早、晚古生代的地質變遷和生物演化?結合相關高考真題

【一］早古生代I海洋面積大，海相沉積廣，海生藻類多，海水無脊椎動物繁盛。~

古生代因地史上出現大批較高級的生物而得名。可以分為早古生代和晚古生代。早古生代距今

5.43~4.10億年，所形成的地層叫下古生界。早古生代劃分為3個紀，即寒武紀、奧陶紀和志留紀。

寒武紀是古生代的第一個紀，約開始于5.43億年前，結束于4.90億年前，寒武紀形成的地層稱寒武

系，1835年取名于英國西部威爾士的坎布連山脈。

志留紀約開始于4.38億年前，結束于4.10億年前，形成的地層稱志留系。1835年取名于英國南威爾

士地區的一個古老部族的名稱。紀是時代，系是巖層。

1879年，拉普沃思將上述命名的寒武系和志留系的中間部分劃入奧陶系，形成奧陶系的時代為奧陶紀，

約開始于4.90億年至4.38億年前。

早古生代和它以前的時代相比，古地理、古生物、沉積環境、地殼運動等有很大差異。在大陸殼地

區，早古生代海洋占絕對優勢，陸地不多，因此下古生界幾乎都是海相沉積，少有陸相沉積。海水中無脊

椎動物種類空前繁盛，陸生植物很少。這標志著她質歷史發展進入一個新的階段。

一、動物界的第一次大發展一海生無脊推動物時代

最早劃定寒武系，是以大量三葉蟲突然出現為標志。后來發現在寒武系底部（如云南晉寧梅樹村組）

或震旦系頂部（如三峽燈影組上部）含有大量個體微小的原始硬殼無脊椎動物化石，如軟舌螺、腹足類、

腕足類等（統稱小殼動物群），故國際決定以地層中開始出現小殼化石的層位為寒武系底界。

寒武紀已發現動物化石2500多種，除脊椎動物外，幾乎所有門類都有了。最多的是節肢動物中的三

葉蟲，數量占生物分類總數的60%~70%,故寒武紀又稱“三葉蟲時代“；其次為腕足類動物，約占20%~30%;

其他無脊椎動物占10%~15%,包括海綿動物、古杯動物、腔腸動物（如珊瑚）、軟體動物（如頭足類）、環

節動物、牙形石、棘皮動物等。早古生代的海生無脊椎動物空前繁盛。

三葉蟲是較高級的節肢動物，種類繁多，形體大小不一，一般長數厘米，大部分游移于淺海底，以其

他動物或其尸體為食料。其軀體結構已經分化得很好，可橫分為頭、胸、尾三部，又可縱分為中軸和左右

肋葉3部分，所以叫三葉蟲。頭部結構復雜，有一對眼睛；胸部有若干胸節。中國已描述過的三葉蟲有1200

多種，其中有些是很好的標準化石。三葉蟲以寒武紀為最盛，到古生代末完全絕滅。

腕足類是具有2片硬殼的淺海底棲動物，2殼一大一小，每一片殼左右對稱。可從2殼后端伸出一條

肉莖插入泥沙，固著海底生活。腕足類在整個古生代都很繁盛，如圖揚子貝是中奧陶世的標準化石，但以

志留紀為最盛，是腕足類的“壯年時代”，到中生代以后衰落，目前海洋中只剩下不多的種屬。

筆石是已經絕滅的小型群體海生動物，開始出現于中寒武世，特別繁盛于奧陶紀和志留紀，演化很快,

形體多種多樣。是很好的標準化石，多保存在頁巖特別是黑色

頁巖里，很像筆跡，因此叫筆石。珊瑚指示溫暖淺海。

珊瑚是生活于溫暖、清澈淺海中的腔腸動物，單體或群

體，可分泌灰質形成體內隔壁及外殼硬體，種類很多。中國

南方志留系中常有由蜂房珊瑚和鏈珊瑚構成的珊瑚礁灰巖。

頭足類是軟體動物中構造最復雜的，頭上生有許多觸手,

和現在的烏賊同類，可在海中漂游，但早古生代的頭足類有一

w

個錐形外殼，殼內分許多房室。

牙形石形體微小，外形很像蟲牙，由磷酸鈣組成。

形狀呈直單錐刺狀，最大約5mm。從寒武紀至三疊紀,

分布于世界各地海相地層中，演化迅速，成為地層劃

分和對比的重要微化石。

從奧陶紀開始，主要是志留紀，出現了淡水原

始的魚類——無頜類，屬脊椎動物，說明新時代即

將來臨。在植物界方面，寒武紀、奧陶紀都以海生藻

類為主，到志留紀，已出現半陸生的裸蕨植物，也

意味著即將進入新時代。

從寒武紀一開始生物便呈爆發性增長，稱其為寒

武紀生命“大爆炸”。1984年，南京地質與古生物研究

所的科研人員在云南省澄江發現5.3億年前(早寒武

圖5-19早古生代化石舉例

(a)萊氏蟲Redlichia,€,；(b)德氏蟲0ameseUa，上為頭部，下為尾部，4；

世)的動物化石群，包括節肢類、脊索類、葉足類、

€

(c)版蝠蟲Drepanura,上為頭部，下為尾部，3；(d)揚子貝Yangt"〃a，02;

