早、晚古生代的地质变迁和生物演化～结合相关高考真题-2023年高考地理之探讨大学地理知识

早、晚古生代的地质变迁和生物演化〜结合相关高考真题

【一］早古生代I海洋面积大，海相沉积广，海生藻类多，海水无脊椎动物繁盛。~

古生代因地史上出现大批较高级的生物而得名。可以分为早古生代和晚古生代。早古生代距今

5.43~4.10亿年，所形成的地层叫下古生界。早古生代划分为3个纪，即寒武纪、奥陶纪和志留纪。

寒武纪是古生代的第一个纪，约开始于5.43亿年前，结束于4.90亿年前，寒武纪形成的地层称寒武

系，1835年取名于英国西部威尔士的坎布连山脉。

志留纪约开始于4.38亿年前，结束于4.10亿年前，形成的地层称志留系。1835年取名于英国南威尔

士地区的一个古老部族的名称。纪是时代，系是岩层。

1879年，拉普沃思将上述命名的寒武系和志留系的中间部分划入奥陶系，形成奥陶系的时代为奥陶纪，

约开始于4.90亿年至4.38亿年前。

早古生代和它以前的时代相比，古地理、古生物、沉积环境、地壳运动等有很大差异。在大陆壳地

区，早古生代海洋占绝对优势，陆地不多，因此下古生界几乎都是海相沉积，少有陆相沉积。海水中无脊

椎动物种类空前繁盛，陆生植物很少。这标志着她质历史发展进入一个新的阶段。

一、动物界的第一次大发展一海生无脊推动物时代

最早划定寒武系，是以大量三叶虫突然出现为标志。后来发现在寒武系底部（如云南晋宁梅树村组）

或震旦系顶部（如三峡灯影组上部）含有大量个体微小的原始硬壳无脊椎动物化石，如软舌螺、腹足类、

腕足类等（统称小壳动物群），故国际决定以地层中开始出现小壳化石的层位为寒武系底界。

寒武纪已发现动物化石2500多种，除脊椎动物外，几乎所有门类都有了。最多的是节肢动物中的三

叶虫，数量占生物分类总数的60%~70%,故寒武纪又称“三叶虫时代“；其次为腕足类动物，约占20%~30%;

其他无脊椎动物占10%~15%,包括海绵动物、古杯动物、腔肠动物（如珊瑚）、软体动物（如头足类）、环

节动物、牙形石、棘皮动物等。早古生代的海生无脊椎动物空前繁盛。

三叶虫是较高级的节肢动物，种类繁多，形体大小不一，一般长数厘米，大部分游移于浅海底，以其

他动物或其尸体为食料。其躯体结构已经分化得很好，可横分为头、胸、尾三部，又可纵分为中轴和左右

肋叶3部分，所以叫三叶虫。头部结构复杂，有一对眼睛；胸部有若干胸节。中国已描述过的三叶虫有1200

多种，其中有些是很好的标准化石。三叶虫以寒武纪为最盛，到古生代末完全绝灭。

腕足类是具有2片硬壳的浅海底栖动物，2壳一大一小，每一片壳左右对称。可从2壳后端伸出一条

肉茎插入泥沙，固着海底生活。腕足类在整个古生代都很繁盛，如图扬子贝是中奥陶世的标准化石，但以

志留纪为最盛，是腕足类的“壮年时代”，到中生代以后衰落，目前海洋中只剩下不多的种属。

笔石是已经绝灭的小型群体海生动物，开始出现于中寒武世，特别繁盛于奥陶纪和志留纪，演化很快,

形体多种多样。是很好的标准化石，多保存在页岩特别是黑色

页岩里，很像笔迹，因此叫笔石。珊瑚指示温暖浅海。

珊瑚是生活于温暖、清澈浅海中的腔肠动物，单体或群

体，可分泌灰质形成体内隔壁及外壳硬体，种类很多。中国

南方志留系中常有由蜂房珊瑚和链珊瑚构成的珊瑚礁灰岩。

头足类是软体动物中构造最复杂的，头上生有许多触手,

和现在的乌贼同类，可在海中漂游，但早古生代的头足类有一

w

个锥形外壳，壳内分许多房室。

牙形石形体微小，外形很像虫牙，由磷酸钙组成。

形状呈直单锥刺状，最大约5mm。从寒武纪至三叠纪,

分布于世界各地海相地层中，演化迅速，成为地层划

分和对比的重要微化石。

从奥陶纪开始，主要是志留纪，出现了淡水原

始的鱼类——无颌类，属脊椎动物，说明新时代即

将来临。在植物界方面，寒武纪、奥陶纪都以海生藻

类为主，到志留纪，已出现半陆生的裸蕨植物，也

意味着即将进入新时代。

从寒武纪一开始生物便呈爆发性增长，称其为寒

武纪生命“大爆炸”。1984年，南京地质与古生物研究

所的科研人员在云南省澄江发现5.3亿年前(早寒武

图5-19早古生代化石举例

(a)莱氏虫Redlichia,€,；(b)德氏虫0ameseUa，上为头部，下为尾部，4；

世)的动物化石群，包括节肢类、脊索类、叶足类、

€

(c)版蝠虫Drepanura,上为头部，下为尾部，3；(d)扬子贝Yangt"〃a，02;

