美国大陆沉积地貌年代学调查/寒武纪
| 寒武纪 5.42±0.3亿年前至4.883±1.7亿年前 | |
| 期间大气平均O2含量 | 约 12.5 Vol %[1] (现代水平的 63 %) |
| 期间大气平均CO2含量 | 约 4500 ppm[2] (工业化前水平的 16 倍) |
| 期间地表平均温度 | 约 21 °C [3] (现代水平高 7 °C) |
| 海平面（高于现今水平） | 从 30 米稳步上升到 90 米 |
寒武纪是显生宙古生代的第一个纪。寒武纪的开始与一次大规模灭绝事件相吻合，这次事件消灭了晚前寒武纪的生命形式，为新的生命大爆发铺平了道路。人们认为，结束前寒武纪的埃迪卡拉纪见证了地球从漫长而严酷的冰河时代中复苏。冰川融化和气温升高促进了藻类和其他产氧生物的生长。大气中的氧气含量在埃迪卡拉纪时低至 8%，上升到 12.5%。与此同时，火山气体将二氧化碳排放到大气中，造成了温室效应，加剧了变暖趋势。
寒武纪全球的气候比我们今天看到的要暖和得多。除了少数原始藻类和地衣物种之外，没有陆地植物，当然也没有陆地动物。但在温暖的浅海中，生命丰富而多样。寒武纪以海平面反复变化的进退旋回为特征。人们认为这是大陆快速漂移和最后冰盖融化相结合的结果。
人们不能不提到著名的伯吉斯页岩 (维基百科条目) 来谈论寒武纪生命形式，但严格来说，该地区的大部分位于加拿大。因此，我们将我们的地区讨论范围限制在索克海侵，以亚利桑那州大峡谷最下层的沉积地层为代表。
在寒武纪期间，浅层的大陆架海覆盖了大陆的很大一部分。总体趋势是这些海域的深度和面积不断扩大，但也有许多海域退却的事件，因为陆地块被构造力量抬升。因此，索克层序通常与横向过渡的单元交错，并且层序重复现象十分常见。对于任何给定的海岸线位置，最靠近海岸的层序由浅色沙子、淤泥和泥土组成，有时包含薄薄的石灰岩带。再往外，积累着纯石灰岩和白云岩。然后，在更远的海域深处，发现深色淤泥、泥土和沙子，以及含有燧石的杂质石灰岩层。重要的是要认识到，这些交织的相并不代表不同的沉积时间，而仅仅代表不同的环境。因此，在大峡谷的基底层，我们看到下寒武纪Tapeats 砂岩沉积在近岸，向东过渡到Bright Angel 页岩，而Bright Angel 页岩又过渡到Muav 石灰岩。Bright Angel 页岩是代表不同地点不同沉积间隔的典型地层。由于该地区索克海侵的趋势是从西向东，因此 Bright Angel 页岩在时间上横向遵循这条路径。因此，在最西部的露头，Bright Angel 页岩部分属于下寒武纪，而最东部的露头则完全属于中寒武纪。
从砂岩到页岩到碳酸盐岩的过渡是海侵事件的经典特征。如果海退也是缓慢发生的事件，那么海退事件可能会显示出相反的层序。（有些海退是快速地壳运动的结果，没有时间发生沉积）。如果抬升的区域在任何时候暴露于侵蚀，那么沉积层序也可能缺失，并且在层理中出现可见的不整合面。
晚寒武世沉积模式更多地转向碳酸盐岩层序，表明海平面稳定，水深略深。叠层石藻类石灰岩礁变得普遍，这意味着海岸线也已经稳定下来。寒武纪与上覆奥陶纪之间没有地层界线。这两者完全通过化石组合来区分。因此，寒武纪气候趋势在奥陶纪继续保持不变。
在右侧的图中，单元 3a 是 Tapeats 砂岩，不整合地覆盖在寒武纪花岗岩和片岩之上。单元 3b 更软，因此形成一个侵蚀斜坡，它是 Bright Angel 页岩。最后，单元 3c 是 Muav 石灰岩。它们共同构成Tonto 群。
三叶虫化石是寒武纪最著名的标本。然而，古杯类动物 (维基百科条目) 和腕足动物 (维基百科条目) 是迄今为止更有用的类群，它们是该时期的指示物种。古杯类动物首次出现在埃迪卡拉纪-寒武纪界线处，并在中寒武纪灭绝。腕足动物以有铰和无铰的形式出现，但在寒武纪只有无铰的形式丰富。在寒武纪-奥陶纪界线之后，有铰种占主导地位。因此，这两个化石物种可以用来确定寒武纪地层的年代。虽然所有主要的无脊椎动物门类都在寒武纪出现，但几乎所有寒武纪大型化石都属于上述三个类群。其他大型生命形式似乎很罕见，或者没有保存良好。
寒武纪出现了如此迅速的生命形式扩张，以至于被称为寒武纪生命大爆发 (维基百科条目)。看似突然出现的各种物种的增殖是一个谜，但由于证据供应有限、化石记录不完整以及寒武纪岩石中缺乏化学痕迹，对它的解释很困难。
