古生物地史学

谢远亮

二. 生命的历史1. 四十六亿年的历史

地球作为太阳系的独立行星形成于55亿一50亿年前。大约距今45亿年前后，原始地壳形成，地质时代从此开始。最初的地球只有岩石圈、大气圈和水圈，距今36亿年左右开始了生物圈的演化，但直至32亿年前才有可靠的化石记录(如非洲南部32亿前的细菌)。从32亿年前的细菌到今天形形色色的生物界，经历了漫长的地质历史(图1)。不同时代的环境不同，不同环境中繁育着不同的生物，不同时代沉积了不同的地层，不同时代不同地层中保存着形态各异的众多的化石。

地球已有46亿年的历史，今天丰富多彩的生物是经历了约35亿年历史演变的结果。在早期的10亿年地球经历了无生物阶段，大约距今35亿年出现了生物，那是很简单的单细胞菌类和藻类，低等生物阶段持续了大约28亿年，距今约7亿年前出现了无脊椎动物，特别是寒武纪开始，无脊椎动物明显兴起。生物产于水中，长期在水中繁殖，演化，直到早泥盆世，距今约4亿年，植物登陆，此后陆地上逐渐形成森林。又过了约5千万年，即晚泥盆世，地球上又发生了一件大事，就是动物从水中登陆，逐渐适应陆地生活，并很快发展和演化起来，如两栖动物，爬行动物和哺乳动物等。

人类的出现在地质历史上已是很晚的事了。大约距今200万年前出现最早的猿人。古人类在与自然斗争及劳动中不断地改造自己，尤其是大脑高度发达，逐渐进化成高度智慧的现代人类。当地质历史进入全新世后，即距今约1万年左右，人类的历史有了文化记载，从此以后就不属于古生物学的研究范围，而是属于现代生物学及考古学的研究范围。距今1万年左右是古生物学与现代生物学或考古学的大致界线。

2. 地球上生物发展概况及古生物学研究阶段

距今时间（亿年）	生物发展的重要阶段		地质历史与人类文化历史	古生物学与现代生物学
0	生物大发展阶段	距今约一万年，人类文化史开始。	人类文化历史(1万年)	现代生物学与考古学研究阶段(1万年)
1万年		约200万年前出现猿人	地质历史	古生物学研究阶段
200万年		动物登陆（3. 5亿年）; 植物登陆(4亿年); 无脊椎动物兴起			古生物学主要研究阶段
3.5
4
7
10	原始低等生物阶段	原始动物出现(20亿年); 原始菌藻类出现(35亿年)
15
20
25
30
35
40	无生物阶段	至今未发现生物的足迹
46

一本书350页(35亿年);每一页1千万年(含40行);每一行25万年(排40字);每一字6250年。

3. 澄江动物群的发现

澄江动物群的发现，进一步证实了后生动物在寒武纪初爆发式出现——寒武纪大爆发，要比过去人们想像的还要突然得多。澄江动物群是探讨寒武纪大爆发的独特窗口，它生动地再现了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。澄江动物群的发现与研究，已在国内外科学界和公众中引起子强烈反响，它被誉为“20世纪最令人惊奇的发现之一”，被列入1996年全国基础科学研究十大科技新闻之一，其中最早脊椎动物的发现被列为1999年全国十大科技新闻之一，同时被500名两院院士评为全国十大科技进展之一。该项成果曾获1996年中国科学院自然科学特等奖、1997年香港求是科技基金会杰出科技成就集体奖。它是中华民族对人类文明宝库的重要贡献。澄江动物群的发现与研究表明当今世界上几乎所有的动物门类几乎是在很短时间内突然出现的，而且．它们之间没有任何中间环节，这对生物渐进演化的传统观念提出了挑战，对澄江动物群和寒武纪大爆发的深入研究，将有可能带来生物进化理论的突破与创新。著名德国古生物学家赛拉赫教授指出：“寒武纪大爆发是生命历史中最伟大但也是了解得最少的生物事件，中国拥有解开这个谜的线索”。

第二编《地史学》教案

一、《地史学》教学日历

本课程学时数为18学时，适合地质学、地球化学专业使用。教学特点为课堂多媒体授课与实习授课相结合。具体课时安排如下：

教学内容	学时配置	备注
绪论	讲课2
地史学基本原理和研究方法	讲课10	多媒体授课8学时；地层划分，地层单位确定，地层对比实习2学时
中国地史时期生物界概况	讲课6
合计	讲课18

二、《地史学》详细教案

第一章  绪  论

•一、什么是地史学（Historical Geology）？

地史学也称历史地质学，是研究地球地质历史及其发展规律的科学，具体包括地球岩石圈、水圈、气圈、生物圈的形成，演化历史和不同圈层（包括宇宙圈）间耦合关系；在空间上已经扩大到了全球大陆，海洋和深部岩石圈,在时间上已经追溯了40亿年左右。地史学是一门涉及了多方面知识的一个综合性，历史性很强的学科。

二、地史学的研究内容和任务

1、地层学 （Straigraphy）——主要任务是对出露地表的层状岩层（含生物化石或同位素年龄）形成的先后顺序进行划分、对比，确定地质时代，进而建立其地质系统。

2、沉积古地理学 （Sedimentary Paleogeography）

分析和确定地层形成的古地理环境和时空分布特征，恢复地史中的海陆分布，海平面的升降和古气候与古环境的演变。

3、历史大地构造学 （Historical Geotectonic）

研究地层的沉积和岩石组合时空分布特征、动植物群生物分区系性质以及古地磁研究指示的古纬度位置，再造古大陆海洋分布格局，探讨古板块漂移分合历史，岩石圈构造演化合地球动力学之间的关系。

三、地史学发展简史
地史学的发展和建立大致可划分三大阶段：

1、地史学启蒙时期（18世纪末之前）

本阶段相继建立了一些地史学概念。

地层叠覆律 （Law of Superposition ）：丹麦医生斯坦诺（N.Steno,1668）提出：未经变动的地层，年代较老的必在下，年代较新的叠覆于上。

水成论：以德国萨克森矿院教授维尔纳（A.G.Werner）为代表。首先总结出研究地层顺序的方法，建立起萨克森地区的地层系统，提出了全球性地层系统的概念。

火成论：以苏格兰地质学家郝屯（J.Hutton）为代表。最早指明了岩浆岩脉与被侵入围岩之间的侵入接触（烘烤）关系；首次阐明了角度不整合现象的地史意义；提出了地质作用及其产物之间的相互关系在现代合地史时期原则上不变的思想，即将今论古的现实主义（Actualism ）研究方法。

2、近代地史学建立阶段（18世纪末至20世纪初）

化石层序律（Law of Succession ）：英国工程师史密斯（W.Smith）发现：不同的岩层中生物化石各不相同，并根据相同的化石来对比地层，证明属于同一时代。在此基础上建立起了欧洲古生代以来的地质年代表（纪，系）。标志着以地层学围主体的狭义地史学已经形成一个独立的学科。

灾变论（Catastrophism）：以法国古脊椎动物学家居维叶（G.Cuvier）为代表。在对巴黎盆地新生代地层研究时发现，在地层中古生物群面貌有时突然发生变化（即界限上下生物面貌大不相同），据此提出了在地史中有过全球性大灾变的论断。

均变论（Uniformitarianism)：以英国地质学家莱伊尔（C.Lyell)为代表，主张生物界和非生物界在一切变革过程中自然法则始终一致。

“相”概念的建立:瑞士地质学家格莱斯利（A.Gresshy）1838年提出了相的概念，认为同时代的地层，由于不同地区沉积环境的不同其沉积物也不相同。

动物地理分区概念、地台和地槽学说地建立、固定论（Fixism）与活动论（Mobilism）

3、现代地史学形成和发展阶段（1914－今）

这一阶段主要特点：新技术方法和新领域（边缘科学）的蓬勃发展和相互渗透。

A、向海洋地质，深部地质，海底地球物理及天文地质等领域进军。

B、新技术方法：古地磁测试方法，同位素测年技术等。

C、新概念：层型概念的提出，开始对古生代以来各系（纪）的定义重新进行厘定。

D、全息地层学的兴起和发展。

第二章 地层系统和地质年代

一、地层的概念和地层叠覆律

地层（stratum）：把野外见到的成层岩石（包括沉积岩、火山岩及变质岩）泛称岩层，当涉及探讨它们形成的先后顺序、地质年代，并组成填图单位时，就称为地层。地层形成的时间顺序规律－－上新下老，即为著名的地层叠覆律（N。Steno，1669）。

二、地层的划分和对比（Stratigraphic division and Correlation）

一）地层的划分

1、地层划分的概念

按照地层的各种属性（如岩性、化石、接触关系类型等）把地层剖面分为大小不同的单位称为地层的划分。

2、地层划分的方法

划分地层的方法主要有三种：

A、构造学方法：根据不整合（角度和平行不整合）；

B、岩石学方法：根据不同的岩性特征（成分、颜色、结构、构造等）或岩石物理、化学性质的差异；

C、古生物学方法：根据上下地层中所含化石的不同来划分。生物层序律：“不同时代的地层含有不同的化石，含有相同化石的地层其时代是相同的”。

二）地层的对比

1、地层对比的概念

将划分好的地层单位与邻近的或远距离内的各个剖面做出比较，论证它们在地层特征和地层位置上是否相当。

2、地层对比的方法

A、野外直接追溯对比：在野外根据露头从一个剖面追索到另一个剖面；

B 、岩石相似性对比：根据岩性特征，如岩层的颜色、成分、结构和构造的相似性来建立对比关系；

C、古生物对比：论证地层中所含化石内容和生物地层位置相当。

D、地质事件对比；

E、古地磁极性对比；

F、同位素年龄对比。

三、多重地层单位和两类地层系统

多重地层单位可概括为两大类：一：物质性地层单位系统（如岩石地层单位），着重体现地层实体固有特性（岩性、电性、化学性等）。对生产实践价值很大，但具穿时性。二：时间地层单位系统，着重体现地层时间属性的时间地层单位系统。

〈一〉岩石地层单位：

1、岩石地层单位的基本层序（Primary sequence）

基本层序是沉积地层垂向序列中按某种规律叠覆出现的单层组合，也是岩石地层单位的最基础组构。

基本层序之间的界面：侵蚀面，沉积间断或岩石突变面。

2、岩石地层单位及其级别

常用的岩石地层单位可分为四级：群、组、段、层，根据需要群之上可建立超群，之下建立亚群，组之下建立亚组。

3、地层加积方式及岩石地层单位的穿时性

沉积物其加积方式包括两种：垂向加积和侧向加积。垂向加积：把垂直降落加积（沉积）而形成的沉积物称垂向加积，如大洋或大湖的中心。垂向加积形成的地层完全符合地层叠覆律。包括界面与时间界面完全一致，垂向加积的地层具有等时性。侧向加积：各岩相带的岩性界面随时间的前进横向移动而穿过时间界面，使地层具有穿时性（Diachronison），即岩石地层单位（界面）穿越年代地层单位的现象。

（二）时间地层单位与地质年代

1、生物演化及其时间意义

生物演化的过程和方式历来存在不同的观点和争论。A、以传统的渐变论为代表，认为生物由低级到高级，由简单到复杂的演化过程是渐变的、连续的、均速的；B、现代科学则认为，生物的演化是突变乃至灾变的。

（三）时间地层单位的定义－－界线层型的概念

A、界线层型（Boundary stratotype）

要求在地层连续沉积（无间断），相同的岩相类型，同一古生物演化系列中确定一个特殊点，用以标定年代地层单位的界线层型。

B、单位层型（Unit stratotype）

泛指不同类型地层单位（岩石地层单位、年代地层单位）的层型剖面，其上、下限由界线层型标定，内部允许存在部分覆盖。

（四）其他地层单位简介

1、生物地层单位：

A、组合带（Assemblage zone）：根据生物群总体组合的分布时限为标准划分。

B、延限带（Range zone）：指任一生物分类单位在其整个延续范围之内代表的地层体（以代表性生物门类的延续时限为标准划分的）。

C、顶峰带（Ame zone）：又称繁盛带（Eptbole），是某些化石属种最繁盛的一段地层。

第三章 地层的沉积相和古地理

一、沉积相概念及相对比定律

沉积相（相）：能够反映沉积环境的岩石及古生物特征的综合。或者说，相是形成于特定古沉积环境的一套有规律的岩石和古生物特征的组合。

相变：沉积相在空间上横向或纵向上的变化。

相对比定律： 19世纪末期由德国学者瓦尔特(J.Walther，1894)提出，“只有那些目前可以观察到是彼此毗邻的相和相区，才能原生的重叠在一起”。并进一步研究认为：岩相类型在时、空分布上存在着内在的联系（相变）。相对比定律又称瓦尔特定律。岩相分析的基本原则：将今论古－－现代和地史时期所形成的物质记录有许多类似之处。

二、沉积环境的判别标志

在不同的沉积环境中，沉积物有着不同的标志特征。主要包括：a、沉积岩石的颜色；b、古生物群的面貌；c、岩性特征及层理和层面构造特征；d、矿物标志或称地球化学标志等。

1、沉积岩组分和结构的环境意义

A、牵引流沉积作用：

以床沙载荷（推移法）方式搬运，这种作用常见于陆上（如冲积扇、河流、三角洲）和滨浅海环境，在深海洋流中也存在。

特点：随着水流速度降低和波能量减弱而出现自下而上由粗到细的“沉积分异作用”，从而使沉积物（地层）呈有规律的分布。

B、重力流沉积作用

为一类水中含有大量弥散沉积物的高密度流。常见于陆上和海洋坡折带（如山麓、深湖盆、大陆斜坡等）。特点：粗细混杂、分选较差。重力流包括泥石流、颗粒流、液化流和浊流四类，以浊流最为常见，且重要。