对笔石单笔石，蜂房珊瑚

(e)Oidymographu,0;(f)Mmograp3S;(g)FcvosiM腕足类等40多门类的80多种动物，引起国内外科学

S；(h)链珊瑚，a/ys”es,S;(i)直角石Orthoceras,02;(j)珠角石Aainocers,02

家的重视，认为这是她球生命演化史上的重大事件，

是目前世界上了解寒武纪生命“大爆炸”的窗口和佐证。

自然界的生命及其发展，和万物一样，既包含缓慢进化，也包含迅速飞跃。生物界在寒武纪以前，是

低级原始的(单细胞的菌类、藻类等极低等生物)，分布面积不广，密度不大，还未形成硬体，很难保存

成化石。但寒武纪以前的漫长时代为生物准备了质变飞跃和大量繁殖的条件，因而到寒武纪，在适宜的外

界条件(海水温度、成分、营养物质等)促使下，自然界的生命之火，成燎原之势，动物界从软躯体到

设问：生物由低等向高级的进化需要哪些条件？

硬躯体、从单样性到多样性飞跃发展，奠定了现代生命形式的基本框架。

二、加里东构造阶段的世界古地理轮廓及地史特征

（一）加里东运动和加里东构造阶段

早古生代初期的大地构造轮廓和震旦纪相似。后来发生了有世界影响的构造运动，世界海陆形势变化，

这就是加里东运动。

广义上讲，发生在早古生代的构造运动称加里东运动，其中寒武纪后期的构造运动称萨来伊尔运动：

奥陶纪后期的构造运动称太康运动。但狭义的加里东运动，指志留纪后期的构造运动。不提板块构造阶段，

但这一时期确实发生了某些板块碰撞事件，引起海陆格局的变化。

苏格兰古称加里东，加里东地槽、加里东运动、加里东褶皱带等名称皆源于此。

（二）海洋占优势的时代

前寒武纪末，世界上出现了许多古陆，各古陆之间又为地槽所分隔。进入古生代后，许多古陆重新为

海水所浸漫，尤以奥陶纪海侵规模最大。从整体看，早古生代仍［相对下降者受沉积；下降幅度越大,

这时既有剧烈拗陷的地槽纵横于地台之间，又有广阔的相对稳）沉积物越厚；坡度变化越大，沉积物

厚度变化越大

沉积了上万米厚的下古生界，如贯穿英国的加里东地槽，下古生界比___________;___________________

几百米到几千米的海相地层，形成地台的下古生界盖层，如中国地台的下古生界盖层厚约600~3000m。

海水占优势，下古生界几乎全是海相地层，可分为两种：一是活动型沉积，主要在地槽中，厚度巨

大，多复理石相碎屑岩、硅质岩、火山岩、页岩和少量碳酸盐岩；二是稳定型沉积，主要是地台陆表海中

沉积，厚度较小，横向变化不大，以砂岩、页岩、石灰岩、白云岩等为主。

典例稳定浅海沉积薄，深海下陷沉积厚。

（2019年高考地理浙江卷）下图为某湖泊区域地质构造示意图。图中等值线为该区域250万年以来沉积物等厚

度线。完成21〜22题。

21.该湖湖盆形成主要因（）

A.风化侵蚀B.搬运沉积

C.构造抬升D.断裂下陷

22.在外力作用下，该湖盆区的湖泊最容易形成陆地的是（）

A.甲B.乙

C.丙D.丁

【答案】21.D【命题意图】本题主要考查地质构造对湖泊形成的影响。

【解题思路】据图可知，该湖泊东部、南部和西部存在地

壳强烈抬升区和抬升区，而北部也存在微弱抬升区。这些抬

升区与湖泊之间存在断层构造，因此湖盆是断裂下陷形成的,

D正确。

22.A【命题意图】本题主要考查内外力作用对湖盆的影

响。

【解题思路】根据上题分析可知，该湖泊是由地层断裂下

陷形成的，其深度一般比较大，乙、丙两地位于湖泊中央，

湖泊深度大，形成陆地的可能性较小，B、C错误；

融

I*11I+12I°1415甲、丁两地都位于湖泊边缘，甲地西侧靠近抬升区，丁地东

图5-20志留纪古陆位置示意图

侧靠近强烈抬升区，结合甲、丁两地的沉积物等厚度线可知，

（王德桢等据Seyfert&Sirkin,简化）

1.冰硬层；2.蒸发岩；3.红层；4.小型珊瑚礁；5.古陆丁地断裂下陷幅度较甲地大，湖盆深度较甲地深，所以在外

力作用下甲地较丁地更容易形成陆地。D错误，A正确。

【柘展提升】构造湖的成因和特点

构造湖指由地壳构造运动（断裂、断层、地堑）所造成的坳陷盆地积水而成的湖泊。例如青海湖、纳木错、博

斯腾湖、滇池等都是构造湖。

构造湖具有十分鲜明的形态特征，①坡陡：湖岸陡峭且沿构造线发育，比较平直。②水深：湖水一般都很