對筆石單筆石，蜂房珊瑚

(e)Oidymographu,0;(f)Mmograp3S;(g)FcvosiM腕足類等40多門類的80多種動物，引起國內外科學

S；(h)鏈珊瑚，a/ys”es,S;(i)直角石Orthoceras,02;(j)珠角石Aainocers,02

家的重視，認為這是她球生命演化史上的重大事件，

是目前世界上了解寒武紀生命“大爆炸”的窗口和佐證。

自然界的生命及其發展，和萬物一樣，既包含緩慢進化，也包含迅速飛躍。生物界在寒武紀以前，是

低級原始的(單細胞的菌類、藻類等極低等生物)，分布面積不廣，密度不大，還未形成硬體，很難保存

成化石。但寒武紀以前的漫長時代為生物準備了質變飛躍和大量繁殖的條件，因而到寒武紀，在適宜的外

界條件(海水溫度、成分、營養物質等)促使下，自然界的生命之火，成燎原之勢，動物界從軟軀體到

設問：生物由低等向高級的進化需要哪些條件？

硬軀體、從單樣性到多樣性飛躍發展，奠定了現代生命形式的基本框架。

二、加里東構造階段的世界古地理輪廓及地史特征

（一）加里東運動和加里東構造階段

早古生代初期的大地構造輪廓和震旦紀相似。后來發生了有世界影響的構造運動，世界海陸形勢變化，

這就是加里東運動。

廣義上講，發生在早古生代的構造運動稱加里東運動，其中寒武紀后期的構造運動稱薩來伊爾運動：

奧陶紀后期的構造運動稱太康運動。但狹義的加里東運動，指志留紀后期的構造運動。不提板塊構造階段，

但這一時期確實發生了某些板塊碰撞事件，引起海陸格局的變化。

蘇格蘭古稱加里東，加里東地槽、加里東運動、加里東褶皺帶等名稱皆源于此。

（二）海洋占優勢的時代

前寒武紀末，世界上出現了許多古陸，各古陸之間又為地槽所分隔。進入古生代后，許多古陸重新為

海水所浸漫，尤以奧陶紀海侵規模最大。從整體看，早古生代仍［相對下降者受沉積；下降幅度越大,

這時既有劇烈拗陷的地槽縱橫于地臺之間，又有廣闊的相對穩）沉積物越厚；坡度變化越大，沉積物

厚度變化越大

沉積了上萬米厚的下古生界，如貫穿英國的加里東地槽，下古生界比___________;___________________

幾百米到幾千米的海相地層，形成地臺的下古生界蓋層，如中國地臺的下古生界蓋層厚約600~3000m。

海水占優勢，下古生界幾乎全是海相地層，可分為兩種：一是活動型沉積，主要在地槽中，厚度巨

大，多復理石相碎屑巖、硅質巖、火山巖、頁巖和少量碳酸鹽巖；二是穩定型沉積，主要是地臺陸表海中

沉積，厚度較小，橫向變化不大，以砂巖、頁巖、石灰巖、白云巖等為主。

典例穩定淺海沉積薄，深海下陷沉積厚。

（2019年高考地理浙江卷）下圖為某湖泊區域地質構造示意圖。圖中等值線為該區域250萬年以來沉積物等厚

度線。完成21?22題。

21.該湖湖盆形成主要因（）

A.風化侵蝕B.搬運沉積

C.構造抬升D.斷裂下陷

22.在外力作用下，該湖盆區的湖泊最容易形成陸地的是（）

A.甲B.乙

C.丙D.丁

【答案】21.D【命題意圖】本題主要考查地質構造對湖泊形成的影響。

【解題思路】據圖可知，該湖泊東部、南部和西部存在地

殼強烈抬升區和抬升區，而北部也存在微弱抬升區。這些抬

升區與湖泊之間存在斷層構造，因此湖盆是斷裂下陷形成的,

D正確。

22.A【命題意圖】本題主要考查內外力作用對湖盆的影

響。

【解題思路】根據上題分析可知，該湖泊是由地層斷裂下

陷形成的，其深度一般比較大，乙、丙兩地位于湖泊中央，

湖泊深度大，形成陸地的可能性較小，B、C錯誤；

融

I*11I+12I°1415甲、丁兩地都位于湖泊邊緣，甲地西側靠近抬升區，丁地東

圖5-20志留紀古陸位置示意圖

側靠近強烈抬升區，結合甲、丁兩地的沉積物等厚度線可知，

（王德楨等據Seyfert&Sirkin,簡化）

1.冰硬層；2.蒸發巖；3.紅層；4.小型珊瑚礁；5.古陸丁地斷裂下陷幅度較甲地大，湖盆深度較甲地深，所以在外

力作用下甲地較丁地更容易形成陸地。D錯誤，A正確。

【柘展提升】構造湖的成因和特點

構造湖指由地殼構造運動（斷裂、斷層、地塹）所造成的坳陷盆地積水而成的湖泊。例如青海湖、納木錯、博

斯騰湖、滇池等都是構造湖。

構造湖具有十分鮮明的形態特征，①坡陡：湖岸陡峭且沿構造線發育，比較平直。②水深：湖水一般都很

