2019年长安大学地史学笔记考研-早古生代地史.doc

1、早古生代地史一. 早古生代概况1、早古生代划分志留纪 S （ Silurian ） 440-400Ma , Murchison, 1835z 英国古民族名称奥陶纪 O （ Ordovician ） 500-440Ma , Lapworth, 1879 ,英国古 民族名称寒武纪 曰 Cambrian ） 570-500Ma ,Sedgwick, 1835 , Cambria 山2、早古生代主要特征1）生物界后生动物迅速发展，海生无脊椎动物空前繁盛（环境分析、地层对比、生物成矿、生态分异、生物分区）;2）属加里东构造阶段，稳定区和活动区并存，后期陆壳板块扩大和增生（陆相沉积、生物上陆）3）沉积类型

2、复杂多样，奥陶纪末期冈瓦纳大陆发育冰川二. 早古生代的生物界海生无脊椎动物空前繁盛海生无脊椎动物的时代主要的生物门类：三叶虫、笔石、头足类（鹦鹉螺类）、腕足类、珊瑚、牙形刺等次要的生物门类：腹足、棘皮类、古杯、海绵原始脊椎动物的代表无颌类的Astraspis （星甲鱼）最早在北美西部中奥陶世发现。晚志留世原始的陆生植物裸蕨类开始出现。1、小壳动物群和澄江动物群小壳动物群：震旦纪末期出现、寒武纪初大量繁盛，个体微小 （l-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棱管类。 形成原因：1）前寒武纪漫长的生物进化（20亿年），特别

3、是震旦纪的酝酿，生 物以达较高级的形式，如Z的伊迪卡拉动物群2）水体升温时碳酸盐饱和度的变化为壳体的形成创造了条件。意义：第一个带壳生物群，寒武纪的起点早期小壳动物群与伊迪卡拉动物群共生澄江动物群寒武系底部继小壳动物群之后出现的第一个无壳和具壳化石混生化石群。包括三叶虫、水母、蠕虫类、甲壳纲及分类位置不明的节肢动物、腕 足类、藻类及鱼形动物。最早发现于云南澄江意义:是寒武纪初期生物大爆发的典型代表。对于早期生物演化史均 具有重大意义。2. 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

4、菜德利基虫目为主（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特征相近,尾板宽大，尾刺 发育）晚寒武世中晚期常出现一些头鞍特殊的属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，如Dalmanitina （小达尔曼虫）， Nankinolithus （南京三瘤虫）等志留纪起三叶虫显著衰退，仅镜眼虫目较为重要，如Coronocephalus （王冠虫）等。3笔石最早出现于中寒武世，绝灭于早石炭世。是奥陶系、志留系划分对比的主要依据早奥陶世 Acanthograpt

5、us早奥陶世晚期笔石：Didymograptus（对笔石），Dichograptus（均分笔石）中晚奥陶世双笔石科代表:雕笔石，栅笔石，直笔石SI :除双笔石外，单笔石开始繁盛（正笔石目，有轴亚目）雕刻雕笔石；单笔石;塔形螺旋笔石；S2-3 :几乎全部为单笔石科动物S2:具幼枝的弓笔石类大量出现S3晚志留世的笔石胞管简单化，多为直管状。4. 腕足类自早寒武世起已有广泛分布，以无铁纲为主奥陶纪:是腕足类发展的高峰期：具较纲的三分贝目、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早奥陶世以扬子贝和中国正形贝多见晚奥陶世以赫南特贝动物群最为重要志留纪:腕足类化石相对减少，但内部

6、构造复杂化5. 头足类从晚寒武世开始出现，早古生代主要世缝合线简单的鹦鹉螺类奥陶纪是鹦鹉螺的重要发展时期，数量多，个体大，是当时海洋中的 霸，奥陶纪后期已开始迅速衰退。中国南方和华北存在着两个不同 类型的头足类动物群，特别是在早奥陶世更为明显。华北：珠角石动物:以阿门角石为代表华南：直角石动物群:以震旦角石为代表志留纪起鹦鹉螺类开始衰退。6. IM最早出现于寒武纪，我国早奥陶世发现床板珊瑚。志留纪为全球性第一个繁盛期，常形成小型礁体。以床板珊瑚、六射珊瑚和四射珊瑚为主。如S1泡沫珊瑚，S2的峰巢珊瑚等。生物古地理、生物相、生态分异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

7、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。浮游相planktonic biofacies :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、硅质岩及复理石沉积；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 壳相(底栖相)shelly facies :正常浅海底栖生物;典型的浅海相 灰岩、泥灰岩；分布于台地区;实例上扬子浅海早志留世石牛栏组 礁相reef facies :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:纯净的灰岩生态分异：即生态习性的差异

