地理角度看46亿年地球的起源和演化过程，人类历史数千年仅是眨眼瞬间
从地球成为一个独立的行星体起到人类历史有文字记载开始之前，地球历史中有相当漫长的岩层记录时期。由于目前已经发现地球上最老的地层同位素年龄值约46亿年左右。因此，学术界一般以46亿年为界限，将地球历史分为两大阶段，46亿年以前阶段称为“天文时期”，46亿年以后阶段称为“地质时期”。地质时期是地史学研究的主要时期。
46亿年前地球已经形成，但并不稳定
科普：计算地质年龄的方法有两种：①根据生物的发展和岩石形成顺序，将地壳历史划分为对应生物发展的一些自然阶段，即相对地质年代。它可以表示地质事件发生的顺序、地质历史的自然分期和地壳发展的阶段；②根据岩层中放射性同位素衰变产物的含量，测定出地层形成和地质事件发生的年代，即绝对地质年代。据此可以编制出地质年代表。
地质年代表
为了方便大家看懂地质年代表，维达先用简单的白话科普，地质年表中最大的时间单位依次是宙、代、纪、世，年代表虽有时间的概念，但只是粗略时间，并不能使人了解每个宙、代、纪或世经历的准确时间，详见地质年代表。另外碍于外翻的篇幅和46亿年地质史的漫长，维达将分为四个部分介绍，首先第一部分包含冥古宙、太古宙和元古宙，至新元古代的震旦纪结束；第二部分主讲显生宙的古生代，从寒武纪至二叠纪，中间间隔6个纪，是鱼类、昆虫、两栖动物、爬行动物以及蕨类植物、裸子植物兴盛，煤炭森林构成的时期；第三部分主讲恐龙兴盛的显生宙中生代，包含三叠纪、侏罗纪和白垩纪，鸟类、有袋类哺乳动物和被子植物兴起；第三部分为显生宙新生代，哺乳动物登上舞台的第三纪和人类时代的第四代。
地质年代表与主要生物进化历程
那么开始冥古宙（地球形成—38亿年前）的表演。
首先冥古宙时期的古地理如下：
地球从46亿年的隐生代前形成，从一个炽热的岩浆球逐渐冷却固化；41亿年原生代时期前地球出现原始的海洋、大气与陆地，但仍然是地质活动剧烈、火山喷发遍布、熔岩四处流淌，在41亿年前到38亿年前的早雨海代，地球持续遭到了大量小行星与彗星的轰击。冥古宙在38亿年前结束后，内太阳系不再有大规模撞击事件。而在冥古宙的早雨海代，地球上出现第一个生物—细菌。
北美地台艾加斯塔片麻岩属于深变质下的地壳深处
因为冥古宙时期的岩石几乎没有保存到现在的(已知的地球最古老的岩石位于北美地台盖层的艾加斯塔片麻岩及西澳洲那瑞尔片麻岩层的杰克希尔斯部分)，但月岩从40多亿年前就比较好的保存下来，因此月球地质年代的主要划分参照用于地球的冥古宙划代。冥古宙的最后一个代对应为月球地质年代中的早雨海代，以月球的东海撞击事件为结束时间(约为38.4亿年)，这也是内太阳系的后期重轰击期的结束标志。撞击零散的锆石结晶沉积在西加拿大和西澳的杰克山中的沉积物里，对锆石的研究发现，液态水竟然已存在了有四十四亿年之久，非常接近地球形成的时刻。
美国太空总署（NASA）发布的冥古宙时期的地球：海水和火焰
冥古宙时期的古气候
在形成地球的物质当中，曾存在过大量的水。在形成时期，地球质量比现在小，水分子更易挣脱重力束缚。据推测，当时氢气和氦气在大气层中持续不断地逸散，然而现大气层中高密度的稀有气体却相对缺乏，这表明地球早期大气层中可能发生过什么剧变。
冥古宙时期的地球遭受小行星的撞击