深，如世界上最深的湖泊貝加爾湖就是構造湖。③湖泊平面形態比較簡單：長度大于寬度，呈長條形。④

面積較大。經常出現一串依構造線排列的構造湖群，例如著名的東非大裂谷沿線的許多湖泊。

（三）世界古地理格局及其演變

早古生代海陸分布形勢，目前已恢復出各種版本，圖5-20是其中之一。古生代初期，全球計有北美（相

當槽臺說的地塊、地臺，下同）、俄羅斯（歐洲）、西伯利亞、哈薩克斯坦、塔里木、華北（中朝）、華南（揚

子）等古陸，及包括南美、非洲、印度、南極洲、澳大利亞的岡瓦納古陸。

岡瓦納古陸當時處南半球高緯度地區，北半球各古陸則位于中、低緯度地區，特別是低緯度地區。北

美和俄羅斯古陸之間是古大西洋。俄羅斯與西伯利亞古陸之間是古烏拉爾海。西伯利亞古陸與華北古陸、

塔里木古陸之間是古北亞海，包括祁連海。華北古陸與華南古陸之間是秦嶺海。北美古陸、揚子古陸、澳

洲古陸的外側為古太平洋（分別相當于阿巴拉契亞地槽、華夏活動帶、塔斯馬尼亞地槽）。北方各古陸和岡

瓦納古陸之間是東西橫亙的古特提斯海（古地中海）。上述各古陸相當于槽臺說的地臺，或板塊說的板塊。

志留紀末期，古大西洋逐漸變窄，北美板塊向歐洲極塊俯沖，形成加里東褶皺帶，相當于現在的西北

歐及英國一帶，使北美板塊與歐洲板塊對接，初步形成勞亞大陸（或北方大陸），并導致古大西洋關閉。

中國的祁連海，在志留紀末期封閉消失，使柴達木板塊和華北（中朝）板塊拼合在一起。此外，其他一些古

海洋，如揚子板塊、澳大利亞板塊的外側及古特提斯海等，也都遭受加里東運動不同程度的影響，導致大

陸板塊邊緣的陸殼增生。

總之，志留紀末期，亦早古生代結束時，北方某些板塊拼接和增生，出現最大的海退時期（直到泥

盆紀初），陸地面積擴大，陸表淺海面積縮小，這種環境的變化，導致生物界的重大變革，意味著一個新的

時代即將到來。

（四）早古生代氣候

寒武紀大部地區氣候，冰期—海面下降—陸面抬升—缺失沉旦等,都有紅紫色頁巖、食鹽

假晶、具有紫紅色氧化圈礫石的礫巖（竹葉狀灰巖）等沉積地層：中國的西南部、伊朗、西伯利亞中部、

非洲摩洛哥等有巖鹽、石膏等蒸發鹽；在世界很多地方都分布有毓狀灰巖、白云巖：還有在中國長江中下

游和西南、新疆中大山、黑龍江北部，西伯利亞、澳大利亞、北美洲、南極等都發現有古杯動物灰巖和古

杯礁。古杯動物是海生多細胞動物，有單體、群體之分，單體形似杯狀，直徑5~20mm,單獨成門。繁盛于

早寒武世，分布遍及世界各地。古杯動物生活在不低于25℃水溫的海水中。以上都是氣候判定依據。

奧陶紀早、中期氣候和寒武紀相似，氣候較溫暖。當時北美、西伯利亞和中國華北地區，都有蒸發巖

沉積，推測存在干熱氣候環境，屬低緯度地區。按古地磁數據，奧陶紀南極位于現在北非西北部，北極位

于南太平洋。奧陶紀晚期，岡瓦納大陸的西部即非洲西北地區，出現大規模的大陸冰蓋和冰海沉積，代表

極地寒冷氣候，這可能和當時其所處的地理位置在南極圈有關。

晚奧陶世末期被認為是震旦紀以后的又一次大冰期，因時間短暫，未對北方產生重大影響，但當時出

現大范圍海退（如中國華北地區，晚奧陶世上升為陸，缺失上奧陶統沉積），被認為是由于這次大冰期，

全球海平面下降導致的。全球海洋退縮，陸塊移動拼接，海槽隆起變山。

志留紀初期，南極冰蓋迅速消融，導致大氣環流減弱，緯向氣候分帶不明顯。有些淺海地方變為較

深海水，環流不暢，含氧量降低，形成滯流環境。早志留世初期，全形陸表淺海，生物多，易沉積石灰巖。

環境普遍。除高緯度的岡瓦納大陸外，其他各板塊多為溫暖和干熱氣候，如北美和北歐都有碳酸鹽巖和生

物礁分布；西伯利亞、澳大利亞等地有蒸發巖，便是證明。

三、早古生代中國地史概況

（一）穩定的地臺

早古生代，中國地殼構造繼承震旦紀。前寒武紀在中國湖北宜昌河北唐山開平

DzlZOOOm

1450m|C2

形成了3個穩定核心。即華北地臺、塔里木地臺和揚子地紗

帽

群

臺或稱板塊，基底是復雜的變質系，蓋層主要是穩定沉積型。

兜

惹

1.華北地臺坪■

包括陰山-燕山與秦嶺-大別山之間、賀蘭山以東的近似三龍

馬

溪

組

角形的廣大地區，向東延伸包括東北南部、渤海、黃海北部，，

/

從地質構造上講，包括朝鮮北部，所以又稱中朝地臺。北錢野:群

贖山群，/

邊是蒙古-興安地槽，南邊是秦嶺地槽，再南邊是揚子地臺，

