早古生代地球演化史.docx

早古生代地球演化史一、早古生代划分与生物界 （一）早古生代的划分早古生代指整个古生代的前半期，包括寒武纪、奥陶纪和志留纪 三个纪，始于距今约5.7亿年，结束于距今约4亿年。这段时间 形成的地层叫“下古生界”，相应地包括寒武系、奥陶系、志留系 三个系。寒武系、志留系早在1835年就建立了，当时认定它们 构成了下古生界，1878年美国地质学家拉普沃思把志留系和寒 武系之间的一段重复局部分出，另命名为奥陶系，同时提出下古 生界三分的观点。（二）早古生代的主要地史特征从古生代开头、地球历史的进展进入了一个新的阶段、在生物、 沉积和地壳构造等方面均有显著的特征。1, 早古生代代表显生宙的早期阶段，时限范围由5.74亿年 前，连续时间1.7亿年分为寒武纪、奥陶纪、志留纪。2, 生物特征早古生代的生物界以带壳海生物脊椎动物为主。从奥陶 纪开头消失的无颌类直到志留纪晚期才渐渐适应淡水生活。晚志 留世开头消失有颌类和适应半陆生生活的裸蕨植物是生物演化 史的重大大事。生物界的重大变革实质上是地壳烟花阶段的划分 标志。从地层划分说，从早古生代起，第一次能够依据标准化石NEE扬子板块昆 明SEW郎山东华南裳谷笈地崇义东南岛海图723扬子板块至华夏地块群寒武纪沉积示意剖面图3.扬子板块西北大陆边缘寒武纪地史概况扬子板块部大陆边缘在南秦岭讨论较好。闻名的商丹缝合带代表当时的秦陵洋。依次为界，南部为扬子板块北部被动大陆 边缘；其北为华北板块大陆边缘由伸展断裂造成的台地和海槽相 间组成，形成底层和沉积岩的明显分异。扬于北部大陆边球扬于北部大陆边球秦岭洋一旬阳柞水 供安4峡恩施0 40km图724扬子板块北部被动大陆边缘寒武纪沉积示意剖面图（据张国伟等，1988简化）1浅水碳酸盐台地；2一滑塌角砾岩；3深水硅泥质沉积；4一斜坡浊流沉积（二）华北板块及其大陆边缘寒武纪地史特征华北地区是我们国家稳定类型寒武系主要分布地区，讨 论程度高。除普遍缺失早寒武世早期沉积外，其余发育完整，化 石丰富，以碳酸盐沉积为主，岩相厚度稳定，属于陆表海沉积。 山东张夏和河北唐山是我们国家中、山寒武统的标准刨面所在 地。东胜东胜柳林延安陇县一SSW图725华北地区寒武系沉积示意剖面图2.华北板块大陆边缘寒武纪地史特征华北板块南部寒武纪时是主动大陆边缘。北秦岭带南侧的商丹 对接带和丹凤蛇绿岩是当时秦玲洋存在的遗迹。秦岭洋向西与昆 仑洋相接。沿陕南商县至豫西西陕一带，在秦岭群基底上发育有 钙碱中酸盐性岩浆侵入和喷发火山岛，代表秦岭向北俯冲的地质 纪录。华北板块北部寒武纪时大陆边缘性质进一步讨论（三）中国其他地区寒武纪地史特征中国其它地区包括海南、西藏一滇西、新疆和内蒙古一东北 北部，分别属于不同的板块范畴。1 .冈瓦纳板块及其大陆边缘.塔里木板块及其大陆边缘2 .西伯利亚板块南部大陆边缘图726 中国早东武世4地理图三、奥陶纪(ordorician period )奥陶一一源于英国北威尔士一个古代名族的名字。始于5.1亿年，结束于约4.4亿年，连续了 7千万年。一、奥陶纪的生物界一概况几乎全部无脊椎动物门类均已消失，无论在数量还是在 属种都较寒武纪有更大的进展。在底层划分与比照中，以笔石、 三叶虫、头足类、腕足类、牙型类最为重要。其他还有珊瑚、苔 群虫腹足类。原始脊椎动物，1891年瓦尔考特首先在美国洛杉矶0觉察，后来在波罗地海、澳洲中部等奥陶系中也相断觉察，多为无颌类的甲胄碎片。二重要化石门类及其代表化石1.三叶虫：继寒武纪之后连续进展，并在全球范围内 到达了最繁盛时期，不同生态类型的三叶虫共存, 说明这时生物生态以开头发生分异，01：指纹头虫（7）02：宝石虫03：小达尔曼虫（8）、南京三瘤虫（9）2 .头足类：头足类数量多，个体大，是当时海洋中的 一霸，奥陶纪后期一开头快速衰退。