至于剧变，有理论认为，在地球成型早期，其一部分曾受过撞击而分裂，分裂出去的部分后来形成了月球。然而该学说下，撞击应该会令一到两个大区域融化，现时的组成成份却与完全融化的假设并不相符，事实上也很难将巨大的岩石完全融化并混在一起。不过相当一部分的物质仍被此次撞击所蒸发，地球这颗年轻的行星周围形成了一个由岩石蒸汽组成的大气层。岩石蒸汽在两千年间逐渐凝固，留下了高温的易挥发物，之后形成了一个混有氢气和水蒸气的高密度二氧化碳大气层。另外，尽管当时表面温度有230℃，但液态的海洋依然能够存在，这得益于CO2大气层带来的高气压。随着冷凝过程继续进行，海水通过溶解作用吸收了大气层中的大部分CO2，不过其含量水平在新地层和地幔循环出现时产生了激烈的震荡。
然后地球演化到了太古宙（38-25亿年前）
太古宙的古地理环境
38亿年前，内太阳系晚期重轰击期的结束。地球岩石开始稳定存在并可以保留到现在。太古宙末期的新太古代结束于25亿年前的大氧化事件，以甲烷为主且还原性的太古宙原始大气转变为氧气丰富且氧化性的元古宙大气，并导致了持续3亿年时间的地球第一个冰期—休伦冰期。
发掘于澳大利亚的30亿年前的杏仁构造熔岩
太古宙形成的地壳厚度较小，同时尚未进行充分的分异过程，幔源物质容易沿裂隙上行，常有大规模的超基性、基性断裂喷溢活动。此外，也有频繁的中酸性岩浆活动和火山活动。多次的岩浆活动、构造运动使岩石变质很深，再加上缺少生物化石，给恢复古地理面貌和沉积环境造成很大困难。而在太古代中晚期，随着陆壳部分开始固结硬化，终于形成了稳定的基底地块—陆核。陆核的形成标志着地壳构造发展的第一大阶段的结束。
拍摄于地质博物馆
太古宙时期总共有多少次构造运动，目前难以研究。世界学术界比较认可有三次主要的构造运动，其中就有太古宙晚期的阜平运动。大约在30亿年前，出现了目前已知最早的大陆——乌尔大陆（以希腊神话中的乌拉诺斯（Uranus）为名），它可能是当时地表上面积最大的大陆，甚至是唯一的大陆，但其面积可能比今日的澳洲大陆还小。目前仍可在斯堪地那维亚、非洲、印度、马达加斯加、澳洲等地，找到找到昔日乌尔大陆的岩石。
太古宙时期的地球（猜测图）
太古宙的气候
太古宙时期的海水所含盐分比现在要低，富含氯化物。大气成分以水蒸气、二氧化碳、硫化氢、氨、甲烷、氯化氢等为主，处于缺氧的还原状态，由此在太古宙地层中形成了丰富且普遍的由低价铁沉积而成的铁矿。
低价铁沉积而成的铁矿
太古宙的生物
古生物学界认为最早的生命诞生于距今约36亿年前，但已知最古老的化石是在南非发现的32亿年前的超微化石—古杆菌和巴贝通球藻，这是最原始的原核生物。另外根据Walter的统计，已知在澳大利亚、北美和南非三个不同大陆的11个地点发现了太古宙的叠层石，其年龄都在25亿年以上。最古老的叠层石发现于踞今约31亿年前的南非布拉瓦白云岩中还发现了蓝绿藻类形成的大型化石叠层石。
太古宙时期的原核生物—蓝藻，引用自南京古生物博物馆
现代的叠层石主要分布在北美巴哈马群岛和西澳大利亚沙克湾。我国最著名的叠层石产地是天津蓟县国家地质公园，甚至整座山都是叠层石。
叠层石是前寒武纪未变质的碳酸盐沉积中最常见的一种“准化石”，是原核生物所建造的有机沉积结构。由于蓝藻等低等微生物的生命活动所引起的周期性矿物沉淀、沉积物的捕获和胶结作用，从而形成了叠层状的生物沉积构造。因纵剖面呈向上凸起的弧形或锥形叠层状，如扣放的一叠碗。下图为南京地质古生物研究所在贵州桐梓县4亿年前由菌藻类形成的水平状叠层石，是华南地区首次被发现，这也是世界上第五次被发现的叠层石
桐梓县发现的水平状叠层石，约4亿年前
第三位登场的是元古宙（25—5.4亿年前）