8、，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。三、中国东部早古生代古地理华瀕块-E13-O2滨浅海沉积，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()寒武纪1 华南地区寒武纪的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1）扬子板块的寒武系 扬子板块寒武系整体特征 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我国早寒武世地层建阶的标准剖面中寒武世后期一滇东地区上升为

9、陆中寒武统陡坡寺组，双龙潭组，浅海砂泥、碳酸盐沉积龙王庙组：白云岩，咸化海沉积沧浪铺组：砂页岩沉积为主，内含浪成波痕和交错层理，滨海沉积笔竹寺组:下部黑色粉砂质、泥质沉积，含炭质及稀有元素为海水 流动不畅的弱氧化至还原环境，可能为潮下低能海湾;中上部以泥 砂质沉积为主，含有三叶虫及澄江动物群等生物化石，环境已趋于正 常浅海。总体代表持续海侵过程。梅树村组:磷块岩，小壳化石富集成层，波状、鱼骨状交错层理，顶部白云岩内含乌眼构造，滨海潮间潮下带沉积 湖北宜昌三峡剖面总的特征为:地层的岩石特征和空间分布上两分性十分明显：G1为砂、泥质和碳酸盐沉积为主，化石丰富；G2-63则为镁质碳酸盐沉积（白云岩和

10、白云质灰岩）咸化，化石稀 少。上统三游洞组厚层白云岩，其顶部归属奥陶系中统 覃家庙组由薄中层白云岩组成，波痕、交错层理、泥裂、食盐假 晶发育下统 石龙洞组一厚层白云岩石牌组和天河板组正常浅海的砂泥质和碳酸盐沉积，含较多底栖的 古杯类水井沱组黑色炭质页岩夹薄层灰岩，含磷、稀有元素及黄铁矿，以 浮游的盘虫类为主”推测为滞流还原环境从石龙洞组至中上统均为干旱的咸化海环境 横向古地理变化整体特征:扬子板块内为稳定的陆棚海,地势西北高东南低,西部的康滇古陆始终存在，其范围不断扩大早寒武世：为向东倾斜的混积型缓坡梅树村期在Z2基础上发展成碳酸盐缓坡;笫竹寺期和沧浪铺期则是以陆源碎屑沉积为主，西北康滇古陆边

11、缘的 滇东、川西一带为砂砾岩、粉砂岩类白云质灰岩，向东陆源碎屑颗粒 逐渐变细，至桂西、黔东及鄂中等地陆源碎屑减少，碳酸盐增多，物 源区为西部康滇古陆龙王庙期：为典型的碳酸盐缓坡，仅在古陆东缘的川西南滇中地区 含陆源碎屑，而在川、滇、黔、桂、鄂为大范围的潮下低能碳酸盐沉 积中寒武世起，扬子区西部古陆不断扩大,形成纵贯西部边缘的康滇古 陆，古地理由早期的缓坡发展成镶边型碳酸盐台地。由于西部古陆和 东南部水下隆起影响形成半封闭海盆，加之气候炎热干旱，海水盐度 增高，白云岩发育，川西南和滇东北等地还有膏盐沉积下扬子区早寒武世：北东方向狭窄的碳酸盐潮坪相带，主要为白云岩和白云质 灰岩，南北两侧由碳酸盐缓

12、坡进入陆坡深水盆地中晚寒武世：主体为半局限台地白云岩沉积，南北两侧仍为陆坡较深 水盆地2）扬子板块大陆边缘的寒武系 扬子板块东南被动大陆边缘范围：桂西北、赣北、浙江及苏南等地狭长的、北东向展布的非补偿 海盆下统:黑色炭质页岩、硅质页岩夹硅质层，水平纹层发育，含放射虫 和海绵骨针，偶见浮游型三叶虫，局部夹磷结核、黄铁矿团块等，代 表深水、缺氧的还原环境中统:深灰、灰黑色炭质页岩、页岩和灰岩相，含漂浮型的球接子类 和海绵骨针上统:泥岩和泥灰岩 华南裂谷盆地绍兴江山萍乡南宁一线以南以长汀清远玉林为界分为:西北部的翰粵次深海盆地及东南部的闽粤浅海盆地粵赣次深海盆地为砂泥质浊积岩，夹少量灰泥及凝灰质，含

