地球历史(古生代)

二、显生宙（5.4亿年前——现在）


（一）古生代


（1）寒武纪（5.43——4.9亿年前）
寒武纪（Cambrian）是显生宙（Phanerozoic）的开始，名字来自于英国威尔士的一个古代地名罗马名称“Cambria”，该地的寒武纪地层被最早研究。中文名称源自旧时日本人使用日语汉字音读的音译名“寒武纪”（音读：カンブキ 罗马字：kan bu ki）。


1.海洋占优势的世界
在5.4亿年前，或潘诺西亚大陆形成的6000万年后，潘诺西亚大陆分裂成四个大陆：劳伦大陆、波罗地大陆、西伯利亚大陆、冈瓦那大陆。泛大洋随者潘诺西亚大陆的分裂而扩张。寒武纪气候温暖，海平面升高，浅海淹没了大片的低洼地。这种浅海地带为新的物种诞生创造了极为有利的条件。


2.寒武纪生命“大爆炸”
在寒武纪开始后的短短数百万年时间里，包括现生动物几乎所有类群祖先在内的大量多细胞生物突然出现，这一爆发式的生物演化事件被称为寒武纪生命“大爆炸”。带壳、具骨骼的海洋无脊椎动物趋向繁荣，它们营底栖生活，以微小的海藻和有机质颗粒为食物，其中，最繁盛的是节肢动物三叶虫，故寒武纪又称为“三叶虫时代”，其次是腕足动物、古杯动物、棘皮动物和腹足动物。


（2）奥陶纪（4.9——4.38亿年前）
奥陶纪（Ordovician）是英国地质学家C.拉普沃思于1879年用Ordovices命名的，Ordovices是威尔士地区的一古民族名“奥陶”一词系Ordovices的日文汉语音译。


1.古地理
在奥陶纪时，许多张裂的海盆使得古大陆劳伦西亚、波罗的、西伯利亚和冈瓦纳大陆分离开来，包括古大西洋(Iapetus Ocean)隔开了波罗的和西伯利亚大陆，后来古大西洋闭合时，形成了加里东山脉(Caledonide Mts.)以及北阿巴拉契亚山脉(Appalachian Mts.)。还有古地中海(Paleo-Teyhys Ocean)把冈瓦纳大陆从波罗的和西伯利亚大陆分隔了开来，而巨大的古大洋(Panthalassic Ocean)则覆盖了当时大部分的北半球。


2.气候——从温暖到严寒
奥陶纪早、中期继承了寒武纪的气候，气候温暖、海侵广泛，温暖的海水把石灰岩和盐岩沉淀在冈瓦纳大陆的赤道地区(Australia澳洲、India印度、China中国与Antarctica南极洲)；奥陶纪晚期则进入了一个大冰期。冰原的厚度可以达到3 km，覆盖了非洲(Africa)的北部与中部的大部分以及部分的南美洲(Amazonia,亚马逊盆地)。


3.生物——最早的鱼类出现
奥陶纪中期，在北美落基山脉地区出现了原始脊椎动物异甲鱼类——星甲鱼和显褶鱼，在南半球的澳大利亚也出现了异甲鱼类。

海生无脊椎动物空前发展，其中以笔石、三叶虫、鹦鹉螺类和腕足类最为重要。

珊瑚自中奥陶世开始大量出现

，复体的珊瑚虽说还较原始，但已能够形成小型的礁体。

植物仍以海生藻类为主，但淡水植物据推测可能在奥陶纪也已经出现。


4.第一次物种大灭绝
在距今4.4亿年前的奥陶纪末期，是地球史上第三大的物种灭绝事件，约85%的物种灭亡。古生物学家认为这次物种灭绝是由全球气候变冷造成的。在大约4.4亿年前，现在的撒哈拉所在的陆地曾经位于南极，当陆地汇集在极点附近时，容易造成厚厚的积冰---奥陶纪正是这种情形。大片的冰川使洋流和大气环流变冷，整个地球的温度下降了， 冰川锁住了水，海平面也降低了，原先丰富的沿海生物圈被破坏了，导致了85%的物种灭绝。