C、常见岩矿标志有：岩屑、石英、长石、石榴子石；席状分布规模大且稳定的碳酸盐岩；海绿石，鲕绿泥岩，磷块岩；冰碛和冰川纹泥；煤，赤铁矿，铝土矿；石膏和各种盐岩；鲕粒结构岩矿；富有机质和黄铁矿微晶的炭质，硅质，泥质岩类等。

2、沉积构造的环境意义

沉积构造是判别环境的重要标志。

A、层理标志：层理是两个层面之间由于、岩石的性质在垂直层面方向上，由成分、颜色、结构的变化所显示的层状构造。常见的层理有水平纹理（层理）、交错层理、平行层理、递变层理和块状层理等。

B、层面与暴露标志：层面构造－－指出现在沉积岩层面上的构造，有时与沉积物同时形成，如波痕；暴露标志－－指形成于沉积作用之后，并能指示沉积物曾暴露于地表的层面构造，如动物的爬痕，足迹，泥裂，雨痕等。更明显的区域性暴露标志是古风化壳，在不同的气候带具有明显不同的识别标志。

C、滑塌构造（slump structure ）：由于受地震、风暴等因素的影响，处于塑性状态的沉积物通过重力作用沿大陆斜坡发生移动而产生的变形构造（准同生变形构造）。多见于大陆斜坡较深水沉积物中，并形成浊积岩或深水碳酸盐岩，为识别古坡向的重要标志。

3、生物门类及其生态组合的环境意义（古生物标志）：A、不同的生物门类生活于不同的自然环境之中：B、还可以根据某些生物判断海水的盐度及古气候。

4、沉积地球化学标志及其环境意义：A、自生矿物（原始沉积时期或固结成岩以前形成的矿物）与沉积环境中的特定地球化学条件有关，并能指示其沉积环境：B、稀土和微量元素及稳定同位素对于研究沉积环境、生物作用、陆源区性质（母岩成分）、古气候特点和古地理再造都具重要作用。

三、沉积环境与沉积相类型

沉积环境:是沉积物质沉积时的自然地理环境，是一个发生沉积作用的、具有独特的物理、化学和生物特征的地貌单元，并以此与相邻的地区相区别。

环境参数:物理参数；化学参数；生物参数

一）大陆环境的沉积相类型

特点：地形复杂，地质作用多样，沉积介质影响显著（水、冰川和风等介质）受气候分带的影响也明显。因此，各地区沉积特征及陆生生物（尤其是植物）的生态特征及地理分布均存在明显的差异，故而造成了沉积作用和沉积物类型的多样性和复杂性。

1、潮湿气候平原沉积相类型：气候潮湿、地形起伏微弱、平原地区分布广，广泛发育在热带和温带地区。多雨、生物繁盛、河网密集，湖泊发育，沉积类型多样。

A、蛇曲河（曲流河）沉积类型（微相）：在平原区，河谷宽，流速小，河床坡度小，蛇曲现象发育。

蛇曲河具二元结构：a、河道（床）沉积；b、洪泛平原沉积（河漫滩）

B、湖泊相：在降雨量充沛的潮湿气候区多形成淡水湖泊。根据湖水深度可分为滨湖、浅湖和深湖。水体封闭，从湖滨到湖心，随着湖水深度的增加，水动力逐步减弱，沉积物也由粗至细的机械分异。多呈环带状分布，层理类型也从交错层理（滨浅湖）渐变为水平纹理（湖心）。

2、干旱气候平原沉积相类型：干旱气侯，少雨、风大、河流不发育，湖水浅且多为咸水湖，沙漠广布。常见风力作用沉积，河流（多季节性河流）沉积，咸水湖泊相沉积类型。

3、山麓及山间盆地沉积类型：形成于山间和山前地带。地势起伏悬殊，高差和坡度大，以快速堆积为主。如：洪积扇堆积，以粗砾为主，多呈棱角状，分选和磨圆极差，砾径大小混杂，一般扇根处最粗，向外扇中和扇端逐渐变细，层理多不发育，常为块状构造。

二）过渡环境的沉积相类型

以三角洲环境为典型代表。是河流与海（湖）盆汇合处形成的巨大锥形沉积体。其沉积特征和生物群面貌具有明显的过渡性。沉积体由相互连接的三部分组成。

1、三角洲平原（顶积层）：三角洲的陆上部分。包括分支河道砂质沉积和泛滥平原上的粉砂、粘土和泥炭沉积，陆生生物化石丰富。

2、三角洲前缘（前积层）：水平面以下，三角洲向海推进的前坡。

3、前三角洲（底积层）：位于三角洲前缘向海（湖）的方向上。

由于三角洲沉积体不断向海（湖）方向推近，这时则以侧向加积为主，形成前积层底部明显的下超形态。因而，在剖面上，沉积物自下而上呈现出由细到粗反旋回序列。也是三角洲沉积的一个主要识别标志。

三、海洋环境的沉积相类型

一）碎屑型滨海沉积相类型：滨海带是指浪基面以上的海岸地带，也称滨岸沉积环境。受潮汐和海浪的影响最为强烈，滨海区的宽度随海岸地形而定。一般分为有障壁和无障壁两类海岸。

1、有障壁的海岸：可形成砂坝和泻湖沉积。

2、无障壁的海岸：滨海带较宽广，且平坦，形成潮坪环境（有沉积作用），无沉积作用的称为潮浦。以潮汐作用为主。可进一步划分为潮上、潮间和潮下三个带。

二)、砰屑型浅海沉积相类型：位于浪基面以下，水深十几米10～200m的海域，即陆棚或陆架地带。这一地带海域广阔，可达数百公里。受潮汐流和气象因素控制（风暴、洋流）。特点：常以泥岩、页岩、粉砂岩沉积为主，夹有薄的粉砂、砂、贝壳层或生物碎屑灰岩；富含狭盐底栖生物，如珊、腕、棘皮、苔藓虫、钙质有孔虫等，也常见有丰富的遗迹化石（动藻迹等），化石保存完整，分异度高。

三)、碳酸盐型滨浅海沉积相类型

A、碳酸盐缓坡

位置：从海岸线向盆内缓慢倾斜的斜坡（一般不足1°），与较深水的低能环境之间一般无明显的坡折（斜坡），最高能量带位于近岸地区；特征：自近岸至远岸一般从潮坪沉积、泻湖沉积的鲕粒或面在滨水碳酸盐岩在横向上（平面上）相变为较深水泥质粒泥灰岩或泥灰岩，含各种完整的广海生物化石群。在剖面上，可与斜坡或盆地环境的深水灰岩或具水平层理的页岩等构成沉积组合序列。

B、生物礁和碳酸盐台地

位置：在碳酸盐缓坡的浪基面与水下斜坡的交截区域（已经发育了较明显的大陆斜坡），有利于形成生物碎屑砂坝和生物营造的、地形向上隆起的初期（碳酸盐）建隆，由于建隆的出现，这时原来的碳酸盐缓坡开始转变成了碳酸盐台地；沉积特点是：水体浅、富氧和营养、透光好，生物大量繁殖、生物礁发育（如造礁的群体珊瑚、层孔虫、海绵和藻类等），（生物礁具有生物建造的抗浪骨架的碳酸盐建隆）。

C、陆棚海

位置：朝海岸方向与大陆相邻，朝海洋方向与大陆斜坡相邻的一个浅水碳酸盐沉积环境；特点：水深变化大，从十几米到200米海底位于正常浪基面之下，碳酸盐分布广而连续，多呈板状体；岩性特征：粒泥灰岩（Wackstone）组成，泥粒灰岩（Packstone）和灰泥灰岩（mudstone）常与泥灰岩或页岩呈互层，局部有粘结灰岩和生物碎屑颗粒灰岩；生物：正常浅海相生物化石组合（珊、腕、苔藓虫、三叶虫等）。

四)、深海和次深海沉积相类型

位置：浅海陆棚坡折外侧的大陆斜坡、陆隆及深海平原。陆隆：如果大陆斜坡及深海平原相接处存在深海沟则无陆隆；常见沉积类型有两种：海底扇和大洋盆地沉积。

海底扇：是一种块体重力流的再沉积作用。是指由于风暴、地震等因素的触发，在浊流作用驱动下，将浅水陆棚边缘的大量沉积物沿海底峡谷顺大陆斜坡以高速度运向深水区，至大洋边缘因坡度变缓而迅速形成扇状浊积岩（turbidite）堆积一即海底扇，这种海底地形称为陆隆。

鲍马序列：浊积岩的岩性一般由数种岩类（砂、泥质、钙、泥质或火山碎屑）组成频繁的韵律结构。每一韵律底部常为具递变层理的砂岩（有的为角砾）向上颗粒变细，层理特征也发生相应变化，组成了著名的鲍马序列。单层的韵律层厚十至几十厘米，但整套的浊积岩可厚达数百至几千米。

复理石（flysch）沉积（建造）：由巨厚的韵律结构频繁的一套深海浊积岩和其它沉积类型组成的综合体称复理石沉积。

大洋盆地：为远离大陆的远洋深水盆地。特征：无强大水流，悬浮物质主要为浮游生物，如放射虫、海绵、抱球虫、硅藻、颗石藻、头足类等组成的生物碎屑及粘土、粉砂、灰泥等，以缓慢沟垂向加积速度在洋底构成远洋沉积。A、深海软泥：生物残骸含量大于30％。根据所含生物成分可区分为：硅质放射虫软泥、钙质抱球虫软泥等。多见于赤道附近，发育极细的水平纹理。B、深海粘土：生物残骸含量小于30％。多分布于中纬度地区，因洋流中含有氧，沉积物中的低价铁被氧化为高价铁而呈红色。在钙和硅都被溶解掉的深海底，粘土往往被洋流带走，铁、锰富集沉积下来多形成铁质和锰质结核，可形成矿床。

四、古地理图及其意义

通过对某一地区一个时代的地层进行岩相分析，对于全区的海陆分布、地势、气候、沉积区、剥蚀区等有一个全面了解。以简明易读的图例把上述研究结果按比例尺绘制在一张地理底图上，就构成了古地理图。岩相古地理图的比例尺可根据任务和研究程度选择。一般可分三类：1、概略性岩相古地理图：比例尺小于1／1000万（如地史教材所用的岩相古地理图）；2、小比例尺岩相古地理图：1／200万～1／1000万之间；3、大中比例尺岩相古地理图：大于1／200万。

第四章 地壳运动与大地构造分区

一、现代地表构造—地热分异及其沉积组合类型

一）沉积物的组分、结构、几何形态与构造环境条件

1、稳定类型：该区地壳构造活动相对比较稳定。地势平缓，地层的岩相和厚度比较稳定且分布广泛。风化、剥蚀、搬运得以充分进行；不稳定矿物大部分已分解破坏；成熟度高。如：广阔的滨浅海、内陆盆地、广大的冲积平原、近海盆地等即属稳定地区，多形成稳定的板状（席状）沉积体。

2、活动类型：地壳活动相对强，地势差异较大，岩相和厚度多不稳定且变化大，分布局限。岩石成熟度低。如：陡峻的山麓地带（磨拉石），火山岛弧周围，代表火山活动区的快速堆积，形成杂砂岩，在大陆斜坡（多出现浊流沉积的粒序层、槽模和滑塌构造）等等，在沉积体几何形态上，一般呈现大型楔状体或带状体。

（二）沉积厚度分析－－补偿与非补偿的概念

1、基盘降幅等于沉积速度：水体深度保持不变，沉积物厚度等于沉降幅度。这种边下降边充填，一直保持补偿状态的盆地称补偿盆地。

2、基盘降幅大于沉积速度：这时盆地水体由浅变深。这种类型一般远离海岸或无大河流注入，物源供应不足，基盘下降后未能得到补偿、充填，称非补偿盆地。

3、基盘降幅小于沉积速度：水体由深变浅，沉积厚度大于沉降幅度。这种盆地称过补偿盆地，最终使盆地填满消失。

（三）沉积组合主要类型及其分布特征

沉积组合（Sedimentary association）: 一定地质时期形成的、能够反映其沉积过程中主要构造环境的沉积相共生综合体。

稳定构造环境：大陆上为近海平原（近海盆地含煤碎屑组合）、内陆盆地（内陆盆地河湖砂泥质组合）广阔准平原（游移盆地湖泊碎屑组合）。海洋中为陆棚海（碳酸盐组合）、陆表海（滨浅海碎屑组合）。

活动构造环境：大陆上为强烈上升的高峻山（巨厚的山麓山间粗碎屑—磨拉石组合）、巨大的陆缘火山活动带（大陆火山喷发—碎屑组合）；海洋中为非补偿的较深边缘海（碳质硅质组合）、地势崎岖的火山（或非火山）岛弧海、（岛弧海硬砂岩—火山喷发组合）、大陆斜坡（砂泥质复理石组合）、深海沟（蛇绿岩套）。

二、板块构造和威尔逊旋回

（一）板块构造（Plate tectonics）是60年代后期在以往的大陆漂移、地幔对流和后来的古地磁和海底扩张等理论的基础上发展并建立起来的，是一种全球构造学说。

