第九章奧陶紀(Ordovician)第九章奧陶紀(Ordovician)1名源于英國北威爾士一個古代民族的名字。始于485Ma，結束于443Ma億年，延續了大約42Ma。名源于英國北威爾士一個古代民族的名字。2幾乎所有無脊椎動物門類均已出現，無論在數量還是在種類方面都較寒武紀有了更大發展。奧陶紀生命大輻射事件：海洋生物從“寒武紀演化動物群”(以三葉蟲和幾丁質殼腕足動物為主導)向“古生代演化動物群”(以鈣質殼腕足動物、棘皮動物、苔蘚蟲、珊瑚、筆石和頭足類等為主導)的轉換。原始脊椎動物的出現：多為無頜類的甲胄魚碎片。植物界：與寒武紀相似，仍以海生藻類為主。－、奧陶紀生物界－、奧陶紀生物界3顯生宙五大生命滅絕事件之一：奧陶紀末期生物大滅絕地質時間(百萬年)生物“屬”的數量85％的“屬”滅絕：僅次于二疊紀生物大滅絕(95%)；超過60%的海洋無脊椎動物滅絕。受影響最大的生物：腕足、雙殼、棘皮動物、苔蘚蟲、珊瑚。顯生宙五大生命滅絕事件之一：奧陶紀末期生物大滅絕地質時間(百4生物的起源、輻射、復蘇、滅絕就像樹木的生活經歷一樣生物的起源、輻射、復蘇、滅絕就像樹木的生活經歷一樣5(一)、重要化石門類及其代表化石1、三葉蟲：繼寒武紀之后繼續發展，并在全球范圍內達到了最繁盛時期。不同生態類型的三葉蟲共存，表明生物生態已開始發生分異。(一)、重要化石門類及其代表化石6早奧陶世三葉蟲與晚寒武世相似，多具頰刺和兩個尾刺。早奧陶世代表：Dactylocephalus(指紋頭蟲)。早奧陶世三葉蟲與晚寒武世相似，多具頰刺和兩個尾刺。7中晚奧陶世代表：

Dalmanitina(小達爾曼蟲)中晚奧陶世代表：8中晚奧陶世代表：

Nankinolithus(南京三瘤蟲)中晚奧陶世代表：9

2、頭足類：數量多，個體大，是當時海洋中的一霸。奧陶紀后期已開始迅速衰退。中國南方和華北存在著兩個不同類型的頭足類動物群，特別是在早奧陶世更為明顯。

2、頭足類：數量多，個體大，是當時海洋中的一霸。奧陶紀后期10華北：珠角石動物群，以阿門角石(Armenoceras)為代表。華南：直角石動物群，以震旦角石(Sinoceras)為代表。華北：珠角石動物群，以阿門角石(Armenoceras)為代113、腕足類：奧陶紀是腕足類發展的高峰期。具鉸綱的三分貝目、正形貝目、五房貝目和扭月貝目進入頂峰階段，石燕貝及小嘴貝類都有代表。扭月貝類五房貝類3、腕足類：奧陶紀是腕足類發展的高峰期。具鉸綱的三分貝目、正12早奧陶世以揚子貝和中國正形貝多見。晚奧陶世以赫南特貝動物群最為重要。中華正形貝揚子貝赫南特貝早奧陶世以揚子貝和中國正形貝多見。中華正形貝揚子貝赫南特貝13赫南特貝動物群(Hirnantiafauna)以赫南特貝(Hirnantia)為代表的腕足化石群。它常與以(小達爾曼蟲)Dalmanitina為主的三葉蟲相伴生，其時代為奧陶紀末期。赫南特貝小達爾曼蟲赫南特貝動物群(Hirnantiafauna)以赫14

4、筆石類：早奧陶早期：以樹形筆石類為主，如網格筆石(1)。早奧陶中期：無軸類開始出現，如：對筆石(2、3)。早奧陶晚期：以柵筆石為代表。4、筆石類：15中、晚奧陶世：是正筆石類的頂盛時期，無軸和有軸類齊頭并進。如無軸類中的絲筆石和有軸類的叉筆石(4、5)。有軸類早奧陶世開始出現，早泥盆世后期絕滅。中、晚奧陶世：是正筆石類的頂盛時期，無軸和有軸類齊頭并進。16(二)、奧陶紀的生物相從奧陶紀開始，生物界的突出現象是生物的相分異(生態分異)。生物的生態習性及其保存方式所反映的自然環境條件稱生物相。常見生物相：筆石頁巖相、殼相、礁相、混合相。(二)、奧陶紀的生物相171、筆石頁巖相：含有豐富的筆石，很少或無底棲生物為特征的生物相稱為筆石頁巖相。通常反映了還原條件下的滯流臺槽、較深海、深海環境。水體寧靜、海底缺氧，富含H2S和黃鐵礦。底棲生物無法生存，只有漂浮于水面的筆石死后下沉。沒有其它生物吞食，得以大量保存。該相是奧陶紀和早志留世普遍存在的生物相。1、筆石頁巖相：含有豐富的筆石，很少或無底棲生物為特征的生物182、殼相：多由具厚重外殼的底棲生物(腕足、雙殼、腹足、三葉蟲等)密集堆積形成的生物相稱為殼相。反映了氣候溫暖、水體不太深且動蕩的濱淺海環境。介殼灰巖2、殼相：多由具厚重外殼的底棲生物(腕足、雙殼、腹足、三葉蟲193、混合相：浮游生物與底棲生物共同保存或隨著環境的變化成互層出現的一類生物相稱混合相。是不同巖相類型地層對比的重要依據。底棲的三葉蟲與浮游的球接子混生3、混合相：浮游生物與底棲生物共同保存或隨著環境的變化成互層204、礁相：生存于氣候溫暖的正常淺海中，由苔蘚蟲、群體珊瑚、層孔蟲、海綿、海藻等造礁生物構成的生物礁或生物灘稱為礁相。4、礁相：生存于氣候溫暖的正常淺海中，由苔蘚蟲、群體珊瑚、層21分布廣泛、地層發育完整、出露良好、生物群豐富、沉積類型多樣，是世界上研究奧陶系的重要地區之一。沉積類型可分為穩定類型與活動類型。二、中國的奧陶系分布廣泛、地層發育完整、出露良好、生物群豐富、沉積類型多樣，22穩定類型：揚子板塊以碳酸鹽巖和泥質巖沉積為主，僅西緣出現碎屑泥質沉積，生物組合兼有底棲為主的介殼類和浮游型筆石類。穩定類型：揚子板塊以碳酸鹽巖和泥質巖沉積為主，僅西緣出現碎屑23穩定類型：華北板塊、塔里木板塊和岡瓦納板塊的喜馬拉雅－滇西地區，以碳酸鹽沉積為主，生物組合既有游泳的鸚鵡螺類，也有底棲的三葉蟲、腹足類和樹形筆石類。穩定類型：華北板塊、塔里木板塊和岡瓦納板塊的喜馬拉雅－滇西地24活動類型：華北板塊西緣、揚子板塊東南緣等被動大邊緣區以碎屑泥質復理石類沉積為特征。活動類型：華北板塊西緣、揚子板塊東南緣等被動大邊緣區以碎屑泥25活動類型：古亞洲洋、昆侖－秦嶺洋、原特提斯洋及其相鄰活動大陸邊緣區以火山－碎屑巖沉積為特征，夾泥質、硅質巖和碳酸鹽巖，生物群以浮游筆石類為主，也含有游泳或游動底棲的殼相生物。活動類型：古亞洲洋、昆侖－秦嶺洋、原特提斯洋及其相鄰活動大陸26早期：古地理輪廓與寒武紀相似。晚期：地殼運動加強、岡瓦納冰川的發育，導致大規模海退、古地理輪廓有重要改變。古地理輪廓：早中奧陶世與寒武紀相似；晚奧陶世發生重要變化，導致沉積類型、生物群面貌明顯不同。自西向東仍按穩定類型(揚子區)、過渡類型(江南區)和活動類型(東南區)分別介紹。(一)、揚子板塊及大陸邊緣奧陶紀地史特征早期：古地理輪廓與寒武紀相似。(一)、揚子板塊及大陸邊緣奧陶271、揚子板塊奧陶系標準剖面及古地理(重點)

