志留紀
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志留紀（Silurianperiod）(筆石的時代，陸生植物和有頜類出現(xiàn))是早古生代的最后一個紀,也是古生代第三個紀。本紀始于距今4.38億年，延續(xù)了2500萬年。由于志留系在波羅的海 哥德蘭島上發(fā)育較好，因此曾一度被稱為哥德蘭系。志留紀可分早、中、晚三個世?！ ?/p>
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名詞概述
志留系三分性質(zhì)比較顯著。一般說來，早志留世到處形成海侵，中志留世海侵達到頂峰，晚志留世各地有不同程度的海退和陸地上升，表現(xiàn)了一個巨大的海侵旋回。志留紀晚期，地殼運動強烈，古大西洋閉合，一些板塊間發(fā)生碰撞，導(dǎo)致一些地槽褶皺升起，古地理面貌巨變，大陸面積顯著擴大，生物界也發(fā)生了巨大的演變，這一切都標志著地殼歷史發(fā)展到了轉(zhuǎn)折時期。
志留紀的生物面貌與奧陶紀相比，有了進一步的發(fā)展和變化。海生無脊椎動物在志留紀時仍占重要地位，但各門類的種屬更替和內(nèi)部組分都有所變化。如筆石動物保留了雙筆石類，新興的單筆石類也很繁盛；腕足動物內(nèi)部的構(gòu)造變得比較復(fù)雜，如五房貝目、石燕貝目、小嘴貝目得到了發(fā)展；軟體動物中頭足綱、鸚鵡螺類顯著減少，而雙殼綱、腹足綱則逐步發(fā)展；三葉蟲開始衰退，但蛛形目和介形目大量發(fā)展；節(jié)肢動物中的板足鱟，也稱“海蝎”在晚志留世海洋中廣泛分布；珊瑚綱進一步繁盛；棘皮動物中海林檎類大減，海百合類在志留紀大量出現(xiàn)。
脊椎動物中，無頜類進一步發(fā)展，有頜的盾皮魚類和棘魚類出現(xiàn)，這在脊椎動物的演化上是一重大事件，魚類開始征服水域，為泥盆紀魚類大發(fā)展創(chuàng)造了條件。
植物方面除了海生藻類仍然繁盛以外，晚志留世末期，陸生植物中的裸蕨植物首次出現(xiàn)，植物終于從水中開始向陸地發(fā)展，這是生物演化的又一重大事件。
植物登陸成功和有頜類的出現(xiàn)是發(fā)生在志留紀的最重要的生物演化事件。由于劇烈的造山運動，地球表面出現(xiàn)了較大的變化，海洋面積減小，大陸面積擴大。作為陸生高等植物的先驅(qū)，低等維管束植物開始出現(xiàn)并逐漸占領(lǐng)陸地，其中，裸蕨類和
石松類是目前已知最早的陸生植物。在奧陶紀出現(xiàn)的脊椎動物無頜魚類進一步發(fā)展，得到大量繁榮；在志留紀中期，更先進的有頜魚類開始出現(xiàn)，為隨后魚類等高等脊椎動物的大發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。
志留紀時，海洋無脊椎動物發(fā)生了重要的更新，繁盛一時的三葉蟲逐漸衰退，板足鱟類開始興起，是當時海洋節(jié)肢動物中個體最大的種類。伴隨著陸生植物的發(fā)展，志留紀晚期還出現(xiàn)了最早的昆蟲和蛛形類節(jié)肢動物。
這個時期最大的特點是植物開始登上陸地，在海中也出現(xiàn)了有頜骨的魚類--棘魚類，棘魚類并演化出了鰓蓋骨，海中有成群的珊瑚聚集生活，最后形成珊瑚礁?！ ?/p>
