寒武纪

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早寒武世澄江动物群复原图(取自陈均远《动物世界的黎明》)

  寒武纪汉语拼音:Hanwuji;英语:Cambrian Period),古生代的第一个纪,约开始于5.43亿年前,结束于4.9亿年前。寒武纪形成的地层称寒武系(Cambrian System)。寒武系为1835年A.塞奇威克取名于英国西部威尔士的寒武山脉(坎布里亚山脉)。“寒武”一词是 Cambric的日语汉字音译。寒武纪有不同类别的沉积岩火成岩变质岩,广布于全球各大洲。海洋中生活着各类低级植物,大量原始无脊椎动物原生生物(陆地上基本上无生物活动)。海进、海退相当频繁。蕴藏着丰富的矿产。

地层

  寒武系传统上一直三分,即下统、中统和上统,但目前有倾向于四分的趋势。寒武系迄今只有区域性的阶,而无国际通用的阶名。2003年国际地层委员会通过和接受寒武系内部的第一个国际性的阶名为上寒武统排碧阶。全球地层界线层型剖面和点位位于中国湖南花垣排碧剖面,点位以网纹雕球接子(Glyptagnostus reticulatus)的首现作为标志,大致相当中国区域性阶名长山阶的底界。中国寒武系区域性阶名,下统从下而上依次为梅树村阶、筇竹寺阶、沧浪铺阶和龙王庙阶;中统分为毛庄阶、徐庄阶和张夏阶;上统分为崮山阶、长山阶和凤山阶。寒武系的底界的全球地层界线层型和点位位于加拿大纽芬兰布林半岛西南部幸运角剖面,点位确定在痕跡化石足毛藻迹(Trichophycus pedum)首次出现作为标志。中国以云南晋宁梅树村剖面梅树村阶第一个化石组合带三槽阿纳巴螺–蹄形原赫兹刺组合带(Anabarites trisulcatus-Protohertzina unguliformis)首现作为寒武系底界;寒武系顶界即奥陶系底界,以流动古大西洋牙形石的首现为准则。

  寒武纪地层具有多样岩石类型,地层厚度极为悬殊,大者可达数千米,小者数百米。巨厚地层是以快速沉降海盆或海槽沉积的砂岩、页岩、硅质岩等为主的复理石或类复理石建造,间或夹以火山岩,如中国粤、桂、闽、湘南、赣南、甘肃中部等处;也有的以白云岩、白云质灰岩为主的不正常陆表海沉积或地台边缘沉积,如华中、西南等处以及滞流海槽相沉积,如浙西、甘肃北山、新疆霍城、皖南、赣北、湘中等地。此外,还有生物礁,如华北、东北南部上寒武统的大涡卷状藻礁,华中、西南、黑龙江北部、天山东部的古杯动物(一种已绝灭了的与海绵相似的动物)灰岩或古杯礁。

生物界

  寒武纪是生物进化史上非常重要和关键的时代,与前寒武纪时期动物化石稀少贫乏迥然不同。它出现了大量的几乎所有海生无脊椎动物各大门类的代表;植物方面有藻类、孢子、疑源类等。在寒武纪一开始,就出现寒武纪生命大爆发的第一幕(约5.4亿年前),出现大量个体微小的原始硬壳无脊椎动物(称为小壳动物群),例如软舌螺、单板类、腹足类、喙壳类、腕足类和分类位置不明的棱管壳、齿形壳等。约5.3亿年前为寒武纪生命大爆发的主幕,在中国云南澄江早寒武世地层中发现的澄江动物群是它的一个窗口,生动地再现了5.3亿年前海洋生命的壮丽景观和各门类动物的生态和原始特征。澄江动物群有多孔动物门、栉水母动物门、线形虫动物门、鳃曳动物门、动吻动物门、叶足动物门、腕足动物门、软体动物门、节肢动物门、棘皮动物门、半索动物门、尾索动物门、脊椎动物门等古老代表。该动物群以节肢动物、蠕虫、海绵动物为主,脊椎动物最原始的鱼的出现极为重要。它们展示出生态的多样性,并有真正的食肉动物存在。各个动物门类几乎是在很短时间内突然出现的,有助于对生物进化理论的探讨。寒武纪的生物化石,以三叶虫最为丰富,其化石数量占总数的60%~70%,其次为腕足类,占20%~30%,其余10%~15%为海绵动物、古杯动物、刺胞动物、软体动物、环节动物、牙形石、棘皮动物、笔石动物和非三叶虫的其他节肢动物等。

  寒武纪生物地理区可分为东方动物群地理区和西方动物群地理区。东方动物群地理区以莱德利基虫 (redlichiids)类(早寒武世)、德氏虫(demesellids)类(中寒武世)、济南虫 (tsinaniids)类(晚寒武世)为代表;而西方动物地理区则以小油节虫(olenellids)类(早寒武世)、兜头虫 (paradoxids)类(中寒武世)、油节虫(olenids)类(晚寒武世)为代表。

地史特征

  寒武纪的气候比较温暖、干燥,表现在:

  1. 中国西南,伊朗、西伯利亚中部和摩洛哥有岩盐和石膏等蒸发岩。
  2. 中国北部和东北南部,巴基斯坦有红紫色页岩、砂岩、岩盐与石膏假晶和具有红紫色氧化外壳砾石的砾岩。
  3. 全球广泛分布鲕状灰岩、白云岩和海绿石。
  4. 中国长江中游、西南、新疆天山、黑龙江北部,西伯利亚、澳大利亚、南极、北美洲、摩洛哥、西班牙、意大利、挪威北部有古杯动物灰岩或古杯礁分布(古杯动物生活的水温被认为应不低于25℃)。

  寒武纪是地壳比较稳定的时期,强烈的造山运动仅见于北亚萨莱伊尔—萨彦岭等局部地区,主要是地壳升降的造陆运动。例如中国华北和东北南部,在新元古代震旦纪时上升为陆(华北古陆),直至早寒武世后期(辛集期和昌平期)始下沉,海水上升,超覆于元古宙中期的前震旦纪地层之上。但局部的火山活动强烈,如中国甘肃中部、中亚、澳大利亚、英国、捷克和斯洛伐克等处都有大量喷发岩。

矿产

  在中国南部、西北部和爱沙尼亚有早寒武世铀矿,中国西南部和瑞典有中、晚寒武世铀矿。中国西南、西北、华北地台南缘和哈萨克斯坦卡拉套有早寒武世磷矿,中国海南、新疆、青海和澳大利亚乔治娜盆地有中、晚寒武世磷矿。中国南部广大地区有石煤、钒、镍、铜、金、钴等数十种元素的多元素矿床。中国四川、吉林和摩洛哥、伊朗、俄罗斯西伯利亚有岩盐和石膏矿,中国河南亦有石膏矿。世界著名汞矿产于中国湘西、黔东一带寒武纪地层中,华南有一大部分钨矿产于寒武纪复理石和类复理石地层中。这两个矿种均产于寒武纪沉积岩,经过第二次富集作用而成的矿床。此外,湘西寒武系中、下统中尚有铅、锌矿。