（3）志留纪（4.38——4.1亿年前）
志留纪（Silurian）是古生代的第三个纪。“志留”一词源自英国东南威尔士一个古代部族（Silures）居住的地方名“Siluria”。日文音译，我国沿用。


1.古地理
志留纪时期全球主要的地块有冈瓦纳、劳伦、欧洲（波罗的海）、西伯利亚、科累马、哈萨克斯坦、中朝、塔里木、华南等9个。其中最大的是冈瓦纳地块，集中在南半球的高纬度区。其他地块则分布在当时的中、低纬度区，特别是低纬度区。

介于劳伦和欧洲两大板块之间的海洋为古大西洋(加里东海)。这一古洋在加里东末期一度闭合，形成加里东褶皱带。劳伦板块与之间的前阿巴拉契亚洋闭合后形成阿巴拉契亚褶皱带。劳伦板块与欧洲板块在志留纪末期相遇碰撞，形成广泛沉积老红砂岩的欧美大陆。

当时的西伯利亚板块与现今的地理方位几乎转了180°哈萨克斯坦板块是由数个中间地块联合而成，介于西伯利亚与塔里木两个板块之间。无论从动物群特征或海相红层等沉积特征来看，都表明塔里木介于中朝与华南二板块之间。中朝与华南两个板块之间为秦岭洋。


2.气候
志留纪初期，南极冰盖迅速消融，导致志留纪海洋和大气环流减弱，纬向气候分带不明显，深海部分相对较暖，含氧量较低，易成滞流。因此，除高纬度的冈瓦纳大陆外，其他各板块大都处于干热或温暖的气候条件下。


3.生物——最早的陆地植物出现
这个时期最大的特点是植物开始登上陆地。作为陆生高等植物的先驱，低等维管束植物开始出现并逐渐占领陆地，其中，裸蕨类和石松类是目前已知最早的陆生植物。

伴随着陆生植物的发展，志留纪晚期还出现了最早的昆虫和蛛形类节肢动物。

在海中出现了有颌骨的鱼类--棘鱼类，棘鱼类演化出了鳃盖骨，为随后鱼类等高等脊椎动物的大发展奠定了基础。

海洋无脊椎动物发生了重要的更新，繁盛一时的三叶虫逐渐衰退，板足鲎类开始兴

起，是当时海洋节肢动物中个体最大的种类。

海中有成群的珊瑚聚集生活，最后形成珊瑚礁。


（4）泥盆纪（4.1——3.54亿年前）
“泥盆”（Devon）来自日语，是英国英格兰西南半岛上的一个郡名的日语音译（现称德文郡，Devonshire），日语中“泥”读dee，“盆”读bon，所以日本人就用汉字“泥盆”翻译英文Devon。泥盆纪是英国地质学家塞奇威克（A.Sedgwick）和默奇森（R.I.Muchison）研究了该郡的“老红砂岩”后，于1839年命名的。


1.古地理
由于早古生代加里东运动影响的结果，同时，从泥盆纪开始，地球又开始发生了海西运动。因此，泥盆纪时许多地区升起，露出海面成为陆地，古地理面貌与早古生代相比有很大的变化。

冈瓦纳古陆是最完整、最大的古陆，包括已知大陆壳的一半以上，围绕南极地区分布。由现在的非洲、阿拉伯半岛、马达加斯加、南美、印度、澳大利亚、新西兰、南极和可能的南欧、土耳其、阿富、伊朗、中国西藏等组成。

劳亚大陆的西部，由劳伦古陆和波罗的古陆构成超大陆，亦称欧美联合大陆。劳伦古陆以北美地台为主体，加上苏格兰、部分的爱尔兰。波罗的古陆主要包括乌拉尔以西的俄罗斯地台、芬兰、斯堪的纳维亚半岛。欧美联合大陆的陆相沉积含有近似的非海相和淡水的鱼化石、植物化石。

欧美联合大陆以东为一些分散的大型陆块或小型至微型陆地群组成，其中，以西伯利亚、哈萨克斯坦、华北和华南古陆较大。后者的位置接近赤道附近和北半球中纬带。西伯利亚则处于高纬带。