地層介紹
志留紀地層在世界范圍內(nèi)分布很廣，當時的淺海海域廣泛分布于亞洲、歐洲和北美洲的大部分地區(qū)，以及澳大利亞、南美洲的一部分地區(qū)。非洲和南極洲除個別小區(qū)外，當時均為陸地。中國的志留系分布不如奧陶系廣，整個華北地區(qū)一般缺失志留紀地層，大部分華南地區(qū)的志留紀地層限于蘭多維利世或可能的文洛克世最初期。華南是中國志留系研究的標準地區(qū)，研究基礎(chǔ)最好。過去劃分的龍馬溪組、羅惹坪組和紗帽組分別被歸入下、中、上志留統(tǒng)，經(jīng)近年研究，宜全部歸入早志留世蘭多維利統(tǒng)。
志留紀的分層系統(tǒng)及標準化石分帶是采用各地的資料綜合確立。英國則被視作國際志留系研究的標準地區(qū)。蘭多維利、文洛克和羅德洛3個統(tǒng)均在英國確立。此外，在挪威南部、加拿大東部的安蒂科斯蒂島、瑞典的哥德蘭島、烏克蘭的波多利亞地區(qū)、捷克和斯洛伐克的布拉格附近地區(qū)，都有發(fā)育良好的志留紀不同時期的地層和生物群。
在全部地層系統(tǒng)中，志留系是第一個基本健全年代地層系統(tǒng)的系。這個系的頂、底界線、統(tǒng)的劃分和階的建立，均由國際志留紀地層分會提出方案，被國際地層委員會在1981～1985年先后批準。建立全球的標準方案，對于獲得國際地質(zhì)共同語言，便于統(tǒng)一使用和廣泛對比，是十分需要的。
志留系的頂界，已選定均一單筆石(Monoraptusuniformis)生物帶的底為界，并選擇捷克和斯洛伐克的巴蘭德地區(qū)克倫克剖面作為其界線層型剖面這個提案被國際志留－泥盆紀界線工作組幾乎一致通過(1977)。志留系的底界的選定，放棄了傳統(tǒng)的觀點，即將雕刻雕筆石(Glyptoraptuspersculptus)帶之底作為志留系的底界，改用筆石Par-akidoraptusacuminatus帶的底界為界，其界線層型選在蘇格蘭莫弗特地區(qū)的多斯林恩(DobsLinn)剖面。由于該剖面系單相型的,沉積環(huán)境不適宜于底棲生物,所處位置地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，所以這個方案在國際奧陶紀－志留紀界線工作組只以微弱的多數(shù)獲得通過，尚待繼續(xù)檢驗。
志留系的再分，包括4個統(tǒng)及其各自的分階。
①蘭多維利統(tǒng)。標準地區(qū)在英國威爾士南部達費德的蘭多維利鎮(zhèn)周圍。蘭多維利統(tǒng)分成3個階，最底部的階稱為魯?shù)るA，其底界與國際上已通過的志留系底界一致；第2個階稱為阿埃羅尼安階（Aeronian）,以筆石Demirastritestrianulatus生物帶之底為底界；最上部稱特利奇階,以筆石Spiroraptusturriculatus帶之底為底界。
②文洛克統(tǒng)。標準地區(qū)在英格蘭什羅普郡的文洛克地區(qū)。分成兩個階，下部謝因伍德階和上部霍麥爾階。謝因伍德階的開始，也是文洛克統(tǒng)的開始，以Cyrtor-aptuscentrifuus帶的出現(xiàn)為標志；霍麥爾階則以Cy-rtoraptuslundreni帶為最底部一個筆石帶。