深，如世界上最深的湖泊贝加尔湖就是构造湖。③湖泊平面形态比较简单：长度大于宽度，呈长条形。④

面积较大。经常出现一串依构造线排列的构造湖群，例如著名的东非大裂谷沿线的许多湖泊。

（三）世界古地理格局及其演变

早古生代海陆分布形势，目前已恢复出各种版本，图5-20是其中之一。古生代初期，全球计有北美（相

当槽台说的地块、地台，下同）、俄罗斯（欧洲）、西伯利亚、哈萨克斯坦、塔里木、华北（中朝）、华南（扬

子）等古陆，及包括南美、非洲、印度、南极洲、澳大利亚的冈瓦纳古陆。

冈瓦纳古陆当时处南半球高纬度地区，北半球各古陆则位于中、低纬度地区，特别是低纬度地区。北

美和俄罗斯古陆之间是古大西洋。俄罗斯与西伯利亚古陆之间是古乌拉尔海。西伯利亚古陆与华北古陆、

塔里木古陆之间是古北亚海，包括祁连海。华北古陆与华南古陆之间是秦岭海。北美古陆、扬子古陆、澳

洲古陆的外侧为古太平洋（分别相当于阿巴拉契亚地槽、华夏活动带、塔斯马尼亚地槽）。北方各古陆和冈

瓦纳古陆之间是东西横亘的古特提斯海（古地中海）。上述各古陆相当于槽台说的地台，或板块说的板块。

志留纪末期，古大西洋逐渐变窄，北美板块向欧洲极块俯冲，形成加里东褶皱带，相当于现在的西北

欧及英国一带，使北美板块与欧洲板块对接，初步形成劳亚大陆（或北方大陆），并导致古大西洋关闭。

中国的祁连海，在志留纪末期封闭消失，使柴达木板块和华北（中朝）板块拼合在一起。此外，其他一些古

海洋，如扬子板块、澳大利亚板块的外侧及古特提斯海等，也都遭受加里东运动不同程度的影响，导致大

陆板块边缘的陆壳增生。

总之，志留纪末期，亦早古生代结束时，北方某些板块拼接和增生，出现最大的海退时期（直到泥

盆纪初），陆地面积扩大，陆表浅海面积缩小，这种环境的变化，导致生物界的重大变革，意味着一个新的

时代即将到来。

（四）早古生代气候

寒武纪大部地区气候，冰期—海面下降—陆面抬升—缺失沉旦等,都有红紫色页岩、食盐

假晶、具有紫红色氧化圈砾石的砾岩（竹叶状灰岩）等沉积地层：中国的西南部、伊朗、西伯利亚中部、

非洲摩洛哥等有岩盐、石膏等蒸发盐；在世界很多地方都分布有毓状灰岩、白云岩：还有在中国长江中下

游和西南、新疆中大山、黑龙江北部，西伯利亚、澳大利亚、北美洲、南极等都发现有古杯动物灰岩和古

杯礁。古杯动物是海生多细胞动物，有单体、群体之分，单体形似杯状，直径5~20mm,单独成门。繁盛于

早寒武世，分布遍及世界各地。古杯动物生活在不低于25℃水温的海水中。以上都是气候判定依据。

奥陶纪早、中期气候和寒武纪相似，气候较温暖。当时北美、西伯利亚和中国华北地区，都有蒸发岩

沉积，推测存在干热气候环境，属低纬度地区。按古地磁数据，奥陶纪南极位于现在北非西北部，北极位

于南太平洋。奥陶纪晚期，冈瓦纳大陆的西部即非洲西北地区，出现大规模的大陆冰盖和冰海沉积，代表

极地寒冷气候，这可能和当时其所处的地理位置在南极圈有关。

晚奥陶世末期被认为是震旦纪以后的又一次大冰期，因时间短暂，未对北方产生重大影响，但当时出

现大范围海退（如中国华北地区，晚奥陶世上升为陆，缺失上奥陶统沉积），被认为是由于这次大冰期，

全球海平面下降导致的。全球海洋退缩，陆块移动拼接，海槽隆起变山。

志留纪初期，南极冰盖迅速消融，导致大气环流减弱，纬向气候分带不明显。有些浅海地方变为较

深海水，环流不畅，含氧量降低，形成滞流环境。早志留世初期，全形陆表浅海，生物多，易沉积石灰岩。

环境普遍。除高纬度的冈瓦纳大陆外，其他各板块多为温暖和干热气候，如北美和北欧都有碳酸盐岩和生

物礁分布；西伯利亚、澳大利亚等地有蒸发岩，便是证明。

三、早古生代中国地史概况

（一）稳定的地台

早古生代，中国地壳构造继承震旦纪。前寒武纪在中国湖北宜昌河北唐山开平

DzlZOOOm

1450m|C2

形成了3个稳定核心。即华北地台、塔里木地台和扬子地纱

帽

群

台或称板块，基底是复杂的变质系，盖层主要是稳定沉积型。

兜

惹

1.华北地台坪■

包括阴山-燕山与秦岭-大别山之间、贺兰山以东的近似三龙

马

溪

组

角形的广大地区，向东延伸包括东北南部、渤海、黄海北部，，

/

从地质构造上讲，包括朝鲜北部，所以又称中朝地台。北钱野:群

赎山群，/

边是蒙古-兴安地槽，南边是秦岭地槽，再南边是扬子地台，