揚子板塊的奧陶系以湖北宜昌分鄉黃花場剖面為代表。1、揚子板塊奧陶系標準剖面及古地理(重點)28西陵峽組：三游洞群頂部。下部：礫屑灰巖，代表奧陶紀海侵的開始。上部：白云質灰巖和白云巖。白云巖中發育鳥眼構造，生物擾動構造發育，化石稀少。沉積環境：能量較弱的半閉塞臺地沉積。西陵峽組西陵峽組：西陵峽組29南津關組：常見厚層狀含鮞粒及砂礫屑亮晶灰巖，內碎屑呈圓狀(磨圓好)，分選好。上段發育大型交錯層理，有垂直或傾斜生物鉆孔、異地埋藏的腕足類、三葉蟲、雙殼類及海百合等碎屑。代表潮間至潮下高能帶沉積的產物。例如：臺地邊緣淺灘相。南津關組：30分鄉組：下部以亮晶灰巖為主，生物類別豐富，可形成生物骨架結構，內碎屑分選磨圓好，反映為臺地邊緣礁或灘相。上部夾泥頁巖，含筆石和完整保存的小型腕足類，說明水體逐漸變深，為開闊臺地相。分鄉組：31紅花園組：以生物礁灰巖、砂屑灰巖為主，生物既有底棲型，也有游泳型，屬生物礁相。紅花園組：以生物礁灰巖、砂屑灰巖為主，生物既有底棲型，也有游32大灣組：紫紅色瘤狀泥灰巖，夾頁巖、薄層灰巖、生物灰巖、海綠石灰巖。為淺海陸棚環境。大灣組：33牯牛潭組：以中—厚層狀泥灰巖為主，發育水平層理，生物種類繁多，保存完整，底棲和浮游混生。表明為水能量較弱的淺海陸棚環境。牯牛潭組：34廟坡組：只有3－5米厚。以黑色頁巖為主，夾有不規則含骨屑泥灰巖。含豐富的筆石動物群和少量的底棲三葉蟲、腕足類。代表一種半局限的較深水盆地沉積。例如：半閉塞的陸棚邊緣盆地。廟坡組：35寶塔組：含生物碎屑的磚紅色泥質泥晶灰巖。生物群主要為營底棲－游泳生活的大型鸚鵡螺類以及腕足類。區域上，寶塔組的腕足動物屬于特化的葉月貝動物群(FoliomenaFauna)：以發育小型扭月貝類、正形貝類和個別無洞貝類為特征,體寬一般不超過10mm。分異度小，單層群落中常少于6～8屬;個體生存密度也小。此動物群大都生活在寡營養的深水海底，水深約在100～200m之間。典型的收縮紋灰巖。這種收縮紋是成巖過程中上覆的負荷使膠體脫水形成的裂紋，反映較深的淺海陸棚環境。寶塔組：36寶塔組生物碎屑灰巖(收縮紋構造發育)，陜西漢中梁山寶塔組生物碎屑灰巖(收縮紋構造發育)，陜西漢中梁山37寶塔灰巖中的鸚鵡螺類化石寶塔灰巖中的鸚鵡螺類化石38臨湘組：以瘤狀泥質灰巖為特征，含深水相葉月貝(Foliomena)腕足動物群。葉月貝動物群：奧陶紀晚期，以葉月貝領銜、伴有大量褶脊貝族的代表(如：Leptestina,Sericoidea)和少量德姆貝族(Dedzetina)、扭月貝族(Christionia)及無洞貝族(Cyclospira)的一個腕足動物群。通常指示深水環境。灰黃色瘤狀泥灰巖，環境與寶塔組類似。代表陸棚淺海較深水域的沉積。臨湘組：39五峰組：為半封閉滯流盆地筆石頁巖相沉積。末期海水明顯變淺，出現含冷溫水型腕足類和三葉蟲等底棲生物的泥質灰巖沉積。是岡瓦納冰川高峰期全球海平面明顯下降背景下的地質記錄。五峰組：40奧陶紀末期岡瓦納冰川事件上世紀70年代，首先在非洲北部、后來在南非的奧陶紀晚期地層中發現了冰川沉積，引起國際地質界的廣泛關注。嗣后，阿根廷、秘魯、玻利維亞等國發現了奧陶紀晚期的冰磧雜巖，西班牙、葡萄牙、法國、捷克、德國以及沙特阿拉伯等國發現了海相冰川沉積。這個時期的冰川屬于岡瓦納大陸冰川，圍繞當時的南極，以非洲北部為中央活動區，并擴展到南非、南歐和中歐、西亞、南美。由于范圍廣，該冰川活動在各地是穿時的，尤其是其外圍地區(例如：南美)，可延至早志留世早中期。這次岡瓦納冰川活動并未在中國留下冰川痕跡或巖石學證據，所以一度被中國地質學界所忽視。盡管其直接記錄沒有找到，但對華南地區的間接影響(包括：海平面升降、溫度變化、生物相、古地理等方面)比較明顯。奧陶紀末期岡瓦納冰川事件上世紀70年代，首先在非洲北部、后41奧陶紀末期岡瓦納冰川事件與奧陶紀末期生物大滅絕事件的關系奧陶紀末的集群滅絕與岡瓦納冰川事件密切相關。冰蓋的形成是奧陶紀末集群滅絕第一幕的主控因素。冰川使當時全球平均大氣和海水的溫度下降,幅度可達8～10℃。Ashgill晚期絕大多數海域變成冷水或涼水域,對Ashgill中期溫暖海域無論是淺水還是深水域的浮游生物(如筆石)、游泳生物(如三葉蟲和頭足類)、底棲生物(如腕足動物和珊瑚)等影響極大,這是造成生物集群滅絕的一個最重要的因素。岡瓦納大陸冰川的形成,使高緯度區的淺、冷、高密度的海水向下,并向赤道方向運移,造成了富氧、富營養的冷、深水流,形成了大洋翻轉。氣候分帶梯度增加,大洋循環暢通,充氧水體廣為發育,擾亂了原來比較穩定的、密度分層的“溫室效應”的海洋環境。這就使早就形成的較深水、貧氧、寡營養水體的生態系統發生了本質性的變化,導致了Ashgill中期Foliomena動物群整體滅絕。奧陶紀末期岡瓦納冰川事件與奧陶紀末期生物大滅絕事件的關系奧陶42奧陶紀末期岡瓦納冰川事件與奧陶紀末期生物大滅絕事件的關系大氣和海洋水溫度的普遍回升以及冰蓋的消融是奧陶紀末集群滅絕第二幕的主控因素。這次冰川活動的延續時間不長，大約只有0.5～1Ma。伴隨著全球溫度的迅速回升，溫度梯度減小，大陸冰蓋也快速融化，導致全球海平面的回升速度也很快。據推測，當時海平面可能回升50～100m，返回到冰期以前的水平。這次海平面回升使海水重又侵漫到較平緩的陸地上，形成了寬闊的陸表海域，帶來了全球大規模的海侵和缺氧事件，貧氧或缺氧甚至有毒的水體也成為上升洋流而侵犯到許多海域，使海水發生翻轉。這正與世界上廣泛識別的海侵事件和下志留統黑色筆石頁巖相一致。由于海水迅速上升、海水溫度顯著增高、海水底域嚴重缺氧，致使Hirnantia動物群整體滅絕。這一時期的生物滅絕事件還發生在筆石、三葉蟲、珊瑚等許多海洋生物類別中。奧陶紀末期岡瓦納冰川事件與奧陶紀末期生物大滅絕事件的關系大氣43奧陶紀末期揚子板塊發生海退，因此與上覆下志留統呈不整合接觸關系。奧陶紀末期44(2)、橫向變化與古地理奧陶紀時，揚子板塊內部巖相變化比較顯著。總的趨勢是西部碎屑巖較多，東部碳酸鹽為主。特別是早奧陶世表現更為明顯。(2)、橫向變化與古地理45揚子板塊西部：由于中寒武世以后抬升，使康滇古陸范圍擴大。早奧陶世發生新的海侵，在揚子板塊西部形成上超，川西、滇東一帶沉積了具交錯層的砂巖與頁巖(紅石崖組)，代表濱岸沉積環境。由此向東陸源物質逐步減少，相變為砂泥質及碳酸鹽(黔北、川南)－碳酸鹽及泥質沉積(鄂西)－碳酸鹽沉積(長江中、下游)。揚子板塊西部：由于中寒武世以后抬升，使康滇古陸范圍擴大。早奧46中奧陶世時，西部的滇東、黔西南一帶隆起與康滇古陸南段相接組成滇黔古陸，康滇古陸北段向北擴展與川西北的松潘古陸融為一體。中奧陶世時，西部的滇東、黔西南一帶隆起與康滇古陸南段相接組成47早奧陶世由西向東依次排列的南北向延伸的相帶至中奧陶世已不復存在，整個揚子區均以碳酸鹽沉積為主，夾少量泥質，尤以寶塔組收縮紋灰巖及臨湘組瘤狀泥質灰巖分布最廣。廟坡組黑色頁巖的分布則呈補丁狀，代表平坦的碳酸鹽臺地上局部坳陷形成的滯流盆地，其周圍則為同期異相的淺水碳酸鹽沉積(大田壩組)。晚奧陶世早期(臨湘期)海侵達到最大，沉積了薄層瘤狀泥灰巖，含南京三瘤蟲。早奧陶世由西向東依次排列的南北向延伸的相帶至中奧陶世已不復存48五峰期海平面下降，川滇古陸急劇向東擴大與滇黔桂古陸相連。沉積范圍縮小，形成五峰組滯流盆地，反映了岡瓦納冰川作用的影響。中國南方五峰期巖相古地理圖五峰期海平面下降，川滇古陸急劇向東擴大與滇黔桂古陸相連。沉積49

