志留纪

古生代第三个纪

志留纪(Silurian Period), 显生宙 古生代 第三个地质时代,其时间划分为443.8±1.5Ma~419.2±3.2Ma,历时2460万年,设立四统七阶,其顶层普里道利统尚未分阶,已建立8枚“ 金钉子 ”。底界划分来自于 同位素 测年为443.8±1.5Ma的志留系兰多维列统底界“金钉子”——鲁丹阶底界“金钉子”,顶界划分来自于同位素测年为419.2±3.2Ma的 泥盆纪 下泥盆统底界“金钉子”——洛赫考夫阶底界“金钉子”。

志留纪是 早古生代 最后一个地质时期,也是 显生宙 以来时间跨度最短的一个纪,志留纪时期处于加里东构造的晚期阶段, 地球 板块运动 活跃,许多板块结构都经历了复杂的变化过程,从而也影响了志留纪生物界的重大变革,最明显的变化是 寒武纪 时期出现的 三叶虫 类生物明显衰减, 奇虾 灭绝;鼎盛于 奥陶纪 时期的 鹦鹉螺 类开始衰落, 瓣鳃纲 、 腹足类动物 开始繁盛; 节肢动物门 肢口纲 ( Merostomata )生物繁盛,以 板足鲎 为代表; 脊索动物门 开始从 无颌鱼类 向 有颌鱼类 发展 ; 珊瑚 类大量发展,与 层孔虫 、 介形虫 等生物联合形成大型生物礁。志留纪后期开始出现陆生或半陆生的 裸蕨类 植物,并逐步开始了生物界向陆地进化的进程。

定名

Silurian一词最早由 苏格兰 地质学家 罗德里克·莫奇逊(Roderick Murchison) 于1839年提出,其命名地点位于英国 威尔士 地区的一个古代凯尔特族的部落Silures的名称,因罗德里克·莫奇逊最早命名的志留纪年代跨度与 亚当·塞治威克(Adam Sedgwick) 所命名的 寒武纪 在年代跨度上有重叠,而在 波罗的海 的 哥特兰 岛上的志留纪 地层 发育较好,在1893年提出了一个哥特兰纪(Gotlandian)与志留纪命名相互竞争。最终在1960年 哥本哈根 的国际地质大会上最终确定了志留纪的命名,并将其限定为罗德里克·莫奇逊命名时期中的上志留统。 志留一词为Silures的 日语 汉语音译。

时期划分

国际地层年代表

1859年,罗德里克·莫奇逊将上志留统分为兰多维列、温洛克、罗德洛三个阶段,该方案成为最早时期 英国 的划分方案,并被早期世界各国所采用。 哥本哈根 国际地质大会确立志留纪命名之后,于1965年国际志留系分会成立,其主要任务是建立全球志留纪年代 地层 序列,确立统一的志留系划分方案。20世纪70年代至80年代初期完成了“四统七阶”的划分工作,其顶层普里道利统没有进一步划分,暂不分阶。1985年,志留系完成全系8枚“金钉子”的确立并获得 国际地质科学联合会 的批准,成为 国际地层委员会 第一个全面完成年代地层“金钉子”工作的地层分会。志留系地层自下而上划分为兰多维列统(鲁丹阶、埃隆阶、特列奇阶)、温洛克统(申伍德阶、侯墨阶)、罗德洛统(高斯特阶、卢德福特阶)、普里道利统。

中国地层表

中国地质调查局 和全国地层 委员会组织 实施下,经国土资源部批准(国土资[2014]374号)出版发行了《 中国地层表 (2014)》,《中国地层表》《中国地层指南及中国地层指南说明书》是中国地质行业标准规范重要内容之一,在参考国际 地层学 研究的基础上编制了中国地区的地层年代表,该地层表将志留系划分为了四统九阶,将其兰多维列统特列奇阶时期分为马蹄湾阶、 南塔 梁阶两个时期。

地史特征

全球构造

志留纪时期延续了 奥陶纪 晚期的地质 构造运动 特点,全球进入了一轮新的板块运动。此轮板块运动呈现出区域性、大区域性的特点,进而影响全球的地理格局,如北美的 塔康运动 (Taconian Orogeny)、中国的 广西运动 (Kwangsian Orogeny)、 欧洲 的 加里东运动 (Caledonian Orogeny),最终使 西伯利亚地区 南部、北美 阿帕拉契亚 地区东部、 澳大利亚 东部、英国加里东地槽区的东部发生褶皱形成新的 山系 ,北美板块与西伯利亚板块的相向运动最终在志留纪对接拼合,使 古大西洋 闭合并形成新的劳伦大陆。 南美 地台 西缘及北缘、 非洲 地台北部和南缘及 印度 地台北部逐渐下降发生 海侵 。中国地台板块总体呈不断上升趋势, 华北 地台板块整个志留系期间海域不断变浅,扬子地台不断抬升并且向 西北 大规模扩大形成了更大规模的华南板块。