向西越過賀蘭山與阿拉善地塊相接。

華北地臺是中國最古老的地臺，在18億年前古元古代1

末期呂梁運動后形成。隨后在上面沉積了中、新元古界的

巨厚蓋層。震旦紀時海水退出，到寒武紀海水重新進來，

石龍洞組，/

變成一片陸表淺海（圖5-21,圖5-22（a））,直到中奧陶世-i111U]?~1~n

天河板筍/石灰巖白云質灰巖豹皮狀灰巖

末，海水退出，又變成了和東北南部連在一起的廣袤陸地，---/

石搬a

新狀灰巖竹葉狀灰巖泥灰巖

稱華北古陸。?永井沱組EO

頁巖砂質頁巖

因此，華北地臺在中、新元古界蓋層之上，又疊加了寒

圖5-23湖北宜昌地區與河北唐山開平下古生界柱狀剖面對比

武系和中、上奧陶統的蓋層，主要為碳酸鹽相建造。河北圖中紗帽群目前有一種意見認為應劃歸下志留統

開平地區（唐山市）是華北地臺穩定沉積型下古生界標準剖

面的出露地區（圖5-23）。從山東濟南向南到大汶口一線，

也有良好剖面。圖5-22華北地臺（。和揚子他臺（b）寒武系沉積比較示意圖

2.揚子地臺

包括秦嶺一大別山以南、雪峰山（湘）一懷玉山（贛）以北、龍門山（川）一哀牢山（滇）以東的廣大

地區，向東延展沒于黃海南部。主要形成于元古宙末晉寧運動。

震旦紀時海水廣泛入侵，形成震旦系蓋層。到寒武紀大部地區繼續為海水淹沒（圖5-21,圖5-22（b））,

到中志留世末發生全面海退，揚子地臺變為揚子古陸。因此，揚子地臺在基底之上形成震旦系蓋層后，

繼續累加了寒武系、奧陶系和下志留統的蓋層，主要為碳酸鹽、筆石頁巖、砂頁巖建造，湖北宜昌地區為

標準剖面出露地區（圖5-23）。

3.塔里木地臺

位于天山、昆侖山和阿爾金山之間。由若干隆起帶和拗陷帶組成。北鄰天山地槽，南接昆侖地槽，向

東過阿拉善地塊與華北地臺斷續相連。它也形成于新元古代末晉寧運動。

震旦紀和早古生代，部分地區有海水進來，形成濱海相及淺海相石灰巖、碎屑巖等蓋層。但這一大塊

地方長期以隆起為主，直到新近紀，青藏高原和天山褶皺帶的隆起，地臺大部分相對沉降，形成中國

最大的內陸盆地。還有準嘴爾和柴達木地區，是相對穩定的地塊。中國東南部，也比較穩定，名為華夏地

塊。

圍繞上述各地臺（板塊）或地臺與地臺之間，都是相對活動、拗陷較深的活動地帶，如蒙古-興安地槽、

天山地槽、祁連地槽、秦嶺地槽、昆侖地槽等，沉積厚度巨大，多碳酸鹽巖、碎屑巖、火山巖、復理石

等建造，巖漿活動須繁，有些地方形成蛇綠巖套。在揚子地臺東南部，包括今皖南、蘇南、浙西、湘、粵、

桂、贛西等地，屬于邊緣海，相對比較活動，向東越過島弧帶，為陸綠外海，凹陷較深，沉積很厚（圖

5-22（b）o

（二）加里東運動對中國的影響

到古生代中后期，由于加里東運動，海陸分布和大地構造情況發生較大變化。首先，晚奧陶世華北地

臺海退，形成廣大古陸。以后華北地臺的北緣發生破碎，有島弧發育，并向南疊接，形成加里東褶皺帶；

華北地臺的南緣北秦嶺地槽，也形成加里東疊接帶；志留紀末期，祁連地槽褶皺隆起。這樣，柴達木地塊

和阿拉善地塊對接；揚子地臺與華北地臺部分對接，穩定地區進一步擴大。特別是揚子地臺和華夏地塊

之間的東南部活動帶，受到加里東運動的影響強烈，二者對接碰撞，形成寬廣的加里東造山帶。

（三）從中國下古生界看中國地史發展主要特征

由于加里東運動，志留紀末期發生了最大的海退，海水面積縮小，古陸面積擴大，地理環境發生很

大變化。|設問：描述塔里木盆地的形成過程？

中國下古生界地層發育有3種類型的代表地區，即北部穩定區（華北地臺）、南部穩定地區（揚子地

臺）和東南活動區。北部穩定區以河北省唐山市開平為代表，巖層出露完全，構造簡單，巖性典型而橫向

變化少，如下寒武統饅頭組以紫紅色頁巖為主，中寒武統張夏組以^狀灰巖為主，上寒武統以含竹葉狀灰

巖為標志；至奧陶系則從薄層灰巖、白云巖發育成中、下統馬家溝組厚層純灰巖。下古生界蓋層總厚度可

達1400m左右，反映一次海侵海退過程。

南方穩定區以鄂西宜昌為代表，從下寒武統砂頁巖過渡到中、上寒武統及奧陶系碳酸鹽巖，也反映海

侵過程；但到早志留紀，沉積了厚度較大、含有筆石的黑色頁巖，通稱筆石頁巖相，反映海水滯流，局部

地區海水較深，一般生物不能存活。但中志留世以后也發生大規模海退，下古生界總厚度達2000m以上，

