志留纪简史
志留纪简史
约开始于4.44亿年前，
结束于4.19亿年前，
志留纪作为
古生代的第三个纪，
是一个非常特殊的地质时期。
（图源@Ntvtiko/deviantart.com）
大陆板块聚合，
海平面升降频繁，
生物多样性快增......
与其他纪相比，
志留纪尽管历程很短，
但所涵盖的地质内容
却十分丰富且关键。
志留系化石（图源@fossilcrinoids.com）
志留系化石（图源@fossilcrinoids.com）
志留系海床化石（图源@Peter coxhead）
大灭绝后的复苏，
新的进化里程碑出现，
志留纪究竟经历了什么，
让我们一起探索真相！
（图源@Anthöny Pain）
志留纪的地质年代划分
1835年，英国地质学家
Roderick Murchison
根据1831年威尔士南部的
早古生代研究结果
定义了志留系，
并以威尔士凯尔特人部落志留人
命名该地层。
Adam Sedgwick（左）与Roderick Murchison（右）（图源@wikipedia.org）
但当时的“志留系”与其友
Adam Sedgwick命名的
'寒武系'部分地层重叠，
这引发了两人激烈的分歧。
而这个问题在1879年
Charles Lapworth建立起
奥陶系后才得到解决。
英国著名地层古生物学家Charles Lapworth(1879年将广义志留系的下部和当时寒武系的上部独立划分出来，建立了“奥陶系”)（图源@BGS Geoheritage）
20世纪80年代，
国际志留系分会
提交了对志留系的
四统、七阶划分方案。
从下至上的四统为
兰多维列统、温洛克统、
罗德洛统和普里道利统；
（图源@国际年代地层表中文版2023）
七阶为兰多维列统的
鲁丹阶、埃隆阶和特列奇阶，
温洛克统的申伍德阶和侯墨阶，
罗德洛统的戈斯特阶和卢德福特阶,
普里道利统未分阶。
（图源@国际年代地层表英文版2023）
此方案一经国际地层委员会批准,
便成为了全球志留系
划分对比的统一标准。
然而，明确志留系内
各层的“金钉子”
(底界界线层型剖面和点位, 即GSSP)
却遭遇了困难。
志留系白云岩剖面（图源@James St. John/flickr.com）
兰多维列统是
志留系最早的统，
其底界曾被认为位于
苏格兰南部
道布斯林(Dob′s Linn)剖面
的博克山页岩组的底界之上，
以笔石Akidograptus ascensus
的首现为标志。
志留系底部(鲁丹阶)位于Dob′s Linn剖面的GSSP（图源@L.R.M. Cocks, in Encyclopedia of Geology, 2005）
该底界GSSP位置的赞成票
在当时达到了三分之二，
因此被国际地层委员会确定下来。
但到了21世纪初，
因古生物地层方面有了新突破，
对该底界位置的研究
又被重新启动。
苏格兰南部志留系(兰多维列统)笔石（图源@L.R.M. Cocks, in Encyclopedia of Geology, 2005）
志留系第二个统
温洛克统底界问题更为复杂。
其位于英格兰西部的
GSSP剖面露头极差，
难以识别出关键层位，
甚至几乎无法
采集化石供后续研究。
C. centrifugus（笔石化石）（图源@L.R.M. Cocks, in Encyclopedia of Geology, 2005）
而近期，原作为
该统底部的标准化石带
（C. centrifugus带）
已被改置于特列奇阶顶部，
该统金钉子已被“推翻”。
因此目前对温洛克统
底界的研究仍在继续。
罗德洛统底界层位于
英格兰西部罗德洛镇西偏南的
一个废弃采石场内。
该统底界划在
Much Wenlock组(下)和
Lower Elton组(上)
两个岩石地层单位之间。
英格兰西部罗德洛镇（图源@google.com）
但这些地层中却一直没有
发现关键的标准化石。
因此这个作为
全球标准的罗德洛统底界
还有很大探讨空间。
从全球角度看，
志留系地质年代学研究
还存在许多问题，
已知数据大都误差较大,
普里道利统甚至还是空白的，
这与与奥陶系和
泥盆系的情况大不相同。
不同时期国际年代地层表的对比（图源@文献[1]）
中国学者研究志留系
已有近百年历史。
早期华南志留系划分与
国际对比亦基本到位。
但后来由于
化石鉴定未及精准而误以为
华南志留系三统齐全，
与国际对比出现了偏差。
中国主要板块志留系划分和对比图（图源@文献[1]）
我国正式发表的志留系数据与
国际相比也有差异。
如湖北宜昌王家湾观音桥层上部
斑脱岩铀铅法测年数据
(443.2±1.6)Ma就不同于
国际地质年表奥陶-志留系界线
年龄值(443.8)Ma。
中国志留纪年代地层和主要生物带划分对比（图源@文献[1]）
志留纪的生物特征
