第十三章 晚古生代的古生物、古地理和古构造史

象州型
地层：浅水碳酸盐岩为主，厚度较大 生物化石：丰度和分异度高；以腕足、 珊瑚、层孔虫、苔藓虫大量繁盛为 特色，并有双壳、腹足、头足、三 叶虫、棘皮类、厚壳竹节石、介形 虫、藻类等多门类化石。层孔虫、 复体四射珊瑚和层孔虫为主筑积而 成的生物礁广泛分布。 环境：清洁浅水、动荡富氧的碳酸盐台 地环境
山西太原
P1
石炭系剖面
太原组分三段：
每段底部均为粗碎屑沉 积，平原河流至三角洲 沉积组合； 中部变细，出现页岩及 煤层( 滨海沼泽）； C2 上部为灰岩，含海相底 栖生物。
上含页岩和含蜓灰岩，滨海沼泽至浅海沉积环境
旋回清楚，反映陆 相和海相（滨海沼泽至 浅海）交替出现的环境。
下部页岩，含 煤层，底部有 山西式铁矿
蜥螈(P1)—原始爬行类
大异齿龙(P)—背部具帆状构造
爬行类 reptile
中龙的分布与大陆漂移
两栖类一直在减少
以前人们对世界上两栖类动物数量的减少 的印象，主要是来自口耳相传的说道，并 没有多少确切的依据。现在，通过对从 1950年到1997年多达900种以上的两栖类 动物数量的时间序列研究，这些印象得到 了证实。在过去的40多年里，两栖类动物 数量的以每年平均4－5％的速度减少，并 且在1960年代有某些突然的下降。 [Nature, 2000/4/14, p. 752]；
晚古生代的主要特征
1 生物界—海生无脊椎动物发生重大变化；陆 生植物大量繁盛；陆生脊椎动物逐渐征服大 陆（鱼类、两栖类、原始爬行类） 2 属海西构造阶段，板块缝合（劳俄板块与西 部利亚板块，华北板块和西伯利亚板块与哈 萨克斯坦板块、非洲板块与劳俄板块等缝 合），Pz2末期全球联合古大陆形成 3 沉积类型复杂多样，沉积矿产类型繁多
D1莲花山组/Cam3,广西金秀河口美村
交错层理，D1 莲花山组, 广西横县六景
Rusophycus Cruziana D1莲花山组, 广西 横县 六景
泥质砂岩, D1那高岭组, 广西横县六景
砂岩, 黑色页岩, D1郁江组, 广西北流大风门
D2 东 岗 领 组 贵 州 独 山 ,
珊瑚礁,D2东岗领组,贵州独山
区植 物 分
安加拉植物群 热带植物区 舌羊齿植物群
华夏植物群 欧美植物群
泥盆纪植物根系的演变
早泥盆世 裸蕨类植物
早泥盆世陆生植物
晚 泥 盆 世 陆 相 生 境
芦木 (C2-P)
科达 (C-P)
舌羊齿(P)
石炭纪煤沼环境
引螈 鳃龙
石 炭 纪 昆 虫
Carboniferous insect
D1
西伯利亚 劳俄大陆 中国 。 0
哈萨克斯坦 冈 瓦 纳
C3
西伯利亚
中 国 。 0
劳俄大陆 哈萨 克斯坦
P2
联 合 大 。 0
冈瓦纳大陆
陆
联合古大陆 的逐步形成 C2-P1北美板 块与非洲板 块碰撞，形 成阿帕拉契 亚褶皱带 P西伯利亚板 块与欧洲板 块碰撞，形 成乌拉尔褶 皱带 C1/C2天山运 动 中间地块逐 渐北移
陆
泥盆纪
生
植
石炭纪
物
二叠纪
特 点