13、深水放射虫和海绵骨针，可能是华南裂谷盆地的主体闽粵浅海盆地是一套砂岩、页岩、炭质页岩等，含磷、猛矿层，在广东郁南、台山、开平一带中寒武纪出现紫红色含镁砂岩 扬子板块的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）2.华北板块寒武纪古地理特征华晰块寒武纪古地理特征华：!师块主体自晚元古代后期抬升后一直遭受风化剥蚀，早寒武世开始海侵寒武纪华北地区为稳定的陆表海碳酸盐沉积，其南缘以主动大陆边缘与秦岭洋毗邻1）华北板块寒武纪地层序列山东张夏剖面一位于山东长清县，为我国62和63标准剖面（见教 材）e3长山组，凤山组:灰岩、泥质灰岩和竹叶状灰

14、岩，含蝙蝠虫和蝴蝶 虫園山组竹叶状灰岩是同生砾岩风暴 e2张夏组鲫粒灰岩为主，含德氏虫等，波痕、交错层理发育潮毛庄组，徐庄组:紫色泥岩为主，向上碳酸盐含量增高，滨、浅海沉 积紫色泥岩为主，向上碳酸盐含量增高，滨、浅海沉积ul馒头组: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 虫华/晰块寒武纪古地理变化ul中期从南侧秦岭洋向北海侵，淮南、豫西、陕北陇县和宁县贺兰 山地区最早波及（滨浅海碎屑岩及含磷砂岩，称猴家山组或辛集组）。 沧浪铺晚期海水侵入到燕山、辽南地区，含Palaeolenus的豹皮灰 L-1-I石。馒头组沉积范围由东

15、向西逐渐扩大到太行山、中条山一线和鄂尔多 斯、阿拉善西缘及南缘U2毛庄期、徐庄期海侵向西延伸到吕梁山。西部贺兰山一带的海水 亦向东扩大到鄂尔多期中部，华北古陆进一步缩小。张夏期是最大海 侵期（除陕北和内蒙古东胜地区），稳定的浅海碳酸盐e3古地理格局发生显著变化，南部（淮南、豫西和晋南）开始上升, 形成以白云岩沉积（三山子组）。白云岩层位由南向北升高。北部燕 辽地区相对下降，为滨浅海灰岩沉积2）华北板块边缘的寒武系华匕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秦岭洋向北俯冲，在华d晰块南缘形成了活动大陆边缘。华d匕板块北缘和西南缘北缘推测寒武纪在白云鄂博

16、一带处于稳定大陆边缘状态，逐渐向活动型过渡西南侧与柴达木古陆之间为古祁连洋，早寒武世时未接受沉积，中寒 武世起祁连山南北坡都张裂成裂陷海槽。北祁连海槽中发育较深海含 放射虫硅质岩、中基性火山岩及砂泥质复理石2、奥陶纪奥陶纪的古地理特征早期基本承袭寒武纪的古地理、古构造特征晚期华师块主体抬升,华南盆地规模的收缩加剧1.华南地区奥陶纪自西向东依然为三个沉积区：扬子区稳定类型沉积江南区被动大陆边缘沉积华南区裂谷盆地沉积1）扬子板块奥陶纪古地理宜昌分乡黄花场剖面一中国奥陶系标准剖面03五峰组:下部典型滞流盆地的灰黑色笔石页岩沉积;上部观音桥层黄 灰色壳相泥质灰岩沉积，是全球海平面下降的记录临湘组：黄绿

17、色瘤状泥灰岩，沉积环境与宝塔组类似02宝塔组:灰紫色中厚层收缩纹灰岩，这种收缩纹是成岩过程中上覆的负荷使胶体脱水形成的裂纹，反映较深的浅海陆棚环境庙坡组：灰黑色碳质粉砂质页岩为主，含丰富的笔石，半闭塞的陆棚边缘盆地O1牯牛潭组：为灰色中厚层状泥质灰岩，生物种类繁多，保存完整， 底栖和浮游混生,高水位期沉积环境大湾组：灰绿色及灰紫色薄层瘤状泥灰岩夹黄绿色页岩，含海绿石， 属台地边缘浅滩红花园组：以厚层生物碎屑灰岩为主，生物既有底栖型，也有游泳型,代表高水位期的沉积分乡组:灰绿色钙质粘土岩与薄层生物灰岩互层，含海绿石，生物类 别丰富，代表浅海环境南津关组：灰色中厚层状砾屑灰岩、鱼而粒灰岩为主，内碎

