奧陶紀

奧陶紀

古生代的第二個紀,約開始于5億年前,結束于4.4億年前。在此期間形成的地層稱奧陶系,位于寒武紀之上,志留紀之下。奧陶紀是英國地質學家C.拉普沃思于1879年用Ordovices命名的,Ordovices是威爾士地區的一古民族名,“奧陶”一詞系Ordovices的日文漢語音譯。奧陶紀包括原來屬于A.塞奇威克命名的寒武紀和命名的志留系兩地層的重復部分。奧陶紀名稱的命名于1960年哥本哈根召開的第21屆國際地質大會上正式通過。

  • 中文名稱
    奧陶紀
  • 外文名稱
    Ordovician Period
  • 符號
    O
  • 性質
    地質年代名稱
  • 類型
    古生代的第二個紀
  • 開始時間
    同位素年齡488.3±1.7Ma
  • 結束時間
    同位素年齡443.7±1.5Ma
  • 延續時間
    6500萬年

基本介紹

奧陶紀(Ordovician Period,Ordovician,符號O),地質年代名稱,是古生代的第二個紀(原始的脊椎動物出現),開始于距今5億年,延續了6500萬年。奧陶紀開始于同位素年齡488.3±1.7Ma(Million Anniversary,百萬年、),結束于443.7±1.5Ma。

奧陶紀海底奧陶紀海底

奧陶紀在地質學上,是古生代中5.1億年~4.38億年前這段時間,可分為三個時期——奧陶紀早期(早奧陶世,5.1億年~4.78億年前),奧陶紀中期(中奧陶世,4.78億年~4.53億年前)和奧陶紀晚期(晚奧陶世,4.53億年~4.38億年前)。

奧陶紀海底(趙闖 繪)奧陶紀海底(趙闖 繪)

奧陶紀是歷史上海侵最廣泛的時期之一,世界許多地區都廣泛分布有海相地層。在板塊內部的地台區,海水廣布,表現為濱海淺海相碳酸鹽岩的普遍發育,在板塊邊緣的活動地槽區,為較深水環境,形成厚度很大的淺海、深海碎屑沉積和火山噴發沉積。奧陶紀末期曾發生過一次規模較大的冰期,其分布範圍包括非洲(特別是北非)、南美的阿根廷和玻利維亞以及歐洲的西班牙和法國南部等地。

名稱來源

“奧陶”(Ordovices)一詞由英國地質學家拉普沃思(C.Lapworth)于1879年提出,代表露出于英國阿雷尼格(Arenig)山脈向東穿過北威爾士的岩層,位于寒武系與志留系岩層之間。因該地區是古奧陶部族的居住地,故得名。奧陶紀的命名于1960年在哥本哈根召開的第21屆國際地質大會上正式通過。其中文名稱源自舊時日本使用日語漢字音讀的音譯名“奧陶紀”(音讀:オードーキ,羅馬字:oo doo ki)。

地址特征

地質活動

奧陶紀是地史上大陸地區遭受廣泛海侵的時代,是火山活動和地殼運動比較劇烈的時代,也是氣候分異、冰川發育的時代。奧陶紀是海生無脊椎動物真正達到繁盛的時期,也是這些生物發生明顯的生態分異的時期。在奧陶紀後期,各大陸上不少地區發生重要的構造變動、岩漿活動和熱變質作用,使得這些活動區的部分地區褶皺成為山系,從而在一定程度上改變了地殼構造和古地理輪廓。

科學家認為,奧陶紀時期,各大陸相對于兩極的位置和大陸之間的相對位置都曾發生過重要的改變。當時,西伯利亞中北部、加拿大北部的部分地區、中國北部和澳大利中西部都屬于幹熱氣候的地區;相反,北非的撒哈拉沙漠、南非開普地區曾經覆蓋著厚厚的冰層,屬于寒冷氣候地區。這說明,奧陶紀時,古南極在而今的撒哈拉沙漠以南,古北極位于南太平洋,古赤道恰好穿過西伯利亞中西部和中亞一帶,經加拿大西部向南太平洋岸南下。

中國的海侵是在海域延續下來的。揚子地台和中朝地台西部邊緣地帶,在中、晚寒武世或早奧陶世略有上升,奧陶紀早期地層缺失,較新的奧陶紀地層與寒武系呈假整合接觸。在中朝地台的中部、東部和揚子地台,奧陶紀地層與寒武紀地層皆呈整合接觸。中奧陶世之後中朝地台上升為陸地,除西部邊緣地區外,晚奧陶世沒有沉積。奧陶紀加裏東運動在地台區表現為頻繁的震蕩運動,地槽區有較多的火山噴發岩、中基性和中酸性火山岩,如北方地槽區。祁連山地槽區火山活動有兩個時期,一是早奧陶世中期,另一是晚奧陶世。

