志留紀

志留紀（Silurianperiod）(筆石的時代，陸生植物和有頜類出現)是早古生代的最後一個紀，也是古生代第三個紀。本紀始於距今4.38億年，延續了2500萬年。由於志留系在波羅的海 哥德蘭島上發育較好，因此曾一度被稱為哥德蘭系。志留紀可分早、中、晚三個世。

志留系三分性質比較顯著。一般說來，早志留世到處形成海侵，中志留世海侵達到頂峰，晚志留世各地有不同程度的海退和陸地上升，表現了一個巨大的海侵旋迴。

志留紀的生物面貌與奧陶紀相比，有了進一步的發展和變化。海生無脊椎動物在志留紀時仍占重要地位，但各門類的種屬更替和內部組分都有所變化。如筆石動物保留了雙筆石類，新興的單筆石類也很繁盛；腕足動物內部的構造變得比較複雜，如五房貝目、石燕貝目、小嘴貝目得到了發展；軟體動物中頭足綱、鸚鵡螺類顯著減少，而雙殼綱、腹足綱則逐步發展；三葉蟲開始衰退，但蛛形目和介形目大量發展；節肢動物中的板足鱟，也稱“海蠍”在晚志留世海洋中廣泛分佈；珊瑚綱進一步繁盛；棘皮動物中海林檎類大減，海百合類在志留紀大量出現。

脊椎動物中，無頜類進一步發展，有頜的盾皮魚類和棘魚類出現，這在脊椎動物的演化上是一重大事件，魚類開始征服水域，為泥盆紀魚類大發展創造了條件。

植物方面除了海生藻類仍然繁盛以外，晚志留世末期

，陸生植物中的裸蕨植物首次出現，植物終於從水中開始向陸地發展，這是生物演化的又一重大事件。

植物登陸成功和有頜類的壯大是發生在志留紀的最重要的生物演化事件。由於劇烈的造山運動，地球表面出現了較大的變化，海洋麵積減小，大陸面積擴大。作為陸生高等植物的先驅，低等維管束植物開始出現並逐漸佔領陸地，其中，裸蕨類和

石松類是目前已知最早的陸生植物。在奧陶紀出現的脊椎動物無頜魚類進一步發展，得到大量繁榮；在志留紀中期，更先進的有頜魚類開始出現，為隨後魚類等高等脊椎動物的大發展奠定了基礎。

志留紀時，海洋無脊椎動物發生了重要的更新，繁盛一時的三葉蟲逐漸衰退，板足鱟類開始興起，是當時海洋節肢動物中個體最大的種類。伴隨著陸生植物的發展，志留紀晚期還出現了最早的昆蟲和蛛形類節肢動物。

這個時期最大的特點是植物開始登上陸地，在海中也出現了有頜骨的魚類--棘魚類，棘魚類並演化出了鰓蓋骨，海中有成群的珊瑚聚集生活，最後形成珊瑚礁。

非洲和南極洲除個別小區外，當時均為陸地。中國的志留系分佈不如奧陶系廣，整個華北地區一般缺失志留紀地層，大部分華南地區的志留紀地層限於蘭多維利世或可能的文洛克世最初期。華南是中國志留系研究的標準地區，研究基礎最好。過去劃分的龍馬溪組、羅惹坪組和紗帽組分別被歸入下、中、上志留統，經研究宜全部歸入早志留世蘭多維利統。

志留紀的分層系統及標準化石分帶是採用各地的資料綜合確立。英國則被視作國際志留系研究的標準地區。蘭多維利、文洛克和羅德洛3個統均在英國確立。此外，在挪威南部、加拿大東部的安蒂科斯蒂島、瑞典的哥德蘭島、烏克蘭的波多利亞地區、捷克和斯洛伐克的布拉格附近地區，都有發育良好的志留紀不同時期的地層和生物群。

在全部地層系統中，志留系是第一個基本健全年代地層系統的系。這個系的頂、底界線、統的劃分和階的建立，均由國際志留紀地層分會提出方案，被國際地層委員會在1981～1985年先後批准。建立全球的標準方案，對於獲得國際地質共同語言，便於統一使用和廣泛對比，是十分需要的。

