美國大陸沉積地貌年代學調查/寒武紀
| 寒武紀 5.42±0.3億年前至4.883±1.7億年前 | |
| 期間大氣平均O2含量 | 約 12.5 Vol %[1] (現代水平的 63 %) |
| 期間大氣平均CO2含量 | 約 4500 ppm[2] (工業化前水平的 16 倍) |
| 期間地表平均溫度 | 約 21 °C [3] (現代水平高 7 °C) |
| 海平面（高於現今水平） | 從 30 米穩步上升到 90 米 |
寒武紀是顯生宙古生代的第一個紀。寒武紀的開始與一次大規模滅絕事件相吻合，這次事件消滅了晚前寒武紀的生命形式，為新的生命大爆發鋪平了道路。人們認為，結束前寒武紀的埃迪卡拉紀見證了地球從漫長而嚴酷的冰河時代中復甦。冰川融化和氣溫升高促進了藻類和其他產氧生物的生長。大氣中的氧氣含量在埃迪卡拉紀時低至 8%，上升到 12.5%。與此同時，火山氣體將二氧化碳排放到大氣中，造成了溫室效應，加劇了變暖趨勢。
寒武紀全球的氣候比我們今天看到的要暖和得多。除了少數原始藻類和地衣物種之外，沒有陸地植物，當然也沒有陸地動物。但在溫暖的淺海中，生命豐富而多樣。寒武紀以海平面反覆變化的進退旋迴為特徵。人們認為這是大陸快速漂移和最後冰蓋融化相結合的結果。
人們不能不提到著名的伯吉斯頁岩 (維基百科條目) 來談論寒武紀生命形式，但嚴格來說，該地區的大部分位於加拿大。因此，我們將我們的地區討論範圍限制在索克海侵，以亞利桑那州大峽谷最下層的沉積地層為代表。
在寒武紀期間，淺層的大陸架海覆蓋了大陸的很大一部分。總體趨勢是這些海域的深度和麵積不斷擴大，但也有許多海域退卻的事件，因為陸地塊被構造力量抬升。因此，索克層序通常與橫向過渡的單元交錯，並且層序重複現象十分常見。對於任何給定的海岸線位置，最靠近海岸的層序由淺色沙子、淤泥和泥土組成，有時包含薄薄的石灰岩帶。再往外，積累著純石灰岩和白雲岩。然後，在更遠的海域深處，發現深色淤泥、泥土和沙子，以及含有燧石的雜質石灰岩層。重要的是要認識到，這些交織的相併不代表不同的沉積時間，而僅僅代表不同的環境。因此，在大峽谷的基底層，我們看到下寒武紀Tapeats 砂岩沉積在近岸，向東過渡到Bright Angel 頁岩，而Bright Angel 頁岩又過渡到Muav 石灰岩。Bright Angel 頁岩是代表不同地點不同沉積間隔的典型地層。由於該地區索克海侵的趨勢是從西向東，因此 Bright Angel 頁岩在時間上橫向遵循這條路徑。因此，在最西部的露頭，Bright Angel 頁岩部分屬於下寒武紀，而最東部的露頭則完全屬於中寒武紀。
從砂岩到頁岩到碳酸鹽巖的過渡是海侵事件的經典特徵。如果海退也是緩慢發生的事件，那麼海退事件可能會顯示出相反的層序。（有些海退是快速地殼運動的結果，沒有時間發生沉積）。如果抬升的區域在任何時候暴露於侵蝕，那麼沉積層序也可能缺失，並且在層理中出現可見的不整合面。
晚寒武世沉積模式更多地轉向碳酸鹽岩層序，表明海平面穩定，水深略深。疊層石藻類石灰岩礁變得普遍，這意味著海岸線也已經穩定下來。寒武紀與上覆奧陶紀之間沒有地層界線。這兩者完全透過化石組合來區分。因此，寒武紀氣候趨勢在奧陶紀繼續保持不變。
在右側的圖中，單元 3a 是 Tapeats 砂岩，不整合地覆蓋在寒武紀花崗岩和片岩之上。單元 3b 更軟，因此形成一個侵蝕斜坡，它是 Bright Angel 頁岩。最後，單元 3c 是 Muav 石灰岩。它們共同構成Tonto 群。
三葉蟲化石是寒武紀最著名的標本。然而，古杯類動物 (維基百科條目) 和腕足動物 (維基百科條目) 是迄今為止更有用的類群，它們是該時期的指示物種。古杯類動物首次出現在埃迪卡拉紀-寒武紀界線處，並在中寒武紀滅絕。腕足動物以有鉸和無鉸的形式出現，但在寒武紀只有無鉸的形式豐富。在寒武紀-奧陶紀界線之後，有鉸種占主導地位。因此，這兩個化石物種可以用來確定寒武紀地層的年代。雖然所有主要的無脊椎動物門類都在寒武紀出現，但幾乎所有寒武紀大型化石都屬於上述三個類群。其他大型生命形式似乎很罕見，或者沒有儲存良好。
寒武紀出現瞭如此迅速的生命形式擴張，以至於被稱為寒武紀生命大爆發 (維基百科條目)。看似突然出現的各種物種的增殖是一個謎，但由於證據供應有限、化石記錄不完整以及寒武紀岩石中缺乏化學痕跡，對它的解釋很困難。