向西越过贺兰山与阿拉善地块相接。

华北地台是中国最古老的地台，在18亿年前古元古代1

末期吕梁运动后形成。随后在上面沉积了中、新元古界的

巨厚盖层。震旦纪时海水退出，到寒武纪海水重新进来，

石龙洞组，/

变成一片陆表浅海（图5-21,图5-22（a））,直到中奥陶世-i111U]।~1~n

天河板笋/石灰岩白云质灰岩豹皮状灰岩

末，海水退出，又变成了和东北南部连在一起的广袤陆地，---/

石搬a

新状灰岩竹叶状灰岩泥灰岩

称华北古陆。?永井沱组EO

页岩砂质页岩

因此，华北地台在中、新元古界盖层之上，又叠加了寒

图5-23湖北宜昌地区与河北唐山开平下古生界柱状剖面对比

武系和中、上奥陶统的盖层，主要为碳酸盐相建造。河北图中纱帽群目前有一种意见认为应划归下志留统

开平地区（唐山市）是华北地台稳定沉积型下古生界标准剖

面的出露地区（图5-23）。从山东济南向南到大汶口一线，

也有良好剖面。图5-22华北地台（。和扬子他台（b）寒武系沉积比较示意图

2.扬子地台

包括秦岭一大别山以南、雪峰山（湘）一怀玉山（赣）以北、龙门山（川）一哀牢山（滇）以东的广大

地区，向东延展没于黄海南部。主要形成于元古宙末晋宁运动。

震旦纪时海水广泛入侵，形成震旦系盖层。到寒武纪大部地区继续为海水淹没（图5-21,图5-22（b））,

到中志留世末发生全面海退，扬子地台变为扬子古陆。因此，扬子地台在基底之上形成震旦系盖层后，

继续累加了寒武系、奥陶系和下志留统的盖层，主要为碳酸盐、笔石页岩、砂页岩建造，湖北宜昌地区为

标准剖面出露地区（图5-23）。

3.塔里木地台

位于天山、昆仑山和阿尔金山之间。由若干隆起带和拗陷带组成。北邻天山地槽，南接昆仑地槽，向

东过阿拉善地块与华北地台断续相连。它也形成于新元古代末晋宁运动。

震旦纪和早古生代，部分地区有海水进来，形成滨海相及浅海相石灰岩、碎屑岩等盖层。但这一大块

地方长期以隆起为主，直到新近纪，青藏高原和天山褶皱带的隆起，地台大部分相对沉降，形成中国

最大的内陆盆地。还有准嘴尔和柴达木地区，是相对稳定的地块。中国东南部，也比较稳定，名为华夏地

块。

围绕上述各地台（板块）或地台与地台之间，都是相对活动、拗陷较深的活动地带，如蒙古-兴安地槽、

天山地槽、祁连地槽、秦岭地槽、昆仑地槽等，沉积厚度巨大，多碳酸盐岩、碎屑岩、火山岩、复理石

等建造，岩浆活动须繁，有些地方形成蛇绿岩套。在扬子地台东南部，包括今皖南、苏南、浙西、湘、粤、

桂、赣西等地，属于边缘海，相对比较活动，向东越过岛弧带，为陆绿外海，凹陷较深，沉积很厚（图

5-22（b）o

（二）加里东运动对中国的影响

到古生代中后期，由于加里东运动，海陆分布和大地构造情况发生较大变化。首先，晚奥陶世华北地

台海退，形成广大古陆。以后华北地台的北缘发生破碎，有岛弧发育，并向南叠接，形成加里东褶皱带；

华北地台的南缘北秦岭地槽，也形成加里东叠接带；志留纪末期，祁连地槽褶皱隆起。这样，柴达木地块

和阿拉善地块对接；扬子地台与华北地台部分对接，稳定地区进一步扩大。特别是扬子地台和华夏地块

之间的东南部活动带，受到加里东运动的影响强烈，二者对接碰撞，形成宽广的加里东造山带。

（三）从中国下古生界看中国地史发展主要特征

由于加里东运动，志留纪末期发生了最大的海退，海水面积缩小，古陆面积扩大，地理环境发生很

大变化。|设问：描述塔里木盆地的形成过程？

中国下古生界地层发育有3种类型的代表地区，即北部稳定区（华北地台）、南部稳定地区（扬子地

台）和东南活动区。北部稳定区以河北省唐山市开平为代表，岩层出露完全，构造简单，岩性典型而横向

变化少，如下寒武统馒头组以紫红色页岩为主，中寒武统张夏组以^状灰岩为主，上寒武统以含竹叶状灰

岩为标志；至奥陶系则从薄层灰岩、白云岩发育成中、下统马家沟组厚层纯灰岩。下古生界盖层总厚度可

达1400m左右，反映一次海侵海退过程。

南方稳定区以鄂西宜昌为代表，从下寒武统砂页岩过渡到中、上寒武统及奥陶系碳酸盐岩，也反映海

侵过程；但到早志留纪，沉积了厚度较大、含有笔石的黑色页岩，通称笔石页岩相，反映海水滞流，局部

地区海水较深，一般生物不能存活。但中志留世以后也发生大规模海退，下古生界总厚度达2000m以上，