最厚可3000~4000m。設問：中國南方非金屬礦產豐富，以磷礦為例，說明其形成過程？

概括而言，中國早古生代地史發展有如下特征：

a.中國南方，寒武紀海水入侵較早，故下寒武統地層齊全，化石也較豐富，如云南劃分為梅樹村組

等，是中國下寒武統標準剖面出露的典型地區。

中國北部，寒武紀海水入侵稍晚，故下寒武統層位略高。但中、上寒武統巖層發育較好，劃分為“毛莊

組和崗山組等，是北方穩定型地層劃分的典型地區。

b.中國南方海水退出較晚，如揚子地臺大部從中志留世開始海退；而中國北方海水退出較早，如華北

地臺從上奧陶世開始海退。因此，南方下古生界包括寒武系、奧陶系和下志留統（局部可能有中、上志留

統），而北方下古生界只有寒武系和下、中奧陶統，缺失上奧陶統和志留系。

c.從圖5-23看，南方下古生界厚度較大，巖性也較復雜；而北方下古生界厚度較小，巖性較單純，說

明南方陸殼設問：石膏屬于蒸發鹽巖，推測其形成過程？豆化環境；黑色頁巖并含黃鐵礦指示還原環境

d.志留系全部缺失或部分缺失，是加里東構造運動的反映，此時地臺對接，或邊緣褶皺，陸地面積增

生，海水覆蓋面積減少，地理面貌重大變化。

（四）中國早古生代礦產

下古生界中已發現磷、石膏等重要礦產。

1:磷（磷塊巖）礦

云南東部（昆陽）、四川西部（峨眉）、貴州（開陽）、湖北北部（襄陽）、湖南西部以及安徽中部等

地的下寒武統底部，有分布普遍的磷礦層位，并形成重要礦床。重要磷礦生要分布于古陸邊緣地帶，如康

滇古陸東側，江南古陸西側，秦嶺淮陽古陸兩側。

由于古陸長期風化剝蝕，在海侵過程中含磷物質大量搬運入海，沉積成礦。寒武系底部磷礦是中國

重要的磷礦資源，對于發展農業生產有很重要的作用。

2.石膏

在山西呂梁山東麓，中奧陶統馬家溝組灰巖上部，含石膏層，厚數米至十數米。山西西北部黃河附近，

中奧陶統灰巖中也有石膏與白云巖共生。中奧陶世后期，發生海退，當時山西一帶地勢較高，因此出現

一些潟湖和閉塞海灣，石膏的形成可能與此有關。

3.石灰巖

中國下古生界為海相巖層，石灰巖分布很廣。特別是在華北及東北南部，因中奧陶世海便達到最高

潮，普遍沉積了層厚而質純的石灰巖（馬家溝組灰巖），為具有工業價值的水泥原料及冶金工業原料。

此外，在西北祁連山一帶下古生界陸塊拼接，陸地增大，植物征服陸地、陸生動物繁盛。東麓

下寒武統饅頭組頁巖中發現含銅砂頁巖，可以作為找銅礦的線索。

中國南部的下寒武統地層往往含有“石煤”層，炭質含量高的可作燃料，還常含有稀有和放射性元素，有

更大價值。

川西地區，中奧陶世海侵超覆，底部侵蝕面上有毓狀赤鐵礦層。滇東地區，上志留統她層中夾有鋁

土礦層位。

【二】晚古生代

晚古生代距今4.10~2.50億年，形成的地層稱上古生界，地泥盆紀——低級蕨類植物初步登陸；，

石炭二疊紀——高等蕨類占領陸地。

石炭紀、二疊紀。泥盆紀距今4.10~3.54億年，形成的地層稱_______________________________________憶

距今3.54?2.95億年，因其地層中含煤而得名。石炭系二分性明顯，下部以海相灰巖為主，上部以海陸

交互相和陸相含煤沉積為主。因此把石炭系分為兩個系，上石炭系與下石炭系的界線為3.20億年。二疊

紀是古生代最后一個紀，距今2.95?2.50億年，二疊是兩層相疊的意思，1859年根據德國地層命名，其

二分性明顯，下部為陸相的紅色砂巖；上部為海相的鎂質灰巖。

晚古生代，加里東運動后陸地面積不斷擴大，陸生生物繁盛。植物界從水生發展到陸生，蕨類植物

達到極盛，晚古生代晚期出現裸子植物。動物界從無脊椎動物發展到脊椎動物，魚類和無頜類廣布于泥盆

紀，兩棲類全盛于石炭紀和二疊紀。

晚古生代發生了兩次生物集群絕滅，一是晚泥盆世生物量的突然變化和生態系的更替；二是二疊紀末

許多無脊椎動物如三葉蟲、蜓、四射珊瑚和床板珊瑚（珊瑚中的2大類）、大部分腕足動物絕滅，成為劃

分古生代和中生代的標志。

晚古生代陸生植物繁盛，是地史上大規模形成煤炭的時代。晚古生代后期岡瓦納大陸冰川廣布。晚

古生代發生海西運動，北半球主要板塊碰撞，大部分地槽和活動帶（除古特提斯海和古太平洋邊緣活動帶）

褶皺成山，形成統一的勞業古陸，同時與南方的岡瓦納古陸相接形成聯合古陸。

四、晚古生代生物界的飛躍發展

設問：說明煤炭的形成過程?

