新科技17 2022-05-16

志留紀，筆石的時代，陸生植物和有頜動物出現，是早古生代的最後一個紀，約開始於4。4億年前，結束於4。1億年前。

志留紀名稱的由來

志留紀由英國前軍官，地質學家羅德里克·默奇森於1835年確定。他與年輕的劍橋大學教員亞當·塞奇維克一起繪製出了威爾士地層。人們認為這個地層是覆蓋在首批火山岩之上的最古老的分層岩石。透過研究分佈在沉積地層中不同的化石，莫奇森把分佈在寒武紀（塞奇威克命名）岩石上的地層稱為志留紀岩石，以作區別。命名志留紀是為了紀念古羅馬時代居住在威爾士的“志留”部落。

從靠近兩極上空的角度俯瞰地球（圖1為南極，圖2為北極）很明顯可以看出，在4。2億年前的志留紀時期，大多數大陸都位於南半球岡瓦納超大陸，包括如今的南美洲，非洲，澳大利亞和印度就環繞在南極附近。但美洲東海岸大部分地區地塊和阿瓦隆尼亞大陸，在向勞倫大陸移動中填滿了伊阿珀託斯洋。勞倫大陸是如今北美大陸的主體。瑞亞克洋和阿瓦隆尼亞大陸南部生成，如今靠近北極的陸地，如格陵蘭島和阿拉斯加在志留紀時期則都位於赤道上。

1

年代確定

奧陶紀和志留紀之間的史前年代是透過蘇格蘭多不斯林的岩石地層確定的。在志留紀時期，這片區域曾是波羅地大陸的邊緣，構成的波羅地大陸還包括斯堪迪維亞和北歐的部分地區。砂岩層和頁岩層形成於海底，而這兩個地層之間的邊界則標誌著奧陶紀晚期和志留紀早期的大變更。

2澳大利亞東部

岡瓦納大陸東部邊緣發生著俯衝（一個板塊受力下降到另一個板塊之下的過程）導致火山的形成，海底的岩層被朝著地慢下壓，進而融化。融化後的岩石受壓迫湧向地面噴發而形成火山，帶出大量的熔岩和火山灰。從志留紀中期到泥盆紀時期，澳大利亞東部的火山活動極為頻繁。

3中國南部的化石時間表

中國南部的志留紀地層中含有多種多樣的化石，稱為“筆石動物”。筆石動物的體型微小，生活在環繞地球的海洋中，並迅速演化成多種不同的生命形式。這種連續的筆石動物演化形成，以及進化時清晰的時間線，可以將中國的滯留紀地層當作衡量標準，已判斷其它地方發現的筆石動物化石的地層的地質年代。

4廣闊的海洋

從志留紀時期到中生代覆蓋半個地球的海洋被稱為“泛大洋”。這片海洋地域廣闊，從空中的某個角度看去，地球似乎整個被海洋覆蓋。泛大洋的擴張和泛大洋所在的大陸的板塊運動，必然會受到從海底延伸出來的洋中脊的控制，然而這個洋脊在地圖中的具體位置並不為人所知。

5沙丘中的蹤跡

澳大利亞西部的卡爾巴里頁岩中發現的志留紀晚期遺蹟化石為我們研究當地的早期大陸環境提供了諸多材料。小動物移動時留下的痕跡凝結而成的遺蹟化石出現在沙質河床以及沙丘上。這些化石表明當時當地沒有植被覆蓋，留下這些遺蹟的生物則以少量的海藻和細菌為食。

6威爾士和北愛爾蘭

在志留紀時期阿瓦隆尼亞大陸的碎片曾是勞倫大陸近岸的一系列島嶼。在威爾士和愛爾蘭當時仍是阿瓦隆尼亞大陸的一部分，發現的石頭最大的特點是含有統治陸地的第一代植物化石。這些化石在淺海海底的石頭中發現，離植物曾經生長的古代海岸線不遠。