矮小的裸蕨类 D1 ：无根茎叶的分 高大的蕨类为主 化，如裸蕨； 石松、 节蕨、 真蕨、 种子蕨、 裸子植物为主 D2：根茎叶分化，如 科达 松柏、苏铁、 原始石松类 昆虫开始出现 银杏 D3： 出现小森林和原 C2全球第一次重要成煤期 始裸子植物
D3时植物的根系可达1m
华南板块二叠纪古地理（2）
东吴运动：大规模海退，玄武岩喷发，华夏古 陆上升
龙潭组：岩相分异加剧（自西向东）： 玄武岩→陆相火山喷发夹煤→海陆交互含煤 沉积→海相碳酸盐岩（吴家坪组） →海陆 交互含煤沉积（湘赣地区及粤北） →粗碎 屑含煤沉积（粤东及闽中） 长兴组陆相含煤沉积
华南地区栖霞期古地理图
象州型D
南丹型D
D2-罗富组黑色泥岩, 广西南丹罗富
泥盆纪华南板块内部古地理变化
1 S/D连续沉积区：滇东、钦防海槽 2 D1主要限于滇黔桂海，以碎屑岩及泥灰质沉积为主； 晚期开始出现南丹型和象州型岩相分异 3 D2-3：地势平缓，海侵范围扩大，岩相分异加剧： 滇黔桂地区：南丹型和象州型； 湘粤:超覆区, 亦有岩相分异,”宁乡式”鲕状赤铁矿. 湘赣交界、鄂西：海陆交互碎屑岩沉积为主 闽中：山前断陷盆地的磨拉石粗碎屑沉积 下扬子地区：五通组以近海河湖相沉积为主，夹海 相层（小腕足化石）
P2
P1
华南板块二叠纪古地理（1）
梁山组：滨海－湖沼相陆源碎屑沉积限于昆 明、贵阳至江南古陆一线以北的上扬子地 区； 栖霞期：最大海侵期，岩相均一 茅口期：岩相分异明显，湘中、下扬子地区 滞留静水环境的硅质、泥质沉积；闽浙赣 地区近海碎屑含煤沉积；上扬子地区灰岩； 康滇古陆附近，晚期出现玄武岩喷发。
华 南 地 区 茅 口 期 古 地 理 图
华南地区龙潭期古地理图
华 南 地 区 大 隆 期 古 地 理 图
干旱气候条件下的内陆河湖沉积
P3
河湖沉积环境
P2
海退背景下的三角洲平原泥炭沼泽环境
P1
山 西 太 原 二 叠 纪 地 层 剖 面
华北板块二叠纪地层序列
时代 P2 组 石千峰组 上石盒子组 下石盒子组 P1 山西组 太原组中上部 C 太原组下部 岩 性 红色砂泥岩，含石膏，干旱气候条件 杂色砂页岩，少量植物化石，半干旱气候 黄绿、灰绿色砂页岩，下部含不规则煤层， 植物化石丰富 黑色砂页岩含煤沉积及钙质页岩，近海平原 泥炭沼泽
？
大绝灭
O/S
据戎嘉余等，2004
D2
泥盆纪的颠石燕类
D3 石燕贝类，South China
石炭纪长身贝类
二叠纪长身贝类
晚 古 生 代 化 石 图 版
泥 盆 纪 的 牙 形 石 化 石 图 版
三、晚古生代的古地理
1 泥盆纪古地理
2 石炭纪古地理 3 二叠纪古地理
1、泥盆纪古地理
华南板块泥盆系发育; 华北板块主体无泥盆系记录
长身贝类为主 旋壁 3-4 层 蜂巢 层
蜓
Pz 末期 四射珊瑚、横板珊瑚、蜓、三叶虫、笔石、竹节石、软舌螺和 绝灭类 长身贝类等 别 生物分 暖水动物群，温凉水动物群和冷水动物群 区（群）
F/F集群绝灭：珊瑚25科，具铰纲腕足17科，菊石14科，海百合13科， 盾皮鱼12科，层孔虫11科（几乎全部），竹节石（几乎全部），三叶虫 8科，介形虫10科；浮游植物90%
第十三章 晚古生代的古生物、 古地理和古构造