最厚可3000~4000m。设问：中国南方非金属矿产丰富，以磷矿为例，说明其形成过程？

概括而言，中国早古生代地史发展有如下特征：

a.中国南方，寒武纪海水入侵较早，故下寒武统地层齐全，化石也较丰富，如云南划分为梅树村组

等，是中国下寒武统标准剖面出露的典型地区。

中国北部，寒武纪海水入侵稍晚，故下寒武统层位略高。但中、上寒武统岩层发育较好，划分为“毛庄

组和岗山组等，是北方稳定型地层划分的典型地区。

b.中国南方海水退出较晚，如扬子地台大部从中志留世开始海退；而中国北方海水退出较早，如华北

地台从上奥陶世开始海退。因此，南方下古生界包括寒武系、奥陶系和下志留统（局部可能有中、上志留

统），而北方下古生界只有寒武系和下、中奥陶统，缺失上奥陶统和志留系。

c.从图5-23看，南方下古生界厚度较大，岩性也较复杂；而北方下古生界厚度较小，岩性较单纯，说

明南方陆壳设问：石膏属于蒸发盐岩，推测其形成过程？豆化环境；黑色页岩并含黄铁矿指示还原环境

d.志留系全部缺失或部分缺失，是加里东构造运动的反映，此时地台对接，或边缘褶皱，陆地面积增

生，海水覆盖面积减少，地理面貌重大变化。

（四）中国早古生代矿产

下古生界中已发现磷、石膏等重要矿产。

1:磷（磷块岩）矿

云南东部（昆阳）、四川西部（峨眉）、贵州（开阳）、湖北北部（襄阳）、湖南西部以及安徽中部等

地的下寒武统底部，有分布普遍的磷矿层位，并形成重要矿床。重要磷矿生要分布于古陆边缘地带，如康

滇古陆东侧，江南古陆西侧，秦岭淮阳古陆两侧。

由于古陆长期风化剥蚀，在海侵过程中含磷物质大量搬运入海，沉积成矿。寒武系底部磷矿是中国

重要的磷矿资源，对于发展农业生产有很重要的作用。

2.石膏

在山西吕梁山东麓，中奥陶统马家沟组灰岩上部，含石膏层，厚数米至十数米。山西西北部黄河附近，

中奥陶统灰岩中也有石膏与白云岩共生。中奥陶世后期，发生海退，当时山西一带地势较高，因此出现

一些潟湖和闭塞海湾，石膏的形成可能与此有关。

3.石灰岩

中国下古生界为海相岩层，石灰岩分布很广。特别是在华北及东北南部，因中奥陶世海便达到最高

潮，普遍沉积了层厚而质纯的石灰岩（马家沟组灰岩），为具有工业价值的水泥原料及冶金工业原料。

此外，在西北祁连山一带下古生界陆块拼接，陆地增大，植物征服陆地、陆生动物繁盛。东麓

下寒武统馒头组页岩中发现含铜砂页岩，可以作为找铜矿的线索。

中国南部的下寒武统地层往往含有“石煤”层，炭质含量高的可作燃料，还常含有稀有和放射性元素，有

更大价值。

川西地区，中奥陶世海侵超覆，底部侵蚀面上有毓状赤铁矿层。滇东地区，上志留统她层中夹有铝

土矿层位。

【二】晚古生代

晚古生代距今4.10~2.50亿年，形成的地层称上古生界，地泥盆纪——低级蕨类植物初步登陆；，

石炭二叠纪——高等蕨类占领陆地。

石炭纪、二叠纪。泥盆纪距今4.10~3.54亿年，形成的地层称_______________________________________忆

距今3.54〜2.95亿年，因其地层中含煤而得名。石炭系二分性明显，下部以海相灰岩为主，上部以海陆

交互相和陆相含煤沉积为主。因此把石炭系分为两个系，上石炭系与下石炭系的界线为3.20亿年。二叠

纪是古生代最后一个纪，距今2.95〜2.50亿年，二叠是两层相叠的意思，1859年根据德国地层命名，其

二分性明显，下部为陆相的红色砂岩；上部为海相的镁质灰岩。

晚古生代，加里东运动后陆地面积不断扩大，陆生生物繁盛。植物界从水生发展到陆生，蕨类植物

达到极盛，晚古生代晚期出现裸子植物。动物界从无脊椎动物发展到脊椎动物，鱼类和无颌类广布于泥盆

纪，两栖类全盛于石炭纪和二叠纪。

晚古生代发生了两次生物集群绝灭，一是晚泥盆世生物量的突然变化和生态系的更替；二是二叠纪末

许多无脊椎动物如三叶虫、蜓、四射珊瑚和床板珊瑚（珊瑚中的2大类）、大部分腕足动物绝灭，成为划

分古生代和中生代的标志。

晚古生代陆生植物繁盛，是地史上大规模形成煤炭的时代。晚古生代后期冈瓦纳大陆冰川广布。晚

古生代发生海西运动，北半球主要板块碰撞，大部分地槽和活动带（除古特提斯海和古太平洋边缘活动带）

褶皱成山，形成统一的劳业古陆，同时与南方的冈瓦纳古陆相接形成联合古陆。

四、晚古生代生物界的飞跃发展

设问：说明煤炭的形成过程?