(一)植物界的第一次大發展一蕨類時代

地球上的植物，最初以原始形態出現于海水中，到元古宙海水中藻類空前繁盛。陸地在漫長時期內沒

有植物。早古生代的地殼運動(加里東運動)使海域縮小，陸地擴大，出現大面積的低濕平原、洼地或湖泊，

為植物“征服”大陸提供了外界條件，促進植物從水生轉為陸生，并逐漸向高等植物演化。由于植物繁茂，大

氣和水體中的氧也更豐富。

志留紀開始發現原始的裸蕨植物，但只是陸生植物的先驅。到泥盆紀才有繁盛的裸蕨(圖5-24(a))為

代表的陸生植物群。所以泥盆紀又稱裸蕨時代。這是植物界的第一次大發展。這種植物莖的分化還很不完

全，沒有葉子，只有枝的分叉，是最原始的陸生池子植物。它還不能真正適應廣大的大陸環境，到泥盆紀

晚期完全絕滅。

到石炭二疊紀，代之而起的是較高級的植物(圖5-24),包括石松類、節蕨類和種子蕨類等，如蘆木、

鱗木、楔羊齒等。這時植物才從海濱地帶延伸到大陸內部，出現萬木參天、郁郁蔥蔥景象。因此，石炭二

疊紀又稱蕨類時代。

這些植物組成的巨大森林由于地殼的下降運動和流水沖刷常被泥沙埋藏，新的森林又在埋藏層上繼

續成長，周而復始形成了許多煤層，所以石炭二疊紀是地史上最重要的成疾時代之一。到晚二疊紀，因

地殼運動強烈，環境變化大，能適應多種環境的以松柏類和蘇鐵類為代表的裸子植物大量出現。

(二)動物界的兩次大飛躍

1.從無脊椎到有脊椎

早古生代海生無脊椎動物空前繁盛。到泥盆紀,

三葉蟲類逐漸減少，繁盛于奧陶紀和志留紀的筆石

類延續至早泥盆世后期已全部絕滅。但珊瑚類、腕

足類、雙殼類等科屬數量達到極盛。屬于軟體動物

的頭足類菊石(綱)動物在海中開始繁盛，有小型

錐殼的竹節石也大量漂浮洋面。許多海洋熱帶底棲

動物如層孔蟲、床板珊瑚在上古生界地層中常形成

礁體。珊瑚類、腕足類有許多屬種是上古生界的標

準化石(圖5-25(b)~(f)),如拖鞋珊瑚、鶉頭貝、云南

貝、中國石燕等。牙形石仍是地層劃分和對比的重

圖5-24晚古生代植物化石舉例

(a)裸蕨宏原圖，D；(b)紈木Lepidodendron,C；要依據。

(c)蘆木Calam"e$,C2~P;(d)輪木/Innu/aria,蘆木的葉子，C,-P；

(e)快葉木SphenophyUum,C?~Pi最多；(f)翅羊齒Neuropieris,C?最多；從早石炭世晚期開始，海生動物蜓突然繁盛，

(g)細(櫛)羊齒而，C~P；(h)大羽羊齒Ciga/Hopsrij,P2最盛，

東亞二疊系特有植物；(D科達樹C"da"ej,C-P；(j)繞木復原圖；

(k)蘆木紀原圖；(I)科達樹復原圖

演化迅速，層位穩定，為石炭~二疊系的重要分帶化石。蜓(圖5-25(a)又叫紡錘蟲，屬原生動物有孔蟲類,

具紡錘形或球形外殼，一般只有幾毫米大小，殼內具許多房室，構造各異，種類繁多。

另外，陸上因有大規模森林出現，石炭-二疊紀昆蟲類空前繁盛，已知昆蟲種類達1300種，大型蜻

蜓展翅寬達60cm,創古今昆蟲身體最大記錄。因陸地面積擴大，淡水軟體動物也逐漸多起來。

應當指出，有些動物經復雜的演變，從無脊椎動物中分化出來，這就是從志留紀開始出現而繁盛于泥

盆紀的魚類(圖5-25(g)。因此，泥盆紀又稱魚類時代。中國泥盆紀魚類超過52屬，多在江南發現。當時

的魚類多身披骨甲，沒有上下頜骨，稱胴甲魚類或無頜類(甲胄魚)；也沒有骨質的中軸骨骼或脊椎，中軸

很原始。但它一經出現，就為向高等脊椎動物發展提供了基礎。從無脊椎動物發展到脊椎動物，是動物界

發展史的一次大飛躍。

2.從水中到陸上

到石炭紀，有一種叫總鰭魚的魚，逐漸演化成兩棲類。因晚古生代后期，地殼運動強烈，環境多變，

許多地方海退，出現湖泊沼澤。這種總鰭魚有堅硬的鰭，內有和陸上四足動物相似的骨骼，平時在水里呼

吸，而遇到干旱水涸季節，可以在空氣中呼吸，甚至可以勉強用鰭代替四肢在陸上移動。再進一步演化，

終成兩棲類，最常見的為迷齒類，廣泛泥盆紀一魚類繁盛；石炭二疊紀——兩棲類繁盛。類時代。

從水到陸是動物界發展史的又一次飛躍。

到中晚石炭世，陸地面積增大，地勢分異加劇,許多地方轉化為廣闊的內陸河湖盆。氣候由潮濕

向干燥變化。兩棲類為適應離水較遠的生活條件，其

中一支進化到原始的爬行動物。兩棲動物產卵和繁殖

不能脫離水體：而爬行動物完全可以在陸上產卵繁殖，

真正地“征服”了大陸。

(三)晚古生代最重要的生物事件

生物演化并非一帆風順，其間不斷遇到災難。以

泥盆紀而論，已被識別的全球性事件至少8次。最重

要的一次危機發生在晚泥盆世，生物量急劇下降，

造礁生物消失，竹節石類、腕足動物的3個目、四射

珊瑚的10多個科滅亡，稱凱勒瓦瑟爾事件。這一事件

后，世界各地普遍海退，蒸發鹽廣布，南美出現冰川

沉積。生物事件常與黑色頁巖聯系。因此，生物事件

圖5-25晚古生代動物及動物化石舉例

的原因可能與海平面變化、氣候干燥、缺氧等有關。

(?)兩種蝮的化石切片：左Fusuiina'C2;Pseudodoliolina,P,；(b)中國石燕的＜?所和■.

D)：(c)智頭貝Stringoctphaltu,D2;(d)云南貝Yunnanella,D,；(c)拖鞋用球Caceota,D3；

(0多角珊瑚Prumalophylhun,D;(g)界甲魚Plerichthyodes,D,;(h)一種石炭紀的兩棲

類一石炭螺復原圖；(i)一種二變紀的兩棲類一引嫄發原圖(上列螺類體長可達1.67.8m)

