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）

01

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2021）
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2021）
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。
用10k金制成的道钉与某地层界线上的“金钉子”标记（图源@baike.baidu.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]）

02

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）
03

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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YouTube、Encyclopedia of Geology、维基百科、搜狐、百度百科等

来源： 桔灯勘探