2、揚子板塊大陸邊緣奧陶紀地史特征

(1)、揚子板塊東南大陸邊緣的江南區呈北東－南西向狹長帶狀分布，包括湘中、皖南、浙西等地。2、揚子板塊大陸邊緣奧陶紀地史特征50A、湘中地區為深灰及灰黑色含灰質、硅質筆石頁巖，總厚600余米。代表半深海非補償滯流還原環境。屬過渡類型沉積。O3O2O1A、湘中地區O3O2O151B、浙西地區早中奧陶世仍為滯流還原環境的筆石頁巖相。晚奧陶世沉積了一套巨厚的淺水濁積巖(于潛組)，厚度1400余米。至皖南一帶濁積巖厚度變小，向西則與湘中半深海相連。O3O2O1B、浙西地區O3O2O152

(2)、東南區(活動類型)

分布于贛南、閩西、粵北、桂北等地。晚奧陶世與早、中奧陶世地史特征有較大差異。(2)、東南區(活動類型)53下、中奧陶統(爵山溝組至韓江組)：為深海或半深海炭質、硅質、泥質沉積，仍為非補償環境。上奧陶統：沉積了巨厚的濁積巖系，表明晚奧陶世地殼運動加強，華夏古陸面積擴大，為贛南、閩西海盆提供了大量的巖屑。O3O1O2下、中奧陶統(爵山溝組至韓江組)：為深海或半深海炭質、硅質、54揚子板塊西緣：在金沙江－紅河一線的藏東昌都和滇南金平一帶，早、中奧陶世都出現被動大陸邊緣砂泥質復理石沉積，金平地區晚奧陶世轉化為淺海碳酸鹽臺地，顯示了被動大陸邊緣向南進積的趨勢。揚子板塊西緣：在金沙江－紅河一線的藏東昌都和滇南金平一帶，55(二)、華北板塊及其大陸邊緣奧陶紀地史特征

1、華北板塊奧陶系標準剖面及古地理華北板塊范圍內奧陶系主要為灰巖和白云巖，局部含少量泥質。下奧陶統發育齊全、巖相穩定。中上奧陶統發育與保存不全，僅在太行山中、南段和山東保留有中奧陶世下部地層。上奧陶統僅見于寧夏固原和陜西隴縣、耀縣一帶。河北唐山一帶的奧陶系層序清楚、化石豐富、研究程度高，是華北板塊奧陶系的標準剖面。(二)、華北板塊及其大陸邊緣奧陶紀地史特征56(1)、河北唐山剖面及其分析(a)、剖面介紹華北板塊奧陶系主要為灰巖和白云巖，局部含有少量的泥質。下奧陶統發育齊全，巖相穩定。中上奧陶統發育與保存不全，僅在太行山中-南段和山東保留有中奧陶統下部。上奧陶統僅見于寧夏固原和陜西隴縣、耀縣一帶。河北唐山一帶的奧陶系層序清楚、化石豐富、研究程度高，是華北奧陶系的標準剖面。(1)、河北唐山剖面及其分析華北板塊奧陶系主要為灰巖和57(b)、剖面分析冶里組主要由厚層灰巖夾竹葉狀灰巖及頁巖。含三葉蟲、腹足類等底棲生物。礫屑灰巖中的灰巖礫未見氧化暈圈，說明為潮下淺海環境。(b)、剖面分析58亮甲山組：下部為灰巖和竹葉狀灰巖，含底棲生物腕足類、腹足類、古杯海綿與頭足類。仍為正常淺海環境。