晚古生代末期二疊紀生物事件更明顯。岡瓦納古陸，包

括印度和中國西藏普遍生長的舌羊齒植物辭，二疊紀末幾

乎全部絕滅。許多動物門類在二疊紀末整目滅亡。繁盛于

早古生代的三葉蟲至此全部消失。蜓類在晚二疊世初尚存

40多個屬，該世末全然無存。菊石在晚二疊世初有12個科，

該世末有10個絕滅；腕足類同期有140個屬，至二疊紀末

所余無幾。

這一生物絕滅事件尚無一定解釋。或曰與海洋鹽度變

化、氣候變化、地磁極倒轉、宇宙線暴、超新星爆發、

隕石撞擊有關，或日與生物營養結構變化、病毒和瘟疫有

圖5-26泥盆紀海陸位置示意圖

（王鴻幀據Scyfert和Sirkin的化）關。

1.紅層；2.蒸發巖；3.大陸冰川；4.山岳冰川

五、海西構造階段世界古地理格局變化及地史特征

（一）海西構造階段地史特征

在加里東運動中，特別是早古生代晚期,大陸塊從淺海廣布向陸地轉化的序幕已經揭開。泥盆紀開

始，這種傾向更明顯，海陸形勢巨變，促進生物界演化。晚古生代，特別是石炭二疊紀的地殼運動，稱海

西運動。晚古生代可稱海西構造階段。海西因德國的山名命名。

在晚古生代，那些仍然活動的地槽中進行著巨厚沉積，如在西歐地槽（古地中海地槽的一部分，包括

從現在法國到波蘭一帶），堆積了總厚度15000~16000m的上古生界，其他地槽大同小異：另一方面許多地

臺繼續沉積，形成上古生界.石炭二疊紀：地臺擠壓，地槽隆起，陸塊拼接，陸地擴大，氣候變干。

由于早古生代海洋面積占絕對優勢，下古生界幾乎都是海相地層。而晚古生代時，陸地擴大，陸相地層也

多起來；有些地方海陸變化頻繁，還形成了海陸交互相地層。

所以，從地層看，上古生界比下古生界要復雜得多。這是第一個特點。其次，自古生代特別是晚古生

代以來，大陸塊不斷靠近和聚集，若干大陸塊邊緣和相鄰地槽受擠壓、褶皺和隆起上升，形成島嶼和

山脈，導致大陸拼接和擴大，最后形成聯合古陸。所以海西構造階段使陸塊從分散趨向集中，這是第二個

特點。

（二）聯合古陸形成

北方各古陸在海西運動前，都是被活動性很強的地槽分割。從石炭紀到二疊紀，許多地槽先后褶皺隆

起。海西運動遠比加里東運動顯著而廣泛，造山作用和火山活動廣泛。海西構造階段包括系列集中的地殼

運動，以西歐萊茵海西地槽為例：泥盆紀后期稱布列東運動；早石炭世后期稱蘇臺德運動等。

西歐地槽、烏拉爾地槽、中亞-蒙古地槽、中國西北各地槽、阿巴拉契亞地槽、塔斯馬尼亞地槽等，由

于各陸塊碰撞，都發生強烈褶皺，并伴隨巖漿侵入和火山噴發。結果是原加里東時期聯結在一起的北美

古陸和歐洲古陸，因烏拉爾地槽褶皺又和西伯利亞板塊對接，形成更廣大、統一的勞亞古陸。勞亞古陸又

稱北方大陸，由勞倫古陸（包括加拿大的大部分和格陵蘭，名稱來源于加拿大的勞倫斯河）與歐亞大陸聯

合而成。

這時，勞亞古陸和南方的岡瓦納古陸可能局部連結，但為一條古地中海（現在地理位置相當于從西南