1、岩石圈（Lithosphere）和软流圈（Asthenosphere）：岩石圈和软流圈的对立是板块构造的理论基础。A、岩石圈：由地壳和上地幔顶部组成，各处厚度不一，海洋之下较薄，厚约70km，大陆之下较厚，120－150km。B、软流圈：厚达几百公里，认为是能够缓慢塑性流动的软弱带，岩石圈作为载体象在传送带上一样在上面逐渐滑动、漂移。C、板块：岩石圈被各种类型的构造活动带—洋中脊（mid-oceanic ridge）、海沟（oceanic trench）、转换断层（transform fault）和活动褶皱带（active fold belt）分割成的薄板状块体。

2、板块的划分 ：勒皮雄（Le Pichon，1968）首先将岩石圈划分出了六大板块：太平洋、欧亚、印度洋、非洲、美洲和南极洲。后来，随着研究的不断深入进一步划分出一些较小的板块：如菲律宾板块，加勒比板块等。同时也注意结合地史发展中已经拼合消失的古板块，如西伯利亚、冈瓦纳、华北和扬子板块等等。

3、海底扩张（Sea floor spreading）：太平洋洋中脊是一个巨大的海底扩张带，也是两个洋壳板块间的离散型边界。新的洋壳沿此带不断增生，并使两侧早先形成的洋壳相应向两侧推进，这就是赫斯（H. Hess，1960）最早提出的海底扩张概念。

4、B式俯冲和主动大陆边缘类型

B式俯冲：太平洋东西两侧有海沟带，是经常发生地震的Benilff带，这里是增生的洋壳不断俯冲（subduction）和消减的场所，叫做B式俯冲，代表洋壳板块与陆壳板块间的聚合型边界（convergence boundary）。

主动大陆边缘：存在着典型的海沟－火山岛弧－弧后盆地构造格局，简称沟一弧一盆体系；或仅见海沟－火山岛弧构造格局，未见弧后盆地或边缘海。

5、A式俯冲及被动大陆边缘类型

A式俯冲：古洋壳板块已全部俯冲消失，两个大陆板块直接碰撞对接，继续俯冲的陆壳板块内部产生一系列逆冲断层，并导致硅铝壳明显增厚。

被动大陆边缘类型：仅见大陆斜坡，无海沟、岛弧后盆地存在，也未出现地壳俯冲和消减现象，把这种大陆边缘称被动大陆边缘类型。

（二）威尔逊旋回：由板块构造观点来看，大洋壳并非永远存在，一般都经历了开裂、扩张、收缩和闭合的发展过程，把这一过程称威尔逊旋回。其总过程可分为六个阶段－－

1、胚胎期：因拉张开裂而形成的大裂谷，但尚未出现海洋，如东非裂谷带；

2、初始期：陆壳继续开裂，已开始出现狭窄的海湾，局部已出现洋壳如红海、加利福尼亚湾；

3、成熟期：由于大洋中脊向两侧不断增生，海洋边缘又未出现俯冲消减现象，所以大洋迅速扩大，如大西洋；

4、衰退期：大洋中脊虽然继续扩张增生，但边缘一侧或两侧出现强烈俯冲消减作用，海洋面积逐步缩小，如太平洋；

5、残余期：洋壳海域不断缩小，终于导致两侧陆壳地块相互逼近，其间仅存残留的小型洋壳盆地，如地中海；

6、消亡期：最后洋壳两侧大陆直接拼合、碰撞，海域完全消失，转为高峻山系，沿碰撞带可以出露挤压侵位的的大洋洋壳残余（蛇绿岩套），称为地缝合线（suture），如喜山山脉，雅江即为地缝合线，并沿江分布蛇绿岩套，阿尔卑斯山脉。

（三）板块学说对地槽和地台的解释

地台（platform）：与地槽相对应，为相对稳定的地区，相当于板块学说的薄板状刚性块体（即板块），如华北地台（板块），扬子地台（板块）。具二元结构。即下部前古生代变质基底（basement）和上覆古生代开始的未变质的沉积盖层（cover）

地盾（shie1d）：台上缺失沉积盖层、变质基底古生代以来基本处于降起剥蚀状态，呈盾形直接暴露于地表，称地盾。

地槽（geosyncline）：地壳上垂直沉积接受巨厚海相地层，最后又回返挤压褶解并上升成为山系的巨型狭长的槽状凹陷带。把接近前陆的地槽外带不含大量火山岩的称为冒地槽（miogeosyncline）；把远离前陆的地槽内带含大量火山岩的称为优地槽（eugeosycline）。

（四）构造旋回和构造阶段

1、构造旋回（构造岩浆旋回）：把这种全球性的构造作用旋回现象称为构造旋回。由于地槽在下降和褶皱上升过程中，常伴有早期（下降）的基性、超基性岩浆活动和晚期的（上升）酸性岩浆侵入活动，故又称构造岩浆旋回。把发生这种构造旋回的地质阶段称为构造阶段。

2、构造阶段：根据经典造山的所在地名来命名的。

A、根据欧洲早古生代末形成的加里东造山带，相对应的划分出早古生代加里东旋回和加里东阶段（caledonian）；B、晚古生代形成的海西（华力西）造山，概括的划分出海西（华力西）旋回和海西（华力亚）阶段（hercynian or Varisian）；C、中新生代形成的阿尔卑斯造山，相应的划分出阿尔卑斯旋回和阿尔卑斯阶段（Alpedic）。

我国及东亚地区根据中新生代岩石圈构造演化特点，可进一步区分出：三叠纪的印支旋回和印支阶段（Indosinicm）；侏罗和白垩纪的燕山旋回和燕山阶段（Yanshanian）；新生代的喜马拉雅旋回和喜马拉雅阶段（Himalayan）。

三、地史中恢复古板块的方法

一）地质学方法

1、蛇绿岩套（ophiolite suite）：代表洋壳组分的超基性－基性岩（橄榄岩、蛇纹岩、辉长岩）、枕状玄武岩和远洋沉积（放射虫硅质岩、软泥等）组成的“三位一体”共生组合体。往往沿两板块碰撞对接后的接触带（地缝合线）分布（如雅江沿线）。

2、混杂堆积（melange）：为海沟、俯冲带的典型产物。其中有逆冲断裂所切碎屑和推覆上来的洋壳残片和因俯冲刮下来的浊流和远洋沉积物，又有浅水中崩塌下来的外来岩块，这种堆积物成因和时代都不同，由外来岩块和深海细粒沉积混杂在一起。

3、岩浆岩组合特征

A、大洋中脊型拉斑玄武岩（MORB）和洋岛玄武岩（OIB），仅见于大洋壳；B、钙碱型安山岩喷发：是火山岛弧安底斯式（主动大陆边缘型）陆缘火山活动带的典型产物；C、大面积溢流玄武岩喷发：见于稳定大陆板块的内部（P2峨嵋山玄武岩）；D、玄武岩和流纹岩共生的双峰模式：多出现在被动大陆边缘的拉张裂谷中，与主动大陆边缘的岛弧火山岩有明显区别。

二）古地磁方法：大陆漂移的依据主要来自对古地磁的研究。

极移曲线（polar wandering curve）：把每个大陆地史中自老至新古地磁位置连续变迁的轨迹称为该大陆的极移曲线。

三）生物古地理方法

1、生物相（分异）（biofaces）：主要指环境不同而形成生物群在生态组合方面的差异。

2、生物区系（realm）：主要指因温度控制和地理隔离两大因素长期形成的生物分类和演化体系上的主要区别。

3、华莱士线（Wallace’s line）：存在于亚洲和澳洲之间，以现代陆生动物为例，以该线为界分为亚洲大陆南部的东洋界大区（Oriental），以狐、猴、鹿等的繁盛为特点，分布于该线以西；澳洲界大区（Australian），出现于该线东侧，以有袋类，极乐岛等特殊动物为特色。

我国目前可以识别出的几条主要地缝合线：

1、艾比湖－居延海至索伦－西拉木伦带；

2、修沟－－玛沁至山阳－桐坡带；

3、岗玛错－澜沧江带；

4、雅鲁藏布江带；

5、琼州海峡带。

第五章 前寒武纪

包括地球在内的太阳系各天体形成于45－46亿年前。地球上现知最早的地质记录形成于38亿年之前。可作为地质作用的地质历史时期的开始。地球上首次出现多门类带壳生物群的寒武纪开始于5.7亿年之前，标志着显生宙的时期到来了。

第一阶段：40－46亿年期间。地球在46亿年前成为固态，在结构上可能处于近均匀层状态，而后产生的圈层的分化，并分化为地核，地幔及地壳。

第二阶段：大致在38－40亿年之间，是地壳的形成及圈层进一步分化阶段。

地球气圈的形成：与地球原始圈层在同一发展过程中形成和发展的。地球原始大气的成分为二氧化碳、甲烷、氨及其它惰性气体，与现代火星大气圈近似。

水圈的形成：主要是来自地球内部，通过火山活动而形成的，大量水气逸散在大气圈中，然后强冷却至地表汇集成水体，长期积累形成了原始海洋。

第一节  太古宙（Archaean Eon）

时限：25－38亿年之间，延续13亿年之久，是具有明确地史记录的最初阶段。

一、太古宙生物遗迹

目前对地球时期历史中生命起源有两种认识：一种认为源于地球自身的演化过程，由无机物，C、H、O、N、S等元素逐步演化形成；另一种认为源于其它星体，后来才被带到地球上来的。大多数地质学家支持第一种意见。

太古宙的生物证据：

1、氨基酸：脂肪酸为早期生命物质；

2、叠层石：由沉积作用和兰绿藻共同组成；

3、炭质体：包括球形，丝状和杆状体。

太古宙经历了由原始生命的出现（脂肪、蛋白质，无细胞结构的原生体）到原始单细胞生物出现的漫长演化历史，以原始单细胞生物（原核生物，无核、核模一类生物的总称）为特征。

二、太古宙常见的岩石类型及地史研究方法

一）常见岩石类型

1、高级变质岩区（High－grade region）

以变质岩程度较深的麻粒岩，各类片麻岩及变粒岩为主要特征，为高温高压环境下的产物，原岩由两大岩类组成，深成花岗岩类和云英闪长岩为一类，层状岩石，层状火山岩和常见岩为一类。

2、低级变质岩区（Low－grade region）（绿岩带 Green stonebelt）

以变质程度较低的片岩，千枚岩，板岩，变质砂岩，大理岩和变质火山岩组成，可见残留的原始常见结构和构造，为低温低压环境下的产物。

花岗－绿岩区：由绿岩带与花岗质围岩共同组成。

TTG岩：两种变质区的侵入岩主要由云英闪长岩（tobdite），奥长花岗岩（trondjenite）及花岗岩（granite）组成，简称TTG岩。该岩石构成了太古宙基底的主体，也是地球上已知最古老的低密度陆壳，直接漂浮在地帽之上，成为太古宙地壳结构的显著特征。

二）研究方发：

1、岩石变质程度（即岩性特征），正确确定地层层序；

2、原岩的恢复，确定其当时的形成环境；

3、构造岩浆旋回方法，据地层间的角度不整合，岩浆活动的分期等来划分对比地层；

4、同位素年龄的方法，确定地层时代；

5、超微化石和化学分析方法来划分对比地层。

第二节 元古宙（Proterozoic Eon）

时限：25－5.7亿年的一大段地史时期，延续19.3亿年（不包手元古宙晚期的震旦纪）。

－、震旦纪前的元古宙地史特征

一〉根据发展特征：原来形成的陆核继续增生，进一步成熟并复杂化。这一时期的中元古代（Pt2）开始全球各主要原始陆壳板块已初具规模（板内和边缘发育有不同规模和类型的裂陷槽），至新元古代晚期（I），一批大型稳定的刚性板块已最后形成。

二〉沉积发展特征

1、Pt1时期：原始硅铝壳规模小且不太稳定，物源主要由海洋内部供给（火山岩和不成熟的沉积物）；

2、Pt2开始：随着半稳定陆壳地块的增大，已能提供部分陆源碎屑（表明已有古陆的存在），岩石成熟度较高（石英砂岩、粘土岩、碳酸岩屑和磨拉石堆积等），且主要堆积了裂陷槽中（本期是裂陷槽发育阶段）。

中元古界的发育特征：厚度大、火山岩类层多，变形、变质微弱等特征。表现出地台基底与盖层间的过渡性质，可称为似盖层（Para—cover）沉积类型。

三）大气圈和水圈特征

Pt1与Ar3：具相似的缺氧大气成分和水介质性质（条带状硅铁沉积和含金—铀的砾岩的形成即为依据）。Pt2开始：已出现含氧的大气圈和水圈，气候已具有分带现象（板内出现的含铁砂岩，高价铁矿层，可燃有机岩蒸发石膏盐沉积为依据）。Pt2～Pt3：大量海相原生白云岩出现，表明大气圈中CO2的比例已低于太古宙，但仍高于显生宙。

四〉生物界概况及其演化特征

1、演化特征：

Pt1或更早时期：原始的原核生物已开始发育；Pt2～Pt3：真核生物（菌、藻类）出现并逐步繁盛。另外，中元古代早期（长城期）目前已发现无硬壳的蠕形动物（蓟县长城群、河南Pt2和陕西洛南地区高山河群，直到震旦纪末才开始有少量带壳生物出现。