一、晚古生代的划分和特征
二、晚古生代的生物界
三、晚古生代的古地理
四、晚古生代的古构造
五、晚古生代的沉积矿产
一、晚古生代的 划分和特征
• 泥盆纪（早、中、晚） • 石炭纪（早、晚） • 二叠纪（早、中、晚）
Pz2时限：416-251Ma， 延续165Ma
海
四射珊 瑚 腕足类
生
泥盆纪
无
脊
石炭纪
椎
动
物
二叠纪
D2-D31: 双 带 型 和 C1: 三带型单体 泡沫型 石燕贝 类繁盛， D3 穿孔贝类
D1→D3石燕类展翼变短, 中槽中隆从光滑到有放射 线,C尚出现分叉
P1:三带型复体 长身贝类，石燕贝类， 晚期欧姆贝类 个大， 拟旋 脊、列孔、 副隔壁 特化
EN C1 D3 D2 D1
WS
中国东部 泥盆纪的 海侵超覆
D1
泥盆纪时华北板块无沉积记录； 华南板块北缘D/S,无火山活动， 为砂页岩和灰岩沉积，西缘为碳 酸盐，东南缘无露头。
滇东、钦防等处的海 水向大陆逐 渐侵进，尤 其是向北东 方向明显
D2
D2海侵遍及湘中到赣西地区
D3
D3海侵到达湘北，淹没江南古陆与中扬子区连通
南丹型
地层：主要为暗色含浮游、游泳生物 的薄层泥岩、泥灰岩、泥晶灰岩 和硅质岩 生物化石：菊石、竹节石及无眼的三 叶虫 环境：较深水滞流贫氧的微型裂陷槽 （台内断槽）沉积
海槽型
南丹型
华南泥盆系柱状对比图
象州型
南丹型泥盆系 象州型泥盆系
桂中
华南泥盆系沉积示意剖面图
海槽型泥盆系
Limestone with stromatoporoids, D2d-j, 贵州独山
华北板块主体自二叠纪起已基本脱离海洋环境 华北板块主体自二叠纪起已基本脱离海洋环境
华北板块二叠纪古地理
早二叠世早期（太原组中上部）华北及东 北南部普遍出现聚煤环境 山西组：华北中部为有利成煤带 石盒子组：淮南地区发育含煤沉积及富含 海相的夹层 石千峰组：红色河湖碎屑沉积广布
P2-1
P2-2
P3
新方案 P2=P3 P1=P1+P2 C-P division, 2001
滞留还原条件沉积
黔中P
地层剖面图
P3
海陆交互相
浅海碳酸盐台地沉积
P2
浅海碳酸盐台地沉积
P1
滨海沼泽环境
华南板块二叠纪地层序列
时代 组 大隆组 长兴组 龙潭组 茅口组 栖霞组 梁山组 马平组（上部） 岩性 暗色硅质岩 灰岩、含燧石结核灰岩 海陆交互含煤碎屑沉积，夹灰 岩层 灰白色厚层灰岩 黑色含燧石结核生物碎屑灰岩 含煤碎屑沉积 灰岩，Pseudoschwagerina 带
2、石炭纪古地理
华南板块石炭纪地层序列及 华南板块石炭纪古地理 华北板块石炭纪地层序列及 华北板块石炭纪古地理
马 平 组 咸 宁 组
C2
潮 坪
摆 佐 组 上 司 组
C1
灰岩、泥灰岩夹 砂岩
旧 司 组 祥 摆 组
煤层
砂页岩夹煤层
黔 南 石 炭 系 柱 状 图
潮坪沉积
华南板块石 炭纪古地理
