早古生代-2015

（1）早古生代的生物演化事件
• 小壳动物群(small shelly fauna)
包括软体动物门的软舌螺、单板类和腹足类，腕足类以及分类位 置不明的类型
各种形状的骨骼和骨片，目前已描述约900余属、1800余种，只 搞清楚了少数化石的分类位置。小壳化石的多样性反映了当时生 态系统内生物的多样性和生物之间关系的复杂性
志留纪：依据底栖珊瑚和腕足划分出三个大区
北方大区：以图瓦贝动物群为特点，包括北欧、 北美、西伯利亚
南方大区：以克拉克贝和小型单体珊瑚为特点， 包括南美和南非等地
特提斯大区：位于二者之间，以五房贝、珊瑚的 繁盛广布为特点。
（2）沉积特征
大型克拉通板块的存在使稳定的成熟碎屑沉积类型广泛发育， 地形的分异使沉积类型多样化。
小壳动物群(small shelly fauna)：震旦纪末期出 现、寒武纪初大量繁盛，个体微小（1~2 mm） ，具硬壳的多门类海生无脊椎动物群
意义：第一个广布的带壳生物群，寒武纪生物 大爆发的起点
Phosphatized elements of small shelly fauna from the Early Cambrian Zhongyicun phosphorites, and phosphatized shells and apatites within shells showing the contribution of small shelly invertebrates for phosphorite deposition (×37).
生物沉积作用更为明显和普遍，形成古杯（∈1）、珊瑚和苔藓
虫礁体（O3-S)
Reconstruction of an Early Cambrian reef community. 1. Renalcis; 2-8: archaeocyath sponges; 9; early fibrous cement forming within crypts; 10: microburrows within geopetal sediment; 11: cryptic archaeocyaths and coralomorphs; 12: cryptic cribricyaths (problematic, attached skeletal tubes); 13: trilobite trackway; 14: cement botryoid; 15: sediment with skeletal debris.
《2009 国际地层表》
第六章 早古生代（Early Paleozoic）
6.1 早古生代地史特征概述 6.2 中国的寒武系（Cambrian） 6.3 中国的奥陶系（Ordovician） 6.4 中国的志留系（Silurian）
§6.1 早古生代地史特征概述
1. 早古生代主要地史特征
（1）生物特征： 从寒武纪开始，大量具硬骨骼的生物类群出现，使
• 硅质骨骼：海绵动物、 放射虫
Zhuravlev and Wood, 2008. Geology, 36(12): 923-926.
Fossil Record of the Cambrian Explosion: Chengjiang and Burgess Shale Fossils
Chengjiang: Early Cambrian, ~525 Ma; Burgess Shale: Middle Cambrian, ~515 Ma;
生物界呈现出一派生机勃勃的景象； 海生无脊椎动物化石大量保存，地层建统、建阶有
了严格的古生物学依据和确切的时代含义；
各类生物迅速辐射演化，适应不同的环境条件，而有了生态
分异和生物地理区系的分异。
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。
浮游相 --- 深水或静水环境的黑色页岩、硅质岩及复理石沉 积，以浮游、游泳生物为特征，台盆、半深海、深水槽区---奥陶纪-志留纪 笔石页岩相
第 六 章
早
寒武纪（Cambrian）
古 生
奥陶纪（Ordovician）
代
志留纪（Silurian）
的
地
质
历
史
早古生代的划分和命名
寒武纪（Cambrian, ∈） Sedgwick, 1835， Cambria山 奥陶纪（Ordovician, O） Lapworth, 1879， 英国古民族名称 志留纪（Silurian, S） Murchison, 1835, 英国古民族名称
（1）早古生代的生物演化事件
寒武纪生物大爆发事件
在前寒武纪末期，一些生物已经获得了利用自然界矿物质分 泌骨骼的能力--生物矿化机制。骨骼的出现给动物提供了更 多的支持和保护作用，有利于生物向不同的环境条件适应。
Precambrian Sponges
硅化的海绵 骨针
Li, C.-W., Chen, J.-Y. and Hua, T.-E., 1998. Precambrian sponges with cellular structures. Science, 279: 879-882.
（1）早古生代的生物演化事件
寒武纪生物大爆发事件
Distribution of major skeletal taxa and
骨骼的大量出现和小壳化石
carbonate inorganic precipitates
• 磷酸盐-有机质骨骼： 节肢动物（三叶虫）、 无铰类腕足动物、牙 形石
• 钙质骨骼：有铰类腕 足动物、珊瑚、头足 类、苔藓虫
寒武纪生命大爆发的见证
—布尔吉斯动物群
1909年Charles Doolittle Walcott发现 ，一生共采集6.5万余件化石标本
经他本人和其他学者数十年的研究， 发现几乎所有现生动物门类在布尔吉 斯动物群中都可以找到代表
?