2、概况：元古宙是菌藻类繁盛的时代，因此称菌藻类的时代。

A、微古植物（疑源类）：单细胞菌藻类植物体，各种类型的孢子和残体的总称。

B、叠层石：由兰绿藻、细菌及其生命活动的遗迹共同构成的一种生物—沉积结构。根据Pt2～Pt3在纵向剖面上的分布规律划分出了五个叠层石组合。

C、其它类型的藻类：如：乔尔藻（Chuaria）Pt3龙凤山藻、小履藻为大型宏观藻类化石。

D、遗迹化石：15亿年左右的Pt2。

第三节 震旦纪（Sinian Period）

时限：5.7亿－8亿年，延续了2.3亿年。

震旦纪在地史中的特殊位置

1、所有大型稳定板块，中国地块已经形成，在板内震旦系盖层更接近于古生代，故有人称古生界的第一系；

2、生物界演化含丰富的裸露无壳动物和少量有壳动物，据此也应归入古生代，，但因化石分布局限，保存较古生代的少，不足以建阶建带，故而暂归入元古宙晚期。

一、生物界概况

一）植物界：主要以叠层石和微古植物和高级藻类为主。

1、叠层石：以分叉复杂多壁为特征，如叠层石等。

2、高级藻类：褐藻以文德带藻为代表：红藻：管孔藻（Proesolenopare）和多孔藻（Multisiphonia）为代表。

3、微古植物（疑源类）：以粗面球形藻（Trachysphaeridiam）为代表。

二）动物界：以出现大量裸露动物无硬骨骼（外壳）和小型硬壳动物为主要特征。主要有五个生物群：

1、晚前寒武淮南生物群：淮南小里桥组中，含有肉眼可见的蠕形动物化石，具明显的体环和头部构造。

2、前寒武末期西陵峡生物群：宜昌，小壳化石－－震旦管壳生物群。

3、震旦高家生物群：陕南宁强；原始带壳动物和遗迹化石，其层位比梅树村生物群还低，是迄今为止世界上所发现最古老的带壳动物化石之一。

4、前寒武－早寒武过渡期的梅树村生物群：云南晋宁梅树村，以含丰富的多门类小壳动物为特征，并伴有大量遗迹化石，水母和节肢动物，为国际前寒武-早寒武过渡期出现三叶虫以前的生物地层划分和对比提供了重要依据。

5、寒武早期澄江动物群：云南东部等广大地区是当前国内外的研究热门。由多门类海生无脊椎动物组成，以含丰富的软体和硬体动物化石为特征。

国外伊（埃）迪卡拉动物群：发现了澳大利亚伊迪卡拉地区彭德石英岩中，层位相当于我国震旦上部，为裸露动物群，以水母、海胆、蠕虫类等为代表。

第六章 早古生代

第一节  寒武纪（Cambrian Period）

寒武纪名源于英国西部北威尔士的一个古代名一寒武山脉。本纪是早古生代的第一个纪，始于5.7亿年，结束于5.1亿年，延续了6千万年。从早古生代开始，已能够严格的进行生物地层学研究，统的划分也才有了全球性对比意义。

一、生物界

一〉Є生物界概况

从Z末到Єl早期，已经出现了较为原始类型的生物群（伊迪卡拉生物群、梅树村、高家边、西陵峡（澄江Єl）、淮南等生物群），但大部分都是无硬壳的印痕裸露动物，故而保存下来的比较稀少。地球历史发展到Є，很快就出现了大量的门类众多的较高级动物。这是地史中动物界第一次大发展时期，称寒武纪大爆发。 Є时期以海生无脊椎动物空前繁盛为特色，故称无脊椎动物的时代。各种生态环境的生物均已出现（底栖、浮游、游泳）。据报道，最多的为节肢动物，其中三叶虫约占化石存在总数的60％，所以又称三叶虫的时代，其次为腕足类，约30％，其它门仅占10％。 Є的植物界仍以海生藻类为主。

二〉重要生物门类及代表化石

1、三叶虫：是地层分与对比的主要今后据及建阶标准。

Єl ：三叶虫一般形体狭长，头大尾小，眼叶大，多新月型、胸节多为主要特征。代表化石：拟小阿贝德虫（Parabzdiella）、（始莱德利基虫（Eorechia）、湖北盘虫（Hupeidiscus）、古油栉虫（Palaeolenus）。

Є2：多具强大尾刺、固定颊较宽阔，眼脊较平直为特征。山东盾壳虫（Shantungaspis）、德氏虫（Damesella）、毕雷氏虫（Baildella）

Є3：种类繁多，形态各异，球节子类也是一类常见标准化石。蝴蝶虫（Blackwelderia）、多尾刺、蝙蝠虫（Drepanura）、具强大尾刺、假球梭子（Pseadagmostus）

2、腕足类：以无铰纲为主， Є2后期才出现有铰纲（如正形贝（Eoorthis）。无铰类多为几丁质外壳：小圆货贝（Obelella）、舌形贝（Lingulla）等。

3、古杯：多形成于浅海，呈礁体产出（古杯礁：汉中梁山）。

本类自Є1初期出现， Є2达到高峰，以后迅速衰减。分布于世界各地，我国仅见于华南。

阿雅斯古杯（Ajocicyathus）、原古杯（Arcltoeocyct）、（汉中梁山仙女洞组）

4、高肌虫（以往称古介形虫）

是一类重要标准化石，且丰富，常与三叶虫共生，具磷灰质外壳， Є1中国非常丰富（梁山）。

5、小壳动物群

Є1早期，如澄江动物群，含多门类海生无脊椎动物，个体微小，一般1－2mm，由软舌螺，小型腹足、腕足、单瓣类等组成的多门类带壳动物组合的总称－－小壳动物群。如：阿纳巴管（Anabarites）、始旋螺（Archaeo spira）。

其它门类还有：树形笔石类（Є2出现）的网格笔石（Dictyonema）；Є3晚期出现的角石类：短棒角石（Plectronoceras）（20）；原始海绵（Protospongia）（Є1）、牙形类等等。

第二节 奥陶纪（Ordorician Period）

奥陶－源于英国北威尔士一个古代民族的名字。始于5.1亿年，结束于约4.4亿年，延续了7千万年。

－、奥陶纪的古物界

一〉概况

几乎所有无脊椎动物门类均已出现，无论在数量还是在种方面都较寒武纪有了更大发展。在地层划分与对比中，以笔石、三叶虫、头足类、腕足类、牙形类最为重要。其它还有珊瑚、苔藓虫、海林 、腹足类等。

原始脊椎动物，1891年瓦尔考特首先在美国落山基发现，后来在波罗地海、澳洲中部等奥陶系中也相断发现，多为无颌类的甲胄鱼矿片。植物界与寒武纪相似，仍以海生藻类为主。

二〉重要化石门类及其代表化石

1、三叶虫：继寒武纪之后继续发展，并在全球范围内达到了最繁盛时期，不同生态类型的三叶虫共存，表明这时生物生态已开始发生分异。O1：指纹头虫、O2：宝石虫O3：小达尔曼虫、南京三瘤虫

2、头足类：头足类数量多，个体大，是当时海洋中的一霸，奥陶纪后期已开始迅速衰退。中国南方和华北存在着两个不同类型的动物群，特别是在早奥陶世更为明显。

华北：珠角石动物，以阿门角石为代表。华南：直角石动物群，以震旦角石为代表

3、腕足类：早奥陶世以扬子贝和中国正形贝多见（19），晚奥陶世以赫南特贝动物群最为重要。

4、笔石类：

早奥陶早期：以树形笔石类为主，如网格笔石。早奥陶中期：无轴类开始出现，如对笔石。早奥陶晚期：以栅笔石为代表。中、晚奥陶世是正笔石类的顶盛时期，无轴和有轴类齐头并进。如无轴类中的丝笔石有轴类的叉笔石。有轴类早奥陶世开始出现，早泥盆世后期绝灭。

三〉奥陶纪的生物相

从奥陶纪开始，生物界的突出现象是生物相的分异（生态分异）。生物的生态习性及其保存方式所反映的自然环境条件称生物相。常见生物相介绍如下：

1、笔石（页岩）相：含有丰富的笔石，很少或无底栖生物为特征的生物相称笔石相，因为笔石多保存在页岩中，故称为笔石页岩相。一般反映了还原条件下的滞流较深海和深海环境，水体宁静、海底缺氧，多H2S气体和黄铁矿，底栖生物无法生存，只有漂浮于水面的笔石死后下沉，又无其它生物吞食，故得以大量保存。该相是奥陶纪和早志留世普遍存在的生物相。

2、壳相：多由具厚重外壳的底栖生物－腕足、双壳、腹足、三叶虫等密集堆积形成的生物相称为壳相。反映了气候间温暖，水体不太深且振荡的滨浅海环境。

3、混合相：浮游生物与底栖生物共同保存和随着环境的变化成互层出现的一类生物相称混合相。是不同岩相类型地层对比的重要依据。

4、礁相：生存于气候温暖的正常浅海中，由苔藓虫、群体珊瑚、层孔虫、海绵、海藻等造礁生物构成的生成礁或生物滩称为礁相。

第三节  志留纪（Silurian Period）

时限：4.4－4亿年，延续40Ma。本纪为早古生代的最后一纪，也是加里东构造阶段的最后时期，地壳活动强烈，构造古地理面貌发生巨大变化。故而形成了中国东部地区（贺兰山－龙门山以东地区）南海古地理格局。陆地面积显著扩大，板块边缘的海槽区部分褶皱升为志留纪的一个重要特征。

－、生物界

一〉概况

海生无脊椎动物中，三叶虫、头足类的衰减，介形类和牙形类的兴起与发展成为该纪的一个特色。腕足类出现了内部构造复杂的五房贝类和石燕类；笔石保留了繁盛于奥陶纪的有轴类，并开始新兴起了单笔石类；脊椎动物又有了进一步的发展，除了原始的（鱼形类）无颌类外，这时又出现了有颌类（盾皮鱼类），除了具有上、下额外，还发育了偶鳍，为脊椎动物演化史上的重大飞跃。从此以后，鱼类才克服了过去那种随波逐流，张口等食的被动生物方式，可完全征服水域并在其中自由游泳了。

植物界仍以海生藻类为主。但是，随着陆地面积的扩大，半陆生的裸蕨植物已开始出现，如茎类化石裸蕨（Psilophytom），为植物界从水生向陆地发展的过渡类型，在滨海低地、沼泽地区逐渐繁盛，是植物界演化史上的一个飞跃。

二〉代表化石

1、笔石：为该纪重要标准化石。Sl：雕刻雕笔石，薛知微（赛氏）单笔石。S2：具幼枝的弓笔石类大量出现。弓笔石：晚志留世的笔石胞管简单化，多为直管状。

2、腕足类：

早志留世以五房贝为代表；中、晚志留世以郝韦尔石燕为代表。

3、珊瑚：志留纪为全球性第一个繁盛期，并常形成小型礁体。以床板珊瑚，六射珊瑚和四射珊瑚为主。如峰巢珊，泡沫珊瑚。中志留世双带型珊瑚才开始出现。

4、三叶虫：志留纪大量减少，常见化石为王冠虫。

三〉生物相

志留纪生物相仍然以笔石相、壳相、混合相和礁相为特色。

第七章 晚古生代

第一节   泥盆纪（Devonian Period）

泥盆纪一名源于英国西南部的德文州（Devon Shire）。开始于4亿年，结束于3.5亿年，延续了5000万年。泥盆纪是晚古生代的第一个纪，也是海西构造阶段的开始时期。由于受早古生代构造运动的影响，全球构造古地理面貌及生物界均发生了巨大变革，重要表现于下列两点：一是陆地面积的扩大，陆相地层发育；二是构造、脊椎动物已开始大规模向陆地发展。

一、泥盆纪生物界及代表化石

1）脊椎动物

泥盆纪鱼类特别繁盛，可称为鱼类的时代。它们主要生活在河流、湖泊或河口地区，鱼类的繁盛是动物征服大陆的启始标志。早泥盆世的鱼类以无颌类为主，它们的“头部”披着骨板组成的骨甲，没有上、下颌的分化，是一类很低等的鱼形动物。中、晚泥盆世以盾皮鱼类中的节颈目及胴甲为主，其前部虽然仍有骨甲，但其上、下颌已分化，如Bothriolepis（沟鳞鱼，）。晚泥盆世的总鳍鱼类，具有强大的肉鳍，既能用鳃呼吸又能用肺呼吸，从而逐渐演化成两栖类，这是动物征服大陆过程中迈出的巨大一步，格陵兰东部上泥盆统顶部发现的个体长约一米lchthyostega（鱼石螈，2）就是这种原始两栖类的代表。

2）陆地森林出现

生物征服大陆不仅表现在动物界，也表现在植物界。晚志留世已繁盛的裸蕨类，在早、中泥盆世进一步得到发展，是当时最占优势的陆生植物，但还没有真正的根和叶，仅生长于滨海沼泽等近水地区，主要代表为Zosterophyllum（工蕨，1）。早泥盆世晚期至中泥盆世，开始逐渐出现根、茎、叶分化明显的原始石松类及有节类，如Protolepidodendiron（原始鳞木），多数为草本植物，部分是灌木。晚泥盆世裸蕨类灭绝，除原始石松类仍繁盛外，还有真蕨类，如 Archaepoteris（古蕨）和原始裸子植物，乔木植物占据优势，已形成小规模森林。说明植物界适应际地环境的能力增强。

3）海生无脊动物

晚古生代的海生无脊椎动物与早古生代相比，也发生了巨大变化。早古生代繁盛的笔石几乎完全绝灭，三叶虫也大量减少，而珊瑚、腕足、类和菊石大量繁盛并占据了重要位置，在生物地层学研究中起着显要作用。