亮甲山組：下部為灰巖和竹葉狀灰巖，含底棲生物腕足類、腹足類、59該組向上逐漸變為以白云巖為主，出現潮上蒸發和陸上暴露環境，并遭受剝蝕。在華北地區形成區域性平行不整合面。該組向上逐漸變為以白云巖為主，出現潮上蒸發和陸上暴露環境，并60下馬家溝組：下部一般為厚層灰巖。上部為白云巖，代表正常淺海－潮上環境。下馬家溝組：61上馬家溝組：通常為灰巖和灰質白云巖，局部可出現膏溶角礫巖。為淺海－潮上蒸發環境沉積。上馬家溝組：62其后，華北板塊除局部地區繼續接受沉積之外，整體上升為陸，遭受長達約一億七千萬年的風化剝蝕。中石炭世才開始下降重新接受海陸交互相沉積。右圖：甘肅平涼O1/P1平行不整合接觸關系。P1山西組超覆于O1馬家溝組灰巖之上。由此表明：華北板塊西南緣遭受風化剝蝕的時間更長。P1：山西組O1：馬家溝組其后，華北板塊除局部地區繼續接受沉積之外，整體上升為陸，遭受63(c)、橫向變化與古地理在太行山中段和南段、呂梁山、中條山等地，上馬家溝組之上還有一套厚約140m的厚層灰巖與泥質灰巖、白云巖。含直角石類Protocycloceras(前環角石)、Fengfengoceras(峰峰角石)及牙形類Microcoelodus(微空齒刺)等，稱峰峰組，時代為中奧陶世。(c)、橫向變化與古地理64與峰峰組同期沉積在山東西部和蘇北一帶稱閣莊組和八陡組。唐山地區及華北區北部未見中奧陶統，可能是后期剝蝕作用的結果。與峰峰組同期沉積在山東西部和蘇北一帶稱閣莊組和八陡組。65上奧陶統：僅見于華北板塊的西南部陜西耀縣及寧夏固原等一帶，稱背鍋山組。以碳酸鹽沉積為主，含珊瑚、腕足類、三葉蟲、腹足類和海百合莖等，仍為正常淺海環境。上奧陶統：僅見于華北板塊的西南部陜西耀縣及寧夏固原等一帶，稱66早奧陶世早期(冶里期)：華北板塊內部巖相分異明顯，大致以德州－石家莊－保德一線為界，分為南北兩部分。總的地勢為南高北低，海水南淺北深。北部以灰巖為主，屬正常淺海環境。南部自晚寒武世開始至早奧陶世早期均以白云巖和白云質灰巖沉積為主。地層厚度從北向南有減薄的趨勢，表明此時華北區南部受懷遠運動的影響已開始抬升，呈半封閉狀態。早奧陶世早期(冶里期)：華北板塊內部巖相分異明顯，大致以德州67早奧陶世中期(亮甲山組)：海平面進一步下降。南部抬升為陸地，遭受剝蝕，為含石膏和白云巖的潮上蒸發環境，但蒸發海盆已向北遷移。范圍擴大，下超在早期正常淺海沉積之上。在晉南、冀西北和魯西北一帶形成膏鹽沉積。亮甲山末期：華北區大部分已抬升為陸，遭受風化剝蝕。早奧陶世中期(亮甲山組)：68早奧陶世晚期(上、下馬家溝組)：從下馬家溝期開始，華北板塊整體下降，發生新的海侵。下馬家溝組向南及西北方向上超。在內蒙古桌子山、豫西熊耳伏牛山古陸北緣及徐淮等地區，下馬家溝組均上超于冶里組或上寒武統之上。早奧陶世晚期(上、下馬家溝組)：從下馬家溝期開始，華北板塊整69早奧陶世末期至中奧陶世：巖相穩定，表明海侵仍比較廣泛。晚奧陶世：地殼抬升，發生大規模海退，使華北板塊成為持久的古陸剝蝕區，僅在西南緣仍有海侵。早奧陶世末期至中奧陶世：巖相穩定，表明海侵仍比較廣泛。702、華北板塊大陸邊緣奧陶紀地史特征A、華北板塊南部大陸邊緣：奧陶系稱草灘溝群，為一套巨厚的變質中酸性火山－沉積巖系。其中獲得晚奧陶世珊瑚化石Plasmoporella(網膜珊瑚)和457Ma的火山巖同位素年齡，代表秦嶺洋向北俯沖形成的火山島弧帶。2、華北板塊大陸邊緣奧陶紀地史特征71B、華北板塊北緣：自白云鄂博向東經四子王旗直至呼蘭、樺甸一線,為一個連續、狹窄的加里東褶皺帶，其中：奧陶系包爾漢圖群為火山－沉積巖系，產有Desmograptus(絞結筆石)，中、上志留統不整合覆于其上。B、華北板塊北緣：自白云鄂博向東經四子王旗直至呼蘭、樺甸一線72在西拉木倫河一帶見有含早古生代化石的蛇綠巖套，并且向東西延伸，代表晚奧陶世古亞洲洋殼向南俯沖的消減帶。這種南北兩側洋殼相向俯沖作用與華北板塊中奧陶世后的整體抬升有密切關系。