18、屑分选、磨 园较好,代表潮间至潮下高能带的产物。西陵峡组：浅灰色中厚层状含砾屑砂屑灰岩及白云岩，中部夹百圭质岩及微细晶白云岩，能量较弱的半闭塞台地沉积横向变化与古地理奥陶纪是地史上海侵范围逐渐扩大的时期。扬子板块内部岩相变化比 较显著。总趋势是西部碎屑岩较多，东部碳酸盐为主,特别是早奥陶 世表现更为明显。扬子板块西部，由于中寒武世以后抬升，使康滇古陆范围扩大.早奥 陶世发生新的海侵，在扬子板块西部形成上超，川西、滇东一带沉积 了具交错层的砂岩与页岩（红石崖组），代表滨岸沉积环境。由此向 东陆源物质逐步减少，相变为砂泥质及碳酸盐（黔北、川南）碳 酸盐及泥质沉积（鄂西）一碳酸盐沉积（长江中、下游）

19、。中奥陶世，西部的滇东、黔西南一带隆起与康滇古陆南段相接组成滇 黔古陆，康滇古陆北段向北扩展与川西北的松潘古陆融为一体。早奥 陶世由西向东依次排列的南北向延伸的相带已不复存在，整个扬子区 均以碳酸盐沉积为主,夹少量泥质，尤以宝塔组收缩纹灰岩及临湘组 瘤状泥质灰岩分布最广。庙坡组黑色页岩是水下滞留盆地，其周围则 为同期异相的浅水碳酸盐沉积（大田坝组）。晚奥陶世早期海侵规模最大，沉积了瘤状泥质灰岩。晚期海平面下降, 西部康滇古陆与滇黔桂古陆连成一片，造成五峰期的滞流海盆典型的 笔石页岩相。2）大陆边缘的奥陶系东南被动大陆边缘西部为湘桂次深海（湘中地区奥陶系是一套深灰至 灰黑色含碳质、硅质的笔石页岩

20、，代表一种非补偿滞流还原环境）, 东部为浙皖次深海（浙西早中奥陶世也为滞流环境的笔石页岩相，晚 奥陶世沉积了一套巨厚的浅水浊积岩）华南裂谷盆地早奥陶世古地理格局与寒武纪相似，也由闽粵浅海相和 赣粵桂次深海相二个大相带控制,寒武纪末云开和粤东上升成陆，沿 着古陆周缘规律地出现滨海、陆棚次级环境分布。中奥陶世以后，华 南盆地加速萎缩，晚奥陶世为厚度较大的浊积岩。奥陶纪末华南区主 体成陆2.华北板块奥陶纪古地理特征碳酸盐沉积下统发育齐全，岩相稳定中上统仅在少数地区有沉积1）华北板块奥陶纪地层序列和古地理河北唐山剖面华北板块奥陶系的标准剖面上覆地层:C2上、下马家沟组：灰岩、灰质白云岩、白云岩，马家沟

21、组局部出现膏 溶砾岩,代表浅海潮上环境亮甲山组：下部为灰岩，含底栖生物，为正常浅海环境;向上渐变为 白云岩，化石稀少潮上蒸发环境。冶里组:厚层灰岩夹竹叶状灰岩及页岩，砾石表面无氧化圈，含三叶 虫、腕足类和树形笔石，环境为潮下浅海，没有暴露出水面下伏地层:e3华d匕板块内奥陶纪古地理变化O1地势北低南高早期以德州石家庄保德为界，北部为正常浅海环境;南部属上潮间 潮上蒸发环境，地层厚度向南减薄。中期南部继续抬升成陆上剥蚀区，白云岩向北迁移，在晋南和鲁西北 一带形成膏盐沉积。晚期海侵范围扩大，下马家沟组向南、向西北方向超覆O1末期至02岩相稳定，海侵广泛，是一套厚层灰岩与泥质灰岩、 白云岩03地壳上

22、升，华d晰块再次成为古陆剥蚀区，仅在西南缘的陕西耀 县及宁夏固原一带有沉积2）华北板块大陆边缘古地理特征南部是活动型大陆边缘，发育了丹凤群岛弧型和二朗坪群边缘海型蛇 绿岩 北缘从白乃庙至西拉木伦河见早古生代的蛇绿岩套，代表古亚洲洋向 南的俯冲消减带俯冲作用与板块整体抬升关系密切3、志留纪志留纪的古地理特征构造运动相对活跃的时期古构造格局与古地理面貌明显变化 板块内部沉积和古地理格局显著改变板块之间碰撞拼合中国东部志留纪古构造格局与古地理的显著特征是:扬子板块与华夏板块的碰撞拼合华瀕块与柴达木地块的碰撞拼合华晰块主体继续处于隆起状态同时，板块内部因受造山运动的影响,在沉积、古地理方面也有显著的改

