泥盆纪(Devonian Period),显生宙
古生代第四个纪,晚古生代第一纪,以
笔石Uncinatograptus uniformis(均一钩笔石)首现作为开始标志,其时间划分为419.2±3.2Ma~358.9±0.4Ma,历时约6000万年,设立三统七阶,建立七枚“
金钉子”,其“金钉子”系统已确立完毕。泥盆纪底界划分来自于
同位素测年为419.2±3.2Ma的泥盆系下泥盆统底界“金钉子”——洛赫考夫阶底界“金钉子”;顶界划分来自于同位素测年为358.9±0.4Ma的
石炭纪底界杜内阶底界“金钉子”。
泥盆纪时期开始,陆地面积不断扩大,随着板块运动的发展,开始形成由北方北美、欧亚为主体的
劳亚大陆和南方由南美、非洲、澳大利亚、南极洲等构成的冈瓦纳大陆,逐渐形成存在于晚
古生代一早中生代时期的全球性超大陆
泛大陆,也称为盘古大陆。泥盆纪时期随着
陆生植物的发展,大气中
二氧化碳的浓度降至接近现代水平,从
志留纪时期的“温室
地球”转变成“冰室地球”。泥盆纪时期以
脊椎动物中的鱼类大量繁盛为特征,称为鱼类时代;晚泥盆纪出现了鱼类向
两栖动物的转变,标志着
动物界开始向陆地方向演化。陆地上
维管植物迅速繁盛,泥盆纪晚期乔木型陆生植物已占相当优势,并可形成小型森林,标志着植物界已完成了脱离水体的变革。泥盆纪晚期有两次大规模的生物灭绝事件,分别是弗拉期与法门期交界期(F—F)形成的凯尔瓦瑟事件(Kellwasser Event)和泥盆纪—
石炭纪(D—C)交界期形成的汉根贝格事件(Hangenberg Event),造成
生物量急剧下降,
生物多样性系统崩溃,许多在早
古生代繁盛的物种灭绝。
定名
泥盆纪英文Devonian一词是由英国地质学家亚当·塞奇威克(Adam Sedgwick)和罗德里克-默奇森(Roderick Murchison)于1839年在英国的
德文郡(Devon)创建,泥盆系一词用以指代该地区广泛分布的“老红砂岩(Old Red
砂岩)”同期的
地层单元,"泥盆"一词是Devon的
日语汉字音译。
时期划分
国际地层年代表
1972年,
国际地质科学联合会国际地层委员会建立了全球第一个地层“金钉子”,泥盆纪底界“金钉子”—洛赫考夫阶底界“金钉子”;1985年通过了“三统七阶”的泥盆纪标准年代地层系统,其地层系统自下而上为下泥盆统(洛赫考夫阶、布拉格阶、埃姆斯阶)、中泥盆统(埃菲尔阶、吉维特阶)、上泥盆统(弗拉阶、法门阶)。至1996年埃姆斯阶底界“金钉子”确立,泥盆纪“金钉子”系统已全部确立。
中国地层表
中国地质调查局和全国地层委员会组织实施下,经原国土资源部批准(国土资[2014]374号)出版发行了《中国地层表(2014)》,《中国地层表》《中国地层指南及中国地层指南说明书》是中国地质行业标准规范重要内容之一,在参考国际
地层学研究的基础上编制了中国地区的地层年代表,该地层表将泥盆纪地层系统设立为三统十阶。
地史特征
全球构造
志留纪末期结束了加里东构造阶段,从泥盆纪时期开始进入了海西构造旋回和海西构造阶段。泥盆纪时期的板块活动相对稳定,其地理板块相对延续了志留纪时期的时代特征,南部由冈瓦纳大陆为主大陆,
赤道附近形成了有劳伦大陆和波罗的大陆碰撞形成劳俄大陆。地球表面大部分被海水覆盖,主要洋区为
泛大洋(Panthalassic Ocean),哈萨克斯坦岛弧外延与
西伯利亚地区板块之间形成索伦克尔洋(Solonker Ocean),华北华南板块与瓦岗纳大陆进一步分离,
古特提斯洋(Paleotethys Ocean)范围扩大。泥盆纪中、晚期,大洋中脊的快速扩张导致全球
海平面上升,陆地面积进一步扩大,劳俄大陆与冈瓦纳大陆逐渐靠近,为日后
盘古超大陆(Pangea)形成奠定了基础。
地层及地理特征
泥盆纪时期大陆上首次广泛发育红色
砂岩,被称为“老红砂岩大陆”。陆地范围的扩大出现了许多陆相沉积的
地层。根据
岩性、岩相、生物相及底栖组合大体可推断出泥盆纪出现过两次大规模的
海侵海退过程,一次出现在早泥盆纪晚期,一次出现在中泥盆纪吉维期中晚期,海侵活动导致底栖
腕足动物门、珊瑚类的空前繁盛。泥盆纪的
沉积物岩相出现了明显的地域特点,表明了其气候分带的现象。泥盆纪时期海洋及陆地上出现了种类丰富、数量众多的化石,表明了动植物该这一时期呈现出演化加速的进程。
矿产资源
铁矿