泥盆纪时的海水覆盖面积约占地球的85%,其分布特点包括广阔的构成北半球的古太平洋，位于冈瓦纳古陆以北的古地中海和各陆块之间狭窄的陆间海，以及大陆之上的陆表海。


2.气候
化石记录说明远至北极的地区当时处于温带气候。


3.生物——最早的两栖类和裸子植物出现
脊椎动物中鱼类（包括甲胄鱼、盾皮鱼、总鳍鱼等）空前发展，故泥盆纪又有“鱼类时代”之称。晚期甲胄鱼趋于绝灭，原始两栖类（迷齿类（Labyrinthodontia）（亦称坚头类）开始出现。

无脊椎动物除珊瑚、腕足类和层孔虫（Stromatoporoidea，腔肠动物门，水螅虫纲的一个目）等继续繁盛外，还出现了原始的菊石（Ammonites，属软体动物门，头足纲的一个亚纲）和昆虫。

早期裸蕨繁茂，中期以后，蕨类和原始裸子植物出现。


4.第二次物种大灭绝
第二次物种大灭绝发生在泥盆纪晚期，其原因也是地球气候变冷和海洋退却。 在距今约3.65万年前的泥盆纪后期，历经两个高峰，中间间隔100万年，是地球史上第四大的物种灭绝事件，海

洋生物遭到重创。


（5）石炭纪（3.54——2.95亿年前）
石炭纪的名字来自于上石炭纪时期在全世界各地形成的煤，1822年首见于科尼比尔 W D《英格兰和威尔士的地质报告》。在西欧石炭纪一般被分为上下两个亚纪，在美国分密西西比亚纪和宾夕法尼亚亚纪，在俄罗斯分上中下三个亚纪。


1.古地理
在泥盆纪中北美地块和北欧-俄罗斯地块结合到一起。这块大陆与后来的冈瓦那大陆的其它部分（今天的非洲、南美洲、南极洲、澳大利亚和印度）之间部分是由不同的地形组成的海洋。在上泥盆纪这些地区与北美-北欧-俄罗斯组成的大陆已开始有接触。

石炭纪内这个过程继续发展，到上、下石炭纪交界的时期这个过程达到一个高潮。直到上石炭纪非洲西北部与北美之间的空隙才被填补。阿巴拉契亚山脉的造山运动完成。二叠纪内今天的西伯利亚与俄罗斯相接，乌拉尔山脉形成，盘古大陆形成。


2.气候——石炭-二叠纪大冰期开始
石炭纪开始时非洲的南角位于地球的南极。石炭纪中冈瓦纳超大陆按顺时钟方向旋转，到二叠纪时南极洲位于南极。

石炭纪开始后气温下降，在下石炭纪就已经有冰川形成，但到石炭纪/二叠纪间期冰川发展到了高潮期。在冈瓦纳超大陆到处都可以找到冰川的痕迹。

地质分析证明在石炭纪中气温比较温暖的时期与气温比较寒冷的时期不断交替。上石炭纪的大量煤的沉积可能与海面的不断上下波动。这个波动可能是由于冈瓦纳超大陆南部冰川的融化和延长而造成的。