志留系的頂界，已選定均一單筆石(Monoraptusuniformis)生物帶的底為界，並選擇捷克和斯洛伐克的巴蘭德地區克倫克剖面作為其界線層型剖面這個提案被國際志留－泥盆紀界線工作組幾乎一致通過(1977)。志留系的底界的選定，放棄了傳統的觀點，即將雕刻雕筆石(Glyptoraptuspersculptus)帶之底作為志留系的底界，改用筆石Par-akidoraptusacuminatus帶的底界為界，其界線層型選在蘇格蘭莫弗特地區的多斯林恩(DobsLinn)剖面。由於該剖面系單相型的，沉積環境不適宜於底棲生物，所處位置地質構造複雜，所以這個方案在國際奧陶紀－志留紀界線工作組只以微弱的多數獲得通過，尚待繼續檢驗。

志留系的再分，包括4個統及其各自的分階。

①蘭多維利統。標準地區在英國威爾士南部達費德的蘭多維利鎮周圍。蘭多維利統分成3個階，最底部的階稱為魯丹階，其底界與國際上已通過的志留系底界一致；第2個階稱為阿埃羅尼安階（Aeronian）,以筆石Demirastritestrianulatus生物帶之底為底界；最上部稱特利奇階，以筆石Spiroraptusturriculatus帶之底為底界。

標準地區在英格蘭什羅普郡的文洛克地區。分成兩個階，下部謝因伍德階和上部霍麥爾階。謝因伍德階的開始，也是文洛克統的開始，以Cyrtor-aptuscentrifuus帶的出現為標誌；霍麥爾階則以Cy-rtoraptuslundreni帶為最底部一個筆石帶。

③羅德洛統。標準地區在英格蘭什羅普郡的羅德洛地區

。共分成兩個階，格斯特階和路德福德階。格斯特階的底界亦即文洛克與羅德洛兩個統之間的分界，與筆石Neodiversoraptusnilssoni帶的底界相吻合，路德福特階的底界相當於筆石Saetoraptusleintward-inensis帶之底。

④普里道利統。標準地區在捷克和斯洛伐克的巴蘭德地區。其底界為Monoraptusparultimus帶的底，頂界即志留系頂界。到目前為止，這個統尚未能再分成若干階。有人對這個統的級別還在懷疑，甚至認為只是一個階而不是一個統。

中國的志留系除中期地塊外，分佈較廣。蘭多維利統在揚子地區發育最好，是研究蘭多維利統必不可少的關鍵地區。在揚子地區的蘭多維利世，初期為含筆石的黑色頁岩和頁岩，以龍馬溪為代表；中、晚期普遍出現殼相層和碳酸鹽地層；晚期在揚子地區的北緣出現生物岩礁和海相紅層。蘭多維利世之後，揚子地區普遍上升成陸。地層區劃是由不同古板塊控制的。不同古板塊上發育的志留系可以作為不同的大區。同一古板塊中的穩定地區和活動地區可以作為地層區，地層分區主要根據岩相和生物相帶的不同。

志留紀時期全球主要的地塊有岡瓦納、勞倫、歐洲（波羅的海）、西伯利亞、科累馬、哈薩克、中朝、塔里木、華南等9個。其中最大的是岡瓦納地塊，集中在南半球的高緯度區。其他地塊則分佈在當時的中、低緯度區，特別是低緯度區。介於勞倫和歐洲兩大板塊之間的海洋為古大西洋。這一古洋在加里東末期一度閉合，形成加里東褶皺帶。勞倫板塊與之間的前阿巴拉契亞洋閉合后形成阿巴拉契亞褶皺帶。勞倫板塊與歐洲板塊在志留紀末期相遇碰撞，形成廣泛沉積老紅砂岩的歐美大陸。當時的西伯利亞板塊與現今的地理方位幾乎轉了180°哈薩克板塊是由數個中間地塊聯合而成，介於西伯利亞與塔里木兩個板塊之間。無論從動物群特徵或海相紅層等沉積特徵來看，都表明塔里木介於中朝與華南二板塊之間。中朝與華南兩個板塊之間為秦嶺洋。