在西拉木倫河一帶見有含早古生代化石的蛇綠巖套73三、中國奧陶紀礦產資源奧陶紀的礦產資源主要有鐵礦、鉛鋅礦、石膏與建材等。河北邯鄲式鐵礦產于馬家溝組富鐵的碳酸鹽巖地層中。青海錫鐵山大型層控鉛鋅礦床產于上奧陶統灘間山群中。山西太原、臨汾等地上、下馬家溝組中石膏礦層最厚可達45m。華北、華南地區廣泛分布的奧陶系碳酸鹽巖可作為水泥、石灰、熔劑和建筑業的原材料。富含頭足類的寶塔組灰巖等還可用作工藝石材。三、中國奧陶紀礦產資源74【地史】第09章-奧陶紀課件75【地史】第09章-奧陶紀課件76復習思考題生物相/殼相/礁相/混合相/筆石頁巖相/奧陶紀生物大輻射事件/葉月貝動物群/赫南特貝動物群。奧陶紀主要生物門類及代表化石。奧陶紀末期岡瓦納冰川事件及其影響。揚子板塊和華北板塊奧陶系標準剖面沉積發展史及其橫向變化。華北板塊和揚子板塊奧陶紀地史特征的主要差異(遭到海侵的早晚、巖石組合及生物群面貌、古氣候等)。中國奧陶紀礦產資源。復習思考題生物相/殼相/礁相/混合相/筆石頁巖相/奧陶紀生物77恭祝馬到成功恭祝78第九章奧陶紀(Ordovician)第九章奧陶紀(Ordovician)79名源于英國北威爾士一個古代民族的名字。始于485Ma，結束于443Ma億年，延續了大約42Ma。名源于英國北威爾士一個古代民族的名字。80幾乎所有無脊椎動物門類均已出現，無論在數量還是在種類方面都較寒武紀有了更大發展。奧陶紀生命大輻射事件：海洋生物從“寒武紀演化動物群”(以三葉蟲和幾丁質殼腕足動物為主導)向“古生代演化動物群”(以鈣質殼腕足動物、棘皮動物、苔蘚蟲、珊瑚、筆石和頭足類等為主導)的轉換。原始脊椎動物的出現：多為無頜類的甲胄魚碎片。植物界：與寒武紀相似，仍以海生藻類為主。－、奧陶紀生物界－、奧陶紀生物界81顯生宙五大生命滅絕事件之一：奧陶紀末期生物大滅絕地質時間(百萬年)生物“屬”的數量85％的“屬”滅絕：僅次于二疊紀生物大滅絕(95%)；超過60%的海洋無脊椎動物滅絕。受影響最大的生物：腕足、雙殼、棘皮動物、苔蘚蟲、珊瑚。顯生宙五大生命滅絕事件之一：奧陶紀末期生物大滅絕地質時間(百82生物的起源、輻射、復蘇、滅絕就像樹木的生活經歷一樣生物的起源、輻射、復蘇、滅絕就像樹木的生活經歷一樣83(一)、重要化石門類及其代表化石1、三葉蟲：繼寒武紀之后繼續發展，并在全球范圍內達到了最繁盛時期。不同生態類型的三葉蟲共存，表明生物生態已開始發生分異。(一)、重要化石門類及其代表化石84早奧陶世三葉蟲與晚寒武世相似，多具頰刺和兩個尾刺。早奧陶世代表：Dactylocephalus(指紋頭蟲)。早奧陶世三葉蟲與晚寒武世相似，多具頰刺和兩個尾刺。85中晚奧陶世代表：

Dalmanitina(小達爾曼蟲)中晚奧陶世代表：86中晚奧陶世代表：

Nankinolithus(南京三瘤蟲)中晚奧陶世代表：87

2、頭足類：數量多，個體大，是當時海洋中的一霸。奧陶紀后期已開始迅速衰退。中國南方和華北存在著兩個不同類型的頭足類動物群，特別是在早奧陶世更為明顯。

2、頭足類：數量多，個體大，是當時海洋中的一霸。奧陶紀后期88華北：珠角石動物群，以阿門角石(Armenoceras)為代表。華南：直角石動物群，以震旦角石(Sinoceras)為代表。華北：珠角石動物群，以阿門角石(Armenoceras)為代893、腕足類：奧陶紀是腕足類發展的高峰期。具鉸綱的三分貝目、正形貝目、五房貝目和扭月貝目進入頂峰階段，石燕貝及小嘴貝類都有代表。扭月貝類五房貝類3、腕足類：奧陶紀是腕足類發展的高峰期。具鉸綱的三分貝目、正90早奧陶世以揚子貝和中國正形貝多見。晚奧陶世以赫南特貝動物群最為重要。中華正形貝揚子貝赫南特貝早奧陶世以揚子貝和中國正形貝多見。中華正形貝揚子貝赫南特貝91赫南特貝動物群(Hirnantiafauna)以赫南特貝(Hirnantia)為代表的腕足化石群。它常與以(小達爾曼蟲)Dalmanitina為主的三葉蟲相伴生，其時代為奧陶紀末期。赫南特貝小達爾曼蟲赫南特貝動物群(Hirnantiafauna)以赫92

