第二篇 第八章晚古生代

古生物学与地层学第八章晚古生代一、晚古生代划分及生物界二、泥盆纪（DevonianPeriod）三、石炭纪（CarboniferousPeriod）四、二叠纪（PermianPeriod）古生物学与地层学一、晚古生代划分及生物界（一）晚古生代各纪划分和命名晚古生代是地质历史时期中自400－250Ma前的地史阶段，延续时间达150Ma之久，包括泥盆纪（Devonian）、石炭纪（Carboniferous）和二叠纪（Permian）三个纪。对应的时间地层单位是上古生界，包括泥盆系、石炭系和二叠系等三个系。古生物学与地层学晚古生代是重要地壳运动——加里东运动之后新的地史发展阶段，无论在全球板块构造配置、海陆分布、沉积特征和生物演化方面均具有显著特点。1、晚古生代是地质历史时期中自400－250Ma前的地史阶段，延续时间达150Ma之久。2、晚古生代是陆生生物大发展的新阶段。(二)晚古生代地史特征概述古生物学与地层学3、晚古生代的全球气候分带逐渐明显，反映不同气候特征的沉积、生物标志也丰富多样。最令人注目的是晚石炭世至早二叠世，冈瓦纳大陆主体处于南半球高纬度带，形成了地质历史上著名的冈瓦纳大陆冰盖和广泛分布的冰碛物。在热带、亚热带低纬度区，常形成大型的生物礁和介壳滩，对油、气的聚集和多金属矿产的形成提供了有利条件。在陆上暖热潮湿气候区，滨海沼泽规模宏大，首次出现高大热带丛林，是地史上第一个重要聚煤期。古生物学与地层学4、晚古生代期间，全球板块构造格局发生了历史性变化。随着各古大陆板块的运动及其相互间的复杂碰撞作用，造成了一系列古海域闭合消失和大陆面积的明显增加。终于在二叠纪末形成了全球规模的联合古陆基本轮廓，标志着地壳构造进入新的发展阶段。5、石炭纪、二叠纪是地史时期重要的成煤期。古生物学与地层学晚古生代中完成了动植物大规模登陆并进而占领大陆上各种生态环境的巨大变革。晚古生代又称为鱼类、两栖类和蕨类植物的时代。同时，早古生代延续下来的海生无脊椎动物和藻类仍然繁荣，有的得到进一步发展，有的在兴起，有的衰退和绝灭。（三）晚古生代生物界古生物学与地层学泥盆纪鱼类特别繁盛，可称为鱼类的时代。它们主要生活在河流、湖泊或河口地区，鱼类的繁盛是动物征服大陆的启始标志。晚泥盆世的总鳍鱼类，具有强大的肉鳍，既能用鳃呼吸又能用肺呼吸，从而逐渐演化成两栖类，这是动物征服大陆过程中迈出的巨大一步。1．脊椎动物登陆与演化古生物学与地层学古生物学与地层学古生物学与地层学古生物学与地层学石炭纪晚期，原始爬行类出现，这是脊椎动物演化史上又一次飞跃，其标志是通过陆生羊膜卵的方式在陆上繁殖后代。从此，陆生脊椎动物的个体生活摆脱了对水体的依赖，适应更加广阔的陆上生态领域，可将北美发现的Hylonomus（林蜥）作为爬行类的代表。古生物学与地层学古生物学与地层学古生物学与地层学晚志留世已繁盛的裸蕨类，在早、中泥盆世进一步得到发展，是当时最占优势的陆生植物，主要代表为工蕨。早泥盆世晚期至中泥盆世，开始逐渐出现根、茎、叶分化明显的原始石松类及有节类，如原始鳞木，多数为草本植物，部分是灌木。晚泥盆世裸蕨类灭绝，除原始石松类仍繁盛外，还有真蕨类，如Arehaeopteris(古蕨)和原始裸子植物，乔木植物占据优势，已形成小规模森林。说明植物界适应陆地环境的能力增强。2．陆地森林出现和植物分区古生物学与地层学古生物学与地层学石炭纪，陆生植物进一步繁盛，并逐渐占据内陆腹地，地球上首次出现大规模森林，以石松、节蕨、真蕨、种子蕨和科达类为主。二叠纪早期仍以高大的石松、节蕨、科达类及真蕨、种子蕨类为主。古生物学与地层学古生物学与地层学古生物学与地层学古生物学与地层学晚古生代的海生无脊椎动物与早古生代相比，也发生了巨大变化。早古生代繁盛的笔石几乎完全绝灭，三叶虫也大量减少，而珊瑚、腕足、蜓类和菊石大量繁盛并占据了重要位置，它们在生物地层学研究中起着显要作用。3．海生无脊椎动物的发展及生物区系古生物学与地层学4．