IN
冈瓦那陆块群
1 扬子与华夏拼合形成华南板块 2 华北、塔里木北移转正
origin of life eukaryotes and the origin of sex multicellularity
skeletons predation
biological reefs terrestrialization trees and forests flight
此被大洋盆地所分隔，海侵广泛，海相地层发育
冈瓦纳大陆当 时是一个整体， 经历了自中低 纬度向高纬度 的漂移，海侵 局限，海相地 层主要发育在 其大陆的边缘 地区。
在早古生代结束时，北美和欧洲碰撞拼合在一起
早古生代属 加里东 (Caledonian)构 造阶段，陆壳 板块扩大和增 生造成陆相沉 积的增加和生 物登陆演化
Proterozoic Biosphere: Animal Biomineralization
Cloudina from ca. 550 Ma rocks in South China, microscopic
生物矿化的管状化石
tubular fossils
（1）早古生代的生物演化事件
寒武纪生物大爆发事件
早古生代持续120Ma
New division Cambrian: ∈1(= ∈1+∈2), ∈2（ =∈3 ）∈3（= ∈4） Silurian: S1, S2, S3（=S3+S4)
GSSP : Global Standard Section and Point GSSA: Global Standard Stratigraphic Age
consciousness
2．早古生代的生物界
The diversification of life
- Ten major biological advances
Benton, M.J. & Harper, D.A.T., 2009. Introduction to Paleobiology and the Fossil Record. Wiley-Blackwell, 592 pp.
A) A possible tubular sponge, showing dispersed monaxonal spicules (s). Scale=100 um. (B) A globular sponge in a siliceous background. (C) Epidermal cells (e) with nuclei (n). The epidermal cell in the square is magnified and is focused in a different plane (insert); p, porocyte. (D) High magnification of spicules in (A). (E) Amoebocytes (a) in the mesohyl (m). (F) Two sclerocytes (sc) with their developing spicules (s); pm, plasma membrane.
（2）沉积特征
从寒武纪开始的碳酸盐岩沉积以碳酸钙为主要组分，与 前寒武纪的钙镁碳酸盐沉积形成鲜明对比
纹层状白云岩
中薄层灰岩夹页岩
神农架南华系
宜昌兴山奥陶系
（2）沉积特征
气候分异对沉积作用的影响更加明显
o 紫红色泥质沉积，含石膏和食盐假晶的钙泥质沉积十分常见 干旱、炎热的氧化条件
食盐假晶
（2）沉积特征
Modified from Harper, 2006
（1）早古生代的生物演化事件
寒武纪生物大爆发事件 骨骼的出现和小壳化石 布尔吉斯动物群与澄江动
物群
寒武纪初期生物大爆发 的典型代表
=Ediacaran
Kirschvink & Hagadorn, 2000. In: The Biomineralisation of Nano- and Micro-Structures. pp. 139-150.
S3
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寒武纪：依据三叶虫全球分布特点三个生物大区：I亚澳太平洋、 II西伯利亚、III大区北美大西洋
Olenellus
Redlichia
奥陶纪：海生无脊椎动物繁盛，依据不同生物类型划分的
古生物分区界线多有差异。
奥陶纪不同类型生物相极为发育，依据不同的生 物类别，古地理分区界线不尽相同，中国依 据头足类从O1晚期开始可分为2种类型： 华北区以珠角石类为主 扬子区以内角石—前环角石为主
气候分异对沉积作用的影响更加明显
o 早寒武世的磷块岩和石煤沉积以及 中晚志留世的劣质煤沉积
o 非洲和南美在晚奥陶世出现的大陆 冰川沉积
（3）地壳演化特征
大型板块构造运动的痕迹更加明显
整个古生代地壳的演化历史是泛大陆（Pangea）的形成史 古生代初期，全球存在5个或7个分离的古大陆 北美、欧洲、西伯利亚和华北4个古大陆处于中低纬度区，彼
（1）早古生代的生物演化事件
Families
600
400
Modern
200
Evolutionary faunas
Paleozoic
Cambrian
Cam Ord Sil Dev Carb Perm Tria Jur
Cret
Tert
500
400
300
200
100
0
寒武纪生物大爆发事件（Cambrian Explosion） 奥陶纪生物大辐射事件（GOBE − Great Ordovician Biodiversification Event） 奥陶纪末生物集群绝灭事件（end-Ordovician Mass Extinction）
壳相 ---- 正常浅海底栖如三叶虫、腕足类、海百合茎、腹 足类等和典型的浅海相灰岩、泥灰岩，通常见于台地相
介壳滩：由于具壳生物大量繁盛，在滨岸形成以具 壳化石为主的沉积。
礁相-----温暖、清澈的浅海底栖固着的造礁生物和纯净的 灰岩，台地边缘
生物古地理分区：主要指因温度控制和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