1樓：中地數媒
【任務描述】 ①了解早古生代地質特徵；②掌握早古生代的地質時代劃分；③了解早古生代生物界面貌，鑑定代表性化石；④理解生物相的含義。
一、早古生代地質特徵
從早古生代起，地球進入乙個嶄新的發展階段。這一時期的生物界與前寒武紀生物界明顯不同，以小殼動物群的大量繁盛為起點，各種後生動物迅速發展，其中海生無脊椎動物十分繁盛並大量儲存為化石。從寒武紀開始，地質年代各階段的劃分，主要依據生物的演化階段，在地層劃分和對比工作中，生物地層學方法也成為十分有效的手段之一。
從無機界的演化來看，早古生代處於加里東構造階段，繼承了震旦紀的古地理格局。在中國揚子板塊與華夏板塊之間經歷多次構造運動，於志留紀末最終拼合轉化為造山帶，而柴達木、秦嶺微板塊與華北板塊碰撞，也使華北板塊規模擴大，該構造階段在中國表現為陸殼板塊的擴大和增生。與這種古構造格局相對應，早古生代的沉積型別也複雜多樣，華北地區早寒武世含膏鹽、石鹽假晶的紫紅色泥質、鈣泥質巖廣泛分布，西伯利亞板塊、俄羅斯板塊奧陶紀紅色沉積及含膏鹽沉積等代表了乾旱、炎熱的氧化條件。
奧陶紀晚期以北非為中心廣泛分布於岡瓦納大陸西部的大陸冰蓋沉積，說明南方大陸處於南半球高緯度地區。
二、早古生代地質時代劃分
早古生代時限為距今543～410ma，延續時間133ma。包括寒武紀（cambrian）（距今543～490ma）、奧陶紀（ordovician）（距今490～438ma）和志留紀（silurian）（距今438～410ma），其中寒武紀和奧陶紀劃分為早、中、晚三個世，志留紀劃分為四個世（表8-1）。
表8-1 早古生代與地層劃分
（據《中國地層指南》，2001）
三、早古生代生物界面貌特徵
早古生代生物界是海生無脊椎動物的繁盛時期，幾乎所有的海生無脊椎動物門類都已出現（圖8-1）。因此，早古生代又稱海生無脊椎動物的時代。無脊椎動物以三葉蟲、筆石、頭足類、腕足類、珊瑚及牙形石最為重要。
早古生代後期已開始出現原始脊椎動物無頜類和陸生植物裸蕨類。
小殼動物群是個體微小（1～2mm），具外殼的多門類海生無脊椎動物，包括軟舌螺、單板類、腹足類、腕足類及分類位置不明的稜管殼等。小殼動物群始見於震旦紀末期，寒武紀初期大量繁盛。它是繼伊迪卡拉動物群之後生物界又一次質的飛躍，完成了從無殼到有殼的演化歷程。
從地層學角度看，小殼動物群是劃分前寒武紀和寒武紀界線的最好標誌，目前多數地質學者傾向以小殼化石大量繁盛為寒武係底界的標誌。20 世紀80 年代，在我國雲南澄江及晉寧地區寒武系底部發現乙個無殼和具殼化石混生帶，包括三葉蟲、水母、蠕蟲類、甲殼綱及分類位置不明的節肢動物、腕足類、藻類等，該生物群是繼小殼化石出現之後很快出現的乙個動物群，稱為澄江動物群。該動物群已引起國內外古生物學界的重視，在生物演化上的意義正被加緊研究。
三葉蟲是繼小殼動物後最早繁盛的帶殼動物，它在寒武紀屬種繁多，演化迅速，生態分異明顯，化石豐富，是寒武紀地層劃分對比的重要依據。
圖8-1 早古生代化石圖
（據全秋琦等，1993）
1.circotheca （圓管螺）；2.coscinocyathus （篩杯）；3.
redlichia （萊得利基蟲）；4.damesella （德氏蟲）；5.drepanura （蝙蝠蟲）；6.
pseudagnostus （假球接子）；7.dictyonema （網格筆石）；8.eoisotelus （古等稱蟲）；9.