早石炭世早期： 滇黔桂地区：岩相分异 湘粤：陆表海碳酸盐岩及 碎屑岩沉积 湘赣交界至广东陆丰：海 相碎屑沉积； 赣东、浙闽：陆相沉积 早石炭世晚期： 滇黔桂地区：碳酸盐岩为 主； 湘粤：下部为滨海沼泽， 上部为浅水灰 湘赣交界：滨海含煤碎屑 沉积； 赣东、浙闽：陆相含煤沉 积 下扬子地区：滨海碎屑沉 积至碳酸盐沉积 晚石炭世：海侵扩大，陆棚 浅水碳酸盐沉积，岩相、 厚度稳定
本溪组：东北低西南高 辽宁本溪 厚度 160－300m 灰岩层 5－6 层 煤层 可采 化石带 2 河北唐山 约 80m 3层 2层 山西太原 50m 以下 1层 不含重要煤层 1（上部）
太原组：地势北高南低，海岸线逐渐南移；本溪、北京、大同以及
鄂尔多斯东胜地区为陆相含煤沉积区；河北唐山有少数海相灰岩夹层，晋东南 沁水盆地和冀南磁县一带灰岩六层，皖北、淮南地区，灰岩层数可达 12 层。
C1
石炭纪时，华南板块的北、西和东 南均为被动大陆边缘 石炭纪时，华北板块的北缘为活动 大陆边缘，南缘东段为被动大陆边 缘，南缘西段为活动大陆边缘
C2
C2 华北南岸海侵广泛，皖北、豫西 及鄂尔多斯有明显超覆。北部本溪、 北京、大同、东胜地区出现陆相含 煤沉积。
3、二叠纪古地理
•华南板块二叠纪地层序列 及华南板块二叠纪古地理 • 华北板块二叠纪地层序列 及华北板块二叠纪古地理
华南板块泥盆纪地层序列 ——象州型和南丹型 华南板块泥盆纪古地理
融 县 组
上部以白云质灰岩、白云岩为主；
中部泥晶到粉晶灰岩 下部生物灰岩为主，底部具角砾灰岩
深浅海
谷 闭 组
厚层含生物灰岩为主，含腕足、珊 瑚及牙形石，为碳酸盐台地沉积
台地相 浅海 滨浅海
桂 中 泥 盆 系 剖 面
滨海
拖鞋珊瑚 方锥珊瑚
二、晚古生代的生物界
1 脊椎动物 2 陆生植物 3 海生无脊椎动物
陆 泥盆纪 鱼类的时代
生
脊
椎
动
物 二叠纪
石炭纪
两栖类的时代
两栖类的大发展 两栖类的进化 C2 原始爬行类的出现 爬行类的初步发展 主要为迷齿类（或 原始爬行类— 称坚头类） Pangea 形成的证 晚期出现原始爬行 据 类（卵生）
四、 晚古生代的古构造
1. 全球晚古生代板块构造演化背景 2. 中国及邻区晚古生代古构造演化
∈3
西 冈 瓦 纳 美北 俄罗斯
中国 东 西伯利亚 哈萨克斯坦 冈 瓦 纳 0。
S2
北美
西伯利亚 哈萨克斯坦 俄罗斯
。 0
冈
瓦
纳
O2
西 冈 瓦 北美 纳 俄罗斯
中国 西伯利亚 东 哈萨克斯坦 冈 瓦 纳 0。
华北板块石炭纪地层序列
时代 C2—P1 C2 组名 太原组 本溪组 O1
石炭系和二叠系界线位于太原组下部； 近海和海陆交互含煤碎屑堆积（平原河流—三角洲—浅海沉积旋回） 。
岩性 三个砂岩—页岩及煤层—灰岩沉积旋回 砂页岩夹煤层和灰岩， 底部发育铁铝质风化 壳，滨海至滨海沼泽环境
晚石炭世（C2)华北板块古地理
D1:无颌类为主； D2-3:上下颌分化， 如沟鳞鱼； 晚期出 现鱼类向两栖类 的演化
泥盆纪沟鳞鱼
Placoderms（盾皮鱼类）
Devonian lungfish
肺鱼(lungfish) 总鳍鱼（crossopterygian)
Байду номын сангаас
鱼石螈(D3-C1)—最早原始两栖类
amphibian
引螈（两栖类）—二叠纪