志留紀時期的深水洋盆的沉積物很少保存。這是因為地質歷史中的多次板塊之間的碰撞和俯衝使之幾乎喪失殆盡，保存下來的都是當時大陸架至陸坡的沉積物。志留紀各大板塊是陸表海和陸棚淺海廣布的時期，台地碳酸鹽發育最為廣泛，其中以北美洲最為典型。它的中部廣泛分佈台地型的淺水碳酸鹽相，包括美國中部、西部和加拿大西部的白雲岩套，以及加拿大東部及白雲岩套周緣的石灰岩套，在北美洲的西緣出現明顯的岩相分異，即由白雲岩套向西變成灰岩、泥岩過渡相帶，再向西變成碎屑岩相帶。北美洲的東緣也有類似的岩相分異，即向東由台地碳酸鹽岩變為碎屑岩相帶。歐洲大陸特別是波羅的海沿岸、中歐、東歐主要是台地型的間夾盆地的筆石頁岩沉積，至西歐出現台地碳酸鹽岩至台緣斜坡筆石頁岩的明顯岩相、生物相分帶。西伯利亞地台上沉積碳酸鹽岩和筆石泥岩的志留紀地層，厚度甚小，而其周緣的活動帶則轉為巨厚的碳酸鹽岩及火山復理石建造。華南板塊乃至西藏中間地塊及它們的周緣活動帶，都是以為主間夾碳酸鹽岩的沉積。華南板塊志留紀岩相、生物相的分異也十分典型，即西部碳酸鹽岩和碎屑岩的台地型沉積，含殼相及筆石動物群；東部為碎屑岩及復理石的盆地沉積，含筆石動物群。志留紀的岡瓦納大陸，包括了非洲、大洋洲和南美洲的廣大地域。非洲北部至南美洲的東、北部沉積了類似的

台地型泥岩和細碎屑岩，含有相同的Malvinokaffric動物群。澳大利亞東部及塔斯馬尼亞、紐西蘭則為大套的復理石建造，為大陸斜坡的深水沉積。

志留紀初期，南極冰蓋迅速消融，導致志留紀海洋和大氣環流減弱，緯向氣候分帶不明顯，深海部分相對較暖，含氧量較低，易成滯流。因此，除高緯度的岡瓦納大陸外，其他各板塊大都處於乾熱或溫暖的氣候條件下，這種全球性的溫暖氣候主要反映在：

①志留紀特別在蘭多維利世初期全球廣布的黑色筆石頁岩，表明滯流環境的普遍性；

②碳酸鹽岩和生物礁的廣泛分佈，在北美和北歐尤為明顯；

③志留紀的海相紅層普遍發育，在歐洲、華南、西伯利亞、哈薩克各板塊中均有發現；

④志留紀的蒸發岩發育在西伯利亞、科累馬和澳大利亞。

志留紀的生物群特別是無脊椎動物，與奧陶紀生物的譜系關係密切，唯類別更加繁多。脊椎動物只有原始的無頜類。陸生植物的出現則是志留紀生物革新的一個重要標誌。

就無脊椎動物而言，志留紀有許多獨特之處。最常見的化石包括筆石、腕足類、珊瑚等

。筆石以單筆石類為主，如單筆石(Monoraptus)、弓筆石(Cyrtoraptus)、鋸筆石(Pristioraptus)和耙筆石(Rastrites)等，它們是志留紀海洋漂浮生態域中最引人注目的一類生物。早期並有自奧陶紀上延的雙筆石類的代表，如雙筆石(Di-ploraptus)和柵筆石(Climacoraptus)等。筆石分佈廣，演化快，同一物種可以在世界上許多洲發現。根據筆石演化的階段

特徵及特殊類型的地質歷程，在地層對比中有獨特的價值。志留紀分統分階的界線確定主要依賴於筆石帶。

腕足動物的數量相當多，在淺海平底底棲生物中常佔有絕對優勢。所以，志留紀時代被譽為腕足類的壯年期。通常個體較大、鉸合線短、發育匙形台和腕器官的五房貝族是最具特徵的一類代表，它們始見於晚奧陶世，到志留紀達於鼎盛。具腕螺、鉸合線較長的石燕族，始見於志留紀最早期，它的起源至今還是個謎。具腕螺、鉸合線短的無洞貝族和無窗貝族自奧陶紀延續上來之後，一直穩定發展。在奧陶紀達於極盛的正形貝和扭月貝兩大族，到志留紀明顯衰落。