③羅德洛統(tǒng)。標準地區(qū)在英格蘭什羅普郡的羅德洛地區(qū)
。共分成兩個階，格斯特階和路德福德階。格斯特階的底界亦即文洛克與羅德洛兩個統(tǒng)之間的分界，與筆石Neodiversoraptusnilssoni帶的底界相吻合，路德福特階的底界相當于筆石Saetoraptusleintward-inensis帶之底。
④普里道利統(tǒng)。標準地區(qū)在捷克和斯洛伐克的巴蘭德地區(qū)。其底界為Monoraptusparultimus帶的底，頂界即志留系頂界。到目前為止，這個統(tǒng)尚未能再分成若干階。有人對這個統(tǒng)的級別還在懷疑，甚至認為只是一個階而不是一個統(tǒng)。
中國的志留系除中期地塊外，分布較廣。蘭多維利統(tǒng)在揚子地區(qū)發(fā)育最好，是研究蘭多維利統(tǒng)必不可少的關(guān)鍵地區(qū)。在揚子地區(qū)的蘭多維利世，初期為含筆石的黑色頁巖和頁巖，以龍馬溪為代表；中、晚期普遍出現(xiàn)殼相層和碳酸鹽地層；晚期在揚子地區(qū)的北緣出現(xiàn)生物巖礁和海相紅層。蘭多維利世之后，揚子地區(qū)普遍上升成陸。地層區(qū)劃是由不同古板塊控制的。不同古板塊上發(fā)育的志留系可以作為不同的大區(qū)。同一古板塊中的穩(wěn)定地區(qū)和活動地區(qū)可以作為地層區(qū)，地層分區(qū)主要根據(jù)巖相和生物相帶的不同?！ ?/p>
地史特征
志留紀時期全球主要的地塊有岡瓦納、勞倫、歐洲（波羅的海）、西伯利亞、科累馬、哈薩克斯坦、中朝、塔里木、華南等9個。其中最大的是岡瓦納地塊，集中在南半球的高緯度區(qū)。其他地塊則分布在當時的中、低緯度區(qū)，特別是低緯度區(qū)。介于勞倫和歐洲兩大板塊之間的海洋為古大西洋。這一古洋在加里東末期一度閉合，形成加里東褶皺帶。勞倫板塊與之間的前阿巴拉契亞洋閉合后形成阿巴拉契亞褶皺帶。勞倫板塊與歐洲板塊在志留紀末期相遇碰撞，形成廣泛沉積老紅砂巖的歐美大陸。當時的西伯利亞板塊與現(xiàn)今的地理方位幾乎轉(zhuǎn)了180°哈薩克斯坦板塊是由數(shù)個中間地塊聯(lián)合而成，介于西伯利亞與塔里木兩個板塊之間。無論從動物群特征或海相紅層等沉積特征來看，都表明塔里木介于中朝與華南二板塊之間。中朝與華南兩個板塊之間為秦嶺洋。
志留紀時期的深水洋盆的沉積物很少保存。這是因為地質(zhì)歷史中的多次板塊之間的碰撞和俯沖使之幾乎喪失殆盡，目前保存下來的都是當時大陸架至陸坡的沉積物。志留紀各大板塊是陸表海和陸棚淺海廣布的時期，臺地碳酸鹽發(fā)育最為廣泛，其中以北美洲最為典型。它的中部廣泛分布臺地型的淺水碳酸鹽相，包括美國中部、西部和加拿大西部的白云巖套，以及加拿大東部及白云巖套周緣的石灰?guī)r套，在北美洲的西緣出現(xiàn)明顯的巖相分異，即由白云巖套向西變成灰?guī)r、泥巖過渡相帶，再向西變成碎屑巖相帶。北美洲的東緣也有類似的巖相分異，即向東由臺地碳酸鹽巖變?yōu)樗樾紟r相帶。歐洲大陸特別是波羅的海沿岸、中歐、東歐主要是臺地型的間夾盆地的筆石頁巖沉積，至西歐出現(xiàn)臺地碳酸鹽巖至臺緣斜坡筆石頁巖的明顯巖相、生物相分帶。