歐亞大陸上有4個穩定的地台區,即俄羅斯地台(東歐地台)、西伯利亞地台和規模較小的中朝地台、揚子地台。印度半島和阿拉伯半島也屬穩定區,但其還包括在南大陸的範圍。前述4個地台,除少數地區外,基本上被海水侵入,形成淺海水域,地台的周圍被地槽區所圍繞。俄羅斯地台和揚子地台的南緣,呈東西向條帶狀的海域即古地中海。古地中海的南緣止于非洲北部、阿拉伯半島中部、伊朗南部和印度半島北部,向南經中南半島與澳大利亞東部及北部奧陶紀的海域相連,更南可能伸延到南極地區。北美大部為地台淺海地區,沉積以石英砂岩、頁岩和碳酸鹽岩為主,厚度不大。北美大陸的東西兩側為地槽區的海域,西部以碎屑岩和碳酸鹽岩為主,東部以硬砂岩、泥岩和火山岩為主。南美的西部太平洋沿岸地帶為地槽海域,北部的中部為地台淺海海域。南大陸的周圍邊緣地帶皆被地槽區或地台型海域所圍繞,非洲、印度半島、澳大利亞西南部、南美東部和南極洲的東部皆為陸地。

奧陶紀早、中期繼承了寒武紀的氣候,氣候溫暖、海侵廣泛;奧陶紀晚期南大陸的西部發生了大規模的大陸冰蓋和冰海沉積,代表寒冷的極地氣候。按古地磁資料,奧陶紀南極應位于而今北非西北部,這與非洲冰磧層的分布應位于南極圈內的解釋是吻合的。南大陸的東部仍處于赤道附近。北美、西伯利亞和中國華北地區有蒸發岩沉積,推測為幹熱氣候環境,屬于低緯度地區。奧陶紀北極應位于南太平洋,大陸地區基本上位于南半球,從沉積物來判斷,當時南半球的氣候分帶比較明顯。由于晚奧陶世末期大冰期的存在,同時影響全球海平面的下降,並引起廣泛的海退。

礦產遺留

中國雲南東北部中奧陶世早期或早奧陶世晚期的巧家組產鮞狀赤鐵礦,華北馬家溝組和峰峰組不同層位有磁鐵礦和赤鐵礦。這種鐵礦的成因與中生代侵入岩侵入奧陶紀的富鎂圍岩有關。華北區峰峰組下段產硬石膏和石膏層。石灰岩和白雲岩等作為石灰、水泥、熔劑的材料,在華北區奧陶系層位多,分布較廣。以奧陶紀地層作為運移、儲存條件的礦產還有石油和豐富的地下水資源。

生物特征

奧陶紀氣候溫和,淺海廣布,世界許多地區(包括我國大部分地區)都被淺海海水掩蓋,海生生物空前發展,較寒武紀更為繁盛。化石以三葉蟲、筆石(Graptolites)、腕足類、棘皮動物中的海林檎類(Cystoides)、軟體動物中的鸚鵡螺類(Nautilites)最常見,苔蘚蟲、牙形石、腔腸動物中的珊瑚、棘皮動物中的海百合、節肢動物中的介形蟲和苔蘚動物等也很多。節肢動物中的板足鱟類(Eutypterids)和脊椎動物中的無頜類[如甲胄魚類(Ostracoderms)]等均已出現。低等海生植物繼續發展,淡水植物據推測可能在奧陶紀也已經出現。

奧陶紀主要海洋生物食物網結構圖奧陶紀主要海洋生物食物網結構圖

在奧陶紀早期,約5億年前,首次出現了可靠的陸生脊椎動物——淡水無顎魚。

淡水無鱷魚淡水無鱷魚

奧陶紀中期,在北美落基山脈地區出現了原始脊椎動物異甲魚類——星甲魚和顯褶魚,在南半球的澳大利亞也出現了異甲魚類。植物仍以海生藻類為主。

腕足動物在這一時期奧演化迅速,大部份的類群均已出現,無鉸類、幾丁質殼的腕足類逐漸衰退,鈣質殼的有鉸類則盛極一時;鸚鵡螺進入繁盛時期,它們身體巨大是奧陶紀的海洋中凶猛的肉食性動物;由于大量食肉類鸚鵡螺類的出現,為了防御,三葉蟲在胸、尾長出許多針刺,以避免食肉動物的襲擊或吞食。珊瑚中奧陶世開始出現,復體的珊瑚雖說還較原始,但已能夠形成小型的礁體。由于海洋無脊椎動物的大發展,在前寒武紀時非常繁盛的疊層石在奧陶紀時急劇衰落。