珊瑚和層孔蟲也是志留紀較繁盛的兩個門類，常見於生物礁、生物丘和生物層中。志留紀的珊瑚包括四射珊瑚、床板珊瑚和日射珊瑚，數量和屬種類型繁多，至泥盆紀達於鼎盛。層孔蟲的最盛期也在泥盆紀，所以志留紀是它們的準備期。這些生物都是今日海洋中早已滅絕了的，它們營固著底棲的生活方式，所以在地理分佈上有明顯的區域性，但其幼蟲階段可以浮遊，又使其有可能廣泛分佈在合適的環境中。

腹足類和雙殼類到志留紀仍繼續緩緩地發展。它們在整個古生代，無論在丰度還是分異度上，都不如腕足類。腹足類和雙殼類在今日海洋中占著優勢，所以研究它們的生態及其生活環境，對於認識遠古時期的這兩個門類有重要的意義。

與奧陶紀相比，志留紀頭足類中的鸚鵡螺明顯減少，如奧陶紀常見的內角石類至志留紀時絕滅了，沒有新的大類在志留紀中出現。中國南方下志留統頂部的秀山組盛產以四川角石(Sichunocers)為代表的鸚鵡螺化石，但無論在數量上還是分異度上，都不及奧陶紀。

海百合類是志留紀發育最成功的一種棘皮動物，在中國蘭多維利世地層中常見的花瓣海百合(Petlocrin-us)和螺旋海百合(Spirocrinus)都是常見代表。它們的個體形狀，與現代海洋中的相比，差別很大。志留紀海林檎的生活方式與現代的比

較相似。

在節肢動物中，曾稱霸於寒武紀的三葉蟲，經過奧陶紀一度繁盛之後，到志留紀明顯衰落。在局部地區和層段，地方性分子仍常見，並具有重要的地層對比意義。中國華南常見的王冠蟲(Coronocephlus)、霸王蟲(Se-nticucullus)等就是例證。介形蟲與三葉蟲相比，遠處於劣勢，但局部可以相當豐富。在蘭多維利世晚期到普里道利世，介形蟲還是有用的標準化石。板足鱟類(Eu-rypterids)是志留紀無脊椎動物中最重要的食肉類代表。它們能游泳。初現 於奧陶紀，它們最強烈的生態衝擊是在志留紀和泥盆紀。與頭足類中的菊石族不同，板足鱟類不僅見於海洋中，也到半鹹水甚至淡水中生活。

牙形石在志留紀仍穩定發展它演化快、分佈廣，成為繼筆石之後，對比志留紀地層的又一重要的化石。幾丁蟲(Chitinozo)在某些類型的沉積中也相當豐富，它個體很小，呈黑色，狀如瓶頸、棍棒或小球。它的地層意義亦在增長。

志留紀的魚化石是保存好而可靠的最早魚類記錄，但比較原始，數量不多。中國志留紀的魚化石相對地較多，最早的代表見於蘭多維利世的晚期。

志留紀地層中具有最早的陸生植物化石記錄。志留紀後期出現大面積海退，半陸生的裸蕨類植物進一步繁育。

志留紀是一個沉積礦產貧乏的時期。主要的沉積礦產是北美地台上的柯林頓沉積鐵礦。美國鐵礦的10%、鹽礦的20%和少量油氣資源均來自志留紀地層。阿爾及利亞、利比亞和撒哈拉中部的，大部分也來自志留紀地層。此外，還有西伯利亞、

科累馬和澳大利亞西部蒸發岩系中的膏鹽礦，以及澳大利亞東部的金礦和錫礦在中國志留系中黑色頁岩中放射性元素富集，特別是西秦嶺地區。在東秦嶺的志留系中的小型藻煤已具開採價值，並與鈾、釩、鉬、鎳、鈷等元素相伴。志留系灰岩、白雲岩是建築材料和水泥的重要原料。