1、腕足类在泥盆纪以石燕贝类特别发育，早、中泥盆世以具有展翼状外表和完好的中隆和中槽为特征，如Euryspirifer
paradoxus（奇异阔石燕），晚泥盆世则两翼较短，中槽和中隆内有放射线如Cyrtospirifer（弓石燕），除石燕类外，中泥盆世后期的穿孔贝类Stringocephalus（鹗头贝），晚泥盆世的小嘴贝类Yunnanellina（小云南贝）都很重要。扭月贝类及无洞贝类在泥盆纪仍相当繁盛，如Atrypa（无洞贝）。

2、珊瑚类在晚古生代期间极度繁盛，尤其是四射珊瑚出现了三期发展高潮。泥盆纪是四射珊瑚发展的第一高潮期，表现在属种繁多，构造多样，以泡沫型和双带型四射珊瑚为主，特别是中泥盆世晚期和晚泥盆世早期更为繁盛，常形成珊瑚礁，主要代表有Calceola（拖鞋珊瑚）、Phillipsastraea（费氏星珊瑚，）和Hexagonaria（六方珊瑚）。

3、菊石类在晚古生代也相当繁盛，其中以具棱菊石型缝合线的棱菊石类尤为重要，形成泥盆纪至早二叠世世界性标准化石和地层的分阶化石。早泥盆世的Anetoceras（松旋菊石），晚泥盆世的Manticoceras（尖棱菊石）。

三）生物相

以壳相、礁相为主，浮游相开始大量出现，主要有棱角石、竹节石等，多保存于暗色泥岩及硅质岩中。

第二节 石炭纪（Carboniferous Period）

石炭纪:是地质历史中地球上首次出现大规模森林和最早的广泛成煤时期，1822年由康尼拜尔（R.D.Conybeare）和菲利普（W.Phillips）根据英格兰北部含煤地层而命名，时限为350－285Ma。由于石炭纪延续时限较长，且早、晚石炭的生物群和地史特征差异明显。因此在欧洲将早石炭世称为狄南纪（Dinantian），晚石炭世称为西里西亚纪（S1iesinan）；在北美则分别称为密西西比纪（Mississipian）和宾夕法尼亚纪（Pennsylvanian）。我国以往将石炭纪分为早、中、晚三个世，近年也采用二分方案。

一、石炭纪生物界及其代表化石

一）脊椎动物

早石炭世起两栖类蓬勃发展，其中一支称为迷齿类，牙齿具有迷路构造，由于它具有坚头，又可称为坚头类，其肢骨构造原始，只能匐匍行进，生活于沼泽、河湖地带。石炭纪晚期，原始爬行类出现，这是脊椎动物演化史上又一次飞跃，其标志是通过陆生羊膜卵的方式在水中繁殖后代。从此，陆生脊椎动物的个体生活摆脱了对水体的依赖，适应更加广阔的陆上生态领域，可以北美发现的Hylonomus（林晰）为代表。

二）、植物界及其石炭－二叠纪植物分化

石炭纪，陆生植物进一步繁盛，并逐渐占据内陆腹地，地球上首次出现大规模森林，以石松、节蕨、真蕨、种子蕨和科达类为主。早石炭世有Archaecocalam1tes（古芦木）为代表。晚石炭世有Neuropteris gigantea（大脉羊齿）、N.ovata（卵脉羊齿，）和Linopteris brongniartis（短网羊齿，）等植物群。

需要指出，石炭纪中期发生的重要构造运动导致联合古陆开始形成、地热分异增强、气候分带加剧和大冰期出现。晚石炭世起陆生植物的种类、数量及所占空间领域均有重要发展，在古气候的影响下开始呈现明显的植物地理分区。赤道附近的低纬度带为热带－亚热带植物区，包括中国大部、日本、印尼苏门答腊、中亚、欧洲及北美东部，以高大的石松、节蕨和科达类繁盛大为特征，还有多种真蕨和种子蕨。树高林密，郁郁葱葱，形成热带丛林景观、其中鳞木高达30－40m，直径粗达2m，树干不显年轮。北亚及我国新疆北部－东北北部地区，有草本的真蕨、种子蕨和见到清晰年轮的乔木类，以Neoggerathiopsis（匙叶）等为代表，反映北温带气候特征，称为安加拉植物区。

以冈瓦纳大陆为中心，发育以Glossopteris（舌羊齿）为代表的冈瓦纳植物区，在我国西藏珠穆朗玛峰北坡及拉萨等地均已发现。舌羊齿是一种特化了的乔木状种子蕨（可高达6m），但这种单调，反映为南半球中、高纬度较寒冷气候带。二叠纪时，热带－亚热带植物区内明显地分化为华夏（Cathaysian）和欧美（Euramerian）包括欧洲及北美东部，则完全不见大羽羊齿植物群的踪迹。新疆塔里木北缘早二叠世植物群具欧美区特征，晚二叠世则发生安加拉区分子入侵，土耳其中部安纳托利地区存在华夏和冈瓦纳区分子混生现象，都具有重要地质意义。

三）海生无脊椎动物

1、腕足类在石炭纪和二叠纪以长身贝类的繁盛和石燕贝类及扭月贝类继续发展为特征，其中尤以长身贝类最为重要。早石炭世有Eochoristites（始分喙石燕）、Gigantoproductus（大长身贝）。晚石炭世以Chorististes（分喙石燕）和Dictyoclostus（网格长身贝）较为常见。

2、早石炭世是四射珊瑚发展的第二高岭期，除双带型外，新出现大量具有轴部构造的三带型珊瑚，具有重要的分带意义，主要代表有Pseudouralinia（假乌拉珊瑚）、Thysanophytlum（泡沫柱珊瑚）、Yuanophyllum（袁氏珊瑚）Tueichouphyllum（贵州珊瑚）。晚石炭世，四射珊瑚显著减少，下般以具简单的或模糊轴部构造为特征。床板珊瑚则以Syrimgopora（笛管珊瑚）、晚石炭世的Chaetetes（刺毛珊瑚）多见。

3、有孔虫类在石炭纪和二叠极其繁盛，早石炭世非蜓类有孔虫类极盛，主要代表有Endorhyra（内卷虫）等，从晚石炭世初，蜓类突发性迅速兴起，成为重要分带化石，晚石炭世早期的蜓一般个体小，旋壁为三或四层式，以Pseudostaffella（假史塔夫蜓）、Fusulinella（小纺锤蜓）和Fusulina（纺锤蜓）为代表。晚石炭世晚期蜓类个体较大，旋壁出现蜂巢层，以Triticites（麦粒蜓）为代表。Sphaeroschwagerina（球希瓦格蜓）在国际上已被归属早二叠世初期。

4、菊石类：是石炭纪地层划分与对比的重要门类。早石炭世的Eumorphoceras（真形菊石）晚石炭世的Schistoceras（裂叶裂菊石）。

第三节   二叠纪（Permian Period）

二叠纪一名来自德文Dyas一词的意译，德国南部由下部赤底群（Rotliegendes）红色碎屑岩和上部镁灰岩群（Zechstein）组成，马尔谷（J.Marcou）于1859年根据其两分性命名为二叠系（Dyas）。但由于早在1841年莫企逊在乌拉尔山西坡彼尔姆（perm）一带，将相当于二叠系的地层命名为Permian系，因而1937年的国际地质会议正式采用Permian一名，我国仍译为二叠纪，时限为285－250Ma。

一、二叠纪生物界及其代表化石

一）脊椎动物

二叠纪时迷齿类中的块椎类占优势，可以Eryops（疑螈）为代表，其体长1.8m以上，脊椎骨异常坚硬，与现代鳄类的生活习性相似，是两栖动物进化中的高级阶段代表。原始爬行类，其类型也更多样，较著名的是背部具帆状脊椎棘的盘龙类，主要发现于北美地区，可以Dimetodon（异齿龙），为代表。

兽孔类中的二齿兽类，在二叠纪中、晚期至三叠纪由于演化迅速、遍布世界各大洲，而成为陆相地层中的重要化石，可以Dicynodon（二齿兽）为代表。

此外，钜齿龙类中的Shihtienfnia（石千峰龙）在中国山西已有发现。适应于淡水、河口一带水中生活的爬行类，形态特化，如Mesosaurus（中龙），在南非和巴西早二叠世地层中均有发现，可作为这两个大陆在地史上曾经相连的证据。

二）植物界

二叠纪早期仍以高大的石松、节蕨、科达类及真蕨、种子蕨类为主。中国大部分地区内早二叠世以Cathaysiopteris（华夏羊齿）及Gigantonoclea（单网羊齿）等较常见。

晚二叠世早期以Lobatannularia（瓣轮叶）和Gigantopteris（大羽羊齿）最为繁盛。二叠纪晚期裸子植物占据了主导地位，松柏和苏铁十分繁盛，华南地区发现的Ullmannia（鳞杉）可为代表，已显示出中生代植物群面貌。西欧地区由于干旱气候出现较早，晚二叠世起即进入中生代阶段。

三）海生无脊椎动物

1、二叠纪则以网格长身贝和极其繁荣的特化类型Lerptodus（蕉叶贝）和Oldhamina（欧姆贝）等最为显要，其他还有石燕贝类等。

2、珊瑚在早二叠世四射珊瑚再度繁盛，以三带型复体珊瑚最为重要，形成晚古生代阶段的第三个发展高潮期，也是古生代的最后一次大规模造礁期。主要代表有Wentzellophyllum（伊朗珊瑚）在中高纬度冷温水域则有小型单体四射珊瑚Lytuolasma（厚壁珊瑚）等。床板珊瑚在晚古生代也很重要，早二叠世Hayasakaia（早坂珊瑚）等都是重要标准化石。晚二叠世珊瑚类大量减少，已不具重要地层意义。二叠世末四射珊瑚和床板珊瑚全部灭绝。

3、有孔虫类在早二叠世中期蜓类演化达到全盛期，以壳体大，旋向沟或拟旋脊、列孔发育以及副隔壁的出现为重要特征，主要代表有Parafusulina（拟纺锤蜒）、Misellina（米斯蜓）和Neoschwagerina（新希瓦格蜒）等。晚二叠世蜒类渐趋衰亡，残存的少数代表不仅个体重新变小，旋壁也变薄仅有致密层和透明层，如Palaeofusulina（古纺锤蜓）等；甚至形体有特化现象，最后壳圈不再包卷，如Codionfusiella（喇叭蜒），二叠纪末期蜓一类完全绝迹。

4、菊石类以早二叠世的Kufengoceras（孤峰菊石）为重要代表。晚二叠世，以具齿菊石型缝合线的为特征，可以Pseudotirolite（假提罗菊石）为代表。

四）海生无脊椎动物的地理分区

晚古生代的海生无脊椎动物的分布，显示了明显的地理分区。

西欧、北美东部、哈萨克斯坦、澳大利亚和我国大部地区，海生生物繁盛，生物的丰度和分异度均较高，常见珊瑚、苔藓虫、层孔虫、海绵等造礁生物以及大量腕足及蜓类，组成了暖水生物群，构成了古特提斯生物大区，代表低纬度区热带一亚热带气候，恰好与欧美一华夏植物区一致。

北亚、我国新疆北部至东北北部，生物群分异度较低，不见特提斯型生物，缺乏生物礁，泥盆纪时常见小型单体珊瑚，二叠纪则以腕足类Yahovlevia（雅可夫贝）。Spirifereila（小石燕），蜒类Momodiexodina（单通道蜓）和Uraloaercs（乌拉尔菊石）动物群组合为特征，代表北方海域的温凉水动物群，称之为北方生的大区，与北温带安加拉植物区范围一致。

南方冈瓦纳地区，包括南美洲、非洲、印度、澳大利亚、新西兰和藏南、滇西等地不发育造礁生物，石炭、二叠纪以小型单型单体珊瑚Lytvolasma（厚壁珊瑚）和厚壳双壳类Eurydesrma（宽铰蛤）为代表有的动物群，构成了冷水型动物群组合，显示了该区属南半球中、高纬度寒凉气候区，与舌羊齿植物区位置相当，称为南方生物大区。

五）二叠经末期生物灭绝事件

晚古生代生物演化的一个重大事件，是二叠纪末海生生物出现大规模的群集灭绝。有人统计，二叠世未绝灭的生物科数占60％，种数减少了96％，被认为是显生宙以来最大的灾变。绝灭的主要生物是蜓类、四射珊瑚、床板珊瑚、三叶虫、笔石、长身贝等。有些生物数量骤减，如具铰合构造的腕足类及海百合等。我国华南地区二叠纪末，除蜓类和四射珊瑚等绝灭外，据统计腕足类有82％的属，菊石有94％的属，非蜓有孔虫有95％的属亦绝灭，与全球情况吻合。导致如此大规模生物群集绝灭的原因，虽长期以来许多人作过多方面的研究与探讨。但至今仍争论颇大。有人主张地球本身的因素是主要的，如海平面变化造成的海陆变迁、气候的变化、微球粒火山喷发、Ir异常偏低等。也有人强调地球以外的因素，如中国湖北黄石发现地外溅射物、南非新发现陨击坑等。如果结合二叠纪末期由于板块拼合所造成的联合大陆基本形成、大规模的海退、迅速变化的古气候条件、重要的古地磁极性倒转、可能存在的一些天外因素的影响，以及各门类生物对演变中的环境条件的适应能力等因素作综合考虑，也许能够对引起生物群集绝灭的复杂原因得出令人信服的结论。