中国南方和华 北存在着两个不同的动物群,特殊是早奥陶世更为 明显。华北：珠角石动物，以阿门角石为代表(11)。华南：直角石动物群，以震旦角石为代表(13).腕足类：早奥陶世以扬子贝和中国正形贝多见 (19),晚奥陶世以赫南特贝动物群最为重要(20)。3 .笔石类早奥陶早期：以树形笔石类为主，如网格笔石（Do 早奥陶中期：无轴类开头消失如对笔石（2、3）o早 奥陶晚期：以栅笔石为代表。中、晚奥陶世是笔石类 的鼎盛时期无轴和有轴类齐头并进。如无轴中的丝笔 石有轴类的叉笔石（4/5）.有轴类早奥陶世开头消失, 早泥盆世后期绝灭三奥陶纪的生物相从奥陶纪开头，生物界的突消失象是是生物相的分 异。生物的生态习性及其保存方式和底层特征所反映的自然环境条件称生物相。常见生物介绍如下：1 .笔石（页岩）相：含有丰富的的笔石，很少或无底生物为特征的生物相称笔石相，由于笔石多保存在 页岩中.壳相：多由具厚重外壳的底栖生物一腕足、双壳、 腹足三叶虫等密集积累形成的生物想成为壳相。反 映了气候暖和，水体不太深切动乱浅海环境。2 .混合相：浮游生物与底栖生物共存保存和随着环 境的变化成互层消失的一类生物相混合相是不同 岩相类型地层比照的依据二、奥陶纪沉积类型中国的奥陶系分布广泛，地层发育完整且出露良好，生物 群丰富，沉积类型多样，是世界上讨论奥陶系的重要地区之一。 中国奥陶纪沉积类型的分布于寒武纪时相同。华北板块、塔里木板块和冈瓦纳板块的喜马拉雅一滇 西地区以稳定类型碳酸盐沉积为主，生物组合既有游 泳的鹦鹉螺类，也有底栖的三叶虫、腹足类和树形笔 石类。扬子板块那么以碳酸盐和泥质沉积为主，仅西缘 消失碎屑泥质沉淀，生物组合那么兼有底栖为主的介壳 类和浮游型笔石类。华北板块西缘、扬子板块东南缘等大陆边缘区以碎屑 泥质复理石沉积为特征。古亚洲洋、昆仑一秦陵洋、 原特提斯洋及其相邻活动大陆边缘区那么以火山一碎 屑岩沉积为特征，夹有泥质岩、硅质岩和碳酸岩，生 物群以浮游笔石类为主，也哈有游泳或游动底栖的壳 相生物奥陶纪早期的古地理轮廓与寒武纪相像，但是晚期 由于地壳运动加强，冈瓦纳冰川发育，导致大规模海 退，因而古地理轮廓有着重要的转变。(1)>1北宜昌(33。110。此*塔馅DlcerocerasYangtzeella大那姐AZyligraptwCareg.分多蛆Acanthoma flux南洋X细D act W。"冲&sMonoconst姓花 怛绢iaom呀a，wNanidnclinisSiiuM"，arOmS1国,-100 浙西江山(1825m)*中安化33m)StI Si I|L岗第1- i干 ii11 *28m63m南石冲疑瓦lilffi南永新C2721m)ft-上藩匹七*凄电MINH I160 m290 1006mWJW,ffl 7-3-2扬子板块及其大陆边绿奥周系柱状比照图I一收爆纹灰#工2一网纨状版岩，3-生物碎屑灰岩i 4一第状灰岩；5-底质岩；6炭质页梏)扬子板块及其大陆边缘奥陶纪地史特征 奥陶纪时，扬子板块内部岩相变化比拟显 著。总的趋势是西部碎屑岩较多，东部碳 酸岩为主。在扬子板块西部，由于寒武纪 以后抬升，使康滇古陆范围扩大。早奥陶世发生新的海侵，在扬子板块西部 形成上超，川西、滇西、滇东一带沉积了 具有交叉层的砂岩与页岩，代表滨岸沉积及其组合建立的时间地层的基本单位时带，这是与前古代的重要 区分3. 沉积特征：沉积物以海相沉积物为主，生物成岩作用较 前寒武纪更为普遍，但一般还未能形成大型生物礁和介壳摊。4. 古气候特征：早古生代已存在明显的气候分带。在沉积物 上有所反映，如在中低纬度暖和条件下与寒武纪早期海侵有关的 磷块岩及石煤沉积，中晚志留世真正的劣质煤；又如属于冈瓦纳 古大陆的非洲、南美晚奥陶世时有大陆冰川沉积，为极地和高纬 度地区寒冷气候带；还有，代表干热气候的紫红色泥质沉积，含 石膏和石盐假晶的钙泥质沉淀地壳演化特征：整个古生代是联合古大陆形成的历史。