泥盆纪
地质时代古生代中的第四个纪
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,繁盛于奥陶纪志留纪笔石几乎全部灭绝,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
国际地层年代表(2022年10月版).国际地层学委员会.2023-02-17
泥盆纪.中国大百科全书(第3版)网络版.2023-02-18
全球边界层型截面和点.国际地层学委员会.2023-02-18
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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
曲靖型.OpenGMS.2023-03-09
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真正的鱼类--盾皮鱼.化石网.2023-03-13
盾皮鱼大家族.中国科普博览.2023-03-13
盾皮鱼类.中国大百科全书第三版(网络版).2023-03-13
古老的海洋杀手——鲨鱼类.中国科普博览.2023-03-13
软骨鱼类.中国大百科全书第三版(网络版).2023-03-13
软骨鱼纲(Chondrichthyes).中国作物种质信息网.2023-03-13
生物学家证明矛尾鱼是名符其实的活化石.中国科学院南京地质古生物研究所.2023-03-14
硬骨鱼类.中国大百科全书第三版(网络版).2023-03-14
..2023-03-23
目录
概述
定名
时期划分
国际地层年代表
中国地层表
地史特征
全球构造
地层及地理特征
矿产资源
铁矿
锰矿
能源矿产
建材、化工原料矿产
其他
气候环境
生命发展
脊椎动物
无脊椎动物
植物类
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