第八章 中生代

第一节 三叠纪

三叠纪一名与二叠纪相同，意为三分。来自德国南部，从230Ma至195Ma共延续了35Ma。本纪为中生代的第一个纪，陆地面积不断扩大，海洋面积缩小，干旱气候带分布广泛。本纪构成了一个构造阶段——印支阶段。在本纪晚期，全球性构造运动再次活跃，不但导致联合古陆进入分裂解体阶段，而且对于特提斯海和环太平洋带的构造发展也产生立刻重要影响。

一、三叠纪生物界及其代表化石

古生代末期的全球性绝灭事件导致了生物界面貌的重大变革。中生代开始，海生无脊椎动物开始呈现崭新面貌，软体动物占据了主体；陆生动植物进入一个新的发展阶段，脊椎动物首次占领了海陆空领域。

〈一〉脊椎动物：

二叠纪末期的生物绝灭事件在脊椎动物演化当中没有明显反映，所以两栖类中的迷齿类，原始平行类当中的二齿兽类等成为三叠纪初期的主要成员，著名的Lystrosaurus（水龙兽）就是后者的代表。

三叠纪中晚期出现大量新类群，原始的恐龙类Coelophysis（腔骨龙类）和最原始的哺乳类（摩根尖齿兽、三尖齿兽等）晚三叠世迅速得到发展，成为爬行动物的突发演化期。

〈二〉陆生植物组合和气候分区

三叠纪以裸子植物中的松柏苏铁银杏类以及蕨类的繁荣为特征。

早三叠世：古生代高大的石松类只存下矮小类型。早三叠世著名的Pleuromeia（肋木）广布于世界各地，仍是重要的标准化石。

晚三叠世随着潮湿气候带的扩大，真蕨类极为繁盛，中国境内以天山-秦岭为界分成D-C植物区和D-B植物区。南方热带亚热带近海环境：D-C植物群，以双扇蕨科中的Dictyophyllum（网脉蕨）-Clathropteris（格脉蕨）植物群为特征（T3-J2）；北方潮湿温带内陆环境：D-B植物群，以莲座蕨科中的Danaeopsis（拟丹尼蕨）-Bernoullia贝尔瑙蕨）植物群为代表（T2+3）；混生植物组合：主要分布于两大区之间的塔里木盆地。

〈三〉海生无脊椎动物以及国际分阶

三叠纪海生无脊椎动物中的菊石和双壳类最为重要。菊石在二叠纪末几乎绝迹，仅有的一支幸存到三叠纪最早期，以著名的耳菊石为代表。随着菊石类得到辐射演化迅速繁衍，三叠末期又遭受一次灭绝事件，仅少量延至侏罗纪。

三叠纪菊石演化存在一定规律：在壳饰和缝合线形态方面由壳面光滑、简单齿菊石式进化到壳面瘤肋发育、齿菊石式或菊石式。

早三叠世早期：Otoceras耳菊石和Ophiceras蛇菊石，代表壳面光滑的原始类型；早三叠世晚期：Tirolites提罗菊石，壳面出现简单的瘤肋；中三叠世：Paraceratites副齿菊石，肋分叉，瘤节2-3排；晚三叠世：Trachyceras粗菊石，代表缝合线和壳饰都复杂的类型。

其它生物门类：

中三叠世的海百合类Encrinus 石莲和Diplopora 双孔藻有时大量出现；早三叠世的Neospathodus 新铲刺和中、晚三叠世的Gondolella
舟刺等可以划分为22个生物带，具有重要的地层学意义。

生物分区：以海生无脊椎动物菊石分区比较明显，但主要是早三叠世，中晚三叠世由于海侵范围扩大，各区相连，生物成分混杂，分区不明显。

古地中海区（特啼斯区）：古地中海向东至喜马拉雅，华南区，向西至北美南部，以提罗菊石为代表；北极海区（北极太平洋区）：以狄那菊石和西伯利亚菊石为代表；南方区（太平洋区）：亚洲北部，北美北部，印度尼西亚，马来西亚，越南等，以来克菊石为代表。

第二节 侏罗纪（Jurassic Period）

侏罗纪的名称来源于瑞士、法国交境的汝拉山，由德国学者A.von洪堡（1795）最早使用“侏罗灰岩”演绎而来，后来国际上习用的下统（里阿斯，Lias）、中统（道格，Dogger）和上统（麻姆，Malm）则起名于英国。开始于2.05亿年，结束于1.35亿年，延续了7000万年。

一、侏罗纪生物界及其代表化石

一）脊椎动物：

侏罗、白恶纪的脊椎动物已呈现典型的中生代面貌，爬行动物已经在地球上的陆、海、空生态领域占统治地位。陆地生活的恐龙类按腰带（骨盆）类型，可分为晰臀类（又区分出素食的晰脚类和肉食的兽脚类）和鸟臀类两种。晰脚类个体巨大，四足行走，颈尾很长，头小齿弱，在湖沼地区营“两栖”生活。四川盆地上体罗统的马门溪龙（Mamenchisaurus），长约22m，估计体重达30－40t，是晰脚类繁盛期的典型代表。早期的原始晰脚类禄丰龙（Lufengosaurus，）发现于川滇地区早体罗世红层中，身长6m，站立身高约2m，前肢较短。

爬行类重返海洋生活的类型首先发生于三叠纪，我国西藏希夏邦马峰发现的喜马拉雅鱼龙（Himalayasaurus）就是实例。侏罗纪是鱼龙类最繁盛的时期，以最典型的鱼龙（Ichthyosaurus，）为例，体型适于游泳的程度可以和最成功的鱼类比美。鱼龙类于白垩纪早期绝灭，但蛇颈龙类自体罗纪早期出现以来却在晚白垩世进入发展极盛期。适应空中飞翔的爬得类现知开始于侏罗纪，喙嘴龙（Rhamphorhynchus，）形体不大（约0.7m），前肢加长，后脑及眼发育，但保留一个长尾，是原始飞龙类的代表。

鸟类最早的化石记录是1986年发现于北美得克萨斯州三叠系的原始鸟（Protoauis）。在此之前德国巴伐利亚州上侏罗统（提唐期初）发现的始祖鸟（Archaeopteryx），由于兼备羽毛、前抓、牙齿等特征，一直被当作由爬行类演变成鸟类的中间环节而闻名于世。辽西北票地区义县组火山岩系近底部沉积夹层（尖山层）中近年发现的早期鸟类化百孔子鸟（Confuciusornis），虽较始祖鸟更原始的鸟类化石（中华龙鸟）的报道，确切的研究成果尚待正式发表，反映辽西地区对了解决脊椎动物如何从陆地飞到天空这个世界瞩目的难题具有重要意义。一种爬行类向哺乳动物过渡的云南下侏罗统发现的卞氏兽（Bienotherium），实际上就是似哺乳类动物。原始哺乳类（古兽类）从体罗纪中期开始分化，个体大小如鼠或猫，牙齿已分为门齿、犬齿和前后臼齿。

二）陆生植物组合

侏罗纪至早白垩世植物界总貌相似，裸子植物占主导地位，真蕨类仍很重要，中国南北植物分区也继续存在。中国北方处于潮湿温带有利于聚煤的环境，植物化石组合是划分对比地层的重要佐证，早、中侏罗世的锥叶蕨（Conopteris）－拟刺葵（Phoenicopsis）植物群和早白垩世的刺蕨（Acanthopteris）－鲁福德蕨（Ruffondia）植物群可为代表。

中国南方及西北地区中侏罗世晚期起出现红层，植物化石稀少，但在东准噶尔石树沟存有完好的硅化木森林。晚侏罗至早白垩世银杏类极少，真蕨类仅见小叶型，松柏类鳞片状小叶紧贴在枝上，如柏型枝（Cupressionocladus）或角质层增厚，如短叶杉（Brachyphyllum）孢粉组合比较单调，其中克拉梭粉（Classopollis）含量达到70－80％，都反映较为干热的气候环境。

三）湖生生物组合

中生代以来大陆面积的增广导致湖生淡水动物群的迅速发展，成为陆相地层划分对比的重要依据。东亚地区晚侏罗世十分繁盛的热河生物群以出现东方叶肢介（Eosestheria）－类蜉蝣（Ephemeropsis）－狼鳍鱼（Lycoptera）为特征，是最著名的代表，简称E－E－L动物群。

湖生生物的空间分布也能反映古气候和古纬度特征。中侏罗世晚期大型厚壳的始丽蚌（Elamprotul）－褶珠蚌（Psilunio）动物群，分布于浙西、豫北、冀北、北疆及其以南地区，而薄壳小型的费尔干蚌（Ferganoconcha，可自体罗纪延续至早白垩世早期）主要分布于中国北部。

四）海生生物组合、国际分阶及侏罗－白垩纪生物分区

侏罗纪菊石类均具复杂的菊石式缝合线，壳饰再次呈现从光滑、简单到分叉复杂的变化趋势。早侏罗世初期有壳面光滑沟裸菊石（Psiloceras），稍后出现具简单肋脊的白羊石（Arietites）、香港菊石（Hongkongites）。中侏罗世起菊石类进入突发演化阶段，种类增多，有大头菊石（Mccrocephalites）等。晚侏罗世常见壳饰分叉复杂的三叉菊石（Perisphinctes）、束肋旋菊石（Virgatosphinctes）等。

箭石类在休罗纪时也成为重要标准化石，如侏罗纪的似箭石（Belemnopsis），双壳类在侏罗纪以三角蛤类、牡蛎类和海扇类较为重要，如早侏罗世的伟拉海扇（Welya）、中侏罗世的三角蛤（Trigonia）等。

海相侏罗，白垩系特提斯区的分阶，在国际上被普遍采用，介绍如下，其中伏尔加阶是北方区的特殊名称，顶界略高于提唐阶。

上述中生代海动物面貌和地层分阶主要反映热带、亚热带特提斯区特征。中国境内的海侵主要来自特提斯区，但东部沿海一带有时受到来自北极太平洋区或.北方区海侵，带来特殊的动物群。

晚三叠世黑龙江东部那丹哈达岭出现鄂霍茨克髻蛤（Entomonotis ochotica），华南武陵山以东湘赣地区出现的长铰贝荚蛤比较种（Bckeuellia cf. matsushitai）等双壳化石，都证明海侵来自代表中纬度温带海域的北极太平洋区。晚休罗至早白垩世黑龙江东部出现来自北方区的雏蛤（Buchia）动物群，代表温凉水域海侵的影响。

藏南珠峰地区三叠系中出现耳菊石、正海扇（Eumorphotis）等常见北方海域分子，代表了非热带生物区系的特点，称为生物地理的两极分布现象（Bipolarity）。证明位处特提斯洋南岸的冈瓦纳板块北缘处于南半球温带海域。侏罗纪时珠峰地区海生动物群仍与特提斯南岸的印度－马达加斯加区相似。白垩纪起特提斯南北岸生物区的差异逐渐消失，显然和印度板块开始北漂以及特提斯洋向北消减萎缩事件有关。

第三节 白垩纪

白垩一名源于西欧，在西欧广泛形成了白垩质沉积物，并且在英吉利海峡两岸构成了白色断崖，故而得名。开始于135Ma，结束于65Ma，共延续70Ma。白垩纪通用二分法。本纪是中生代的最后一个纪，无论是在有机界还是无机界都经历了重大变革，许多生物在纪末灭绝。在构造方面，发生了大规模的大陆漂移，南北美与欧洲非洲分裂，大西洋已经扩张，古地中海（特提斯）逐步萎缩，非洲与欧洲逐渐接近，冈瓦纳大陆首先解体，环太平洋带与侏罗纪相似，地壳运动活跃，岩浆活动不止，并且仍然是一个重要的成油气、成煤的时期。

一白垩纪生物界及其代表化石

〈一〉脊椎动物

爬行动物仍占绝对优势，特别是恐龙类依然占据着陆海、空生态领域。一些类型的脊椎动物也得到了更大发展。

早白垩世时大型晰脚类仍然存在，山东所产的师氏盘足龙Helopus zdantskyi就是佐证。兽脚类前肢特化，便于捕捉，后肢坚强，牙齿锋利，是凶狠的食肉猛兽。晚白垩世著名的霸王龙Tyranosaurus 。鸟臀类经常两脚行走，两腿姿势和脚的三趾构造和鸟类相像，一般在白垩纪更趋繁盛，并进一步分化出鸟脚龙、剑龙、甲龙和角龙四个亚目。鸟脚龙可以东亚北方下白垩统广泛分布的鹦鹉嘴龙Psittacosaurus为例，个体大小如猫或小狗，嘴弯曲成钩状；我白垩世的鸭嘴龙类，则广布于北方大陆。剑龙和甲龙都身披骨板，牙齿细弱，以柔软植物为食，显然甲胄式骨板是防御性武器。剑龙从侏罗纪晚期已经出现，四川发现的沱江龙就是一例，早白垩世后迅速绝灭。甲龙则在晚白垩世继续繁盛，取代了剑龙的生态环境。角龙在白垩纪后期开始发展，是白垩纪末期最繁盛和最晚绝灭的恐龙类，三角龙Triceratops，是其著名代表，与现代的凶猛素食犀牛有类似之处。此外，晚白垩世地层中常保存有成窝恐龙蛋化石。

