泥盆纪(Devonian Period) , 显生宙 古生代 第四个纪,晚古生代第一纪,以 笔石 Uncinatograptus uniformis(均一钩笔石)首现作为开始标志,其时间划分为419.2±3.2Ma~358.9±0.4Ma ,历时约6000万年,设立三统七阶,建立七枚“ 金钉子 ”,其“金钉子”系统已确立完毕。泥盆纪底界划分来自于 同位素 测年为419.2±3.2Ma的泥盆系下泥盆统底界“金钉子”——洛赫考夫阶底界“金钉子”;顶界划分来自于同位素测年为358.9±0.4Ma的 石炭纪 底界杜内阶底界“金钉子”。
泥盆纪时期开始,陆地面积不断扩大,随着板块运动的发展,开始形成由北方北美、 欧亚 为主体的 劳亚大陆 和南方由南美、 非洲 、 澳大利亚 、 南极洲 等构成的冈瓦纳大陆,逐渐形成存在于晚 古生代 一早 中生代 时期的全球性 超大陆 泛大陆 ,也称为 盘古大陆 。泥盆纪时期随着 陆生植物 的发展,大气中 二氧化碳 的浓度降至接近现代水平,从 志留纪 时期的“温室 地球 ”转变成“冰室地球”。泥盆纪时期以 脊椎动物 中的鱼类大量繁盛为特征,称为鱼类时代;晚泥盆纪出现了鱼类向 两栖动物 的转变,标志着 动物界 开始向陆地方向演化。陆地上 维管植物 迅速繁盛,泥盆纪晚期 乔木 型陆生植物已占相当优势,并可形成小型森林,标志着 植物界 已完成了脱离水体的变革。 泥盆纪晚期有两次大规模的 生物灭绝 事件,分别是弗拉期与法门期交界期(F—F)形成的凯尔瓦瑟事件(Kellwasser Event)和泥盆纪— 石炭纪 (D—C)交界期形成的汉根贝格事件(Hangenberg Event),造成 生物量 急剧下降, 生物多样性 系统崩溃,许多在早 古生代 繁盛的物种灭绝。
定名
泥盆纪英文Devonian一词是由 英国 地质学家亚当·塞奇威克(Adam Sedgwick)和罗德里克-默奇森(Roderick Murchison)于1839年在英国的 德文郡 (Devon)创建,泥盆系一词用以指代该地区广泛分布的“ 老红砂岩 (Old Red 砂岩 )”同期的 地层 单元,"泥盆"一词是 Devon 的 日语 汉字音译。
时期划分
国际地层年代表
1972年, 国际地质科学联合会国际地层委员会 建立了全球第一个地层“金钉子”,泥盆纪底界“金钉子”—洛赫考夫阶底界“金钉子”;1985年通过了“三统七阶”的泥盆纪标准年代地层系统,其地层系统自下而上为下泥盆统(洛赫考夫阶、 布拉格 阶、埃姆斯阶)、中泥盆统(埃菲尔阶、 吉维特 阶)、上泥盆统(弗拉阶、法门阶)。至1996年埃姆斯阶底界“金钉子”确立,泥盆纪“金钉子”系统已全部确立。
中国地层表
中国地质调查局 和全国地层委员会组织实施下,经原国土资源部批准(国土资[2014]374号)出版发行了《 中国地层表 (2014)》,《中国地层表》《中国地层指南及中国地层指南说明书》是中国地质行业标准规范重要内容之一,在参考国际 地层学 研究的基础上编制了中国地区的地层年代表,该地层表将泥盆纪 地层 系统设立为三统十阶。
地史特征
全球构造
志留纪 末期结束了 加里东构造 阶段,从泥盆纪时期开始进入了 海西构造 旋回和海西构造阶段。 泥盆纪时期的板块活动相对稳定,其地理板块相对延续了志留纪时期的时代特征,南部由冈瓦纳大陆为主大陆, 赤道 附近形成了有劳伦大陆和波罗的大陆碰撞形成劳俄大陆。 地球 表面大部分被海水覆盖,主要洋区为 泛大洋 (Panthalassic Ocean), 哈萨克斯坦 岛弧 外延与 西伯利亚地区 板块之间形成索伦克尔洋(Solonker Ocean),华北华南板块与瓦岗纳大陆进一步分离, 古特提斯洋 (Paleotethys Ocean)范围扩大。泥盆纪中、晚期, 大洋 中脊的快速扩张导致全球 海平面上升 ,陆地面积进一步扩大,劳俄大陆与冈瓦纳大陆逐渐靠近,为日后 盘古 超大陆 ( Pangea )形成奠定了基础。
地层及地理特征