一 般认为早古生代初期，存在五个分别的古大陆：北美、欧美、西 伯利亚、中国和冈瓦纳古大陆。早古生代期间，前四个古陆基本 上处于低纬度地区。彼此分别，海侵广泛，而冈瓦纳大陆是一个 整体，经受了自中纬度向南半球高纬度的飘逸，海侵局限。早古 生代称加里东构造阶段。环境。由此带向东，陆源物质削减，在黔 北、川南主要为泥质及碳酸盐沉积，至鄂 西那么相变为碳酸盐及泥质沉积，进一步向 东至长江中、下游一带那么几乎全部为碳盐 沉积中奥陶世，滇东、黔西南一带隆起与康滇古陆南段接 相组成滇黔古陆，康滇古陆北段向北扩展与松藩古陆融为一体。晚奥陶世早期海侵到达最大，沉积了薄层瘤壮泥质岩， 晚期海平面下降，二二陡DRa*50200 b»#»»5*I gnt ffrnqr 5各傻7国8宴1。目"H12区得“叵图733中国南方奥陶纪五峰期岩相古地理生（据刘宝理等，1X4补充）I 一古2一砂岩、页岩相：3泥岩、长石石英砂岩相；4-砂岩、泥岩相；5-白云岩、灰岩相；6灰长、泥岩相；7f灰岩相；8-炭旗页岩、页岩相1 9一页岩、炭所页岩相；】0硅质岩，.贞岩相$ 11一页岩、粉砂质页岩相、12板块缝合带及树冲方向；】3后期逆冲推覆边界；14-后期走滑断裂2.华北板块大陆边缘奥陶纪地史特征华北板块南部边缘的奥陶系称草滩沟群，为一套巨厚的变 质中酸性火山一沉积岩系，代表秦岭洋向北俯冲形成的火山岛弧 带。华北板块北缘自白云鄂向东经四子王旗直至呼兰、其中奥 陶系包尔汉图群为火山沉积岩系。在西拉木伦河一带见有含有 早古生代化石的蛇绿岩套，代表晚奥陶世洋壳向南俯冲消减带。SSWSSWNNE图73-6华北板块奥陶纪晚期的抬升与板块俯冲 （据王鸿桢.1985）（二）中国其他地区奥陶纪地史概述塔里木板块和冈瓦纳板块的喜马拉雅一滇西地 区以稳定类型碳酸盐沉积为主，生物组合既有游 泳的的鹦鹉螺类，也有底栖的三叶虫、腹足纲和 树形笔石。（三）中国奥陶纪矿产资源奥陶纪的矿产资源主要有铁矿、铅锌矿、石膏和建材等rnm才议编次胃为眸胃tlJUJ6M积走类型rnnil *a«tt3Kw«»*HHI 2由uHfiix职ETH乍援海及点询含次所 11#力桂果泥版区给lv>J火山出图7 38中国早奥陶世古地理图四、志留纪(silwzian peziad)时限:4.44亿年,连续40Ma志留纪处于加里东运动构造阶段的晚期，是一个地壳运动 活跃的时期，也是全球构造格局及古地理面貌发生明显变化的时 期一、生物界一概况 海生无脊椎动物中，三叶虫、头足类的衰减，介形 类和牙型类的兴起与进展成为志留纪的一个特色。植物界仍以海生藻类为主。半陆生的裸蕨植物一 开头消失、是植物界演化史上的一个飞跃。二代表化石.笔石为志留纪标准化石，晚志留的笔石胞管简 洁简化，多为直管1.1. 足类：早志留纪以五房贝为代表(6)；中、晚志留纪以郝韦尔石燕为代表(7).珊瑚：志留纪为全球性第一个繁盛期，并常形成小型 礁体。以床板珊瑚，六射珊瑚和四射珊瑚为主。如蜂巢珊瑚（11）,泡沫珊瑚（9）0中志留纪双 带型珊瑚才开头消失。3 .三叶虫：志留纪大量削减，常见化石为王冠虫(12)(12)三生物相志留纪生物仍相然以笔石相、壳相、混合相为特色（一）扬子板块及其大陆边缘志留纪地史特征扬子板块志留纪时的构造古地理轮廓基本上继承了晚奥陶世 的格局。早、中期海侵局限于板块的北部，晚期发生海退，海水 仅残存于钦防地区及滇东地区，长江下游有陆相沉积。