4、筆石類：早奧陶早期：以樹形筆石類為主，如網格筆石(1)。早奧陶中期：無軸類開始出現，如：對筆石(2、3)。早奧陶晚期：以柵筆石為代表。4、筆石類：93中、晚奧陶世：是正筆石類的頂盛時期，無軸和有軸類齊頭并進。如無軸類中的絲筆石和有軸類的叉筆石(4、5)。有軸類早奧陶世開始出現，早泥盆世后期絕滅。中、晚奧陶世：是正筆石類的頂盛時期，無軸和有軸類齊頭并進。94(二)、奧陶紀的生物相從奧陶紀開始，生物界的突出現象是生物的相分異(生態分異)。生物的生態習性及其保存方式所反映的自然環境條件稱生物相。常見生物相：筆石頁巖相、殼相、礁相、混合相。(二)、奧陶紀的生物相951、筆石頁巖相：含有豐富的筆石，很少或無底棲生物為特征的生物相稱為筆石頁巖相。通常反映了還原條件下的滯流臺槽、較深海、深海環境。水體寧靜、海底缺氧，富含H2S和黃鐵礦。底棲生物無法生存，只有漂浮于水面的筆石死后下沉。沒有其它生物吞食，得以大量保存。該相是奧陶紀和早志留世普遍存在的生物相。1、筆石頁巖相：含有豐富的筆石，很少或無底棲生物為特征的生物962、殼相：多由具厚重外殼的底棲生物(腕足、雙殼、腹足、三葉蟲等)密集堆積形成的生物相稱為殼相。反映了氣候溫暖、水體不太深且動蕩的濱淺海環境。介殼灰巖2、殼相：多由具厚重外殼的底棲生物(腕足、雙殼、腹足、三葉蟲973、混合相：浮游生物與底棲生物共同保存或隨著環境的變化成互層出現的一類生物相稱混合相。是不同巖相類型地層對比的重要依據。底棲的三葉蟲與浮游的球接子混生3、混合相：浮游生物與底棲生物共同保存或隨著環境的變化成互層984、礁相：生存于氣候溫暖的正常淺海中，由苔蘚蟲、群體珊瑚、層孔蟲、海綿、海藻等造礁生物構成的生物礁或生物灘稱為礁相。4、礁相：生存于氣候溫暖的正常淺海中，由苔蘚蟲、群體珊瑚、層99分布廣泛、地層發育完整、出露良好、生物群豐富、沉積類型多樣，是世界上研究奧陶系的重要地區之一。沉積類型可分為穩定類型與活動類型。二、中國的奧陶系分布廣泛、地層發育完整、出露良好、生物群豐富、沉積類型多樣，100穩定類型：揚子板塊以碳酸鹽巖和泥質巖沉積為主，僅西緣出現碎屑泥質沉積，生物組合兼有底棲為主的介殼類和浮游型筆石類。穩定類型：揚子板塊以碳酸鹽巖和泥質巖沉積為主，僅西緣出現碎屑101穩定類型：華北板塊、塔里木板塊和岡瓦納板塊的喜馬拉雅－滇西地區，以碳酸鹽沉積為主，生物組合既有游泳的鸚鵡螺類，也有底棲的三葉蟲、腹足類和樹形筆石類。穩定類型：華北板塊、塔里木板塊和岡瓦納板塊的喜馬拉雅－滇西地102活動類型：華北板塊西緣、揚子板塊東南緣等被動大邊緣區以碎屑泥質復理石類沉積為特征。活動類型：華北板塊西緣、揚子板塊東南緣等被動大邊緣區以碎屑泥103活動類型：古亞洲洋、昆侖－秦嶺洋、原特提斯洋及其相鄰活動大陸邊緣區以火山－碎屑巖沉積為特征，夾泥質、硅質巖和碳酸鹽巖，生物群以浮游筆石類為主，也含有游泳或游動底棲的殼相生物。活動類型：古亞洲洋、昆侖－秦嶺洋、原特提斯洋及其相鄰活動大陸104早期：古地理輪廓與寒武紀相似。晚期：地殼運動加強、岡瓦納冰川的發育，導致大規模海退、古地理輪廓有重要改變。古地理輪廓：早中奧陶世與寒武紀相似；晚奧陶世發生重要變化，導致沉積類型、生物群面貌明顯不同。自西向東仍按穩定類型(揚子區)、過渡類型(江南區)和活動類型(東南區)分別介紹。(一)、揚子板塊及大陸邊緣奧陶紀地史特征早期：古地理輪廓與寒武紀相似。(一)、揚子板塊及大陸邊緣奧陶1051、揚子板塊奧陶系標準剖面及古地理(重點)