二叠纪末期生物灭绝事件晚古生代生物演化中的一个重大事件，是二叠纪末海生生物出现大规模的群集灭绝。有人统计，二叠纪末绝灭的生物科数占60％(T．Schopf，1974)，种数减少了96％，被认为是显生宙以来最大的灾变。绝灭的主要生物是蜓类、四射珊瑚、床板珊瑚、三叶虫、笔石、长身贝等。有些生物数量骤减，如具铰合构造的腕足类及海百合等。古生代末期的绝灭事件导致生物界面貌的重大变革。古生物学与地层学古生物学与地层学古生物学与地层学二、泥盆纪（DevonianPeriod）中国泥盆纪的古地理面貌受加里东运动影响，柴达木地块与华北板块拼合所形成的祁连加里东造山带使二者成为一体。扬子和华夏板块的碰撞形成范围更大的华南板块。以丹凤蛇绿岩为代表的北秦岭洋此时已经闭合，而以勉略蛇绿岩为代表的南秦岭有限小洋盆开始形成。泥盆纪形成了华北－柴达木和华南板块相隔不远而又独立发展的局面。古生物学与地层学(一)华南板块及其大陆边缘泥盆纪地史特征古生物学与地层学加里东运动之后，东南加里东造山带隆升，扬子板块主体上升为陆。因此在泥盆纪初期，除桂东南钦（州）防（城）地区存在残余海槽和滇东一带见到陆相泥盆系与志留系连续过渡外，华南其它地区均为遭受剥蚀的古陆或山地。1．华南板块泥盆系沉积古地理古生物学与地层学华南地区自早泥盆世开始，海侵逐渐由滇、桂向外扩展，尤其在向北东方向最为明显，早泥盆世后期海侵可达湘南一带。中晚泥盆世海侵更加广泛，可达黔中、湘中和赣西一带。早泥盆世后期广西地区开始出现台地（象州型）和台间海槽（南丹型）沉积的分异，这种分异一直持续到晚泥盆世并扩展到湘黔地区。川鄂浅海区中泥盆世也开始海侵，晚泥盆世可能与南北海域相连。下扬子区以近海河湖相沉积为主，其中夹海相层，可能与北侧的海槽沟通。古生物学与地层学古生物学与地层学古生物学与地层学华南板块大陆边缘，尤其是西部和北部大陆边缘泥盆系发育良好，二者性质具有显著差别。(1)西缘——古特提斯多岛洋华南板块西侧泥盆纪时期已存在古特提斯多岛洋，其主支位于北澜沧江至昌宁－孟连一线。2．华南板块大陆边缘泥盆纪地史特征古生物学与地层学(2)北缘——南秦岭海槽早古生代末期以丹凤蛇绿岩为代表的北秦岭洋已经闭合，并沿北秦岭形成一东西向的加里东造山带。造山带南侧为前陆盆地形成的陆棚和深水盆地及重力流的碎屑、泥质和碳酸盐沉积。古生物学与地层学1．华北－柴达木板块华北板块内部至今尚无发现泥盆系的记录，因此推论泥盆纪时仍处于剥蚀准平原状态。泥盆纪时柴达木地块和华北板块已经碰撞相连，其间形成的祁连加里东造山带山前和山间盆地中形成粗碎屑的磨拉石沉积。(二)华北－柴达木板块及其大陆边缘地史概述古生物学与地层学2．华北－柴达木板块南缘及北缘南缘青海布尔汉布达一带泥盆系仅见上统，其下部为紫红至灰绿色安山岩和流纹岩、玄武岩夹砂岩和火山角砾岩，上部为紫红色粉砂岩、砂岩及底砾岩。华北－柴达木板块北部大陆边缘泥盆系以碎屑、碳酸盐沉积为主。古生物学与地层学1．塔里木板块主体在泥盆纪时期已呈古陆状态，根据古地磁资料，该板块当时处于北纬15°左右位置，长轴呈南北向延伸。在板块四周边缘地区有海陆交互和浅海沉积。2．西伯利亚－蒙古板块南部大陆边缘新疆北部、内蒙古和兴安岭地区泥盆纪时仍为分隔华北、塔里木和西伯利亚板块之间的古亚洲多岛洋。(三)中国其他地区泥盆纪地史概述古生物学与地层学3．冈瓦纳板块北缘位于冈马错－丁青一线以南的冈底斯－喜马拉雅地区，为冈瓦纳板块的北部组成部分，泥盆系以稳定的陆棚浅海沉积为主，为冈瓦纳北部大陆边缘的稳定型陆棚沉积。古生物学与地层学层控多金属矿床：泥盆系是我国层控多金属矿床最重要的含矿层位。铁矿：主要分布于华南海盆边缘海陆交错部位，以湘鄂赣地区上泥盆统“宁乡式鲕状赤铁矿”最为著名。锰矿：主要分布于华南“南丹型”沉积区，见于上泥盆统榴江组，以菱锰矿、钙菱锰矿为主。建材、化工原料：华南、秦岭地区的中泥盆统，灰岩质地纯，可作为建筑、化工原料。旅游地质资源：著名的桂林山水和张家界奇峰峭壁。