7捷克邊界

捷克共和國首都布拉格附近的克朗克刨面發現的岩石和砂岩的地層都屬於志留紀的最晚期，標誌著地球 歷史 轉入下一個地質年代泥盆紀。這個地區的石頭含有許多化石，包括上千種貝類，特別是三葉蟲居多。

海洋變化：

到了志留紀，古老的伊阿珀託斯洋逐漸閉合，而勞倫大陸，波羅地大陸和阿瓦隆尼亞大陸合為一體。南方新生的一片海洋，將正在成形的北方新大陸與岡瓦納大陸南部分離。

伊阿珀託斯洋閉合

，形成了淺海和盆地，為新生命提供了新的棲息地和良好的生態環境，使海洋生命再次繁榮興盛。物種變得多種多樣，大片的珊瑚礁遍及勞倫大陸和波羅地大陸附近的赤道水域。

經過奧陶紀大滅絕之後，生命開始在志留紀時期復甦，陸地被新的植被和節肢動物所佔據。志留紀始於4。44億年前，儘管只持續了2600萬年，但在英國和北美洲發現的這一時期的地層和化石卻是世界上研究最多的。由於歐洲的羅德里克，默奇森爵士和北美洲的地質學家詹姆斯·霍爾的努力，這些地層和化石在19世紀中期已聞名天下。

志留紀是演化史上的關鍵時期。隨著奧陶紀末期冰期到來，大量生物滅絕，有些動物包括三葉蟲，牙形刺和筆石動物再也未能完全恢復其繁榮。然而從總體看來，隨著海水變暖，海平面上升，生物還是出現了大規模的復興。雖然海洋很適宜於生命存在，但是正是在這個時期，植物和無脊椎動物首次確切的定居在陸地。

在志留紀被沖刷到沙灘上的許多貝類，如今仍然清晰可辨。

志留紀的貝類生物比早期的要大，長度甚至可達四釐米。而有些則更大，如一種類似烏賊的鸚鵡螺，其圓錐形的貝殼長達十釐米或更長。腕足動物，雙殼動物，腹足動物和棘皮動物，如海星和海百合和魚類，都在持續的多樣化發展。大陸北部的淺海和海盆逐漸變得更淺，進而分裂，最終相互分離，形成湖泊。無頜魚在這些溫暖的水域中繁衍壯大，體長比奧陶紀更長，達到了20釐米。新的有頜魚類和海蠍已無頜魚類為食，而無頜魚類則演化出奇異的重甲來應付。在地球上，生命長期演化，最重要的莫過於苔蘚更復雜的植物出現和興盛。這些植物透過光合作用創造了含氧環境支撐陸地上大批動物生存

陸地上和海洋中的生命。與在海洋中生存相比，陸地上的環境更為艱苦，動植物都需要演化出特殊的器官來適應大氣環境。為了生存，他們還需承受冷熱變換，氣候乾燥和太陽輻射。然而到了志留紀時期，陸地還是逐漸的被動物植物所佔據。

儘管是奧陶紀以來，如苔蘚植物早已搶先站住了陸地，但他們的生命形式卻受到了很大限制。志留紀時期第一批直立的維管植物出現，它們也留下了化石記錄，被稱為庫克孫蕨，具有堅硬的根莖和用來傳輸水和營養的管道。

庫克孫蕨與現在的開花植物大不相同，它們沒有花朵，葉子和種子，而是有微小的直立根莖構成，高四釐米，分叉成兩根相同的支叉，兩端均為充滿孢子的杵狀的生殖囊。這種植物最初的繁殖需要潮溼的環境，所以雄配子游動著去給自配子受精。

這些直立植物的演化對於陸地食物鏈的形成至關重要。食植動物以植物為食，一旦食植動物達到一定數量，食肉動物就能演化，並以食植動物為食。然而，對於原始動物而言，消化新鮮植物是非常困難的，首次出現的食植動物就是以腐敗植物為食的節肢動物。被細菌部分分解之後的植物更容易被食植動物消化，也順便將重要的微生物帶入食植動物的消化器官，以幫助消化植物。

