奥陶系，奥陶系地层？

奥陶纪 Ordovician Period

古生代第二个纪是奥陶纪，它位于寒武纪之后，志留纪之前。奥陶纪的时代大约开始于4.9亿年前，结束于4.38亿年前。奥陶纪的地层被称为奥陶系（Ordovician System），这个名字是由英国地质学家C.拉普沃思于1879年根据威尔士地区的一个古民族名Ordovices命名的。奥陶这个词是Ordovices的日文汉语音译。奥陶系包括了原本属于A.塞奇威克命名的寒武系和R.I.莫企逊命名的志留系两个地层的重叠部分。

地层

奥陶系是地质学中的一个重要时期，一般被分为早奥陶世、中奥陶世和晚奥陶世。对应的地层是下奥陶统、中奥陶统和上奥陶统。然而，在英国，奥陶系被进一步细分为6个统，从下至上分别是特里马道克统、阿雷尼格统、兰维恩统、兰代洛统、卡拉多克统和阿什及尔统。尽管世界上大多数国家将奥陶系分为三个部分，但各国对于界限的划分并不完全一致。

奥陶纪景区

英国原来以雕刻雕笔石带的底界为奥陶系顶界，但在1985年国际地层委员会统一以尖削拟尖笔石带的底界为其顶界。然而，中国和其他一些国家的地质学家对此持有不同意见。陈旭等（1999）提出志留系最底部应位于尖削拟尖笔石带之下的向上尖笔石（Akidograptus ascensus）带的底界。关于奥陶系的底界，世界上大多数国家以特里马道克统底界为准，以流动古大西洋牙形石（Iapetognathus fluctivagus）的首次出现为生物标志。只有英国倾向以阿雷尼格统底界为奥陶系底界。在全球范围内，奥陶系的内部划分方面，中国浙江常山黄泥塘宁国组剖面被认为是层型标准，而澳大利亚齿状波曲笔石（Undulograptus austrodentatus）的最初出现被视为界线标志。这个层型剖面和点位已被国际地层委员会批准为全球中奥陶统上部达瑞威尔阶（Darriwilian）的界线层型和点位（陈旭等，1997）。这一发现对中国来说是一颗地学上的“金钉子”。

中国的奥陶系沉积分布广泛，包括华北、东北、华南和西部地区。根据沉积类型的不同，可以将其分为活动类型沉积和稳定类型沉积。活动类型沉积主要分布在天山、兴安地槽区、祁连山地槽区和东南地槽区等地。而稳定类型沉积主要分布在中朝地台、扬子地台和塔里木地台等地。此外，江南区是两种类型之间的过渡区域。

地槽区的岩石主要包括复理石相碎屑岩、硅质岩、火山岩、页岩和少量的碳酸盐等，厚度一般较大，有些地区甚至可达数千米。而地台区的岩石主要是砂岩、页岩、石灰岩和白云岩等，厚度一般较小，多在400～600米之间。

与北非和南美等地的奥陶系不同，中国的奥陶系尚未发现冰碛层。在扬子地台与东南地槽区之间，以及中朝地台与祁连山地槽区之间的过渡类型的奥陶系中，黑色页岩增多，灰岩减少，厚度也比地台区较大。

中国北方地台区的奥陶系是一种碳酸盐沉积岩，包括从上到下的中奥陶统八陡组、阁庄组和下奥陶统马家沟组、亮甲山组和冶里组。而中国西南地台区的奥陶系研究较为详细，湖北三峡地区的地层划分具有代表性。在该地区，从上到下的地层包括上奥陶统五峰组、临湘组，中奥陶统宝塔组、庙坡组，下奥陶统牯牛潭组、大湾组、红花园组、分乡组和南津关组。而中国东南地区则拥有保存完好的笔石地层剖面。

生物界

奥陶系是一个以海生无脊椎动物为主的时期。由于浅海广泛分布和适宜的气候条件，海生无脊椎动物进一步繁衍，导致生态多样性更加显著。在浅海海域，可以找到底栖的三叶虫、腕足类、双壳类、腹足类、介形类、海百合和海林檎等生物。在清澈的浅海中，可以发现苔藓虫、珊瑚、海绵类、喙壳类、鹦鹉螺、牙形石、层孔虫和藻类等生物。此外，还有无颌类动物的出现。在深水或滞流净水的海域，海底不适宜底栖动物生存，而海面上漂浮着笔石类和其他具有薄壳的小型动物，如叶虾类等。这些动物可以随洋流漂浮到海洋的各个地方，成为广泛分布的化石。在奥陶纪时期，除了海生藻类，还没有发现陆生或半陆生植物的化石。

鹦鹉螺

中寒武世是笔石最早出现的时期，而奥陶纪是它们大量繁盛的时期。笔石主要以漂浮的方式生活，分布广泛，演化速度快且容易保存，因此在奥陶纪被视为重要的分带化石。在早奥陶世早期，树形笔石占主导地位，而在中期，无轴亚目的笔石大量繁盛，晚期则出现了有轴亚目的雕笔石。中、晚奥陶世是正笔石类繁盛的巅峰时期。