海生爬行类沧龙Mosasaurus,也于晚白垩世广布于世界各地。白垩经飞龙类发展更加完善，我国新疆早白垩世的准噶尔翼龙Dsungaripteris,两翼伸开长达2m，嘴角牙齿己减少，头顶的中棱已开始向后伸出。北美晚白垩世的无齿翼龙Pteranodon个体巨大，翼展可达7m。白垩世末无论是陆上恐龙类、海中蛇颈龙和沧龙米以及天空的飞灰类都遭到灾变性集群灭绝(mass
extinction)的厄运，是生物演化史中的重大事件，从而结束了统治地球达一亿八千万年的爬行动物时代。白垩纪起古兽类区分出有袋类和更高级的有胎盘来，有袋类当时广泛分布全球各大陆，有胎盘的小型食虫类则仅见于北方大陆，辽西阜新早白垩世含煤地层中发现的远藤兽就是一种原始食虫类。

〈二〉被子植物的兴起

早白垩世晚期被子植物已在全球广乏分布，晚白垩世起则占统治地位，可以悬铃木Platanus（俗称法国梧桐）等为代表。东北鸡西城子河组已发现世界上最早（早白垩世中期）的被子植物化石群亚洲叶，近年辽西地区晚侏罗世晚期地层（义县组下部）中则发现与侏罗世古老分子共生的似被子植物化石，显示东北亚的半潮湿-潮湿温带可能是被子植物的发源地。早白垩世早期的潮湿温带聚煤环境出现于内蒙古-东北和东北亚地区，早白垩世晚期由于全球暖热气候带扩大，聚煤环境转移到乌苏里江以东的俄罗斯滨海一带。晚白垩世的温湿聚煤环境则在北美西部滨海带。

〈三〉湖生生物组合

早白垩世湖生生物组合，叶肢介类以延吉叶肢介Yanjiestheria、直线叶肢介Orthestheria为主；双壳类以类三角蚌Trigonioides-褶珠蚌Plicatounio-日本蚌Nippononaia (简称TPN动物群)为代表，鱼类以出现固阳鱼Kuyangichthys、昆都仑鱼Kuntu1unia和副狼鳍鱼Paralycoptera为特征;介形类中女星介Cypridea的繁盛高峰一般被视作早白垩世的标志。

晚白垩世的湖生生物组合代表分子有真瘤模叶肢介Euestherites、假嬉蚌Pseudohyria、松花江鱼Sungarichthys和哈尔滨介Harbinia。

白垩纪的湖生生物组合同样具有自身的特点。早白垩世的中鲚鱼，晚白垩世的中国叶肢介等仅见于东南地区，晚白垩世的华美叶肢介局限于川滇一带，反映武陵山两侧存在一定的生物隔离因素。

〈四〉海生生物组合

白垩纪菊石呈现特化的趋势，游泳型保持平旋壳型和复杂壳饰，但缝合线渐趋简单，如喜马拉雅菊石Himalayaites。底栖型壳形特化十分明显，晚白垩世繁盛，如壳体拉长变直的杆菊石Baculites，呈螺旋状的旋菊石Turri1ites和不规则旋绕状的日本菊石Nipponites。

箭石类在白垩纪仍为重要标准化石，以小箭石Belemnitella为代表。双壳类在白垩纪以厚壳的叠瓦蛤Inoceramus，较著名。非蜓有孔虫和海胆类在白垩纪大量繁盛，形成重要分带化石。前者如截球虫Globotruncana、盘房虫Orbitolina等，后者如小蛸枕Micraster等。

白垩纪的生物分区现象同侏罗纪基本一致，只是从白垩纪开始特提斯南北两岸生物区的差异逐渐消失，显然和印度板块开始北漂以及特提斯洋向北消减萎缩有关。

第九章 新生代

第一节第三纪

新生代是 地球历史中最近65Ma的地质时期，以其生物界总貌与现代相似而得名。包括第三纪和第四纪，新生代被称为是被子植物和哺乳动物的时代。其中第四纪以人类的出现为特征，因而被称为人类的时代。新生代是地球岩石圈构造演化演化发生重大变动的时期。印度板块与古亚洲板块拼和，新特提斯洋消失，青藏高原急剧隆升。古太平洋板块运动方向改变，古亚洲大陆东缘形成现代的沟-弧-盆体系，大陆内部弧后或内陆裂谷活跃。气候发生显著变化，大冰期活跃。

1 早第三纪早期是古有蹄类及肉齿类（古老类型）是以植物为食的有蹄哺动物。与后来的有蹄类（奇蹄类、偶蹄类）相比，个体较小，齿比较原始，四肢和脚粗短，比较笨拙。包含几个平行进化的不同类别，主要是纯脚类、踝节类、裂齿类和恐角类等。

在古新世及始新世早、中期极度发展，到始新世晚期或渐新世大都灭绝。如我国古新世的阶齿兽Bemalambda，个体大小如狼。早始新的冠齿兽Coryphodon。此外，亚洲特有的Anagalida，在我国华南有不少发现。肉齿类也是已灭绝的古老类型哺乳动物，在第三纪早期很繁盛，如始新世的鬣齿兽Hyaenodon。

2 早第三纪中、晚期奇蹄类高度发展和食肉类繁荣时期。前一阶段的“古老类型” 大量灭绝或衰退，被进步的有蹄类（奇蹄、偶蹄）及肉食类的裂脚类Fissipedia所代替。啮齿类、长鼻类和灵长类的发展使动物群更为丰富。现代哺乳动物的祖先已基本出现。而奇蹄类是演化发展的极盛时期，大部分奇蹄类在早第三纪末期灭绝。而马却适应的很好。雷兽类Brontotheriidae最初出现于始新世早期，到渐新世中期发展到繁盛顶峰时，但很快灭绝。两栖犀类Amynodotiae是已绝灭奇蹄类的另一代表。到渐新世不久即灭绝。

3、晚第三纪是偶蹄类大发展和象的迅速演化时期，动物总貌与现代更为接近。偶蹄类一般每脚有2或4或个趾，脚的中轴是在第三和第四趾上，多数具有反刍功能。偶蹄类与奇蹄类都于始新世兴起，但早第三纪是奇蹄类的繁荣时期，而偶蹄类在晚第三纪大为繁盛。象（长鼻类）的演化主要反映在齿及头骨方面。由于象的演化快，分布广（除澳洲外遍布全世界），具有重要的地层划分意义。肉食类继续发展，奇蹄类中的马及犀等在鉴定地层时代上仍比较重要。

〈二〉被子植物的发展及地理分区

被子植物在新生代占主要地位并得到突发演化，裸子植物和蕨类等只占次要地位。早第三纪被子植物基本上是乔木，到晚第三纪植物界已基本上由现代属组成，并有大量的现生种。

中国第三纪植物群有两个发展阶段。早第三纪是木本植物大展阶段，以木本被子植物的乔、灌木繁盛为主。晚第三纪是草本植物大发展阶段，草本植物逐渐增多，大量现代种属出现。

第三纪的植物地理分区，一般分为泛北极植物区、热带植物区及南级植物区。而热带植物区由于东西半球组成不同，有人进一步分为次一级的古热植物区（东半球）和新热带植物区（西半球）。

泛北极植物区属温带型，以落叶乔、灌木为主，包括被子植物的三毛榉Fagus、桤木Alnus、桦Betula、杨Populus和柳Salix，裸子植物的松柏类如红杉Sequoia以及蕨类植物的石松、卷柏等。

热带植物区以热带、亚热带常绿树为主，包括喜热的被子植物樟Cinnamomum、木兰Magnolia，棕榈科的似沙巴榈Sabalites，已绝灭的槲叶及大型的裸子植物和蕨类植物。热带亚热带常绿型植物分布的北界，早第三纪早、中期达到阿拉斯加等北纬70°±地区，晚第三纪南移至北纬35°左右。

〈三〉其它门类的植物化石

海生微浮游生物的钙藻，数量丰富、分布广泛、形态结构演变迅速，是新生代重要分带化石。如古新世初期的Markalius inversus,中新世早期的Helicopantasphaera ampliaperta等。淡水轮藻类在我国第三纪地层划分、对比方面也有一定作用，常见有Peckichara（倍克轮藻）和Hornichara（栾青轮藻）等。

〈四〉海生及淡水无脊椎动物概况

在海生无脊椎动物中，原生动物中的有孔虫及放射虫极为繁盛，浅海以软体动物的双壳类及腹足类占统治地位。如海扇Pecten、牡蛎Ostrea、纺锤螺Fusus、刺螺Cerithium等，并常与有孔虫、海胆及苔藓虫组成海相介壳灰岩。第三纪晚期以来繁盛的六射珊瑚往往形成大型珊瑚礁。

有孔虫可分底栖和浮游两类。底栖有孔虫如大型的货币虫Nummulites等，在早第三纪热带、亚热带海域分布很广，特别是在古地中海区的下第三系灰岩中广布，往往形成特殊的货币虫灰岩，故在欧洲常称早第三纪为货币虫纪。浮游有孔虫如抱球虫Globigerina、圆幅虫Globorotalia等，一般个体很小，演化快、分布广，是重要的洲际对比化石。

淡水无脊椎动物中，叶肢介大为衰退，双壳、腹足、介形类以及昆虫则进一步发展。在不同时期中，它们的组合面貌不同，在陆相地层划分、对比和沉积环境研究中有一定价值。常见淡水软体动物有腹足类如扁卷螺Planorbis、田螺Viviparus；双壳类的丽蚌Lamprotula、河蚬Corbicula等。介形类极为繁盛，是陆相地层划分、对比的重要门类之一，如金星介Cypis、真星介Eucypris、土星介Ilyocypris、小玻璃介Candoniella等。

〈五〉第三系下界及其年龄

第三系下界即著名的白垩、第三系灾变事件界线。海相生物地层中，一般以浮游有孔虫Clobecomuse daubiergensis等的首次出现作为第三纪的开始，将丹麦阶（Danian）归人第三系底部，第三纪起始年龄为65Ma。

第二节   第四纪及中新生代地史概述

1
第四纪是哺乳动物现代化和人类发展时期

更新世早期动物群的特征既有第三纪关系密切的属种，同时又出现一些现代类型。以中国哺乳动物化石资料为例，早更新世包括南、北两个动物群：北方（河北阳原）的泥河湾动物群，其中有残留的长鼻三趾马Proboscidipparion，又有新出现的野牛Bison、三门马Equus sanmeniensis等；南方（广西）的柳城动物群，其中有残留的前东方剑齿象Stegondon preorientalis，又有新出现的云南马Equus yunnanensis、步氏巨猿Gigantopithecus blacki等。虽然，早更新世可以秦岭、淮河为界分为南、北两个动物群，但南、北动物群中仍有一些共同属种，说明两个动物群之间仍有一定联系。

更新世中期动物群特点是：有少量的第三纪残留分子和相当数量的现代类型，南、北动物群差别相当明显。代表北方的周口店动物群，含有肿骨大角鹿（肿骨鹿） Megaloceros pachyosteus、中国缟鬣狗Hyaena sinensis和披毛犀Coelodonta antiquitatis等北方特有的类型。南方的万县盐井沟动物群，包含有大熊猫Ailuropoda melanoleuca及东方剑齿象Stegodon ordosianus等南方特有的属种。

更新世晚期，以大量出现生属种，但尚存有现在已灭绝的属种为特征。代表北方的萨拉乌苏动物及丁村动物群，包含有鄂尔多斯大角鹿Megaloceros ordosianuus、最后斑鬣狗Crocuta ultima、原始野牛Bos primigenius及披毛犀。南方仍以大熊猫-东方剑齿象动物群为特征，但产有智人化石。东北与华北在更新世早、中期动物十分相似，但更新世晚期东北地区出现披毛犀及普通猛犸象动物群，普通猛犸象动物群，代表典型的寒冷气候动物群。全新世动物群及其分布与现代十分接近，以不包含已灭绝属种为特征。一些更新世特有的属种，如大角鹿Megaloceros、披毛犀和猛犸象均已绝灭，而犀及象等分布范围大为缩小，现在仅限于东南亚及非洲。

2 从猿到人的演化: 从猿到人的进化有大量化石证据，可分为三个阶段。

①南方古猿或南猿阶段: 南方古猿能直立行走，其中一部分古猿制造和使用最原始的石器，相当亍考古学划分的旧石器早期的前一阶段，从而进人人为发展的最初阶段，或从猿到人的过渡阶段。南方古猿化石大部分在非洲发现，基本分属三个种非洲南方古猿Australopithecus africanus、粗状南方古猿A.robustus和包氏南方古猿A.boisei，可能只有比较进步的非洲南方古猿才进化为后一阶段的直立人。最初人们认为人类起源亍1Ma前，后来化石的发现使人类开始时期推进到2－3Ma前。近年在肯尼亚发现了早达四、五百万年的猿化石，我国山西垣曲也发现古老的始猿化石。所以人类与猿类的分界以及早期人类出现的年代，到目前为止还是有待进一步研究的重大基础理论课题。

②直立人阶段: 直立人（Homo erectus）四肢与现代人基本相似，脑量增大，所制和使用的石器仍很原始，相当于考古学划分的旧石器早期的后一阶段。现在已为多数人接受用来取代原来的“猿人”名词。因为从猿到人进化过程中，最初阶段是南方古猿而不是直立人。早在20年代，我国周口店发现的北京猿人（或中国猿人） Sinanthropus pekingensis应改为北京直立人（或简称北京人）Homo erectus pekingensis。陕西蓝田发现的蓝田人Homo erectus lantianensis比北京人年代早。云南元谋发现的元谋人Homo erectus yuanmonensis，古地磁测定年龄为1.7Ma，也经北京人年代为早。直立人的年代基本相当早更新世中、晚期至中更新世，它的化石分布于亚、非欧广大地区。北京人洞穴堆积中有灰烬层，这是北京人使用火的遗迹。蓝田公王岭蓝田人头骨出土层中发现有炭，可能是未充分燃烧的树木枝干。与元谋人时代相当的山西芮城西侯度遗址发现烧过的鹿角，反映元谋人也有用火的可能性。因此，直立人开始用火似无疑问，我国找到的古人类用火遗迹是目前世界上最早的。而南方古猿尚无用火的确定证据。

