第十二章 早古生代古生物、古地理和古构造

新的划分 志留纪四分
《2004 国际地层表》
早古生代的主要特征
1 生物界—寒武纪生物大爆发(Cambrian explosion）；海生无脊椎动物空前繁盛（环 境分析、地层对比、生态分异、生物分区); 植物登陆；奥陶纪末期生物大绝灭(mass extinction)事件 2 属加里东构造阶段，陆壳板块扩大和增生 （陆相沉积、生物上陆） 3 沉积类型复杂多样，奥陶纪末期冈瓦纳大陆 发育冰川
• 礁相-reef facies
浮游相 生物—漂浮、游泳生物为特征 共生岩石类型—深水或静水环境的黑 色页岩、硅质岩等
分布区—台盆、半深海或深水海槽区 实例—晚奥陶世五峰组的笔石页岩相
笔石页岩相
Monograptus lobiferus
底栖相（壳相）
正常浅海底栖生物：三叶虫，腕足等 典型的浅海相灰岩、泥灰岩
山东长清县张夏∈2剖面
∈3崮山组
∈2张夏组
山东长清县张夏∈2-3剖面
∈3长山组
内碎屑灰岩，碎屑周围有紫红色氧化圈
Байду номын сангаас
∈3凤山组
生物扰动条带灰岩
华北板块寒武纪古地理格局 内蒙古
NNE
北缘-被动类型 大陆边缘
南缘-活动类型 大陆边缘
SSW
Camb. Paleogeography, NCP, SEE 裂陷槽 SN
4、笔石
地层意义重要的门类——笔石
早奥陶世早期：树形笔石目为主，如网格笔石 早奥陶世中晚期：正笔石目无轴亚目均分笔石 动物群，如对笔石； 中晚奥陶世：胞管内弯型为主，笔石体复杂具 次枝，以无轴亚目、隐轴亚目和有轴亚目 双列合攀为主，如雕笔石
三叶虫地层意义下降；次要生物门类： 鹦鹉螺、牙形石、腕足
早奥陶世刺笔石
二、早古生代的生物界
1 小壳动物群：震旦纪末期出现、寒武纪初大
量繁盛，个体微小（1—2mm），具外壳的多门
类海生无脊椎动物群。包括软体动物门中的软
舌螺、单板类和腹足类，腕足类以及分类位置
不明的类型。
意义：第一个广布的带壳生物群，完成了从无壳到 有壳的演化历程，是寒武纪的起点。
早期 小壳动物 群
寒武纪 化石 图版
奥陶纪 化石图版
志留纪 化石 图版
整个早古生代均有牙形类分布。寒武纪和奥陶纪 以单锥型牙形石为主，早奥陶世中晚期出现台型和分 枝型牙形石。志留纪牙形石进一步发展。全球对比的 主要依据。
早古生代还有腹足类、双 壳类、苔藓虫、棘皮类、 古杯类及海绵等生物。
生物相和生物分区
生物古地理分区主要指因温度控制和
镜眼虫目较为重要。
奥 陶 纪 三 叶 虫
Isotelus
（ 等 称 虫 ）
Dalmanitina 小达尔曼虫 O2-3
Coronocephal us王冠虫, S2
∈2 Burgess 页岩生态 复原 Canada
包括节 肢、海 绵、和 水母等
4、笔石
树形笔石——出现于早寒武世，绝 灭于C1； 正笔石——奥陶纪大发展，D1绝灭
下寒武统各 组界限
∈1天河板组 ∈1石牌组 ∈1水井沱组
∈2覃家庙组 /∈1石龙洞组;
∈2覃家庙组
∈1石龙洞组
∈3三游洞组
∈1sh
O1西陵峡组 ∈3三游洞组
O1西陵峡组/∈3三游洞组;
寒武纪扬子板块及其东南大陆 边缘横向古地理变化
扬子板块东南被动大陆边缘
华夏板块
寒武纪扬子板块北部大陆边缘
南秦岭区（商丹古缝合线以南）：为被动大陆边缘上的裂谷盆 地，中晚寒武世为火山岩沉积（二道桥组下部）
波痕和鱼骨状交错层理
华北板块寒武纪地层序列
凤山组 ∈3 长山组 崮山组
灰岩、泥质灰岩和竹叶状灰岩，含蝙 蝠虫和蝴蝶虫，竹叶状灰岩是同生砾 岩—风暴
鲕粒灰岩为主，含德氏虫等，波痕、 交错层理发育—潮下高能环境 紫色泥岩为主，向上碳酸盐含量增高， 滨、浅海沉积
紫红色钙质页岩夹泥质灰岩泥裂、雨痕、岩 盐假晶、波痕和鱼骨状交错层理干热条件下 的滨浅海沉积，含三叶虫中华莱德利基虫
（与伊迪卡拉动 物群共生）
小壳动物 群(Siberia)
2 澄江动物群