armenoceras （阿門角石）；10.yongtzeella （揚子貝）；11.nemagraptus （絲筆石）；12.
pentamerus （五房貝）；13.tuvaella （圖瓦貝）；14.didymograptus （對筆石）；15.
sinoceras （中國角石）；16.nankinolithus （南京三瘤蟲）；17.monograptus （單筆石）；18.
rastrites （耙筆石）；19.coronocephalus （王冠蟲）；20.halysites （鏈珊瑚）；21.
hormotoma （鏈房螺）
筆石是地史時期的海生群體動物，化石中最常見的有樹形筆石目和正筆石目。樹形筆石呈樹狀或叢狀，大多數底棲固著生活，常與腕足類、三葉蟲類等共生，代表正常淺海環境。樹形筆石最早出現於中寒武世，絕滅於早石炭世。
正筆石目從寒武紀開始在地層中大量出現，奧陶紀、志留紀達到極盛，早泥盆世絕滅。正筆石目演化迅速，分布廣泛，是奧陶系、志留系劃分和對比的主要依據。腕足類自早寒武世起已有廣泛分布，以具幾丁質類的無鉸綱為主，也有具鉸綱的原始代表。
奧陶紀是腕足類發展的高峰期之一，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，志留紀腕足類化石相對減少，但其內部構造漸趨複雜化。頭足類從晚寒武世開始出現，早古生代主要為縫合線簡單的鸚鵡螺類。奧陶紀是鸚鵡螺重要發展時期，殼體增大，殼內體管構造複雜化，以直殼型別為主，志留紀起鸚鵡螺類開始衰落。
珊瑚最早出現於寒武紀，我國在早奧陶世發現床板珊瑚。晚奧陶世開始繁盛，主要為單帶型的四射珊瑚和床板珊瑚。
除此之外，早古生代還有腹足類、雙殼類、苔蘚蟲、棘皮類、古杯類以及海綿等。尤其是微體古生物牙形石，近年來已成為早古生代地層劃分、對比的重要生物類別。
四、生物相
地史中的環境是多樣的，各種生物以其各自的生活方式適應不同的環境條件，造成明顯的生態分異，構成不同的生物相。早古生代的生物相主要有浮游相、底棲相（殼相）和礁相幾種型別。浮游相以營漂浮、游泳生物為特徵，共生的岩石型別常常為深水或靜水環境的黑色頁岩、矽質岩及復理石沉積等，通常分布於台盆、半深海或深水海槽區。
例如晚奧陶世五峰組的筆石頁岩相就是一種特殊的浮游相。在缺氧還原環境中無底棲生物生活，只有在上層水面生活著營漂浮生活的筆石，筆石死後落入較深水的滯流缺氧環境，與暗色泥頁岩構成這種特殊的浮游相。底棲相（殼相）以正常淺海底棲生物如三葉蟲、腕足類等和典型的淺海相灰岩、泥灰巖等為特徵，通常分布於台地區。
上揚子淺海早志留世石牛欄組即為典型的殼相。儲存的生物有腕足類、珊瑚、海百合莖、苔蘚蟲、腹足、層孔蟲等多種正常淺海底棲生物或生物碎屑，產出於灰岩、泥灰巖、泥岩等岩石中。礁相通常分布在台地邊緣，呈條帶狀分布，以溫暖、清澈的淺海底棲固著的造礁生物和純淨的灰岩為特徵。
五、技能訓練——早古生代典型化石識別
訓練目的：結合早古生代生物界圖及地層柱狀圖，觀察代表性化石標本，熟悉早古生代生物群總貌及生物地層劃分情況。
（一）寒武紀
三葉蟲是儲存於寒武系中數量最多、最重要的化石，寒武系的劃分與對比基本上是根據三葉蟲化石進行的。早寒武世三葉蟲一般是頭大、尾小、眼葉大、胸節多為特徵。中寒武世初期三葉蟲具有寬闊的固定頰、較平直的眼脊和較小的尾甲為特點；中期至晚期三葉蟲尾甲增大，尾節增多，且多具尾刺。
晚寒武世初期和中期三葉蟲特徵與中寒武世晚期三葉蟲有近似處；到晚期則常具柱狀、方形的頭鞍，有的鞍溝相連，把頭鞍分成數節，也有頭鞍前節擴大或頭尾光滑，分節不顯的型別。