揚子板塊的奧陶系以湖北宜昌分鄉黃花場剖面為代表。1、揚子板塊奧陶系標準剖面及古地理(重點)106西陵峽組：三游洞群頂部。下部：礫屑灰巖，代表奧陶紀海侵的開始。上部：白云質灰巖和白云巖。白云巖中發育鳥眼構造，生物擾動構造發育，化石稀少。沉積環境：能量較弱的半閉塞臺地沉積。西陵峽組西陵峽組：西陵峽組107南津關組：常見厚層狀含鮞粒及砂礫屑亮晶灰巖，內碎屑呈圓狀(磨圓好)，分選好。上段發育大型交錯層理，有垂直或傾斜生物鉆孔、異地埋藏的腕足類、三葉蟲、雙殼類及海百合等碎屑。代表潮間至潮下高能帶沉積的產物。例如：臺地邊緣淺灘相。南津關組：108分鄉組：下部以亮晶灰巖為主，生物類別豐富，可形成生物骨架結構，內碎屑分選磨圓好，反映為臺地邊緣礁或灘相。上部夾泥頁巖，含筆石和完整保存的小型腕足類，說明水體逐漸變深，為開闊臺地相。分鄉組：109紅花園組：以生物礁灰巖、砂屑灰巖為主，生物既有底棲型，也有游泳型，屬生物礁相。紅花園組：以生物礁灰巖、砂屑灰巖為主，生物既有底棲型，也有游110大灣組：紫紅色瘤狀泥灰巖，夾頁巖、薄層灰巖、生物灰巖、海綠石灰巖。為淺海陸棚環境。大灣組：111牯牛潭組：以中—厚層狀泥灰巖為主，發育水平層理，生物種類繁多，保存完整，底棲和浮游混生。表明為水能量較弱的淺海陸棚環境。牯牛潭組：112廟坡組：只有3－5米厚。以黑色頁巖為主，夾有不規則含骨屑泥灰巖。含豐富的筆石動物群和少量的底棲三葉蟲、腕足類。代表一種半局限的較深水盆地沉積。例如：半閉塞的陸棚邊緣盆地。廟坡組：113寶塔組：含生物碎屑的磚紅色泥質泥晶灰巖。生物群主要為營底棲－游泳生活的大型鸚鵡螺類以及腕足類。區域上，寶塔組的腕足動物屬于特化的葉月貝動物群(FoliomenaFauna)：以發育小型扭月貝類、正形貝類和個別無洞貝類為特征,體寬一般不超過10mm。分異度小，單層群落中常少于6～8屬;個體生存密度也小。此動物群大都生活在寡營養的深水海底，水深約在100～200m之間。典型的收縮紋灰巖。這種收縮紋是成巖過程中上覆的負荷使膠體脫水形成的裂紋，反映較深的淺海陸棚環境。寶塔組：114寶塔組生物碎屑灰巖(收縮紋構造發育)，陜西漢中梁山寶塔組生物碎屑灰巖(收縮紋構造發育)，陜西漢中梁山115寶塔灰巖中的鸚鵡螺類化石寶塔灰巖中的鸚鵡螺類化石116臨湘組：以瘤狀泥質灰巖為特征，含深水相葉月貝(Foliomena)腕足動物群。葉月貝動物群：奧陶紀晚期，以葉月貝領銜、伴有大量褶脊貝族的代表(如：Leptestina,Sericoidea)和少量德姆貝族(Dedzetina)、扭月貝族(Christionia)及無洞貝族(Cyclospira)的一個腕足動物群。通常指示深水環境。灰黃色瘤狀泥灰巖，環境與寶塔組類似。代表陸棚淺海較深水域的沉積。臨湘組：117五峰組：為半封閉滯流盆地筆石頁巖相沉積。末期海水明顯變淺，出現含冷溫水型腕足類和三葉蟲等底棲生物的泥質灰巖沉積。是岡瓦納冰川高峰期全球海平面明顯下降背景下的地質記錄。五峰組：118奧陶紀末期岡瓦納冰川事件上世紀70年代，首先在非洲北部、后來在南非的奧陶紀晚期地層中發現了冰川沉積，引起國際地質界的廣泛關注。嗣后，阿根廷、秘魯、玻利維亞等國發現了奧陶紀晚期的冰磧雜巖，西班牙、葡萄牙、法國、捷克、德國以及沙特阿拉伯等國發現了海相冰川沉積。這個時期的冰川屬于岡瓦納大陸冰川，圍繞當時的南極，以非洲北部為中央活動區，并擴展到南非、南歐和中歐、西亞、南美。由于范圍廣，該冰川活動在各地是穿時的，尤其是其外圍地區(例如：南美)，可延至早志留世早中期。這次岡瓦納冰川活動并未在中國留下冰川痕跡或巖石學證據，所以一度被中國地質學界所忽視。盡管其直接記錄沒有找到，但對華南地區的間接影響(包括：海平面升降、溫度變化、生物相、古地理等方面)比較明顯。奧陶紀末期岡瓦納冰川事件上世紀70年代，首先在非洲北部、后119奧陶紀末期岡瓦納冰川事件與奧陶紀末期生物大滅絕事件的關系奧陶紀末的集群滅絕與岡瓦納冰川事件密切相關。冰蓋的形成是奧陶紀末集群滅絕第一幕的主控因素。冰川使當時全球平均大氣和海水的溫度下降,幅度可達8～10℃。Ashgill晚期絕大多數海域變成冷水或涼水域,對Ashgill中期溫暖海域無論是淺水還是深水域的浮游生物(如筆石)、游泳生物(如三葉蟲和頭足類)、底棲生物(如腕足動物和珊瑚)等影響極大,這是造成生物集群滅絕的一個最重要的因素。岡瓦納大陸冰川的形成,使高緯度區的淺、冷、高密度的海水向下,并向赤道方向運移,造成了富氧、富營養的冷、深水流,形成了大洋翻轉。氣候分帶梯度增加,大洋循環暢通,充氧水體廣為發育,擾亂了原來比較穩定的、密度分層的“溫室效應”的海洋環境。這就使早就形成的較深水、貧氧、寡營養水體的生態系統發生了本質性的變化,導致了Ashgill中期Foliomena動物群整體滅絕。奧陶紀末期岡瓦納冰川事件與奧陶紀末期生物大滅絕事件的關系奧陶120奧陶紀末期岡瓦納冰川事件與奧陶紀末期生物大滅絕事件的關系大氣和海洋水溫度的普遍回升以及冰蓋的消融是奧陶紀末集群滅絕第二幕的主控因素。這次冰川活動的延續時間不長，大約只有0.5～1Ma。伴隨著全球溫度的迅速回升，溫度梯度減小，大陸冰蓋也快速融化，導致全球海平面的回升速度也很快。據推測，當時海平面可能回升50～100m，返回到冰期以前的水平。這次海平面回升使海水重又侵漫到較平緩的陸地上，形成了寬闊的陸表海域，帶來了全球大規模的海侵和缺氧事件，貧氧或缺氧甚至有毒的水體也成為上升洋流而侵犯到許多海域，使海水發生翻轉。這正與世界上廣泛識別的海侵事件和下志留統黑色筆石頁巖相一致。由于海水迅速上升、海水溫度顯著增高、海水底域嚴重缺氧，致使Hirnantia動物群整體滅絕。這一時期的生物滅絕事件還發生在筆石、三葉蟲、珊瑚等許多海洋生物類別中。奧陶紀末期岡瓦納冰川事件與奧陶紀末期生物大滅絕事件的關系大氣121奧陶紀末期揚子板塊發生海退，因此與上覆下志留統呈不整合接觸關系。奧陶紀末期122(2)、橫向變化與古地理奧陶紀時，揚子板塊內部巖相變化比較顯著。總的趨勢是西部碎屑巖較多，東部碳酸鹽為主。特別是早奧陶世表現更為明顯。(2)、橫向變化與古地理123揚子板塊西部：由于中寒武世以后抬升，使康滇古陸范圍擴大。早奧陶世發生新的海侵，在揚子板塊西部形成上超，川西、滇東一帶沉積了具交錯層的砂巖與頁巖(紅石崖組)，代表濱岸沉積環境。由此向東陸源物質逐步減少，相變為砂泥質及碳酸鹽(黔北、川南)－碳酸鹽及泥質沉積(鄂西)－碳酸鹽沉積(長江中、下游)。揚子板塊西部：由于中寒武世以后抬升，使康滇古陸范圍擴大。早奧124中奧陶世時，西部的滇東、黔西南一帶隆起與康滇古陸南段相接組成滇黔古陸，康滇古陸北段向北擴展與川西北的松潘古陸融為一體。中奧陶世時，西部的滇東、黔西南一帶隆起與康滇古陸南段相接組成125早奧陶世由西向東依次排列的南北向延伸的相帶至中奧陶世已不復存在，整個揚子區均以碳酸鹽沉積為主，夾少量泥質，尤以寶塔組收縮紋灰巖及臨湘組瘤狀泥質灰巖分布最廣。廟坡組黑色頁巖的分布則呈補丁狀，代表平坦的碳酸鹽臺地上局部坳陷形成的滯流盆地，其周圍則為同期異相的淺水碳酸鹽沉積(大田壩組)。晚奧陶世早期(臨湘期)海侵達到最大，沉積了薄層瘤狀泥灰巖，含南京三瘤蟲。早奧陶世由西向東依次排列的南北向延伸的相帶至中奧陶世已不復存126五峰期海平面下降，川滇古陸急劇向東擴大與滇黔桂古陸相連。沉積范圍縮小，形成五峰組滯流盆地，反映了岡瓦納冰川作用的影響。中國南方五峰期巖相古地理圖五峰期海平面下降，川滇古陸急劇向東擴大與滇黔桂古陸相連。沉積127

