福州大学古生物与地史学第十二章 晚古生代的古生物、古地理、古构造 (NXPowerLite)

第十二章晚古生代的古生物、古地理、古构造构造生物史：海生无脊椎动物发生重要变革，脊椎动物鱼类、两栖类的时代。陆生植物开始大量繁盛，形成最早的森林、昆虫和煤；动植物向大陆进军。F-F,P-T之交大绝灭。沉积史:沉积类型多样化，陆相沉积开始发育；铁和铝风化矿床；石膏、油气和煤;C-P全球冰川。构造史：经向联合古大陆（Pangea）的形成Pz2:165Ma上古生界划分&特征2002中国地质科学院出版的《中国地质图集》的划分方案【上（晚）古生界（代）】第一节晚古生代的古生物•脊椎动物：泥盆纪—鱼类的时代石炭纪、二叠纪—两栖动物的时代•植物：晚古生代—蕨类植物的时代•海生无脊椎动物—蜓、珊瑚、腕足的时代一、脊椎动物的发展和演化陆生脊椎动物泥盆纪沟鳞鱼Placoderms（盾皮鱼类）肺鱼(lungfish)总鳍鱼（crossopterygian)Devonianlungfish蜥螈(P1)—原始爬行类中龙的分布与大陆漂移二、陆生植物的繁盛及其地理分异晚古生代植物化石晚古生代植物化石晚古生代植物化石晚古生代植物化石石炭纪、二叠纪世界古植物地理分区石炭纪、二叠纪世界古植物地理分区•欧亚植物区-热带、亚热带欧美区—包括欧洲、北美东部华夏区—包括中国大部、中亚、日本、印尼苏门答腊以高大的石松、节蕨和科达树繁盛为特征，树干显年轮，华夏区具大羽羊齿植物群，欧美区则无•安加拉植物区—北半球温带（北亚包括我国新疆准噶尔盆地、东北北部）以草本真蕨、种子蕨为主，木本树干显有年轮，典型代表为匙叶•冈瓦拉植物区—南半球寒带（冈瓦拉大陆包括西藏南部）植物单调，以舌羊齿植物群为代表三、海生无脊椎动物的变革晚古生代腕足动物（泥盆纪）晚古生代腕足动物（泥盆纪）晚古生代腕足动物（石炭纪）晚古生代腕足动物（二叠纪）晚古生代珊瑚晚古生代珊瑚（石炭纪）晚古生代珊瑚（二叠纪）晚古生代蜓（石炭纪）晚古生代蜓（二叠纪）泥盆纪生物界【复原图】石炭纪生物界【复原图】二叠纪生物界【复原图】据戎嘉余等，2004？大绝灭O/S全球五次生物大灭绝第二节晚古生代沉积古地理•华北板块O1末发生长达1.53亿年的抬升运动，缺失O2-C1的沉积，直至C1末开始下降接受C2沉积，这时板块近于“准平原”状态，早期形成与“风化壳”密切相关的“山西式铁矿”和“G层铝土矿”，此后海水时进时退，广泛发育海陆交互相的煤系地层，是我国北方最重要的成煤期。第二节晚古生代沉积古地理•早古生代后期的加里东运动对中国大陆的古地理、古构造格局发生巨大的影响。•早泥盆世由于北秦岭、祁连海槽褶皱升起华北板块与塔里木板块连成一体；扬子板块则由于华南裂谷、华南洋的消亡、褶皱升起对接形成华南大板块。这时期陆地占据了约2/3的面积，北方的亚洲洋残余海槽依然存在，南秦岭洋、昆仑洋西移与古特提斯洋相接。•板块内部或边部发育裂陷槽，产生新的凹陷，在扬子板块西南残留钦防海槽（黔桂滇），川西、滇西原属古特提斯洋的分支中国早泥盆世古地理图一、泥盆纪地层划分及沉积古地理滨海littoral深浅海Deepneriticsee桂中泥盆系剖面地层：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：浅水富氧的碳酸盐台地环境象州型泥盆系地层：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）沉积南丹型泥盆系桂中南丹型泥盆系象州型泥盆系海槽型泥盆系华南泥盆系沉积示意剖面图华南泥盆系柱状剖面对比图（华南泥盆系四维演化图）Ⅰ－陆相；Ⅱ－海相（浅水）；Ⅲ－海相（深水）；点线示相变界线1.从西向东，浅海沉积的深水相－浅水相－海陆交互相－陆相沉积2.地层由西向东尖灭，海水由西向东超覆，D1-D2-D3依次超覆在老地层之上3.沉积相的时代是穿时的4.与前泥盆系不整合－广西运动华南板块内部泥盆纪古地理变化1S/D连续沉积区：滇东、钦防海槽2D1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3D2-3：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）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，不清楚。