发生在元古宙典型的事件是地台的形成，陆核进一步扩大，形成规模较大的稳定地区，成为原地台。到中元古代晚期，原地台进一步扩大，在世界上终于出现了若干大规模稳定的古地台。由陆核到原地台和古地台，地球陆壳构造发展到了第二个阶段。
贵州梵净山，14亿年前元古宙形成的底砾岩
原地台之哥伦比亚古陆的形成
一般认为在元古宙的古元古代，也就是15—18亿年成型一个新的超大陆哥伦比亚古陆（Columbia supercontinent）。该大陆由后来形成劳伦大陆、波罗地大陆、乌克兰地盾、亚马逊克拉通、澳洲大陆，可能还包含西伯利亚大陆、华北陆块、喀拉哈里克拉通的许多原始克拉通组成。哥伦比亚大陆目前是依照古地磁资料证明其存在。（克拉通：地台和地盾的统称，仅在中国大陆使用。）
哥伦比亚古陆复原图
据研究推测结果表明，哥伦比亚大陆南北跨越约12900公里，东西向最宽处4800公里。即今日印度东岸与北美洲西岸相连，而澳洲大陆南部与今日加拿大西部相连。南美洲因为旋转的关系，今日巴西的西缘和北美洲东部排在一起，形成了延伸至今日斯堪地纳维亚的大陆边缘。哥伦比亚大陆于16亿年前开始分裂。相关的大陆漂移有沿着劳伦大陆西缘（荷贝尔特—普尔瑟尔超群）、印度东部（默哈讷迪与哥达瓦里）、波罗地大陆南缘（泰勒马克超群）、西伯利亚东南缘（里菲超群）、南非东北缘（喀拉哈里铜矿带）与华北陆块北缘（阿尔泰－白云鄂博带）。分裂原因一般认为是非造山的岩浆活动相当普遍的缘故。分裂的各陆块则在约5亿年后形成罗迪尼亚大陆。
嵩山岩石演变完整，太古宙、元古宙、古生代、中生代、新生代地层和岩石均有出露，被地质学界称为“五世同堂
古地台之罗迪尼亚古陆的形成
罗迪尼亚古陆（Rodinia，来自俄语即祖国）是古代地球曾经存在的超大陆。根据板块重构表明，罗迪尼亚古陆存在于新元古代（11.5亿到7亿年前）。
罗迪尼亚大陆，引自百科
罗迪尼亚古陆的分布可能以赤道以南为中心。而罗迪尼亚大陆的中心一般认为是北美洲克拉通，在东南侧则是东欧克拉通（之后形成波罗地大陆）、亚马逊克拉通和西非克拉通环绕。在南边则是拉普拉塔克拉通和圣法兰西斯科克拉通；在西南则是刚果克拉通和喀拉哈里克拉通；在东北则是澳洲大陆、印度次大陆和东南极克拉通。北边则是西伯利亚大陆、华北陆块、华南陆块，但确定位置还难以判定。古地磁和地质资料仅能让我们完整重构罗迪尼亚大陆分裂之后的状态。目前能确定的是罗迪尼亚古陆大约在11到10亿年前形成，7亿5千万年前分裂。
元古宙的气候演化
由于藻类植物日益繁盛，通过光合作用不断吸收大气中的CO2，放出O2，从中元古代开始，地层开始有含铁紫红色石英砂岩及赤铁矿层形成，说明当时大气层中已含有相当多的游离氧。大气及水体中氧含量增多，给生物的发展和演化准备了物质条件。
元古宙古元古代的真核生物—绿藻，引自南京古生物博物馆
元古宙的生物演化
太古宙出现的菌类和蓝绿藻类，到元古宙得到进一步发展，蓝绿藻群体活动所形成的叠层石在岩层中广泛分布。近年在中元古代地层发现了最古老的真核细胞生物化石丘阿尔藻，距今16-17亿年。而在新元古代，则出现了最早的多细胞宏观藻类植物群。生物开始从从原核生物到真核生物、从单细胞到多细胞演化。
元古宙中元古代的叠层石—引自南京古生物博物馆