2、揚子板塊大陸邊緣奧陶紀地史特征

(1)、揚子板塊東南大陸邊緣的江南區呈北東－南西向狹長帶狀分布，包括湘中、皖南、浙西等地。2、揚子板塊大陸邊緣奧陶紀地史特征128A、湘中地區為深灰及灰黑色含灰質、硅質筆石頁巖，總厚600余米。代表半深海非補償滯流還原環境。屬過渡類型沉積。O3O2O1A、湘中地區O3O2O1129B、浙西地區早中奧陶世仍為滯流還原環境的筆石頁巖相。晚奧陶世沉積了一套巨厚的淺水濁積巖(于潛組)，厚度1400余米。至皖南一帶濁積巖厚度變小，向西則與湘中半深海相連。O3O2O1B、浙西地區O3O2O1130

(2)、東南區(活動類型)

分布于贛南、閩西、粵北、桂北等地。晚奧陶世與早、中奧陶世地史特征有較大差異。(2)、東南區(活動類型)131下、中奧陶統(爵山溝組至韓江組)：為深海或半深海炭質、硅質、泥質沉積，仍為非補償環境。上奧陶統：沉積了巨厚的濁積巖系，表明晚奧陶世地殼運動加強，華夏古陸面積擴大，為贛南、閩西海盆提供了大量的巖屑。O3O1O2下、中奧陶統(爵山溝組至韓江組)：為深海或半深海炭質、硅質、132揚子板塊西緣：在金沙江－紅河一線的藏東昌都和滇南金平一帶，早、中奧陶世都出現被動大陸邊緣砂泥質復理石沉積，金平地區晚奧陶世轉化為淺海碳酸鹽臺地，顯示了被動大陸邊緣向南進積的趨勢。揚子板塊西緣：在金沙江－紅河一線的藏東昌都和滇南金平一帶，133(二)、華北板塊及其大陸邊緣奧陶紀地史特征

1、華北板塊奧陶系標準剖面及古地理華北板塊范圍內奧陶系主要為灰巖和白云巖，局部含少量泥質。下奧陶統發育齊全、巖相穩定。中上奧陶統發育與保存不全，僅在太行山中、南段和山東保留有中奧陶世下部地層。上奧陶統僅見于寧夏固原和陜西隴縣、耀縣一帶。河北唐山一帶的奧陶系層序清楚、化石豐富、研究程度高，是華北板塊奧陶系的標準剖面。(二)、華北板塊及其大陸邊緣奧陶紀地史特征134(1)、河北唐山剖面及其分析(a)、剖面介紹華北板塊奧陶系主要為灰巖和白云巖，局部含有少量的泥質。下奧陶統發育齊全，巖相穩定。中上奧陶統發育與保存不全，僅在太行山中-南段和山東保留有中奧陶統下部。上奧陶統僅見于寧夏固原和陜西隴縣、耀縣一帶。河北唐山一帶的奧陶系層序清楚、化石豐富、研究程度高，是華北奧陶系的標準剖面。(1)、河北唐山剖面及其分析華北板塊奧陶系主要為灰巖和135(b)、剖面分析冶里組主要由厚層灰巖夾竹葉狀灰巖及頁巖。含三葉蟲、腹足類等底棲生物。礫屑灰巖中的灰巖礫未見氧化暈圈，說明為潮下淺海環境。(b)、剖面分析136亮甲山組：下部為灰巖和竹葉狀灰巖，含底棲生物腕足類、腹足類、古杯海綿與頭足類。仍為正常淺海環境。

亮甲山組：下部為灰巖和竹葉狀灰巖，含底棲生物腕足類、腹足類、137該組向上逐漸變為以白云巖為主，出現潮上蒸發和陸上暴露環境，并遭受剝蝕。在華北地區形成區域性平行不整合面。該組向上逐漸變為以白云巖為主，出現潮上蒸發和陸上暴露環境，并138下馬家溝組：下部一般為厚層灰巖。上部為白云巖，代表正常淺海－潮上環境。下馬家溝組：139上馬家溝組：通常為灰巖和灰質白云巖，局部可出現膏溶角礫巖。為淺海－潮上蒸發環境沉積。上馬家溝組：140其后，華北板塊除局部地區繼續接受沉積之外，整體上升為陸，遭受長達約一億七千萬年的風化剝蝕。中石炭世才開始下降重新接受海陸交互相沉積。右圖：甘肅平涼O1/P1