23、变1.华南地区志留纪的古地理特征华南裂谷盆地萎缩、消亡扬子板块早期海域限于北部，中晚期海退主体抬升成陆后期华夏板块与扬子板块拼合统一1）扬子板块志留纪地层层序和古地理鄂西宜昌剖面上覆地层:D2石英砂岩呈平行不整合接触。SIS2纱帽组:滨海相细碎屑岩，砂岩含量向上增加，粒度变粗，交错层理发育，化石稀少，代表超补偿海盆S1罗惹坪组:黄绿色砂页岩夹薄层灰岩，灰岩中含腕足和珊瑚正常浅海环境；龙马溪组:上部黄绿色砂质页岩，数百米只含三个笔石带,笔石分散 保存，为弱还原环境补偿盆地;下部黑色页岩和硅质页岩,含五个 笔石带,笔石呈聚集式保存，典型的笔石页岩相，代表滞流、非补偿 海盆下伏地层:e3长山组，底界

24、面为整合接触总的看来:宜昌剖面由早志留世早期的闭塞、滞流非补偿海盆，转变 为晚期的水流畅通、补偿的正常浅海。中志留世起进入过补偿状态， 出现滨海相甚至陆相沉积,中志留世后期上升为古陆。总体呈现一个 二级海平面变化旋回。显然，志留纪初期的海平面上升与南极冰盖的 消融有关，具有全球一致性；中志留世开始的海平面下降与扬子板块 东南缘的板块碰撞有关,只具有地方性意义。横向变化及古地理板块主体同宜昌地区，略有差异江西修水流域:含笔石细碎屑岩相正常浅海相陆相下扬子区与修水地区相似板块西缘滇东一带，从E3-S1为陆地，S2晚期接受沉积。滇东地 区为扬子板块的沉降中心华南地区S3仅发育于滇东和钦防地区由此可见

25、，至中志留世晚期，扬子板块内部沉积中心已转移至川南、 黔北一带，而宜昌附近地区因受江南古陆上升的影响而抬升成为剥蚀 区了。总体上体现了随着江南古陆的上升，前陆盆地向北西方向迁移 的趋势。2）扬子板块边缘志留纪古地理特征东缘（湘中过渡带）类复理石沉积华南裂谷盆地仅在钦防地区残留深水海槽北部边缘（南秦岭）裂谷盆地西缘构造环境t匕较复杂,活动性较强（1）东南缘：中奥陶世以后，由于扬子板块与华夏地块的碰撞，华 南裂谷盆地主体已上升成陆，仅在湘中及钦防地区仍有残水。一加里 东运动的影响（2 ）北缘南秦岭地区的志留系为笔石碎屑岩相，厚度可达5000m以上，与泥 盆系呈平行不整合接触。北奏岭及仅见S1和S2

26、,缺失S3加里东晚期北秦岭造山运动 西奏岭地区未受加里东运动的影响，继续保持被动边缘的构造环境。（3）西缘：在松潘甘孜地区，志留系下部为笔石页岩夹火山岩， 上部为碳酸盐沉积。向西至金沙江地区,志留系具有逐渐收缩变浅的 裂陷海槽沉积特点，巴塘以北局部夹基性火山岩。再向西至澜沧江带, 由于古澜沧江洋（原特提斯洋的一支）向西俯冲引起附近古陆上升，而 缺乏志留系沉积。2.华北板块志留纪古地理特征华北板块志留纪的构造古地理:主体仍为受剥蚀的古陆，绝大部分地 区缺失志留系沉积，然而在它的大陆边缘地区志留系却相当发育.板块内部仅在板块西南宁夏同心地区有沉积，属稳定浅海前陆盆地 酒只北缘早古生代褶皱带S1火山

27、岩加砂泥质S2-3砂泥质复理石S末磨拉石建造西南部祁连山地区分为北、中、南三带。志留纪末祁连构造运动发生, 由于柴达木板块与华匕板块的相互碰撞、挤压，南、北祁连两个海槽 相继褶皱成为典型的加里东褶皱带，从而使柴达木板块与华北板块拼 合成一个整体大陆。加里东构造阶段全球海陆分布及演化1 古大陆和古海洋分布格局 早古生代期间除冈瓦纳作为_个整体大陆存在外,其余五个古大陆都 被古海洋相隔而分散地存在。当时的冈瓦纳大陆占全球大陆总面积的一半以上，其主体由现在的南美洲、非洲、澳大利亚、印度、南极洲和阿期白半岛组成。劳伦和俄罗斯在早古生代都是独立的大陆，泥盆纪起已拼合成统一的劳俄大陆（Laurussia ）。在劳伦（北美）与俄罗斯大陆之间存在古大西洋（Iapetus ）俄罗斯与