古陆SW唐演滇东00 O 242扬子板块志留纪沉积示意图云南曲靖1410mDi四川秀山1680m玉ft距北直R1110mD»1安宁国2141-3837m匍京浦3976-5704mS3*Si/!diaROj*Kft石子忸gi一黑色板状页岩; «Yunnanoceras/2一粉砂岩及泥板岩上 Slchuai9O - 道-ZcerafWa rbur - 叫/ 2 tulota / r sinensis / 秀Pentamerui do，。，。”， YKROJ Irvvvw*Himmfr.g-400 m200-0Monofraftut fedgw/ckilOrthogvaptutGlyptograplui 、 perscttlpfus妙蛆'、图74一 1扬子板块志留系柱状剖面比照图扬子板块大陆边缘志留纪地史特征(1) 东南缘中奥陶世以后，由于扬子板块与华夏地块的碰撞，华南裂谷盆地主体已提升成陆，仅在湘中及钦防地区仍有残疾留海水。桂东南的钦防地区，志留系三统发育齐全。(2) 北缘南秦岭地区的志留系为笔石碎屑岩相，厚度可大5000m以 上，与泥盆系呈平行不整合接触。(3) 西缘在松藩一甘孜地区，志留系下部为笔石页岩夹火山岩，上部 为碳酸盐沉积。图74-3华南晚志留世岩相古地理图(据刘宝理等，1994.简化)一砂岩；2砂页岩互层；3-页岩；4一粉砂岩及灰岩；5剥蚀区；6 碰撞带(二)华北板块及其大陆边缘志留纪地史特征华北板块志留纪的构造地理状况与奥陶相像，主体仍为受剥蚀的古陆，绝大局部地区缺失志留纪沉积，然而在他的大陆边缘地区志留系却相当发育。1.华北板块内部，目前能确定的志留纪地层仅觉察于板块西南缘宁夏同 心地区，只有中、上统发育。中统 称照花井组，主要由灰岩、泥质岩 构成，含大量造礁生物，厚度不大 仅100m左右，明显属于稳定浅海 类型。上统称早群，由一套紫红色 砂岩构成，厚度可达500m,代表西 侧造山带山前的前陆盆地沉积。甘肃 京南祁连 6713m内犊古白云鄂博2762my y iTryasmaMonoclimacisSpircgraptusrVTTTIDemirastrites图 744早陕解,.(I)宁K 同心597 m E彩 7Ts / 制.二 > 二 HoweUM"/；riooomm1峪i-通 布 *Favotlts期/ Os吉林 伊通1127m“。用。口安山质废灰岩华北板块及其大陆边缘志留纪地层柱状剖面比照图2.2.华北板块大陆边缘志留纪地史特征北缘在内蒙古白云鄂博一带，下、中志留统泥质沙质复理沉积， 夹安山岩；上统由砾岩、砂岩、灰岩构成，含丰富的海相化 石，属海相磨拉石沉积组合。说明本区曾发生剧烈的加里东 运动。这次运动结果形成一条东西向的加里东褶皱带，增生 在华北板块北缘。(1) 西南缘以祁连山地区的志留系较为发育，讨论程度也较高。本区在 构造古地理上分为南、北、中三带。(四)中国其他地区志留纪地史特征.冈瓦纳板块我们国家藏南、滇西地区属于冈瓦纳板块的北缘。 其中珠峰地区志留系发育完整。1 .塔里木板块塔里木板块的志留系主要消失在板块的东北、西 北两局部。2 .西伯利亚板块南部大陆边缘图8-5-1古生代全球古大陆分布及其组合形式演变 （僚 £鸿枚等.1966. 1989i C. R. Scolex 等,1990 缥合）冈瓦纳大陶：AN南瓜洲，AU一漠大利蔓，1N一印帙.AF苒洲北一南美；劳亚大附：LR-劳伦, RU俄罗斯，KZ哈存克斯坦，SB西伯利亚.NC华北.SC华南，T塔里木，I一印支止匕外，全球海平面相对周期也是全球构造变动的标志。早古生代全球海平面相对变化周期可分为三个，其中三次海 平面相对下降为早奥陶世末、晚奥陶世和晚志留世，正好与全球 性板块构造变动相符合。三次海平面相对提升以晚寒武世一早奥陶世最为显著，是地 史中的最大海侵时期之一。（二）早古生代生物界.带壳海生无脊椎动物的繁盛和寒武纪生物大爆发海生 物脊椎动物各个门类早古生代时均有发育，不同的地层含有不同西伯利亚板块南缘包括我们国家艾比湖一居延海对接带以 北的准格尔一兴安地区，在西准葛尔，奥陶纪以后发生过大规模 的洋壳俯冲，产生了唐巴勒蛇绿岩套，蛇绿岩套之上的早志留世复理石、类复理石那么代表了板块聚合期残留盆地中的沉积。