3.生物——最早的爬行类出现
在上石炭纪的末期找到了最古老的可以算作爬行动物的骨骼化石。这时也出现了最早的带有硬壳的蛋。

上石炭纪时的蕨类植物森林的规模可以从今天煤层的规模中看出来。这些成为今天的煤的植物中最主要的是鳞木目和封印木属的植物。

最早的无翼的昆虫在下泥盆纪时代就出现了，到上石炭纪已有有翼的昆虫。这些昆虫还无法折叠它们的翅膀（如蜻蜓等），石炭统煤系地层中发现超过500种的昆虫。

泥盆纪海中占支配作用的带有硬骨装甲的鱼在泥盆纪-石炭纪的大灭绝后没有再恢复过来。石炭纪海中的主要鱼类是活动灵便的辐鳍鱼类。

海百合是石炭纪出现的新生物，它们属于棘皮动物。其它留下许多化石的动物有苔藓虫动物门的动物和希瓦格蜓和纺锤蜒，后两者是单细胞动物，但它们可以达到10厘米大。

石炭纪时在陆地上生活的唯一的脊椎动物是两栖动物，但它们还保存着相当的水生习性。由于它们在陆地上还没有竞争对手，因此它们的种类非常多，有些一直长到6米长。


（6）二叠纪（2.95——

2.5亿年前）
二叠纪（Permian）是古生代的最后一个纪，也是重要的成煤期。1841年英国地质学家在乌拉尔山脉西坡发现一套发育完整，含有化石较多的地层，可以作为二叠纪标准剖面，并依出露地点卡玛河上游的彼尔姆地区命名为Permian系，英文Permian即源于俄文的音译。中译二叠系是根据二分性明显的德国地方性名称Dyas的意译而来。


1.古地理
二叠纪的地壳运动比较活跃，古板块间的相对运动加剧，世界范围内的许多地槽封闭并陆续地形成褶皱山系，古板块间逐渐拚接形成联合古大陆（盘古大陆）。陆地面积的进一步扩大，海洋范围的缩小，自然地理环境的变化，促进了生物界的重要演化，预示着生物发展史上一个新时期的到来。


2.气候
早二叠世的气温被认为是相当低的，其后才逐渐改变。巨大的沙漠覆盖了盘古大陆(Pangea)的西半部，南半球广泛的含煤建造则标示一种温湿的气候。


3.生物
脊椎动物在二叠纪发展到了一个新阶段。兽孔类是二叠纪中、晚期和三叠纪的似哺乳爬行动物，世界各地皆有发现。

爬行动物中的杯龙类在二叠纪有了新发展；中龙类游泳于河流或湖泊中，以巴西和南非的中龙为代表；盘龙类见于石炭纪晚期和二叠纪早期。

两栖类进一步繁盛。

鱼类中的软骨鱼类和硬骨鱼类等有了新发展，软骨鱼类中出现了许多新类型，软骨硬鳞鱼类迅速发展。

二叠纪末，海生无脊椎动物中，四射珊瑚、横板珊瑚、筳类、三叶虫全都绝灭；腕足类大大减少，仅存少数类别。

早二叠世的植物界面貌与晚二叠世相似，仍以节蕨、石松、真蕨、种子蕨类为主。晚二叠世出现了银杏、苏铁、本内苏铁、松柏类等裸子植物，开始呈现中生带的面貌。


4.第三次物种大灭绝——地球历史上最严重的大灭绝事件
二叠纪末生了有史以来最严重的大灭绝事件，估计地球上有96%的物种灭绝，其中95%的海洋生物和75%的陆地脊椎动物灭绝。三叶虫、海蝎以及重要珊瑚类群全部消失。陆栖的单弓类群动物和许多爬行类群也灭绝了。

这次大灭绝使得占领海洋近3亿年的主要生物从此衰败并消失，让位于新生物种类，生态系统也获得了一次最彻底的更新，为恐龙类等爬行类动物的进化铺平了道路。科学界普遍认为，这一大灭绝是地球历史从古生代向中生代转折的里程碑。其他各次大灭绝所引起的海洋生物种类的下降幅度都不及其1/6，也没有使生物演化进程产生如此重大的转折。

科学家认为，在二叠纪曾经发生海平面下降和大陆漂移，这造成了最严重的物种大灭绝。那时，所有的大陆聚集成了一个联合的古陆，富饶的海岸线急剧减

少，大陆架也缩小了，生态系统受到了严重的破坏,很多物种的灭绝是因为失去了生存空间。更严重的是，当浅层的大陆架暴露出来后，原先埋藏在海底的有机质被氧化，这个过程消耗了氧气，释放了二氧化碳。大气中氧的含量有可能减少了这对生活在陆地上的动物非常不利。随着气温升高，海平面上升，又使许多陆地生物遭到灭顶之灾，海洋里也成了缺氧地带。地层中大量沉积的富含有机质的页岩是这场灾难的证明。