(一)植物界的第一次大发展一蕨类时代

地球上的植物，最初以原始形态出现于海水中，到元古宙海水中藻类空前繁盛。陆地在漫长时期内没

有植物。早古生代的地壳运动(加里东运动)使海域缩小，陆地扩大，出现大面积的低湿平原、洼地或湖泊，

为植物“征服”大陆提供了外界条件，促进植物从水生转为陆生，并逐渐向高等植物演化。由于植物繁茂，大

气和水体中的氧也更丰富。

志留纪开始发现原始的裸蕨植物，但只是陆生植物的先驱。到泥盆纪才有繁盛的裸蕨(图5-24(a))为

代表的陆生植物群。所以泥盆纪又称裸蕨时代。这是植物界的第一次大发展。这种植物茎的分化还很不完

全，没有叶子，只有枝的分叉，是最原始的陆生池子植物。它还不能真正适应广大的大陆环境，到泥盆纪

晚期完全绝灭。

到石炭二叠纪，代之而起的是较高级的植物(图5-24),包括石松类、节蕨类和种子蕨类等，如芦木、

鳞木、楔羊齿等。这时植物才从海滨地带延伸到大陆内部，出现万木参天、郁郁葱葱景象。因此，石炭二

叠纪又称蕨类时代。

这些植物组成的巨大森林由于地壳的下降运动和流水冲刷常被泥沙埋藏，新的森林又在埋藏层上继

续成长，周而复始形成了许多煤层，所以石炭二叠纪是地史上最重要的成疾时代之一。到晚二叠纪，因

地壳运动强烈，环境变化大，能适应多种环境的以松柏类和苏铁类为代表的裸子植物大量出现。

(二)动物界的两次大飞跃

1.从无脊椎到有脊椎

早古生代海生无脊椎动物空前繁盛。到泥盆纪,

三叶虫类逐渐减少，繁盛于奥陶纪和志留纪的笔石

类延续至早泥盆世后期已全部绝灭。但珊瑚类、腕

足类、双壳类等科属数量达到极盛。属于软体动物

的头足类菊石(纲)动物在海中开始繁盛，有小型

锥壳的竹节石也大量漂浮洋面。许多海洋热带底栖

动物如层孔虫、床板珊瑚在上古生界地层中常形成

礁体。珊瑚类、腕足类有许多属种是上古生界的标

准化石(图5-25(b)~(f)),如拖鞋珊瑚、鹑头贝、云南

贝、中国石燕等。牙形石仍是地层划分和对比的重

图5-24晚古生代植物化石举例

(a)裸蕨宏原图，D；(b)纨木Lepidodendron,C；要依据。

(c)芦木Calam"e$,C2~P;(d)轮木/Innu/aria,芦木的叶子，C,-P；

(e)快叶木SphenophyUum,C?~Pi最多；(f)翅羊齿Neuropieris,C?最多；从早石炭世晚期开始，海生动物蜓突然繁盛，

(g)细(栉)羊齿而，C~P；(h)大羽羊齿Ciga/Hopsrij,P2最盛，

东亚二叠系特有植物；(D科达树C"da"ej,C-P；(j)绕木复原图；

(k)芦木纪原图；(I)科达树复原图

演化迅速，层位稳定，为石炭~二叠系的重要分带化石。蜓(图5-25(a)又叫纺锤虫，属原生动物有孔虫类,

具纺锤形或球形外壳，一般只有几毫米大小，壳内具许多房室，构造各异，种类繁多。

另外，陆上因有大规模森林出现，石炭-二叠纪昆虫类空前繁盛，已知昆虫种类达1300种，大型蜻

蜓展翅宽达60cm,创古今昆虫身体最大记录。因陆地面积扩大，淡水软体动物也逐渐多起来。

应当指出，有些动物经复杂的演变，从无脊椎动物中分化出来，这就是从志留纪开始出现而繁盛于泥

盆纪的鱼类(图5-25(g)。因此，泥盆纪又称鱼类时代。中国泥盆纪鱼类超过52属，多在江南发现。当时

的鱼类多身披骨甲，没有上下颌骨，称胴甲鱼类或无颌类(甲胄鱼)；也没有骨质的中轴骨骼或脊椎，中轴

很原始。但它一经出现，就为向高等脊椎动物发展提供了基础。从无脊椎动物发展到脊椎动物，是动物界

发展史的一次大飞跃。

2.从水中到陆上

到石炭纪，有一种叫总鳍鱼的鱼，逐渐演化成两栖类。因晚古生代后期，地壳运动强烈，环境多变，

许多地方海退，出现湖泊沼泽。这种总鳍鱼有坚硬的鳍，内有和陆上四足动物相似的骨骼，平时在水里呼

吸，而遇到干旱水涸季节，可以在空气中呼吸，甚至可以勉强用鳍代替四肢在陆上移动。再进一步演化，

终成两栖类，最常见的为迷齿类，广泛泥盆纪一鱼类繁盛；石炭二叠纪——两栖类繁盛。类时代。

从水到陆是动物界发展史的又一次飞跃。

到中晚石炭世，陆地面积增大，地势分异加剧,许多地方转化为广阔的内陆河湖盆。气候由潮湿

向干燥变化。两栖类为适应离水较远的生活条件，其

中一支进化到原始的爬行动物。两栖动物产卵和繁殖

不能脱离水体：而爬行动物完全可以在陆上产卵繁殖，

真正地“征服”了大陆。

(三)晚古生代最重要的生物事件

生物演化并非一帆风顺，其间不断遇到灾难。以

泥盆纪而论，已被识别的全球性事件至少8次。最重

要的一次危机发生在晚泥盆世，生物量急剧下降，

造礁生物消失，竹节石类、腕足动物的3个目、四射

珊瑚的10多个科灭亡，称凯勒瓦瑟尔事件。这一事件

后，世界各地普遍海退，蒸发盐广布，南美出现冰川

沉积。生物事件常与黑色页岩联系。因此，生物事件

图5-25晚古生代动物及动物化石举例

的原因可能与海平面变化、气候干燥、缺氧等有关。

(•)两种蝮的化石切片：左Fusuiina'C2;Pseudodoliolina,P,；(b)中国石燕的＜«所和■.

D)：(c)智头贝Stringoctphaltu,D2;(d)云南贝Yunnanella,D,；(c)拖鞋用球Caceota,D3；

(0多角珊瑚Prumalophylhun,D;(g)界甲鱼Plerichthyodes,D,;(h)一种石炭纪的两栖

类一石炭螺复原图；(i)一种二变纪的两栖类一引嫄发原图(上列螺类体长可达1.67.8m)