歐和非洲北部邊緣經小亞細亞、喜馬拉雅山脈到馬來半島再到印度尼西亞）分隔，因此形成南北兩大古陸互

相連結但又南北對峙的統一大陸，即聯合古大陸（泛大陸）。此外，古陸周圍還環繞著環太平洋地槽。這

種南北古陸和兩大地槽帶的對立形勢，就是海西構造階段結束時的大地構造特征。

（三）晚古生代氣候和植物分區

根據沉積物巖相及分布看，泥盆紀已具明顯氣候分帶。據古地磁資料推斷（圖5-26）,泥盆紀古赤道

正好穿過加拿大北部、北歐和澳大利亞以東的海洋，北美、俄羅斯、中亞可能處于亞熱帶、熱帶干燥氣候

下，有紅層和蒸發鹽沉積。岡瓦納古陸的部分地區處在極地寒冷氣候。

據古地磁資料，石炭紀時的南極位于岡瓦納古陸南極洲上（圖5-27）,北極位于西伯利亞。

泥盆紀和石炭紀初，植物生態環境較單一，只能適應濱海設問：陸地形成氣候分帶需要哪些條件？

無顯著區別，尚未出現明顯的地理分區。但到了中、晚石炭世以至二受紀，陸地面積不斷擴大，各地緯

度不同，氣候條件亦不相同，不同環境下生長的各類植物，分別占領了不同的生態空間，在地史上第一次

呈現明顯的植物分區。

勞亞古陸的植物群總稱北方植物群，可分為:

圖5-27石炭紀末二疊紀初岡瓦納大陸

岡瓦納古陸上的植物群稱南方植物群，在岡瓦納植物古緯度位置及冰川分布圖

（王鴻禎據Scyfert&Sirkin簡化）

L冰川分布范圍；2.冰流方向；3.中國珠穆朗瑪峰地區位置

區，包括南美洲、南非、澳大利亞、印度、南極大陸和中國西藏南部，氣候也以溫涼為特征，晚石炭世開

始形成特有的舌羊齒植物群。

圖5-28是中國及相鄰地區植物分區圖，中國的大部，東到日本，南到馬來西亞、蘇門答臘等地，都屬

于華夏植物區，高大的石松類（如鱗木，不顯年輪）、節蕨類（如蘆木）、科達樹等十分繁茂，為典型的熱帶、

亞熱帶森林景觀。天山、陰山以北，即亞洲北部，從早石炭世晚期開始，以草本的真蕨和種子蕨為主，木

設問：讀圖，解釋巴西和非洲冰硬層連續的原因？拉植

物區。它在中國主要分布于新疆北部、內蒙古大部和東

北北部。

此圖的西南部，包括印度等地，為岡瓦納植物區，

為以舌羊齒為代表的灌木-草本植物群，代表南方溫涼

氣候。本植物群在中國僅見于喜馬拉雅山北麓，為喜

馬拉雅山脈是由印度板塊向北俯沖擠壓成山的證據。

圖5-29石炭二疊紀冰川的分布

-冰渝方向二疊紀，華夏植物區又以昆侖秦嶺為界，分為北方

亞區和南方亞區。植物分區現象與地理緯度、南北極位置、海陸分布、地形起伏密切相關。

（四）北方大陸廣大煤田形成和南方大陸冰川廣布

石炭、二疊紀是世界上最重要的成煤時代。歐美植物群和華夏植物群均代表熱帶潮濕氣候，其分布地

往往形成大屎田。安卡拉植物群和岡瓦納植物群代表溫涼氣候，但在一定條件下也可形成重要煤田。

石炭紀赤道通過北美洲、西北歐、中，喜馬拉雅山屬于印度洋板塊，與亞歐板塊的縫合線在雅魯藏布江。

因此，從煤田分布面積來看，北方大陸遠遠大于南方大陸。

石炭、二疊紀北方大陸森林繁茂，形成廣大煤田，南