地层及地理特征

奥陶纪 末期的赫南特冰期持续了约20万年,之后的志留纪开始全球转暖, 冰川 快速消融, 海平面 在短时间内又形成了海侵的状态。海水的快速加深导致海底区域压力增大形成大范围缺氧,从而发育了 黑色 页岩 的沉积,该层黑色页岩带中蕴含着丰富的油气资源,成为志留纪地质时期的特色。志留纪陆地板块总体呈现抬升的特征,志留纪末期发生的 海退 使出露地表进一步扩大,许多陆表浅海因 地台 上升而成为陆地,气候也因此而变干燥,志留纪末与 泥盆纪 初常形成红色碎屑沉积可为佐证。地理环境的巨大变化,也引起后期生物界的重大变革。

矿产

铁矿

志留纪总体延续了 奥陶纪 时期的海洋环境,海底沉积了大量铁质形成了 鲕状赤铁矿 。如 美国 地区的 亚拉巴马州 , 田纳西州 和 乔治亚 等州盛产的 铁矿石 ,中国川西北龙门山地区的江油式铁矿,中国 准格尔 地区的 磁赤铁矿 等。

石煤

早 古生代 生产发育了一系列由黑色 页岩 、碳质页岩、炭 硅质页岩 、 结核 状 磷块岩 、粉砂质页岩等组成的黑色岩系,该岩系厚度变化大,但层位稳定,岩层内蕴藏着丰富的 石煤 、钒、磷、 及多金属 稀有元素 。

磷

海平面上升 ,温暖潮湿的气候条件下,钙、磷融入海洋中形成了大量的含磷 地层 。

岩盐

海水咸化,干燥炎热的气候环境易形成 岩盐 层。

石油和沥青

黑色岩系中含有石油和 沥青 等资源,美国 俄克拉何马州 克林教及中国贵州中下志留统翁项群中发现油气资源, 云南省 东北部的妙高组、 玉龙寺组 及 江苏省 南部 坟头组 内含有沥青资源。

铜矿

在中国新疆南部 阿克苏地区 柯坪县 早志留纪柯坪塔格组中有含铜砂岩 透镜 体;中国 云南省 昭通市 大关县 上志留统下部回星哨组中发现含铜砂岩。

其他

钒、钡等 稀有元素 矿产。

气候环境

经过 奥陶纪 末期冰期事件后,志留纪气候快速转暖,形成了一个由 温室效应 控制、气候相对平稳的地质历史时期。 南极冰盖 的快速消融导致 大气环流 减弱,海水环流不畅形成滞流环境,含氧量的降低导致形成全球广布的黑色 页岩 带,是志留纪时期 地层 的重要特征。在北美、 欧洲 、中亚 哈萨克斯坦 、 澳大利亚 、 西伯利亚地区 、华南板块中均有 碳酸盐岩 和生物礁、红层分布,表明全球大部分的板块都处于温暖和干热的气候条件下。奥陶纪末期赫南特冰期仅在 南极 地区发育 冰盖 ,在南美西部和南非开普地区发现了含有冷水型的腕足类动物,南美还发现有 冰碛岩 ,表明该地区当时处于接近南极的高纬度地区。

生命发展

奥陶纪 末期全球 生物大灭绝 事件造成了海洋生物群中85%的生物物种灭绝,志留纪是个板块活跃的时期,由于构造环境和古地理环境的变化,生物界也产生了重大变革,各种海相生物类群逐渐复苏并开始差异辐射。

参考资料

  1. 国际年代地层表(2022年10月版) 国际地层学委员会 2023-01-18
  2. 《中国地层表(2014)》正式实施 中国地质调查局 2023-01-18
  3. 2023-02-01
  4. 志留纪 中国大百科全书 2023-01-20
  5. 镜眼虫目 中国大百科全书 2023-01-20
  6. 裂肋虫目 中国大百科全书 2023-01-20
  7. 几丁虫 中国大百科全书 2023-01-20
  8. 层孔虫 中国大百科全书 2023-01-20