晚古生代末期二叠纪生物事件更明显。冈瓦纳古陆，包

括印度和中国西藏普遍生长的舌羊齿植物辞，二叠纪末几

乎全部绝灭。许多动物门类在二叠纪末整目灭亡。繁盛于

早古生代的三叶虫至此全部消失。蜓类在晚二叠世初尚存

40多个属，该世末全然无存。菊石在晚二叠世初有12个科，

该世末有10个绝灭；腕足类同期有140个属，至二叠纪末

所余无几。

这一生物绝灭事件尚无一定解释。或曰与海洋盐度变

化、气候变化、地磁极倒转、宇宙线暴、超新星爆发、

陨石撞击有关，或日与生物营养结构变化、病毒和瘟疫有

图5-26泥盆纪海陆位置示意图

（王鸿帧据Scyfert和Sirkin的化）关。

1.红层；2.蒸发岩；3.大陆冰川；4.山岳冰川

五、海西构造阶段世界古地理格局变化及地史特征

（一）海西构造阶段地史特征

在加里东运动中，特别是早古生代晚期,大陆块从浅海广布向陆地转化的序幕已经揭开。泥盆纪开

始，这种倾向更明显，海陆形势巨变，促进生物界演化。晚古生代，特别是石炭二叠纪的地壳运动，称海

西运动。晚古生代可称海西构造阶段。海西因德国的山名命名。

在晚古生代，那些仍然活动的地槽中进行着巨厚沉积，如在西欧地槽（古地中海地槽的一部分，包括

从现在法国到波兰一带），堆积了总厚度15000~16000m的上古生界，其他地槽大同小异：另一方面许多地

台继续沉积，形成上古生界.石炭二叠纪：地台挤压，地槽隆起，陆块拼接，陆地扩大，气候变干。

由于早古生代海洋面积占绝对优势，下古生界几乎都是海相地层。而晚古生代时，陆地扩大，陆相地层也

多起来；有些地方海陆变化频繁，还形成了海陆交互相地层。

所以，从地层看，上古生界比下古生界要复杂得多。这是第一个特点。其次，自古生代特别是晚古生

代以来，大陆块不断靠近和聚集，若干大陆块边缘和相邻地槽受挤压、褶皱和隆起上升，形成岛屿和

山脉，导致大陆拼接和扩大，最后形成联合古陆。所以海西构造阶段使陆块从分散趋向集中，这是第二个

特点。

（二）联合古陆形成

北方各古陆在海西运动前，都是被活动性很强的地槽分割。从石炭纪到二叠纪，许多地槽先后褶皱隆

起。海西运动远比加里东运动显著而广泛，造山作用和火山活动广泛。海西构造阶段包括系列集中的地壳

运动，以西欧莱茵海西地槽为例：泥盆纪后期称布列东运动；早石炭世后期称苏台德运动等。

西欧地槽、乌拉尔地槽、中亚-蒙古地槽、中国西北各地槽、阿巴拉契亚地槽、塔斯马尼亚地槽等，由

于各陆块碰撞，都发生强烈褶皱，并伴随岩浆侵入和火山喷发。结果是原加里东时期联结在一起的北美

古陆和欧洲古陆，因乌拉尔地槽褶皱又和西伯利亚板块对接，形成更广大、统一的劳亚古陆。劳亚古陆又

称北方大陆，由劳伦古陆（包括加拿大的大部分和格陵兰，名称来源于加拿大的劳伦斯河）与欧亚大陆联

合而成。

这时，劳亚古陆和南方的冈瓦纳古陆可能局部连结，但为一条古地中海（现在地理位置相当于从西南