（四）、中国泥盆纪矿产资源古生物学与地层学古生物学与地层学三、石炭纪（CarboniferousPeriod）中国石炭纪的古地理面貌是泥盆纪的继续和发展。华北－柴达木和华南板块的相互对峙以及其间的秦岭海槽（小洋盆）继续存在。华南板块东、南缘发生了新的分裂，西缘的古特提斯多岛洋进一步扩张发展。华北、塔里木和西伯利亚板块间的古亚洲洋内部发生了重要造山运动，导致构造古地理格局的变革。石炭纪是地史上出现冰期、间冰期交替的时代，海平面升降相对频繁。随着海陆变迁和陆地森林的首次大规模出现，石炭纪也是中国地史上第一个重要成煤时期。古生物学与地层学1．华南板块石炭系标准剖面及古地理早石炭世的地层分布、岩相类型和晚泥盆世相似。晚石炭世开始海侵显著加大，滨浅海碳酸盐沉积遍布华南各地，岩相类型趋向均一。早石炭世早期滇黔桂一带海盆范围与泥盆纪相似，为典型的陆表海，以碳酸盐台地沉积为主。早石炭世晚期海侵加大，造成超覆，滇黔桂一带出现一套厚达数百米的碳酸盐沉积，以含有大型长身贝类和少量游泳的菊石为特征。(一)华南板块及其大陆边缘石炭纪地史特征古生物学与地层学晚石炭世，海侵范围进一步扩大，岩性相对稳定，一般厚200－400m左右。滇黔桂一带仍处于沉降中心部位，含燧石团块的灰岩厚度超过800m，生物则以蜓类为主。向西北至四川龙门山一带，晚石炭世也属碳酸盐沉积。晚石炭世的海侵向东达到闽中地区，可直接超覆在前泥盆纪变质岩系或上泥盆－下石炭统陆相地层之上。古生物学与地层学古生物学与地层学石炭纪开始，华南板块周边普遍发现不同类型大陆边缘沉积和古生物记录。(1)西缘——古特提斯多岛洋较泥盆纪有进一步的发展。(2)北缘——南秦岭海槽总体构造古地理格局与泥盆纪相似。(3)东缘(4)南缘2．华南板块大陆边缘石炭纪地史特征古生物学与地层学1．华北板块石炭系古地理华北板块自奥陶纪晚期开始，一直处于隆起遭受缓慢剥蚀状态。早石炭世除大别山北麓出现较厚的近海和海陆交互相含煤碎屑堆积，以及辽东地区可能接受沉积外，主体部分仍然是一个近于准平原的低地。到晚石炭世本区开始缓慢沉降，普遍接受海陆交互相沉积。(二)华北－柴达木板块及其大陆边缘石炭纪地史特征古生物学与地层学西缘的河西走廊地区，石炭系发育较全。从早石炭世到晚石炭世早期，海侵来自华北－柴达木板块西南缘的古特提斯海域，与华北板块本部的陆表海并不沟通，沉积类型、岩石地层单位和地层厚度也有明显区别。但自晚石炭世晚期开始与华北陆表海直接沟通，沉积特征和岩石地层单位名称也完全一致。2．华北－柴达木板块大陆边缘石炭纪地史特征古生物学与地层学北缘的吉中和西拉木伦河以南地区石炭系上、下两统都有出露，总厚逾3000m，沉积类型以滨浅海碳酸盐岩夹薄层泥质岩为主，也夹火山岩。古生物化石属暖水型生物区系和华夏植物区。古生物学与地层学南缘的北秦岭地区沿商丹缝合带石炭纪时出现小型走滑拉分盆地，其中出现由碎屑岩－薄层深水灰岩－砂板岩－含煤岩系和石膏的沉积序列，反映迅速沉陷又旋即填充变浅的大幅度变化。古生物学与地层学1．塔里木板块古地磁资料反映该板块自早石炭世起迅速北移并沿顺时针方向旋转，至晚石炭世晚期已经达到北纬30°位置。本区石炭纪海侵范围扩大，以西北部柯坪地区发育最广。(三)中国其他地区石炭纪地史概述古生物学与地层学(1)西段分隔西伯利亚和塔里木板块之间的北疆多岛洋，在石炭纪中期先后发生一系列重要的洋壳消减和板块碰撞事件，由于在天山地区最为明显，称为天山运动。(2)东段分隔西伯利亚和华北板块之间的兴蒙多岛洋，也经历较复杂的板块碰撞历史。2．西伯利亚－蒙古板块南部大陆边缘古生物学与地层学珠穆朗玛峰北麓石炭系也较完整，以浅海碎屑岩为主，厚达2600m。近年研究表明，从喀喇昆仑、冈底斯到滇西腾冲一带，已多处发现杂砾岩和冷水动物群，证明上述地区当时都属冈瓦纳板块的北侧陆缘带。3．冈瓦纳板块北部大陆边缘古生物学与地层学煤：华南早石炭世晚期含可采煤层，自滇东、黔南、广西、湘粤向东至赣南、浙西都有分布。华北晚石炭世太原组的煤层质量好，规模大，是我国主