奧陶紀時期的海洋生物是現代動物的最早祖先。珊瑚和叫做星狀動物的古老海星生長在洋底。海底的帶殼動物包括與現代牡蠣有關的軟體動物、看起來與軟體動物相似的腕足動物和外殼卷曲的腹足動物。頭足類——現生魷魚的堂兄弟——快速遊過海底搜尋獵物。但最大的新出現的動物是像薩卡班巴魚這樣的無頜類。無頜類,例如發觀于南美的薩卡班巴魚,是地球上最早的脊椎動物之一。這一時期仍然沒有任何動物種類生活在陸地上。

典型生物

三葉蟲

奧陶紀海洋裏生活著500多種三葉蟲。這雖然沒有寒武紀時期的種類多,但其數量仍是巨大的。這是今天三葉蟲化石如此普遍的原因之一。

三葉蟲三葉蟲

三葉蟲化石很容易找到,這不僅因為它們數量大,而且因為它們定期脫去外殼。隨著動物的生長,外殼落入古海底,常常被掩埋,變成化石。從俄羅斯到摩洛哥到美國,在世界各地的海相岩石中已發現了幾千種不同的三葉蟲。有的長著長刺來抵御捕食動物,有的將眼睛長在長柄上,這樣當它們埋在泥沙裏的時候仍能看見外面。 三葉蟲能夠在海底遊泳或爬行。但它們防御捕食動物的方法可能像今天的犰狳一樣,將帶殼的身體蜷縮成球狀。我們知道三葉蟲被其他海洋生物捕食,因為我們經常發現三葉蟲化石上有被咬的痕跡。有頜魚類的興起可能促使許多三葉蟲滅絕。但有些三葉蟲一直生存到2.51億年前的最大滅絕性災難發生的時候。

魚類

最早的魚類是無頜類。它們沒有上下頜,嘴很寬,頭的邊緣長著奇怪的骨板。也許這些骨板是發電器官,用來感覺距離或電擊捕食動物。無頜類的攝食方法是將含有微小動物和沉積物的水吸入口中。它們可能是尾巴向上在海底遊泳。

筆石

筆石是奧陶紀最奇特的海洋動物類群,它們自早奧陶世開始即已興盛繁育,分布廣泛。筆石是一類微小的蠕蟲狀生物,它們像今天的珊瑚蟲一樣群體生活。整個筆石群體僅有5釐米長,它們漂流在海面上,吃浮遊生物,和今天鯨類所吃的大量微小海洋生物是一樣的。筆石對于科學家來說是特別重要的,因為它們在一個較長的時期裏是逐漸變化的。科學家能夠根據共同發現的筆石的種類判定其他海洋生物化石的年齡。

筆石化石筆石化石

腕足動物

腕足動物在這一時期裏演化迅速,大部分的類群均已出現,無鉸類、幾丁質殼的腕足類逐漸衰退,鈣質殼的有鉸類則盛極一時。腕足類乍看起來很像雙殼類,但和它並沒有多大關系,它們殼的大小和曲線都不相同。腕足類的鉸合部喙,以肉柄固著。腕足類而今比較稀少,但在5億年~4.5億年前,它們遠比雙殼類常見。

牙形石

牙形石是什麽?科學家在近140年的時間裏一直在問這個問題。牙形石化石很小,隻能在顯微鏡下研究。它們大多數形狀像細長的圓錐,一些看起來像帶尖的耙子或梳子,另一些像鋸齒狀的小棒或凹凸不平的刀刃,甚至還有的像樹葉。它們是微小動物的殼還是稍大一些動物的牙齒?科學家還提出它們可能是魚、蠕蟲、或長有觸手的動物的一部分。1995年,這個謎終于被解開了。產自蘇格蘭和南非的化石表明牙形石來自沒有骨骼和上下頜的魚形動物。這種動物體長可達5釐米,看起來像長著凸出的大眼睛和一條尾鰭的小鰻魚。每一個體頭的底部都有許多種牙形石,用來挖或咬。

直殼鸚鵡螺

鸚鵡螺進入繁盛時期,它們身體巨大,長可達1米以上,是奧陶紀的海洋中凶猛的肉食性動物;由于大量食肉類鸚鵡螺類的出現,為了防御,三葉蟲在胸、尾部長出許多針刺,以避免食肉動物的襲擊或吞食。

珊瑚

珊瑚自中奧陶世開始大量出現,復體的珊瑚雖說還較原始,但已能夠形成小型的礁體。

苔蘚蟲

苔蘚蟲出現于奧陶紀早期,演化快,屬種多。有枝狀的尼可遜苔蘚蟲(Nicholsonella)、攀苔蘚蟲(Batostoma)、圍塊狀的古神苔蘚蟲(Dianulites)和薄層狀的變隱苔蘚蟲(Trepocryptopora)。這些具有石灰質或角質外殼的微小動物呈塊狀或樹叢狀群落生活在海底岩石或貝殼上。

雙殼類

像現生蛤蜊一樣的帶殼動物,身體分成相同的兩半。

時間特征

奧陶紀每日的時間為21小時,而非24小時。

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