tdiwmHR也外打相例槽J犬不懵*峥.关相委田口 9 口口 rn«««»I: 141图745 中国中志留世古地理图的化石。寒武纪最重要的代表化石是三叶虫，所以寒武纪亦称三 叶虫时代。亲武纪海洋生物：三叶或、网货贝、古杯海绵、藻类等奥陶纪的生物化石是笔石和头足类中的鹦鹉螺。志留是单笔石。其他还有遭寒武世早期的小壳化石，早寒武 世的古杯、腕足类、横板珊瑚和单带型四射珊瑚均有重要的底层 意义。.最早脊椎动物的消失中奥陶世原始无颌类消失，无颌类在志留纪在大量繁盛， 在志留纪晚期演化成具颌的盾皮鱼类，己能适应半淡水生活。1 .植物界概况早古生代以海生藻类为主，志留纪晚期陆生裸蕨植物开头在 滨海地低、沼泽地区渐渐繁盛，与泥盆纪早期的陆生植物面 貌相像。二、寒武纪(Cambrian Period)寒武纪(Cambrian Period)是古生代第一个纪。我过寒武系发育完整，讨论程度高。寒武系有二种沉积类型：稳定沉积类型主要分布华北 板块、扬子板块主体局部和塔里木板块的北缘，以碳酸盐沉积为主，化石丰富层序完整。活动沉积类型分布于上述板块的大陆边缘。在陆棚边 缘及斜坡局部，为炭质、硅质和薄层碳酸盐沉积，含浮游型 三叶虫；深海局部常为火山岩泥沙质复理石沉积，生物稀有。寒武纪生物复原图重要生物门类及代表化石1.三叶虫：是地层分与比照的主要依据及建阶标准。三叶虫一般形体，头大尾小，眼叶大，多新月型，胸 节多为主要特征。1112E2 :多具强大尾刺、固定颊较宽阔，眼脊较平直 为特征山东盾壳虫(ShantungaspiC (11)德氏虫(Damesella) (12)毕雷氏虫(Baildella)E3 ：种类繁多，形态各异，球节子类也是一类常见 标准化石。蝴蝶虫(Bl ack we Ider /a) (14),多尾刺蝙蝠虫QDrepanura)具强大尾刺假球梭子(Pseadagmostus) (17).腕足类：以无钱纲为主，2 .古杯：多形成于浅海，呈礁体产出(古杯礁：汉中梁山)。4、高肌虫(以往称古介形虫)是一类重要标准化石d且圭富，常与三叶虫共生 具磷灰质外壳，中国非常丰富(梁田)。5、小壳动物群阿纳巴管 Anabarites) (1 )始旋螺(Archaeo spira) (3)其它门类还有：树形笔石类(G出现)的网格其它门类还有：树形笔石类(G出现)的网格笔石(Dictyonema) (18) ； q晚期出现的角石类：短棒角石(Plectronoceras )类：短棒角石(Plectronoceras )(20)；原始海绵(Protospongia) (.) (19)、牙形类等等。(一)扬子板块及其大陆边缘寒武纪地史特征扬子板块及其大陆边缘寒武系自西向东依次分为两种沉积类型、三个沉积区。既相当 于扬子板块主体部位的扬子区，为稳定类型 沉积；相当于被动大陆边缘类型的江南区和 简单岛海活动性的东南区1 .扬子板块寒武系古地理寒武系时扬子区海侵广泛。在底层的岩石特征和 空间分布上两分性非常明显。下统为泥沙质和碳 酸盐沉积，底层完整，化石丰富，中上统多为镁 质碳酸盐沉积，化石稀有。扬子区寒武纪时整体是一个略为西高东低、差异 不大的陆表海。2 .扬子板块东南大陆边缘及华夏地块群寒武纪 地史特征代表扬子板块东南大陆边缘的江南 区包括浙西、湘中、桂北的狭长地带、呈北 东、南西向分布。整个江南区应属于陆棚边 缘斜坡的深水还原和非补偿环境。东南沿海 的闽浙、广东、赣南一带、寒武纪时简单的 小型华夏地块群边缘常见沙泥质复理石、复 理石沉积。具典型的被动大陆边缘沉积特征。 依据碎屑粗细变化趋势推断，物缘区位于东 北方向的古陆