志留纪生物群继承了
奥陶纪末期的生物群，
许多种类在经历
奥陶纪末期灭绝事件后，
进入一个新的复苏阶段，
因而与奥陶纪生物的谱系
关系密切。
志留系海床化石（图源@badobadop.co.uk）
志留纪时期的笔石化石甚多，
因此又常被称为“笔石时代”。
如单笔石、弓笔石、
锯笔石和耙笔石等
都是志留纪海洋漂浮生态域中
最引人注目的生物。
笔石化石（志留纪）（图源@Grezmagro）
根据笔石演化的阶段特征及
特殊类型的地质历程，
其在地层对比中有独特的价值。
志留纪分统分阶的界线确定
主要依赖于笔石带。
弓笔石属（Cyrtograptus murchisoni）（图源@fossiilid.info）
志留纪被称为
腕足类的壮年期。
腕足动物数量众多，
内部构造也逐渐变得复杂，
如五房贝目、石燕贝目、
小嘴贝目等发展迅速。
五房贝目化石（志留纪）（图源@Wilson44691）
在这个阶段里，
珊瑚类也逐渐繁盛。
珊瑚和层孔虫是
志留纪较繁盛的两个门类，
常见于生物礁、
生物丘和生物层中。
珊瑚化石（志留纪）（图源@文献[3]）
志留纪的珊瑚包括
四射珊瑚、床板珊瑚和日射珊瑚，
数量和属种类型繁多。
层孔虫的最盛期在泥盆纪，
因此志留纪成为它们的准备期。
层孔虫化石（志留纪）（图源@Wilson44691）
曾称霸于寒武纪的三叶虫，
到志留纪已衰落。
板足鲎（hòu）(也称“海蝎”)
逐渐成为当时海洋节肢动物中
个体最大的种类，
在志留纪海洋中广泛分布。
板足鲎化石（图源@H. Zell）
板足鲎类是
志留纪无脊椎动物中
最重要的食肉类代表，
最早出现于奥陶纪。
板足鲨类不仅见于海洋中，
也可以到半咸水
甚至淡水中生活。
（图源@Smithsonian Channel）
海百合类是志留纪
发育最成功的一种棘皮动物。
它们的个体形状与
现代海洋中的相比
有很大差异。
海百合类化石（图源@Wilson44691）
在国内的兰多维利统地层中
常见花瓣海百合和螺旋海百合。
棘皮动物中的海林檎
也生活在志留纪。
海林檎（图源@indiana9fossils.com）
而牙形石在志留纪
演化快、分布广，
成为继笔石之后，
对比志留纪时期地层的
又一重要的化石。
志留系牙形石(1-16)及奥陶系和志留系均有牙形石(17-32)（图源@文献[4]）
陆生植物的出现则是
志留纪生物革新的
一个重要标志。
志留纪晚期还出现了最早的
昆虫和蛛形类节肢动物。
陆生植物顶囊蕨(Cooksonia) （图源@Smith609/wikipedia.org）
脊椎动物中的
无颌类进一步发展，
有颌的盾皮鱼类和棘鱼类出现，
这在脊椎动物的演化上
是一重大事件，
为泥盆纪鱼类大发展创造了条件。
志留纪晚期鱼类Guiyu oneiros （图源@wikipedia.org）
志留纪的地质事件
在志留纪，冈瓦那大陆
持续缓慢向南漂移至高纬度。
冰盖和冰川的融化
导致海平面上升，
志留纪沉积物覆盖在
受侵蚀的奥陶系沉积物上，
形成不整合面。
4.2亿年前（志留纪晚期）的冈瓦纳（视野以南极为中心）（图源@Fama Clamosa）
志留纪的高海平面和
相对平坦的陆地
(几乎没有明显的山带)
导致了许多岛链，
从而产生了丰富多样的环境。
在志留纪末泥盆纪初，
亚洲多地发生了褶皱运动。
原有的大地槽中发生了
大规模海水后退，
形成众多高山。
该阶段属于加里东运动后半期，
亦即造山时期。
贝加尔湖沿岸诸山、叶尼塞山脉、
库兹涅茨阿拉套山、
阿尔泰山、唐努乌拉山
以及我国华南的加里东褶皱带，
都于此阶段内形成。
贝加尔湖地区（图源@wikipedia.org）
位于华南板块的扬子区
是我国志留系研究的经典地区。
其兰多维列统以
陆表浅海滨海沉积为主，
相当发育，
缺失特列奇阶最上部。
温洛克统分布局限，
主要见于秦岭地区。
华南志留系兰多维列统黑色页岩与笔石分带对比（图源@文献[1]）
塔里木盆地亦有
志留系地层出露。
盆地内部未见地表露头，
但其西北边缘发育
兰多维列统浅水、近岸、
杂色碎屑(紫红色为主)岩层。
中国主要块体志留系海相碎屑红层的划分和对比（图源@文献[1]）
在兴安-阿尔泰地区，
志留系四个统皆有分布，
均为火山岛弧型沉积，
多发育以腕足类为主的
壳相地层。
阿尔泰山脉（图源@wikipedia.org）
西准噶尔-北天山地区的
志留系同样四统发育。
整体来看，我国志留纪块体多,
沉积相多变，
各板块的志留系分布和
发育都各有其特点。
由于全球志留系较可靠的
地质年龄不到10个，
且相关研究在
我国更是明显滞后。
为了更清楚的
了解志留纪的秘密，
我们仍有很多工作需要去进行！
参考资料：
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