西伯利亞地臺上沉積碳酸鹽巖和筆石泥巖的志留紀地層，厚度甚小，而其周緣的活動帶則轉(zhuǎn)為巨厚的碳酸鹽巖及火山復(fù)理石建造。華南板塊乃至西藏中間地塊及它們的周緣活動帶，都是以為主間夾碳酸鹽巖的沉積。華南板塊志留紀巖相、生物相的分異也十分典型，即西部碳酸鹽巖和碎屑巖的臺地型沉積，含殼相及筆石動物群；東部為碎屑巖及復(fù)理石的盆地沉積，含筆石動物群。志留紀的岡瓦納大陸，包括了非洲、大洋洲和南美洲的廣大地域。非洲北部至南美洲的東、北部沉積了類似的
臺地型泥巖和細碎屑巖，含有相同的Malvinokaffric動物群。澳大利亞東部及塔斯馬尼亞、新西蘭則為大套的復(fù)理石建造，為大陸斜坡的深水沉積。
志留紀初期，南極冰蓋迅速消融，導(dǎo)致志留紀海洋和大氣環(huán)流減弱，緯向氣候分帶不明顯，深海部分相對較暖，含氧量較低，易成滯流。因此，除高緯度的岡瓦納大陸外，其他各板塊大都處于干熱或溫暖的氣候條件下，這種全球性的溫暖氣候主要反映在：
①志留紀特別在蘭多維利世初期全球廣布的黑色筆石頁巖，表明滯流環(huán)境的普遍性；
②碳酸鹽巖和生物礁的廣泛分布，在北美和北歐尤為明顯；
③志留紀的海相紅層普遍發(fā)育，在歐洲、華南、西伯利亞、哈薩克斯坦各板塊中均有發(fā)現(xiàn)；④志留紀的蒸發(fā)巖發(fā)育在西伯利亞、科累馬和澳大利亞?！ ?/p>
生物介紹
志留紀的生物群特別是無脊椎動物，與奧陶紀生物的譜系關(guān)系密切，唯類別更加繁多。脊椎動物只有原始的無頜類。陸生植物的出現(xiàn)則是志留紀生物革新的一個重要標志。
就無脊椎動物而言，志留紀有許多獨特之處。最常見的化石包括筆石、腕足類、珊瑚等。筆石以單筆石類為主,如單筆石(Monoraptus)、弓筆石(Cyrtoraptus)、鋸筆石(Pristioraptus)和耙筆石(Rastrites)等,它們是志留紀海洋漂浮生態(tài)域中最引人注目的一類生物。早期并有自奧陶紀上延的雙筆石類的代表，如雙筆石(Di-ploraptus)和柵筆石(Climacoraptus)等。筆石分布廣，演化快，同一物種可以在世界上許多洲發(fā)現(xiàn)。根據(jù)筆石演化的階段
特征及特殊類型的地質(zhì)歷程，在地層對比中有獨特的價值。志留紀分統(tǒng)分階的界線確定主要依賴于筆石帶。
腕足動物的數(shù)量相當多，在淺海平底底棲生物中常占有絕對優(yōu)勢。所以，志留紀時代被譽為腕足類的壯年期。通常個體較大、鉸合線短、發(fā)育匙形臺和腕器官的五房貝族是最具特征的一類代表，它們始見于晚奧陶世，到志留紀達于鼎盛。具腕螺、鉸合線較長的石燕族，始見于志留紀最早期，它的起源至今還是個謎。具腕螺、鉸合線短的無洞貝族和無窗貝族自奧陶紀延續(xù)上來之后，一直穩(wěn)定發(fā)展。在奧陶紀達于極盛的正形貝和扭月貝兩大族，到志留紀明顯衰落。
珊瑚和層孔蟲也是志留紀較繁盛的兩個門類，常見于生物礁、生物丘和生物層中。志留紀的珊瑚包括四射珊瑚、床板珊瑚和日射珊瑚，數(shù)量和屬種類型繁多，至泥盆紀達于鼎盛。層孔蟲的最盛期也在泥盆紀，所以志留紀是它們的準備期。這些生物都是今日海洋中早已滅絕了的，它們營固著底棲的生活方式，所以在地理分布上有明顯的區(qū)域性，但其幼蟲階段可以浮游，又使其有可能廣泛分布在合適的環(huán)境中。
