寒武紀(Cambrian Period),顯生宙古生代第一個地質時代,其時間劃分為538.8±0.2~485.4±1.9Ma,共設立四統十階,已建立6枚“金釘子”。底界劃分來自于同位素測年為538.8±0.2Ma的紐芬蘭統底界“金釘子”——幸運階“金釘子”,頂界劃分來自于同位素測年為485.4±1.9Ma的奧陶系下奧陶統底界“金釘子—”特馬豆克階“金釘子”。
寒武紀作為劃分顯生宙與前寒武紀時代的分界,其最主要特征是發現了大量的動物化石,其種類約有2500多種,除脊椎動物外,幾乎包含所有門類。寒武紀時期地殼系統穩定,羅迪尼亞超大陸分解后在寒武紀時期重組,形成一個以岡瓦納大陸為主的大陸板塊,新的超級大陸從南半球向南延伸到南極,北半球則形成了一個超大的大洋系統—泛大洋(Panthalassic Ocean)。
定名
寒武(Cambria)一詞最早是由英國地質學家亞當·塞奇威克(Adam Sedgwick)于1835年以英國北威爾士西北部的寒武山脈提出初次命名,Cambria是英國西北部地區的坎布里亞郡,原是英國古代的一個王國威爾士,其威爾士文(Cymru)羅馬化后轉變成為Cambria。其中文名稱源自于日語的漢字音譯一直沿用。
時期劃分
國際地層年代表
2005年,國際地層委員會采納了2004年由寒武系分會批準的“四統十階的劃分方案”,將寒武系地層自下而上劃分為:紐芬蘭統(幸運階、第二階)、第二統(第三階、第四階)、苗嶺統(烏溜階、鼓山階、古丈階)、芙蓉統(排碧階、江山階、第十階)。其中第二階,第二統的第三階、第四階,第十階為尚未命名的臨時名稱。
中國地層表
中國地質調查局和全國地層委員會組織實施下,經國土資源部批準(國土資[2014]374號)出版發行了《中國地層表(2014)》,《中國地層表》《中國地層指南及中國地層指南說明書》是中國地質行業標準規范重要內容之一,在參考國際地層學研究的基礎上編制了中國地區的地層年代表。
地史特征
全球構造
在元古宙末期,大陸裂解成為諸多古陸版塊并被地槽區分隔,地臺沉積蓋層不斷發展,形成了廣闊又相對穩定的陸表淺海環境。自新元古界末期開始,地球開始了新一輪的構造運動,該運動被稱之為加里東構造階段。
加里東構造將現在的南美洲、南極洲、非洲、印度、澳大利亞古陸板塊聚合形成瓦崗納古陸,北美古陸與格陵蘭古陸聚合形成勞倫大陸,與西伯利亞地區、哈薩克斯坦、塔里木、波羅的、華北、華南古陸以零星分布的方式集聚在南半球,古陸之間以地槽帶形成沉積。北半球形成了一個超大的大洋系統—泛大洋(Panthalassic Ocean),南半球位于西伯利亞大陸板塊西南的為古大西洋(Iapetus),位于波羅的和西伯利亞大陸之間的為埃吉爾洋(?gir),位于波羅的和岡瓦納大陸之間的被稱之為瀾洋(Ran)。
全球性的構造運動一直持續到寒武紀中期,形成著名的泛非造山帶、東非造山帶、庫爾加造山帶等并導致岡瓦納大陸聚合并發生旋轉運動,古大西洋擴張形成上萬公里長的大洋中脊。
地層及地理特征
寒武紀時期是一個海洋占優勢的時代,其形成的地層多為海相地層。期間發生過多次的海侵活動,大陸版塊重新被海水所淹沒,如中國的華北地臺,形成于古元古代末期的呂梁運動,在震旦紀時露出地表,到寒武紀時期發生海侵時間后變成陸表淺海,直至中奧陶紀末期海水推出才形成現今的華北古陸。
礦產
磷礦
寒武紀早期發生了全球范圍的海侵,海平面上升,鈣、磷融入海洋中形成了大量的含磷地層,形成了寒武紀時期最重要的礦產—磷礦。
石膏
中國四川、吉林省、河南省和摩洛哥、伊朗、俄羅斯西伯利亞的地層中含有石膏礦層,可能與該時期發生過大規模海退有關。
石灰巖
海侵事件形成海相巖層,造成石灰巖沉積廣泛。
另外寒武紀時期還盛產有石煤、釩、、銅、金、鈷、等數十種元素的多元素礦床。
氣候環境
寒武紀大部分地區氣候比較溫暖、干燥。在全球多個地區沉積底層中都發現有古杯動物大理石和古杯礁。古杯動物是一種海生多細胞動物,生活在不低于25℃水溫的海水中。寒武紀時期發生過多次的海侵和海退事件,使得大氣中含氧量和海水中的含氧度發生快速變化。早期海洋分層現象明顯,表層海水氧化,底層水缺氧甚至硫化,深水區缺乏底棲生物。從第二統晚期海底氧化面積增大,底棲生物開始向深水區擴散。
生命發展
環境中影響生物生活的非生物因素有底質、溫度、深度、光線、鹽度、氣體、海拔等。寒武紀時期,地球海洋處于陸表淺海環境,海洋底質由微生物席型底質向混合型海洋底質演化過渡,海底多泥多沙,缺乏后生動物建造,海洋硬底質環境尚未形成。泥質軟底的海底適宜軟體動物門和節肢動物門生存,砂質軟底則適宜硬殼類鉆孔動物生存,25℃水溫適宜生物礁的發育,淺海陸表的環境有利于藻類植物生存,并以此影響到部分以藻類植物為食的動物分布。寒武紀時期,諸多利于動物發展的環境因素使得動物界出現了爆發式的大發展,以具有硬體的生物為特征,幾乎所有的無脊椎動物門絕大部分綱都已出現,被稱之為寒武紀生命大爆發。:20-34
寒武紀早期
寒武紀早期以小殼動物群進入鼎盛時期為標志,以云南省的“澄江動物群”為主要代表。其特征是個體微小(1~2毫米),主要有軟舌螺、單板類、腕足動物門、腹足類動物及分類位置不明的棱管殼等。
寒武紀中期
寒武紀中期以大量三葉蟲的出現為標志,以伯吉斯頁巖瓦爾科特動物群(Burgess Shale)為主要代表。寒武紀一發現動物化石2500多種,最多的為節肢動物門中的三葉蟲,故寒武紀又稱之為“三葉蟲時代”。
寒武紀晚期
寒武紀晚期以伯吉斯頁巖化石群(Burgess Shale Fossil Beds)為主要代表。在寒武紀末期發生了冰期事件,并造成了動物大滅絕。
參考資料 >
國際年代地層表(2022年10月版).國際地層學委員會.2022-12-25
岡瓦納古陸. 中國科學院科普云平臺.2022-12-29
《中國地層表(2014)》正式實施.中國地質調查局.2022-12-28