【任務】 觀察並描述下列代表性的化石：eoredlichia （始萊得利基蟲），redlichia （萊德利基蟲），palaeolenus （古油櫛蟲），kaotaia （高台蟲），bailiella （畢雷氏蟲），dorypyge （叉尾蟲），damesella （德氏蟲），drepanura （蝙蝠蟲），glyptagnostus （雕紋球接蟲）。
（二）奧陶紀
筆石動物在奧陶紀時大量發展，演化迅速，分布很廣，是奧陶系劃分和對比的主要依據。早奧陶世早期主要出現樹形筆石，中後期正筆石類中無軸亞目大為發展，胞管形狀一般為直管狀，生活方式為漂浮，演化方向為筆石枝數目的減少。中、晚奧陶世為筆石胞管的內彎時期，筆石枝繼續減少和向上攀合。
但也有少數類別出現筆石枝增多的「複雜化」現象——生出次生枝。分枝的正筆石類大量滅絕為奧陶紀結束的乙個標誌。
【任務】 觀察並描述下列代表性的化石：dictyonema flabelliforme （扇形網格筆石），tetragraptus （四筆石），didymograptus hirundo （燕形對筆石），dicranograptus （雙頭筆石），nemagraptus （絲筆石），glyptograptus teretiusculus （圓滑雕筆石），dicellograptus （叉筆石）。
奧陶紀初期的一些三葉蟲具有頭尾等大，頭鞍錐形，多具尾刺為特徵，但整個奧陶紀則以頭鞍前端擴大呈倒梯形、梨形等的三葉蟲為主。此外，尚有特殊型別，如具有飾邊和長的頰刺，頭部呈三瘤狀等等。
【任務】 觀察並描述下列代表性的化石：tungtzuella （桐梓蟲），nankinolithus （南京三瘤蟲），dalmanitina （小達爾曼蟲）。
奧陶系中的頭足類以具有簡單的鸚鵡螺式縫合線的類別最盛，一般為直殼狀。
【任務】 觀察並描述下列代表性的化石：armenoceras （阿門角石），sinoceras （震旦角石）。
奧陶紀時，腕足類中有鉸綱的屬種已成為主要型別，且都具有堅硬厚實的灰質外殼。
【任務】 觀察並描述下列代表性的化石：hirnantia （赫南特貝），yungtzeella （揚子貝）。
（三）志留紀
劃分和對比志留紀地層的主要生物類別是筆石、腕足和珊瑚。
志留紀初期仍以雙筆石類為主，稍後新興的單筆石類開始繁盛。單筆石類胞管由簡單直管狀演化為複雜外彎狀、外捲狀、分離狀和三角狀。筆石體形態也呈多種多樣，有直、彎、盤旋及螺旋狀。
中志留世除有單筆石類外，弓筆石類興起。晚志留世的筆石又具有簡單直管狀胞管，末期正筆石類衰退、大量絕滅，極少數殘留到泥盆紀。
【任務】 觀察並描述下列代表性的化石：pristiograptus cyphus （曲背鋸筆石），monograptus sedgwickii （賽氏單筆石），spirograptus （螺旋筆石），monograptus riccartonensis （瑞卡頓單筆石），pristiograptus nilssoni （尼氏鋸筆石）。
志留紀時，腕足類主要有正形貝類、扭月貝類及五房貝類。此外還出現具旋狀腕骨的石燕貝類。
【任務】 觀察並描述化石：pentamerus （五房貝）。
志留紀時的珊瑚，主要為床板珊瑚和四射珊瑚中的單帶型、泡沫型。
【任務】 觀察並描述化石：halysites （鏈珊瑚）。
志留紀時，三葉蟲以前頰類為主。
【任務】 觀察並描述化石：coronocephalus （王冠蟲）。
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