腹足類和雙殼類到志留紀仍繼續(xù)緩緩地發(fā)展。它們在整個古生代，無論在豐度還是分異度上，都不如腕足類。腹足類和雙殼類在今日海洋中占著優(yōu)勢，所以研究它們的生態(tài)及其生活環(huán)境，對于認識遠古時期的這兩個門類有重要的意義。
與奧陶紀相比，志留紀頭足類中的鸚鵡螺明顯減少，如奧陶紀常見的內(nèi)角石類至志留紀時絕滅了，沒有新的大類在志留紀中出現(xiàn)。中國南方下志留統(tǒng)頂部的秀山組盛產(chǎn)以四川角石(Sichunocers)為代表的鸚鵡螺化石，但無論在數(shù)量上還是分異度上，都不及奧陶紀。
海百合類是志留紀發(fā)育最成功的一種棘皮動物，在中國蘭多維利世地層中常見的花瓣海百合(Petlocrin-us)和螺旋海百合(Spirocrinus)都是常見代表。它們的個體形狀，與現(xiàn)代海洋中的相比，差別很大。志留紀海林檎的生活方式與現(xiàn)代的比
較相似。
在節(jié)肢動物中，曾稱霸于寒武紀的三葉蟲，經(jīng)過奧陶紀一度繁盛之后，到志留紀明顯衰落。在局部地區(qū)和層段，地方性分子仍常見，并具有重要的地層對比意義。中國華南常見的王冠蟲(Coronocephlus)、霸王蟲(Se-nticucullus)等就是例證。介形蟲與三葉蟲相比，遠處于劣勢，但局部可以相當豐富。在蘭多維利世晚期到普里道利世，介形蟲還是有用的標準化石。板足鱟類(Eu-rypterids)是志留紀無脊椎動物中最重要的食肉類代表。它們能游泳。初現(xiàn) 于奧陶紀，它們最強烈的生態(tài)沖擊是在志留紀和泥盆紀。與頭足類中的菊石族不同，板足鱟類不僅見于海洋中，也到半咸水甚至淡水中生活。
牙形石在志留紀仍穩(wěn)定發(fā)展它演化快、分布廣,成為繼筆石之后，對比志留紀地層的又一重要的化石。幾丁蟲(Chitinozo)在某些類型的沉積中也相當豐富，它個體很小，呈黑色，狀如瓶頸、棍棒或小球。它的地層意義亦在增長。
志留紀的魚化石是保存好而可靠的最早魚類記錄，但比較原始，數(shù)量不多。中國志留紀的魚化石相對地較多，最早的代表見于蘭多維利世的晚期。
志留紀地層中具有最早的陸生植物化石記錄。志留紀后期出現(xiàn)大面積海退，半陸生的裸蕨類植物進一步繁育?！ ?/p>
礦產(chǎn)資源
志留紀是一個沉積礦產(chǎn)貧乏的時期。主要的沉積礦產(chǎn)是北美地臺上的克林頓沉積鐵礦。美國鐵礦的10％、鹽礦的20％和少量油氣資源均來自志留紀地層。阿爾及利亞、利比亞和撒哈拉中部的，大部分也來自志留紀地層。此外，還有西伯利亞、
科累馬和澳大利亞西部蒸發(fā)巖系中的膏鹽礦，以及澳大利亞東部的金礦和錫礦在中國志留系中黑色頁巖中放射性元素富集,特別是西秦嶺地區(qū)。在東秦嶺的志留系中的小型藻煤已具開采價值，并與鈾、釩、鉬、鎳、鈷等元素相伴。志留系灰?guī)r、白云巖是建筑材料和水泥的重要原料。
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