中国晚泥盆世古地理图二、石炭纪地层划分及沉积古地理C2C1煤层黔南石炭系柱状图（一）华南板块及其大陆边缘石炭纪沉积古地理特征岩关阶：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：陆相沉积大塘阶：滇黔桂地区：碳酸盐岩为主；湘粤：下部为滨海沼泽，上部为浅水灰岩湘赣交界：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、厚度稳定华南石炭系柱状对比图Ⅰ－陆相；Ⅱ－海陆交互相；Ⅲ－海相C-Cystophrentis；Ps-Psendouralinic；Tb-Thysanophyllum；Y-Yuanophyllum；F-Fusulina；Tr-Triticites；Ps-Pseudoschwagerina扬子－华南板块早石炭世古地理图扬子－华南板块晚石炭世古地理图山西太原石炭系剖面（二）华北板块及其大陆边缘石炭纪沉积古地理特征时代组名岩性C2—P1太原组三个砂岩—页岩及煤层—灰岩沉积旋回C2本溪组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）。华北板块石炭纪地层序列本溪组：东北低西南高辽宁本溪河北唐山山西太原厚度160－300m约80m50m以下灰岩层5－6层3层1层煤层可采2层不含重要煤层化石带21（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。晚石炭世（C2)华北板块古地理中国晚石炭世古地理图三、二叠纪地层划分及沉积古地理黔中二叠纪地层剖面（一）华南板块及其大陆边缘二叠纪沉积古地理特征时代组岩性大隆组暗色硅质岩长兴组灰岩、含燧石结核灰岩P2龙潭组海陆交互含煤碎屑沉积，夹灰岩层茅口组灰白色厚层灰岩栖霞组黑色含燧石结核生物碎屑灰岩梁山组含煤碎屑沉积P1马平组（上部）灰岩，Pseudoschwagerina带华南板块二叠纪地层序列1．二叠纪早、中期（1）普遍发育了以浅海相碳酸盐岩为主的地层：栖霞灰岩和茅口灰岩。为广泛海侵时期，为华南地史上最大的海侵时期之一。（2）梁山组及其相当地层仅分布于滇东、贵阳、长沙、南昌一线以北，这些地区在泥盆、石炭纪一般都是高出海面的陆地，到二叠纪初地形已渐夷平，为滨海沼泽地带；二叠纪中、晚期（1）华南地区逐步上升，发生海退和沉积间断，相当茅口组灰岩和龙潭组煤系地层之间为平行不整合接触，被称之为“东吴运动”。在康滇地轴周围发生大规模的玄武岩喷发，即峨嵋山玄武岩，基本上是一套大陆火山喷发岩系。成熟大陆壳裂谷喷发，分布在夷平面上。山西太原二叠纪地层剖面（二）华北板块及其大陆边缘二叠纪沉积古地理特征时代组岩性石千峰组红色砂泥岩，含石膏，干旱气候条件P2上石盒子组杂色砂页岩，少量植物化石，半干旱气候下石盒子组黄绿、灰绿色砂页岩，下部含不规则煤层，植物化石丰富山西组黑色砂页岩含煤沉积及钙质页岩，近海平原泥炭沼泽P1太原组中上部C太原组下部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地层序列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Lingula的夹层石千峰组：红色河湖碎屑沉积广布第三节晚古生代的古构造•一、全球构造背景•1、三大陆块群：北方、华夏、冈瓦纳•2、华夏陆块群介于两大陆块群之间•3、华夏陆块群包括华北、塔里木、华南、羌塘、昌都-思茅•4、准噶尔陆块属西伯利亚、哈萨克陆块•5、西藏拉萨、冈底斯、保山属冈瓦纳大陆晚古生代地球表面三大陆块群早泥盆世世界古地理图晚石炭世世界古地理图晚二叠世世界古地理图中国美北俄罗斯西伯利亚哈萨克斯坦东冈瓦纳西冈瓦纳0。西伯利亚俄罗斯北美冈瓦纳哈萨克斯坦0。中国西伯利亚哈萨克斯坦北美俄罗斯西冈瓦纳东冈瓦纳0。。0中国哈萨克斯坦西伯利亚劳俄大陆冈瓦纳大陆西伯利亚中国哈萨克斯坦劳俄大陆冈瓦纳0。联合大陆0。∈3O2S2D1C3P2全球古地理再造据（C.R.Scotese等，1979，简化）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劳亚陆块群JU古亚洲洋残留洋盆HKTANC秦岭海QTLSIN班公怒江洋古特提斯洋03030D1JU古亚洲洋残留洋盆古西太平洋NC秦岭海金沙江洋昆仑洋公怒江洋LSINQTTACAIHKJUCAINCALSCQTLSC2劳亚陆块群古西太平洋俯冲带班公怒江俯冲带中特提斯洋冈瓦纳陆块群HKTA巴颜喀拉海盆INNEDXNE-DXJUTANCNCSCQTLSP1劳亚陆块群JU古亚洲洋残留洋盆HKTANC秦岭海QTLSIN班公怒江洋古特提斯洋03030D1JU古亚洲洋残留洋盆古西太平洋NC秦岭海金沙江洋昆仑洋公怒江洋LSINQTTACAIHKJUCAINCALSCQTLSC2劳亚陆块群古西太平洋俯冲带班公怒江俯冲带中特提斯洋冈瓦纳陆块群HKTA巴颜喀拉海盆INNEDXNE-DXJUTANCNCSCQTLSP1艾比湖—居延海—西拉木伦河带之北属西伯利亚板块南部大陆边缘塔里木板块与哈萨克斯坦板块在C2碰撞拼合，以致P2时安加拉植物群分子侵入该区华北板块于二叠纪后期逐渐与西伯利亚板块拼合，D-C沿南秦岭勉县－略阳一线裂陷形成南秦岭洋盆，二叠纪以后逐渐闭合华南板块内，早古生代残留海槽—钦防海槽持续到早二叠世末期华南板块内部两次显著的裂陷(D-C1和P2-3)，表现为浅水碳酸盐台地和深水盆地的相间第四节晚古生代的沉积矿产福建晚古生代地层表