特别科普：元古宙的成冰纪(Cryogenian，符号NP2)（8.5——6.3亿年前）发生了“雪球事件”即当时整个地球的海洋都被冰冻，成为一个巨大的雪球。至于为什么严寒的气候如此广泛分布全球的原因有三种假设，假设一认为：地球自转轴曾经倾斜到北极一侧向着太阳，而南极一侧则背对着太阳，这样的情形导致地球有一半会受到太阳持续烧烤6个月，而另一半的地球则有6个月冷到结冰。但没有任何一种机制或证据说明地球的自转轴可以倾斜到如此极端的状况。假设二认为地球曾经被由岩石或冰所组成的"环"所围绕，就像现在的土星和海王星一样，这个"环"造成了地球上的阴影，冷却了地球上的气候。但没有任何有关这个环的遗迹被发现。
元古宙成冰纪的地球成了“雪球”
假设三即雪球假说（Snowball Earth），根据古地理图分析成冰纪大陆的碰撞与超大陆的形成，许多大陆不是紧邻北极就是南极，导致全世界进入一个全球的"冰室"，不过当时位于赤道附近的澳洲却也出现冰的遗迹，则是个很有趣的例外，雪球假说也能够解释表层岩石中，同位素异常的原因。英国伯明翰大学科学家分析了挪威斯瓦尔巴群岛的成冰纪沉积岩石，研究发现该岩石存在冰期大气层中二氧化碳指数较高的化学记录。在冰期开始时大气层二氧化碳指数较低，当整个地球被冰雪覆盖时大气层二氧化碳指数较高。
潘诺西亚古陆南极视角分布图
成冰纪时期古地台的罗迪尼亚古陆逐渐分裂
早在8亿到8.5亿年前,，一道断裂带在今日的澳洲大陆、南极洲东部、印度、刚果克拉通、喀拉哈里克拉通之间形成，之后在劳伦大陆、波罗地大陆、亚马逊克拉通、西非克拉通、圣弗朗西斯科克拉通也形成断裂带，断裂后形成震旦纪的阿达马斯托洋。而到了大约7.5亿年前，罗迪尼亚古陆分裂成原劳亚大陆、刚果克拉通、原冈瓦那大陆（冈瓦那大陆除去刚果地盾与南极洲）。原劳亚大陆进一步分裂，朝南极移动。原冈瓦纳大陆逆时针反转。在6亿年前，刚果克拉通位于原劳亚大陆各大陆与原冈瓦那大陆之间，三者聚合成潘诺西亚大陆。
潘诺西亚大陆分布图
在元古宙最后的一个时期震旦纪又称埃迪卡拉纪（6.2—5.4亿年前），因六亿年前最早的动物化石发掘于南澳洲的埃迪卡拉山而得名。潘诺西亚古陆是个理论上的史前超大陆，形成于6亿年前的泛非造山作用，以错动方式聚合，但存在时间很短，在5.4亿年前的前寒武纪分裂成四个大陆：劳伦大陆、波罗地大陆、西伯利亚大陆、冈瓦那大陆。
潘诺西亚古陆分裂
潘诺西亚大陆的大部分位于极区之内，而证据显示这个时代有大面积的冰河覆盖者，远大于地质时代的任何时期。潘诺西亚大陆的形状类似V字形，开口往东北。开口内侧为泛大洋，海底有中洋脊，是今日太平洋的前身。潘诺西亚大陆的外侧环绕者泛非洋。
元古宙新元古代震旦纪的软体生物—引自南京古生物博物馆
震旦纪时期多细胞生物出现，算是最早的动物，但没头、尾、四肢，又没嘴巴和消化器官，因此只能从水中摄取养份，且固着在海底或平躺在浅海处，和植物十分相近，等待营养顺水流而送上门来。但随着震旦纪化石出土越多，反而越没有规律。有几种化石比较像后来动物的先驱。震旦纪末期，生物演化分成两支，一支演化成更有活力，更具进攻性的动物，一支则走向灭亡，永远消失于历史舞台上。
震旦纪时期的全球古陆图
至此经过40亿年的演化，地球已经拥有了稳定的运行轨道，恰到好处的距日距离，可以持续稳定地获得阳光，保持适宜的温度，而且拥有了液态水的海洋，为显生宙寒武纪的生物大爆发提供了完善的基础条件。此时的地球还需要一个契机，以完成生物进化的“爆炸”式繁荣，请关注下期更新—显生宙古生代篇，看鱼类、昆虫、两栖动物、爬行动物以及蕨类植物、裸子植物是如何诞生进而兴盛的，煤炭森林是如何构成的，古大陆板块又是如何分布、漂移的。