泥盆纪时期的铁矿资源大多处于当时的古陆边缘地带,初期海侵规模较小,在陆地上形成大量的风化物质,中、晚期时期海侵规模变大,许多陆地重新被海水淹没,风化物质在海陆交界地带沉积形成了典型的沉积矿产。
锰矿
锰矿的形成多与深水环境有关,属于典型的沉积型矿产,泥盆纪中、晚期受
海侵影响,形成含锰矿层,如中国
广西壮族自治区的
碳酸锰矿床,也称为桂平式锰矿。
能源矿产
包括石油、天然气。生物礁的大量分布有利于油气资源的形成。如
俄罗斯乌拉尔地区上泥盆统的浅海相礁
大理石油田资源、
加拿大中、上泥盆统交界处礁相岩层内的石油资源。
建材、化工原料矿产
泥盆纪时期盛产的
石灰岩、
石英岩及铝土
页岩是现今重要的
建筑材料或陶瓷原料。
其他
频繁的火山活动易形成诸多含矿矿层,泥盆纪时期多产层控型金属矿产,如中国华南湘粤地区的铅、锌、钨、锡、锑、碱铁矿,中国秦岭地区的铅、锌、铜、汞、锑及硫铁矿。
气候环境
泥盆纪早期的
海退使得陆地面积不断增加,根据泥盆纪
沉积物的分布显示,泥盆纪时期已具有明显气候分带的现象。泥盆纪时期的南极位置约在现今非洲南部
津巴布韦和
博茨瓦纳一带,
北极位于
泛大洋中,其
地层化石中多为
寒带的冷水动物群,这也与古地磁资料所推断的结果相近。
赤道穿过
加拿大北部、北欧及
澳大利亚东部的海洋,非洲北部、澳大利亚、
欧洲南部和中国的
华南地区位于当时的热带和亚热带地区,该部分地区在炎热干燥的气候条件下,形成了热带地区特有的红层和
蒸发岩沉积。
从总体来看,泥盆纪的时期处于长期稳定的温暖环境,早期低纬度地区的海水表层温度可达35℃,至中期海水表层温度稳定在26~28℃之间,温暖适宜的环境使得造礁生物迅速发展,促进了后生动物礁的繁盛。晚期海水温度迅速上升,长期持续的高温引发了后生动物礁的大量死亡,逐渐引发形成了弗拉期与法门期交界期的
生物大灭绝。
生命发展
脊椎动物
泥盆纪时期出现了大量的鱼类化石,
无颌类和有颌类在近岸浅水环境中得到快速分异,数量和
种群迅速增加,被称为鱼类时代。
泥盆世早期的鱼类以无颌类(甲胄鱼类)和原始的有颌类(盾皮鱼类)为主,泥盆纪中、晚期出现了软骨鱼类(鲨鱼)和高等硬骨鱼类(硬鳞鱼类、
肺鱼和总鳍鱼类)。泥盆纪晚期,发现从总鳍鱼类中演化出可以用鳃和肺呼吸的“爬行”鱼类(如格陵兰岛上泥盆统的
地层的
鱼石螈(Ichthyostega)),成为
脊椎动物从鱼类向
两栖动物进化的重大事件。
无脊椎动物
泥盆纪作为晚古生代的第一个地质时期,其无脊椎动物方面与早古生代呈现出显著不同的特点,早生古代繁盛的三叶虫大幅衰退,繁盛于
奥陶纪和
志留纪的
笔石几乎全部灭绝,只剩少数的
单笔石类和树笔石类,单笔石类在泥盆纪早期还作为重要的标准化石,但很快灭绝。
鹦鹉螺亚纲大量减少,海林类近乎灭绝。
腕足动物门和珊瑚类进一步发展,成为泥盆纪的常见种类,
头足纲中的无
棱菊石类和棱菊石类、
苔藓虫、层孔虫、
瓣鳃纲、
腹足类动物、
牙形石等也在泥盆纪时期得到一定程度的发展。
植物类
志留纪末期陆地出现了少数的裸蕨类植物,至泥盆纪时期
陆生植物已在全球范围内分布,并逐渐演化出根、茎、叶的系统分化。晚期裸蕨类植物灭绝,节蕨类、
石松门、
真蕨纲发展,出现了原始的裸子植物,共同形成了最早的森林系统。
泥盆纪大灭绝
弗拉期-法门期之交(F-F)大规模集群灭绝事件
泥盆纪-石炭纪之交(D-C)生物灭绝事件
参考资料
泥盆纪.中国大百科全书(第3版)网络版.2023-02-18
莲花山阶.中国大百科全书第三版(网络版).2023-02-19
那高岭阶.中国大百科全书第三版(网络版).2023-02-19
郁江阶.中国大百科全书第三版(网络版).2023-02-19
四排阶.中国大百科全书第三版(网络版).2023-02-19
应堂阶.中国大百科全书第三版(网络版).2023-02-19
东岗岭阶.中国大百科全书第三版(网络版).2023-02-19
佘田桥阶.中国大百科全书第三版(网络版).2023-02-20
锡矿山阶.中国大百科全书第三版(网络版).2023-02-19
阳朔阶.中国大百科全书第三版(网络版).2023-02-19
邵东阶.中国大百科全书第三版(网络版).2023-02-19
甲胄鱼类.中国大百科全书第三版(网络版).2023-03-13
盾皮鱼类.中国大百科全书第三版(网络版).2023-03-13
软骨鱼类.中国大百科全书第三版(网络版).2023-03-13
硬骨鱼类.中国大百科全书第三版(网络版).2023-03-14