板足鱟

在志留紀時期，地球上存在著一種叫板足鱟或海蠍的首批大型食肉動物。他們演化自奧陶紀一直存活到二疊紀，他們體型類似蠍子，有些還有大大的鉗子，長長的有關節的軀幹被堅硬的外殼所覆蓋，使得它們成為當時裝備最為精良的動物之一。然而因為他們屬於節肢動物，所以不得不周期性的退去外骨骼以供生長，這一過程也讓他們無法對抗外來襲擊。板足鱟有多種多樣的生活方式，有些能夠游泳，有些是食腐動物，而有些則是活躍的食肉動物。從美國紐約的志留紀地層發現的板足鱟長度已達兩米，他們是最早從海洋轉移到淡水環境的動物之一。

繁榮蓬勃的生命

志留紀的許多海洋生物與現在的海洋生物大不相同。有些屬於已滅絕的物種，如古生代的珊瑚，移動的節肢動物的三葉蟲和筆石動物、自由遊動而有裝甲精良的無頜動物板足鱟、牙形刺和直錐形的頭足類動物，其他的種類如腕足動物和海百合，如今仍然存在，但與奧陶紀和志留紀相比已經少了很多。他們當時曾以數量眾多，種類繁多而佔據者大陸架淺海區。

脊椎動物的崛起

滯留紀最為普遍的機動物，就是無頜魚類，它們品種繁多，還有墨氏魚。另外一種無頜動物的形狀怪異，軀幹覆蓋著微小的尖刺一樣的鱗甲，就如現今的鯊魚一樣。還有一些人們較為熟悉的魚形無頜動物。對海洋中的生態鏈產生最大影響的生物學事件是魚形脊椎動物的頜的演化，最早的有頜的魚形脊椎動物是如今已經滅絕的棘魚，他們所有的魚鰭前端都有獨特的棘刺。這些棘刺幾乎是這種小動物化石中僅存的部分，但他們確實有帶牙的頜。

志留紀的魚化石是儲存好而可靠的最早魚類記錄，但比較原始，數量不多。中國志留紀的魚化石相對地較多，最早的代表見於蘭多維利世的晚期。

志留紀地層中具有最早的陸生植物化石記錄。志留紀後期出現大面積海退，半陸生的裸蕨類植物進一步繁育。

中國

中國的志留系除中期地塊外，分佈較廣。蘭多維利統在揚子地區發育最好，是研究蘭多維利統必不可少的關鍵地區。在揚子地區的蘭多維利世，初期為含筆石的黑色頁岩和頁岩，以龍馬溪為代表；中、晚期普遍出現殼相層和碳酸鹽地層；晚期在揚子地區的北緣出現生物岩礁和海相紅層。蘭多維利世之後，揚子地區普遍上升成陸。地層區劃是由不同古板塊控制的。不同古板塊上發育的志留系可以作為不同的大區。同一古板塊中的穩定地區和活動地區可以作為地層區，地層分割槽主要根據巖相和生物相帶的不同。

礦產資源

志留紀是一個沉積礦產貧乏的時期。主要的沉積礦產是北美地臺上的克林頓沉積鐵礦。美國鐵礦的10%、鹽礦的20%和少量油氣資源均來自志留紀地層。阿爾及利亞、利比亞和撒哈拉中部的，大部分也來自志留紀地層。此外，還有西伯利亞、科累馬和澳大利亞西部蒸發巖系中的膏鹽礦，以及澳大利亞東部的金礦和錫礦在中國志留系中黑色頁岩中放射性元素富集，特別是西秦嶺地區。在東秦嶺的志留系中的小型藻煤已具開採價值，並與鈾、釩、鉬、鎳、鈷等元素相伴。志留系灰巖、白雲岩是建築材料和水泥的重要原料。