古地理方面。基于当前格架可以确认，山西永济汝阳群北大尖组以Tappania为代表的具刺大型疑源类生物群的时代应约为1 650 Ma，为目前全球真核生物遗存最早出现层位，同时不排除华北南缘有可能是此类生物的起源区。结合其时空分布或可进一步推测，至少在约1 650~约1 450 Ma阶段，即哥伦比亚超大陆向罗迪尼亚超大陆过渡阶段，华北克拉通应与印度、澳大利亚、北美、西伯利亚等古陆互为近邻。(3)沉积大地构造演化方面。中元古代华北及扬子克拉通均表现出“三段式”沉积过程，其沉降隆起区均发生过“跷跷板”式转换，包括“晋宁运动”在内的关键时间节点均存在较好的对应性，表明该阶段两者很可能处于同一板块构造应力场之内。结合约1.38 Ga燕山地区下马岭组含钾质斑脱岩黑色岩系所代表的前陆盆地性质、约1.1 Ga以后华北与扬子沉积发展同步性并含Chuaria等宏观藻类，以及华北东部该阶段富含格林维尔期碎屑锆石等特征，推测最晚应于约1.1 Ga前后，华北东部可能已与扬子华夏、锡林浩特蒙古微地块等相互拼合并形成格林维尔造山带。借此与北美、澳大利亚、波罗的等古陆相链接，共同见证了罗迪尼亚超大陆的最终聚合与初始裂解。

出露于扬子克拉通北缘大洪山地区的打鼓石群一直被认为是一套中元古代沉积地层，其上被花山群不整合覆盖。但是由于缺少可靠的年龄依据，打鼓石群与同属扬子克拉通北缘的神农架群以及其他相关地层的对比关系一直存有争议。本文作者利用高精度高分辨率离子探针质谱仪(SHRIMP)测定了打鼓石群中凝灰岩的锆石U-Pb年龄，并利用激光烧蚀多接收器电感耦合等离子体质谱仪(LA-MC-ICPMS)测定了打鼓石群凝灰岩和基本同时代的神农架地区神农架群上亚群凝灰岩的锆石Lu-Hf同位素。这是迄今为止第一次测得了打鼓石群罗汉岭组凝灰岩年龄(1 225±19) Ma和(1 239±23) Ma；锆石Lu-Hf同位素结果显示打鼓石群罗汉岭组凝灰岩与神农架群上亚群野马河组凝灰岩具有相似的Lu-Hf同位素特征：176Hf/177Hf初始值介于0.282 172~0.282 397，εHf(t)值为4.9~12.0， TCDM=1 150~1 943 Ma。结合现有区域地质资料，我们认为打鼓石群与神农架群上亚群属于同时期沉积物，形成于超级地幔柱主导的哥伦比亚超大陆裂解背景。

全吉群是不整合于柴达木北缘全吉(欧龙布鲁克)地块变质基底之上的第一套盖层型沉积，目前多数研究者认为其时代大体为新元古代晚期。本文在柴北缘全吉山的全吉群红藻山组建组剖面上，对位于该组下部的两层凝灰岩开展了LA-MC-ICPMS锆石U-Pb同位素定年研究，获得其岩浆锆石的U-Pb同位素年龄分别为(1 640±15) Ma和(1 646±20) Ma，标定了红藻山组的形成年龄，为柴北缘中新元古界年代地层的重新厘定与划分，提供了新的、直接的年代学约束，具有重要的科学意义。首先，这一新进展表明，在柴北缘地区，传统的全吉群红藻山组以下各组的时代，并非一直以来的“新元古代晚期南华纪—震旦纪(埃迪卡拉纪)”，而应属于国内的中元古代长城纪、国际上的古元古代固结纪(Statherian,1 800~1 600 Ma)晚期；其次，根据当前定年并结合新近在红藻山组与上覆地层之间发现有古风化壳及区域性不整合、全吉群上部发育有埃迪卡拉纪化石及冰碛砾岩等证据，本文进一步确认，柴北缘全吉群在红藻山组与其上覆黑土山组等地层单位之间其实存在着相当长时间的地层缺失，传统的“全吉群”应予解体。由此并参考已有资料，本文认为，早先代表柴达木地块形成的“全吉运动”并不能与华南的“晋宁运动”对比，而应与华北的“吕梁运动”相当，全吉地块乃至整个柴达木及周边地区的中、新元古代地质演化历史及其大地构造亲缘属性等，都应重新予以考虑。

显生宙的海绿石主要形成于具低沉积速率的外陆架至上斜坡深水环境，而前寒武纪海绿石则多见于具高沉积速率的浅水环境。为揭示导致这种明显差别的主要环境控制因素，本文对华北中元古代铁岭组叠层石礁内发育的海绿石进行了包括野外观察、岩相学和XRD、SEM、EDS、ICP-MS分析在内的综合研究。据海绿石的分布位置和基质孔隙度特征，本文将铁岭组自生海绿石分为3种类型：类型Ⅰ产于孔隙最发育的叠层石柱和微晶基质交接带，类型Ⅱ位于较少孔隙的基质中，类型Ⅲ常见于致密的叠层石柱体内。这三种类型的海绿石都具有高且稳定的K2O含量(平均>8%)，指示孔隙水具有高K+离子浓度。从Ⅲ型至Ⅰ型海绿石，Fe2O3含量逐渐升高，而Al2O3含量逐渐降低，表明基质孔隙度对海绿石演化具有控制作用，海绿石的成熟度演化需要Fe的持续补充。由于叠层石碳酸盐岩明显缺乏陆源碎屑输入，因此Fe可能主要来自海水，要求存在很浅的Fe氧化还原界面，这也得到了碳酸盐岩中Ce异常证据的支持。我们认为多孔的基质、高K+浓度以及次氧化海水条件是促进中元古代浅水海绿石沉淀和演化的重要环境因素。

新元古代是地质历史时期气候变化最为剧烈的时期之一，在全球范围内留下了多次明显的冰川活动记录。以峡东地区为代表的鄂西地区新元古界是国际研究的经典和热点。然而，峡东地区新元古代地层序列并不完整，其毗邻的神农架西部地层序列更具代表性。位于鄂西神农架西部的高桥河剖面，其南华系超覆于中元古界神农架群基底之上，从下而上依次为莲沱组、古城组、大塘坡组和南沱组，上覆震旦系陡山沱组。通过与鄂西峡东地区、长阳地区的代表性剖面的区域地层对比，发现高桥河剖面的南华纪沉积地层序列最为连续，是鄂西地区新元古代最完整和最具代表性的地层序列之一，能够作为该区域新元古代地层划分和对比的参照标准，并为研究这一重大关键地质时期的极端古气候演变提供基础材料。