③智人阶段: 智人从脑量及直立行走的姿势已与现代人相近。智人化石表明，大约五万年以来，智人在体质方面进化很少，而文化方面则突飞猛进。早期智人（古人）不仅能制造更进步的石器，并能取火御寒，利用兽皮蔽体，相当于考古学划分的旧石器时代中期。可以德国发现的尼安德特人Homo sapiens neanderthalensis、我国广东韶关发现的马坝人和山西襄汾发殃的丁村人为代表。晚期智人（新人）是现代人的直接祖先，不仅能复杂的石器，做衣服，并用骨、壳等制成装饰品，相当于考古学分期的旧石器时代晚期。可以印度尼西亚爪哇岛及加里曼丹岛发现的克鲁马努Cro-Magnon人、我国周口店发现的山顶洞人和广西发现的柳江人为代表。

综上所述，从猿到人的进化，主要表现在人体的直立行走，脑量的增大和不断改革劳动工具等方面，反映了劳动创造人的过程。

三〉第四系下界及其年龄

关于第四系下界，在第十八届国际地质会议上曾建议意大利北部海相卡拉布里阶（Calabrain）和陆相维拉弗朗阶（Villafranchian）的底界作为更新统与上新统的分界，国际上至今基本沿用。但对于海相卡拉布里阶底界的同位素年龄（K-Ar法）存在不同意见：①距今1.87Ma，相当地磁极性时间表中奥尔杜威（O1duvai）正极性来亚时底界；②距今1.64Ma，相当于奥尔杜威正极性亚时顶界或稍高。近年，国际上流行后一方案。陆相第四系下界，争论较大。我国黄土剖面发育完整，近年研究证明黄土开始沉积于距今2.45Ma前，大约相当于松山反极性时与高斯正极性时（M／G）之间，国内目前暂视为第四系底界年龄。但是由于陆相第四系分布分散，海陆相地层间对比困难，划分下限的依据有不同主张（生物、气候、冰川等），对于第四系起始年龄尚有1.7Ma、3.3－3.5Ma等我种意见。第四系下界仍是重大基础理论问题。

第十章 地史学发展中的一些基本问题及展望

地层学研究中等时性特别是全球等时性是一个及其重要的基础地质理论问题。在这个问题上的认识大体经历了把地质物质性和和等时性互相结合的统一地层单位概念，到强调两者严格分离的多重地层单位概念，现在又走向在更高层次上重新探讨两者结合（即用地层学研究方法优化年代地层单位）的新阶段。这个过程符合“肯定-否定-否定之否定”的辨证规律，也与人类社会生产技术水平的发展密切相关。

全球范围内,20世纪中叶前的地质工作首先要求建立全球通用、野外又便于识别的年代地层单位（界、系、统），趋于强调岩性、生物、不整合面以及岩浆和变质作用相互结合的统一地层学单位的思想很容易得到普遍接受。

20世纪70年代《国际地层学指南》的公布，标志着多重地层单位概念确定了全球主导地位。由美国人A.B.肖根据测向加积原理提出的“全部侧向可追索的非火山成因浅海沉积的岩石地层单位都必然是穿时的”，这种地层穿时性普遍原理观点，对原有的统一地层单位概念形成很大冲击。

70年代中随着油气盆地勘探工作中地震反射法的大量应用，利用地震资料研究地下地层三维空间结构关系的地震地层学应运而生：地震地层学主要是依据爆砹引起波反射（回声测距）原理，研究地下反射界面（由岩性、物理性或岩石孔隙中所含流体类型差异所引起的具有波阻抗差的物理界面）的构造形态。大量实践证明这种物理界面基本上是具有等时性的年代地层界面，它们往往与层序间的不整合面一致，而非宏观岩性界的反映。地震地层学上这项重要发现揭示了地层内物理界面与等时性之间存的内在联系。美国人P.R.凡尔等指出层序及其顶底不整合界面的成因受全球海平面升降控制，从而将地震地层学发展成为研究建立全球年代地层单位的层序地层学。显然，层序物理界面具有等时性的新概念对于多重地层单位强调的地层穿时性普遍原理是一次重要的冲击。80年代以来层序地层学的研究已由井下剖面发展至地表露头，由于多学科方法的结合渗透不断提高研究精度，目前正向高分辨率地层学或全息地层学方向迅速发展。

展望20世纪末至21世纪地层学发展趋势，层序地层学研究中首先需要对海平面升降是否真正具有等时性作深入的剖析。因为地史中引起海平面升降的原因既有全球性的大陆冰盖消长、大洋中脊强烈扩张等因素，也有区域性甚至地方性的构造升降、陆源碎屑供应速率等原因，需要予以小心分辨。此外，目前流行的层序地层模式主要来自新生代以来大西洋沿岸的被动大陆缘外陆棚至上陆坡地带。对于不同地史阶段、不同类型沉积盆地（舍内陆盆地和深海洋盆）中不同级别层序发育特征，以及相互之间的等时性对比尚少研究，这些都是亟待加强的前沿课题。

二  地史发展中的阶段性和演化节律问题

地球历史发展的阶段性是否客观存在，在第四章中曾经论及。从理论上说，事物发展是间歇性和阶段性的。这种阶段性发展的特征在生物演化方面表现得最为清楚。

1
生物演化的阶段性

在植物界里，菌藻植物占统治地位的时代长达28亿年。从志留纪晚期起裸蕨植物出现，石炭纪起种子蕨占领陆地不同气候带，晚二叠世起裸子植物已占主导地位，晚白垩世起已进入被子植物时代，各阶段的时间间隔大约在100Ma左右。

动物界有类似情况，图中各门类的宽度代表属的多少，可以看出高等脊椎动物的大理出现，鱼类于泥盆纪，两栖类始于石炭纪，爬行类于第晚二叠世，哺乳类始亍早第三纪，与植物界的阶段划分大体相合或稍为滞后。左方无脊椎动物不同门类则出现复杂的情况，它们之间的相互消长由多种因素所决定，但与全球海水进退规程有一定联系。

显生宙以来已知在奥陶纪末（438Ma）、晚泥盆世弗拉斯期末（360Ma）、二叠纪末（250Ma）、三叠纪末（205Ma）和白垩纪末（65Ma）都发生过全球规模生物集群绝灭事件。每次集群绝灭期（mass extinction interval）之后，又都跟随发生劫后残留分子的残存期（survival interval）、少量新生分子产生的复苏期（recovery interva1）和大量新生分类单元辐射演化的辐射期（radiation interva1）。显然，生物界的演化并非遵循渐进均变的进化模式，而是体现了相对稳定演化以及老类型突发式生物绝突发型绝灭类型突发式辐射演化相互交替的节律性阶段发展特征。

地质发展历史中不应将地球视作一个弧立于宇宙环境之外的封闭系统，地外天文因素直接参与地史发展进程是值是重视的前沿研究方向。白垩纪末生物灭绝事件提供了一个很好的突破口，将会今后的天、地、生综合关系研究产生的深远的影响。

2
沉积演变的阶段性

在沉积作用演变的阶段性及其主要趋向研究方面，虽然在灵敏性和精度方面不及生物演化，也得到一些基本的共同认识。沉积作用及其产物也是地球不同层圈相互影响和相互作用的现象和结果。图表示了地史中不同沉积岩类型出现时间和百分比的概略统计。例如特殊的硅铁沉积相（BIF）主要形成于2600－1990Ma阶段，它的出现可能显示气圈和水圈中氧含量的浓度增加，海水中氧在被固定形成沉积的作用与生物放氧作用之间形成平衡状态，因而被称为过渡阶段。从1800Ma前开始，最老的红层和鲕状赤铁矿层出现，反映大气中氧量进一步增高，距今700Ma左右前出现大量卤化物和硫酸盐蒸发沉积，都是氧含量不断增加的表现。

随着太古宙以的铁镁质海底熔岩的减少，杂砂岩在碎屑岩中的比例下降，石英砂岩和长石砂岩含量增长，反映硅铝质陆壳地块的成长过程。从碳酸盐岩含量来看，太古宙时比例极小，元古宙时增加到沉积岩总量5％—＞20％ ，古生代起达到25％左右。陆上火山岩也自中元古代起含量逐渐增加，陆相碎屑岩自石炭纪起比例明显提高。从古生代以来海相碳酸盐沉积和碎屑沉积之间互为消长的关系看，碳酸盐的高峰海侵的广布，出现于寒标志着武纪至早奥陶世、晚泥盆世至早石世和晚白垩世，与全球海平面升降曲线所反映的海侵面积变化趋势基本一致。可见上述沉积演变的大阶段与地球岩石圈构造演化、海平面升降和沉积介质性质以及生物成岩作用等条件密切有关。

3
岩石圈构造演化的阶段性

传统地槽学说将构造发展阶段的概念与地槽旋回相连系，承认地壳构造发展具有全球规模的阶段性。德国的H.施蒂勒提出全球性造山活动期（由角度不整合面代表）与全球性构造平静期交替发生的假说，并将在地质时间上相对短暂的突发的造山活动期称为造山幕。但通过大量地质调查实践，造山幕全球等时的假说与许多造山事实有矛盾，即便在地槽学说盛行时期也受到越来越多地质学家的怀疑和反对。

板块学说兴起后，由于全球岩石圈板块以相对均匀的速率持续不断地运动，不同造山带的构造演化史板块运动特点和汇聚边界性质不同而变化，并无一成不变的演化模式和时间进度。因此有的地质学家公提出不仅没有全球一致的造山幕，而且也不存在全球性的构造阶段。

板块学说中十分重要的威尔逊旋回概念，证明地球上特定部位岩石圈的构造演化确实存在一定的阶段性。岩石圈构造演化从运动、动力学角度的相对均速、连续的特性，和该区地壳物质组成、构造活动状态强经历由量变到质变的阶段性飞跃发展的矛盾对立的统一。因此在强调具体造山带构造演化特殊性的同时，不应一概否认地球岩石圈构造演化在全球规模上的共性。在这种情况下，运用统计方法来判别全局和个别的例外是有效的手段。

4
地球厉史中的自然节律及其成因探讨

大量地史资料的积累逐渐启发地质学者识认识到地球演化历史中存在诸多的周期性节律现象。A.W.Grabau根据当时全球已知的地层古地理资料，就提出了地球演化史中存在脉动节律的见解。20世纪6O年代以来，国内外许多学者对地史中全球性的生物绝灭、海平面升降、古气候变化、火山喷发、构造运动、古地磁极性倒转和地外天体撞南等事件的常见发生频率进行了大量统计，也都了发现存在一定的周期性节律现象，大都是集中于3O－35Ma范围之内。

由于上述地球不同圈层地质事件的演化显示了大体趋近的周期性节律现象，反映了地球演化史的一种常见自然旋回及其所跨越的地质时间—自然周期。在这种旋回（周期）内，地球演化史中往往经历了相对平静期和显著突变（或灾变）期的交替，地球不同圈层中发生的重大地质事件往往集中或趋近于这个突变期，显然不是一种偶然现象。

应当指出，地史中还存在规模更的自然旋回（周期）现象。例如全球性大冰期的时间隔2.8±3.5亿年，而地史中超级联合古陆形成-破裂-再形成的巨型旋回（周期），一般延续达500－600Ma，显然反映更高级别的自然阶段。至于米兰科维奇韵律，延续时间只0.4Ma至0.04Ma，则属于低级别的高频旋回性节律。

地球演化史中的上述旋回性节律的成因，显然应从宏观的天文地质学背景中去寻找。据现有天文学研究成果，太阳系在银河内旋围一圈的时间一般认为需2.8－3亿年，地球上的大冰川周期正好相符，而超级联合古陆旋回大体相当其两倍值；太阳系在银道面上下摆动的周期约为87Ma，每个周期内需要两次穿越银道面，平均每次间隔约33.5Ma，与前表中统计的多种质事件常见节律很接近；至于低级别的米兰科维奇韵律，一般认为与地球在太阳系内旋转的和轨道效应有关。

综上所述，从生物演化、沉积演变和构造-岩浆活动的突出变化，都可将地球历史划分为不同的发展阶段。用不同的根据划分的主要阶段，其分界或转折点虽然不尽相合，却表现大体的一致性。这就说明，地球的历史发展与事物发展的普遍规律一致，是间歇和分阶段的，具有不定的周期（节律）性。阶段划分的不一致可能是由于不同事物或事物的不同方面在发展过程中本夹具有差异性而形成的。由于事物这间普遍互相关联并受到共同因素的控制，这种不一致也可能是由于资料不全、研究处理不当所形成的。我们认为，继续坚持运用当代地球科学新理论、新方法开展多学科结合的深人研究，综合分析和比较研究地球不同层圈发展过程及其与开放的地外天广系统之间的内在联系，完善并修正反映各方面发展变化的地史发展主要阶段，进一步总结其规律性并探索其形成机制，是历史地质学今后长期热著追求的目标和任务，也是地球科学建立新的地球动力学模型的前沿研究果题。

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