鹦鹉螺类最早出现于晚寒武世，奥陶纪时种类繁多，体形较大，长度可达1米以上，可能是奥陶纪海域中最凶猛的动物。三叶虫和腕足类也是奥陶纪生物地层研究中重要的分类。奥陶纪时期出现了许多三叶虫的种属，包括栉虫类、斜视虫类、镰虫类、三瘤虫类、镜眼虫类、手尾虫类、隐头虫类、裂肋虫类和齿肋虫类等。腕足类中，绞纲的正形贝类和扭月贝类占据了重要的地位。此外，牙形石也是奥陶纪中最重要的生物门类之一。

奥陶纪动物笔石的化石

奥陶纪的生物地理区与寒武纪的生物地理区有所不同。由于地质和生物的逐渐演化，奥陶纪一些属群分布较广，因此有明显边界的大生物地理区已不存在，主要是小范围的生物地理区。一些地质或物理、化学条件相似的地区，动物群趋向相似，如华北和东北南部区与西伯利亚、北美等地区，在三叶虫、头足类、牙形石和笔石等门类是相似的，有人认为这是属于低纬度的动物群。中国西南地区的三叶虫、鹦鹉螺、笔石、牙形石和疑源类等，通过古地中海与欧洲动物群相似，而中国东南地槽区的笔石与澳大利亚东部地槽区、北美地槽区的笔石动物群相似。此外，中国祁连地槽区和北方地槽区所发现的笔石动物群也与东南地槽区的相似，有学者称这是太平洋笔石动物群区。在奥陶纪末，曾出现过一次全球生物大灭绝事件。

三叶虫化石

地史特征

中国奥陶纪的海侵是在寒武纪海域延续下来的。扬子地台和中朝地台西部边缘地带，在中、晚寒武世或早奥陶世略有上升，奥陶纪早期地层缺失，较新的奥陶纪地层与寒武系呈假整合接触。在中朝地台的中部、东部和扬子地台，奥陶纪地层与寒武纪地层皆呈整合接触。中奥陶世之后中朝地台上升为陆地，除西部边缘地带外，晚奥陶世没有沉积。奥陶纪加里东运动在地台区表现为频繁的震荡运动，地槽区有较多的火山喷发岩、中基性和中酸性火山岩，如北方地槽区。祁连山地槽区火山活动有两个时期，一是早奥陶世中期，另一是晚奥陶世。

欧亚大陆上有4个稳定的地台区，即俄罗斯地台（或东欧地台）、西伯利亚地台和规模较小的中朝地台、扬子地台。印度半岛和阿拉伯半岛也属稳定区，但包括在南方大陆的范围。这4个地台基本上被海水侵入，形成浅海水域，地台的周围被地槽区所围绕。

俄罗斯地台和扬子地台的南缘，形成了东西向条带状的海域，被称为古地中海。古地中海的南缘止于非洲北部、阿拉伯半岛中部、伊朗南部和印度半岛北部，向南经中南半岛与澳大利亚东部及北部奥陶纪的海域相连，更南可能延伸到南极地区。

北美大部分地区是地台浅海地区，沉积主要是石英砂岩、页岩和碳酸盐，厚度不大。北美大陆的东西两侧是地槽区的海域，西部主要是碎屑岩和碳酸盐，东部则有硬砂岩、泥岩和火山岩。

南美的西部太平洋沿岸地区是地槽海域，而北部的中部是地台浅海海域。南大陆的周围边缘地带被地槽区或地台型海域所围绕，非洲、印度半岛、澳大利亚西南部、南美东部和南极洲的东部都是陆地。

奥陶纪早、中期继承了寒武纪的气候，气候温暖、海侵广泛。然而，奥陶纪晚期南大陆的西部发生了大规模的大陆冰盖和冰海沉积，代表寒冷极地气候的到来。根据古地磁数据，奥陶纪时南极应位于现在北非西北部，这与非洲冰碛层的分布应位于南极圈内的解释是相吻合的。南大陆的东部仍处于赤道附近。北美、西伯利亚和中国华北地区则有蒸发岩沉积，推测为干热气候环境，属于低纬度地区。奥陶纪时北极鹰卫浴南太平洋，大陆地区基本上位于南半球，从沉积物来判断，当时南半球的气候分带比较明显。晚奥陶世末期的大冰期影响了全球海平面的下降，并引起广泛的海退。

矿产

中国云南东北部的巧家组在奥陶纪早期或早奥陶纪晚期形成了鲕状赤铁矿。而华北地区的马家沟组或峰峰组的不同层位则产出了磁铁矿和赤铁矿。这些铁矿的形成与中生代侵入岩侵入奥陶纪时形成的富镁围岩有关。

在华北地区的峰峰组下段还产出了硬石膏和石膏层。此外，奥陶纪地层中广泛分布着石灰岩和白云岩等矿产，这些矿产可用作石灰、水泥和熔剂的原材料。

奥陶纪地层也为石油和丰富的地下水资源的运移和储存提供了条件。

磁铁矿

推荐书目

《中国地层典：奥陶系》是由汪啸风和陈旭合著的一本地质学著作，于1996年由地质出版社出版发行。该书主要介绍了中国奥陶系地层的相关内容。

WHITTINGTON H B, DEAN W T, FORTEY R A, et al. A revised definition of the Tremadoc Series and the Series of the Ordovician System in Britain. Geol. Mag. 1984, 121(1): 17-33.

引自：《中国大百科全书（第2版）》第1册，中国大百科全书出版社，2009年

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