澄江动物群: 寒武系底部继小壳 动物群之后出现的第一个多门 类混生生物群。主要门类有海 绵、腔肠、栉水母、节肢、鳃 曳、叶足、腕足、古虫、脊索 动物门、棘皮动物和半索动物 门、星虫、毛颚动物及藻类。 至2005年已描述160属, 180多 种, 新种130个。最早发现于云 南澄江(张文堂, 侯先光, 1985), 寄主地层的沉积环境为正常-风 暴浪基面之间,古纬度S11-18 , 年龄520Ma。 意义：是寒武纪初期生物大爆 发的典型代表。
∈2
张夏组 徐庄组 毛庄组
∈1
馒头组
∈1馒头组
山东长清县张 夏剖面（∈1）
∈1辛集组
∈1m: calcareous tempestite
Ar2
with Skolithos & graded beddings
∈2张夏组鲕粒 灰岩
∈2徐庄组 ∈2毛庄组
∈1馒头组
山东长清县张夏∈1-2剖面
∈2徐庄组 ∈2毛庄组
分布于台地区 实例—上扬子浅海早志留世石牛栏组
礁相
底栖固着的造礁生物及附礁生物 沉积环境：温暖、清澈的浅海 条带状分布于台地边缘 岩性：礁灰岩
现代海洋生态系中的生态类型
寒武纪生物分区
1 已出现生态分异：如底栖三叶虫
（大部分）和漂浮三叶虫（无眼、世界性分 布、保存于黑色页岩中）
2 生物分区
依据—三叶虫的分布特点 分区—亚澳生物大区 北美—大西洋生物大区 西伯利亚生物大区
生代主要为缝合线简单的鹦鹉螺类。
奥陶纪是鹦鹉螺繁盛时期，种类繁多，
体形较大，以直壳类型为主。有的长达5m，
直径30cm，是奥陶纪海中的凶猛动物。
志留纪时鹦鹉螺明显衰退，但仍有重
要代表。
中国角石（O2） 阿门角石（O1）
7、珊 瑚
珊瑚最早出现于寒武纪，我国最早 在下马家沟组发现床板珊瑚。中、晚奥 陶世珊瑚大量出现并形成小型礁体。志 留纪珊瑚类得到飞速发展，成为地史上 第一个全球性繁盛期，常形成小型礁体。 主要类型有四射珊瑚、横板珊瑚。S3 横 板珊瑚衰落。
澄江动物群
滇 东 寒 武 系 柱 状 图
波痕、交错层理、 泥裂、食盐假晶发育
米氏旋回 古杯造礁 遗迹化石丰富
浮游
宜 昌 三 峡 寒 武 系 柱 状 剖 面
∈
Z
∈1水井沱组/Z灯影组
∈
∈1水井沱组/Z灯影组
Z
∈1水井沱组/Z灯影组
Dolomite with Vendotaenia;
∈1石龙洞组
Drepanura蝙蝠虫
Blackwelderia sinesis
前边缘窄
晚 寒 武 世 褶 颊 虫 亚 目 代 表
Drepanura蝙蝠虫
Saukia
球接子类 三叶虫 ∈2-3
寒武纪以后三叶虫的演化
奥陶纪与寒武纪相差较大，栉
虫亚目，斜视虫亚目和三瘤虫亚目 占优势，等尾型，头鞍前叶膨大。
志留纪起三叶虫显著衰退，仅
志留纪的生物界
重要化石门类：笔石
S1:除双笔石外，单笔石开始繁盛（正笔石目，有轴亚目）
S2-3:几乎全部为单笔石科动物
次要门类：珊瑚、腕足、三叶虫 四射珊瑚：主要为单带型（除隔壁外，只有横 板）和泡沫型，可形成小型珊瑚礁 腕足：并不繁盛，但内部构造复杂，如五房贝
6、头
足
类
头足类最早出现于晚寒武世晚期。早古
Didymograptus对笔石(O1)
早奥陶世晚期笔石
（正笔石目无轴亚目）
Dichograptus 均分笔石
中晚奥陶世有轴 亚目双笔石科代表
雕笔石(O31-S1) Glyptograptus persculptus 栅笔石(O-S1) Climacograptus
直笔石
志留纪无轴亚目和隐轴亚目笔 石消失， 双列攀合笔石早期繁 盛，随后单笔石兴起
澄江动物群
澄江动物群中的海口鱼化石
∈1
帽天山
澄江动物群生态复原
3、三叶虫
三叶虫是继小壳动物后最早繁盛的 带壳动物
寒武纪三叶虫属种繁多，演化迅速， 生态分异明显，是寒武纪地层划分 对比的重要依据
寒武纪三叶虫的演化趋势
早寒武世：以莱德利基虫目为主（头大、尾小、 胸节多） 中寒武世—以褶夹虫目为标志。（头鞍截锥形， 具平直的眼脊和较小的尾板，中后期与晚寒 武世初期的三叶虫尾板宽大，尾刺发育 晚寒武世常出现一些头鞍特殊的属，有浮游生 活的球接子类
笔石形态多样，有直、弯、螺旋状等， 胞管以外弯为主，有直管状、三角状、外卷 状及分离状。
莫氏弓笔石（S2）
单笔石 （S1）
耙笔石 （S1）
5、腕
足
类