欧和非洲北部边缘经小亚细亚、喜马拉雅山脉到马来半岛再到印度尼西亚）分隔，因此形成南北两大古陆互

相连结但又南北对峙的统一大陆，即联合古大陆（泛大陆）。此外，古陆周围还环绕着环太平洋地槽。这

种南北古陆和两大地槽带的对立形势，就是海西构造阶段结束时的大地构造特征。

（三）晚古生代气候和植物分区

根据沉积物岩相及分布看，泥盆纪已具明显气候分带。据古地磁资料推断（图5-26）,泥盆纪古赤道

正好穿过加拿大北部、北欧和澳大利亚以东的海洋，北美、俄罗斯、中亚可能处于亚热带、热带干燥气候

下，有红层和蒸发盐沉积。冈瓦纳古陆的部分地区处在极地寒冷气候。

据古地磁资料，石炭纪时的南极位于冈瓦纳古陆南极洲上（图5-27）,北极位于西伯利亚。

泥盆纪和石炭纪初，植物生态环境较单一，只能适应滨海设问：陆地形成气候分带需要哪些条件？

无显著区别，尚未出现明显的地理分区。但到了中、晚石炭世以至二受纪，陆地面积不断扩大，各地纬

度不同，气候条件亦不相同，不同环境下生长的各类植物，分别占领了不同的生态空间，在地史上第一次

呈现明显的植物分区。

劳亚古陆的植物群总称北方植物群，可分为:

图5-27石炭纪末二叠纪初冈瓦纳大陆

冈瓦纳古陆上的植物群称南方植物群，在冈瓦纳植物古纬度位置及冰川分布图

（王鸿祯据Scyfert&Sirkin简化）

L冰川分布范围；2.冰流方向；3.中国珠穆朗玛峰地区位置

区，包括南美洲、南非、澳大利亚、印度、南极大陆和中国西藏南部，气候也以温凉为特征，晚石炭世开

始形成特有的舌羊齿植物群。

图5-28是中国及相邻地区植物分区图，中国的大部，东到日本，南到马来西亚、苏门答腊等地，都属

于华夏植物区，高大的石松类（如鳞木，不显年轮）、节蕨类（如芦木）、科达树等十分繁茂，为典型的热带、

亚热带森林景观。天山、阴山以北，即亚洲北部，从早石炭世晚期开始，以草本的真蕨和种子蕨为主，木

设问：读图，解释巴西和非洲冰硬层连续的原因？拉植

物区。它在中国主要分布于新疆北部、内蒙古大部和东

北北部。

此图的西南部，包括印度等地，为冈瓦纳植物区，

为以舌羊齿为代表的灌木-草本植物群，代表南方温凉

气候。本植物群在中国仅见于喜马拉雅山北麓，为喜

马拉雅山脉是由印度板块向北俯冲挤压成山的证据。

图5-29石炭二叠纪冰川的分布

-冰渝方向二叠纪，华夏植物区又以昆仑秦岭为界，分为北方

亚区和南方亚区。植物分区现象与地理纬度、南北极位置、海陆分布、地形起伏密切相关。

（四）北方大陆广大煤田形成和南方大陆冰川广布

石炭、二叠纪是世界上最重要的成煤时代。欧美植物群和华夏植物群均代表热带潮湿气候，其分布地

往往形成大屎田。安卡拉植物群和冈瓦纳植物群代表温凉气候，但在一定条件下也可形成重要煤田。

石炭纪赤道通过北美洲、西北欧、中，喜马拉雅山属于印度洋板块，与亚欧板块的缝合线在雅鲁藏布江。

因此，从煤田分布面积来看，北方大陆远远大于南方大陆。

石炭、二叠纪北方大陆森林繁茂，形成广大煤田，南