泥盆纪时期大陆上首次广泛发育红色 砂岩 ,被称为“老红砂岩大陆”。陆地范围的扩大出现了许多陆相沉积的 地层 。根据 岩性 、岩相、生物相及底栖组合大体可推断出泥盆纪出现过两次大规模的 海侵 海退 过程,一次出现在早泥盆纪晚期,一次出现在中泥盆纪吉维期中晚期,海侵活动导致底栖 腕足动物门 、 珊瑚 类的空前繁盛。泥盆纪的 沉积物 岩相出现了明显的地域特点,表明了其气候分带的现象。泥盆纪时期海洋及陆地上出现了种类丰富、数量众多的化石,表明了动植物该这一时期呈现出演化加速的进程。
矿产资源
铁矿
泥盆纪时期的 铁矿 资源大多处于当时的古陆边缘地带,初期海侵规模较小,在陆地上形成大量的风化物质,中、晚期时期海侵规模变大,许多陆地重新被海水淹没,风化物质在海陆交界地带沉积形成了典型的沉积矿产。
锰矿
锰矿 的形成多与深水环境有关,属于典型的沉积型矿产,泥盆纪中、晚期受 海侵 影响,形成含 锰矿 层,如中国 广西壮族自治区 的 碳酸锰 矿床,也称为桂平式锰矿。
能源矿产
包括石油、天然气。生物礁的大量分布有利于油气资源的形成。如 俄罗斯 乌拉尔 地区上泥盆统的浅海相礁 大理石 油田资源、 加拿大 中、上泥盆统交界处礁相岩层内的石油资源。
建材、化工原料矿产
泥盆纪时期盛产的 石灰岩 、 石英岩 及铝土 页岩 是现今重要的 建筑材料 或陶瓷原料。
其他
频繁的火山活动易形成诸多含矿矿层,泥盆纪时期多产层控型金属矿产,如中国华南湘粤地区的铅、锌、钨、锡、锑、碱 铁矿 ,中国 秦岭 地区的铅、锌、铜、汞、锑及 硫铁矿 。
气候环境
泥盆纪早期的 海退 使得陆地面积不断增加,根据泥盆纪 沉积物 的分布显示,泥盆纪时期已具有明显气候分带的现象。泥盆纪时期的 南极 位置约在现今 非洲 南部 津巴布韦 和 博茨瓦纳 一带, 北极 位于 泛大洋 中,其 地层 化石中多为 寒带 的冷水动物群,这也与古地磁资料所推断的结果相近。 赤道 穿过 加拿大 北部、北欧及 澳大利亚 东部的海洋, 非洲 北部、澳大利亚、 欧洲 南部和中国的 华南地区 位于当时的热带和亚热带地区,该部分地区在炎热干燥的气候条件下,形成了热带地区特有的红层和 蒸发岩 沉积。
从总体来看,泥盆纪的时期处于长期稳定的温暖环境,早期低纬度地区的海水表层温度可达35℃,至中期海水表层温度稳定在26~28℃之间,温暖适宜的环境使得造礁生物迅速发展,促进了 后生动物 礁的繁盛。晚期海水温度迅速上升,长期持续的高温引发了后生动物礁的大量死亡,逐渐引发形成了弗拉期与法门期交界期的 生物大灭绝 。
生命发展
脊椎动物
泥盆纪时期出现了大量的鱼类化石, 无颌类 和 有颌类 在近岸浅水环境中得到快速分异,数量和 种群 迅速增加,被称为鱼类时代。
泥盆世早期的鱼类以 无颌类 ( 甲胄鱼 类)和原始的有颌类( 盾皮鱼 类)为主,泥盆纪中、晚期出现了 软骨鱼类 ( 鲨鱼 )和高等 硬骨鱼 类( 硬鳞鱼 类、 肺鱼 和 总鳍鱼 类)。泥盆纪晚期,发现从 总鳍鱼类 中演化出可以用鳃和肺呼吸的“爬行”鱼类(如 格陵兰 岛上泥盆统的 地层 的 鱼石螈 ( Ichthyostega )),成为 脊椎动物 从鱼类向 两栖动物 进化的重大事件。
无脊椎动物
泥盆纪作为 晚古生代 的第一个地质时期,其无脊椎动物方面与 早古生代 呈现出显著不同的特点,早生古代繁盛的 三叶虫 大幅衰退,繁盛于 奥陶纪 和 志留纪 的 笔石 几乎全部灭绝,只剩少数的 单笔石 类和树笔石类,单笔石类在泥盆纪早期还作为重要的标准化石,但很快灭绝。 鹦鹉螺亚纲 大量减少,海林 类近乎灭绝。 腕足动物门 和珊瑚类进一步发展,成为泥盆纪的常见种类, 头足纲 中的无 棱菊石 类和棱菊石类、 苔藓虫 、层孔虫、 瓣鳃纲 、 腹足类动物 、 牙形石 等也在泥盆纪时期得到一定程度的发展。
植物类
志留纪末期陆地出现了少数的 裸蕨类 植物,至泥盆纪时期 陆生植物 已在全球范围内分布,并逐渐演化出根、茎、叶的系统分化。晚期 裸蕨类 植物灭绝,节蕨类、 石松门 、 真蕨纲 发展,出现了原始的 裸子植物 ,共同形成了最早的森林系统。