奥陶纪是腕足类发展的高峰期 具铰纲的三分贝目、正形贝目、五房 贝目和扭月贝目进入顶峰阶段，石燕 贝及小嘴贝类都有代表 寒武纪以具几丁质类的无铰纲为主 志留纪腕足类化石相对减少，但内部 构造复杂化
Ⅰ亚澳生物大区 Ⅱ西伯利亚生物大区 Ⅲ北美-大西洋生物大区
以艾比湖—居延海—西 拉木伦河为界，我国北 部属西伯利亚大区，南 部属亚澳生物大区
Olenellus – Atlantic Realm
Redlichia – Pacific Realm
奥陶纪生物分区
中国奥陶纪生物古地理分区跨二个大 区：（以额尔济斯河—西拉木伦河 为界） 华北区以珠角石类(O1晚期)为主 扬子区以内角石—前环角石为主 不同类型生物相极为发育
志留纪生物分区
根据底栖生物珊瑚和腕足类，分为三 个生物古地理大区：
北方大区，含图瓦贝动物群（艾比湖—居 延海—西拉木伦河以北） 南方大区，含单调的克拉克贝动物群和小 型单体珊瑚（冈瓦纳） 特提斯大区，五房贝、珊瑚繁盛
志留纪生物分区
北方大区
特提斯大区
南方大区（冈瓦纳）
三、早古生代古地理
华北板块—∈13—O1滨浅海沉积; O2-C1缺失 其南、北为大洋环境 扬子板块—相对稳定的滨浅海沉积环境 北缘是南秦岭裂谷 东南缘是被动大陆边缘 华夏板块
地理隔离两大因素的长期作用而产生的生物 分类和演化体系在空间上的分异。
生物相反映沉积环境和沉积作用的生物特
征，即反映沉积环境的生物组合特征。
生态分异：即生态习性的差异，如游泳的，
表生底栖，内生底栖等，是生物对沉积环境 适应的结果。
生物相
• 浮游相-planktonic biofacies • 底栖相（壳相）-shelly facies
（一）寒武纪
1、扬子板块寒武纪古地理特征
继承了震旦纪的古地理、古构造格局 • 扬子板块以稳定型陆表海为特征 • 东南部为被动大陆边缘 • 扬子板块与华夏板块之间为裂谷盆地 华南地区寒武纪自西向东依次为： 扬子克拉通、江南被动大陆边缘及华 南裂谷盆地3个沉积区。
（1）扬子板块寒武系特征
寒武纪扬子区海侵广泛，地层具明显 两分性： 下统为泥砂质和碳酸盐沉积，化石 丰富 中上统以镁质碳酸盐沉积为主，化 石稀少 滇东晋宁梅树村剖面;宜昌三峡剖面
第十二章 早古生代古生物、
古地理和古构造
一．早古生代概述 二．早古生代的生物界 三．早古生代古地理 四．早古生代的古构造 五．早古生代的矿产资源
Eoredlichia
一、早古生代概述
●划分和命名
● 主要特征
早古生代的 划分和命名
志留纪（Silurian,S） Murchison, 1835, 英国古民族名称 奥陶纪（Ordovician,O） Lapworth, 1879，英国古民族名称 寒武纪（Cambrian,∈） Sedgwick, 1835， Cambria山 早古生代持续126Ma
华北板块南缘
主动大陆边缘—商丹缝合线以北 蛇绿岩套及丹凤群的岛弧火山岩、 二郎坪群的弧后火山岩
(2)华北板块寒武纪古地理特征
华北板块主体自晚元古代后期抬升 后一直遭受风化剥蚀，早寒武世 晚期开始海侵
寒武纪华北板块为稳定的陆表海碳 酸盐沉积，其南缘以活动大陆边 缘与秦岭洋毗邻
浅海
竹叶状灰岩
鲕粒灰岩，波痕、交错层理
泥裂、雨痕、岩盐假晶、
华 北 板 山块 东寒 张武 夏纪 剖地 面层 序 列
潮坪
早寒武世
Redlichia 莱德利基虫 ∈1
Hupeidiscus orientalis 东方湖北盘虫 ∈1
中寒武世褶颊虫亚目代表
头鞍截锥形，具平直的眼脊和较小的尾板
1 山东盾壳虫
2 孙氏盾壳虫
3 柯赫虫 4 高台虫 5 毕雷氏虫 6 园劳伦斯虫
晚寒武世三叶虫（尾刺发育）
Damesella德氏虫
昆 明 鱼
0.5 cm
中 华 微 网 虫
叶足动物门，
Chen, Hou et Lu,1989
澄江动物群
线形虫动物门,中国古蠕虫 Palaeoscolex sinensis Hou et Sun, 1988
丘疹关杨虫 Kuanyangia pustulosa Lu, 1941
澄 江 动 物 群
Eoredlichia 澄江动物群