我們的地球——寒武紀晚期

5億年前的地球兩極,甚為壯觀,如今的北半球。聚集了眾多大陸,而在五億年前,除了臨近北極,有一部分居於現代俄羅斯水下地塊之外,這裡幾乎一片空白,南半球則更為令人驚奇。鄰近南極岡瓦納大陸近岸海底分佈著阿瓦隆尼亞大陸(英國部分地區,愛爾蘭和美洲東部沿海地帶),伊比利亞大陸(葡萄牙和西班牙)和阿莫里凱大陸(西歐的其它地塊)距現今的位置約1.3萬公里。

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寒武紀晚期地圖

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寒武紀晚期地圖

1.澳大利亞大建造

如今東澳大利亞所處的地區當時位於岡瓦納大陸的東海岸,包括一系列的山丘帶。這些山丘帶是由大陸的古核心被稱為“微大陸”的地殼相撞而形成的,開始時間大約5億年前。

2.不同年代的岩石

從散佈極廣的古阿瓦隆尼亞和阿莫里凱大陸上的地層可以看出寒武紀時期的海平面變化。水下形成的沉積岩中,顆粒越粗造它所形成的地點就越靠近海岸。這個地區最早的寒武紀岩石就是粗糙的砂岩,較晚形成的石頭則多為泥岩,由更小的顆粒組成,這表明海平面在寒武紀上升了。

3.名稱的由來

寒武紀取自威爾士的羅馬名稱“Cambria”,原因是19世紀早期該地區寒武紀地層最早被研究,這些地層有板岩砂岩和一些火山岩組成,其中含有蠕蟲類和早期貝類化石。

4.泥土沉積

威爾士北部和愛爾蘭東南部沉積著厚5000米的泥岩與砂岩等深海沉積物。威爾士北部的泥岩之後被壓縮成板岩,如今主要用來做屋頂材料

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5.橫渡海洋

到了寒武紀晚期伊阿珀託斯洋已成為分割崗瓦那大陸波羅地大陸和勞倫大陸的巨大海洋。在接下來的幾百萬年的時間裡,板塊運動將阿瓦隆尼亞大陸,阿莫里凱大陸和伊比利亞大陸從岡瓦納的海岸分離開,並使之向著勞倫大陸運動,縮小伊阿珀託斯洋麵積的同時又造就了一片新的海洋,即瑞亞克洋。

6.加里東造山運動

4.95億年前,寒武紀末期,一座山脈開始在菠蘿地大陸上出現,位置是如今斯坦威亞的北部。隨這波羅地大陸與一系列火山島相撞,這些山不斷壯大,隨後又導致蘇格蘭加里東山脈和美洲阿巴拉契亞山脈形成。

7.阿拉斯加增生

古勞倫大陸構成了如今北美洲的核心部分,在寒武紀晚期,北美洲大陸西海岸與現在的樣子迥然不同,阿拉斯加不過是一塊兒小半島。被稱作“地體”的陸地區域與阿拉斯加南部的勞倫大陸海岸相撞。板塊運動將這些地體推向北方,一直到達阿拉斯加,使得阿拉斯加的面積逐漸擴張變大。

8.不列顛哥倫比亞

在這段時間內,勞倫大陸橫跨赤道,在寒武紀時期,不斷上漲的海平面淹沒了越來越多的大陸區域,於是到該時期結束時,一半的陸地都淹沒在海水之中。在如今不列顛哥倫比亞的東部地區,水下的泥石流困住了加拿大著名的布爾吉斯頁岩化石群。

寒武紀晚期。這一時期以節肢動物的興衰和原始脊椎動物的出現為標誌

自經歷冰川遍佈的前寒武紀晚期之後,由岡瓦納南部大陸,勞倫大路(北美大陸),波羅地大路(歐亞大陸)西伯利亞大陸(亞洲)和阿瓦隆尼亞大陸(歐洲西部)組成的潘諾西亞大陸開始分崩離析,形成了伊阿珀託斯洋,即今大西洋的前身。當時氣候變暖遠超現在的平均氣溫,世界也變得潮溼,從寒武紀之初就已經開始上升的海平面仍然在持續上升,一直延續到寒武紀晚期,此時,北美大陸半數以上的陸地都已被淺海淹沒。

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寒武紀晚期海洋

滅絕事件,這些溫暖卻光照充足的海水生物發展和多樣化提供了理想的環境,但這一過程並不那麼順利,地球曾經經歷過多次大規模生物滅絕事件。那麼在寒武紀中期,似乎由起伏不定的海平面變化引起的,隨著海平面從寒武紀前期較低水平上升,海洋生物群居在擴張中的陸架海上。大約在5.09億年前,寒武紀中期的海平面再一次降低,破壞了淺海生態環境,導致70%的物種消失。這事件沒有列入五大生物大滅絕事件之一。儘管向古杯動物這樣繁多的生物滅絕了,但其他更能生存更具侵略性的食肉動物在寒武紀中期演化,如奇蝦和拉幹蟲,二者都具有適於咬噬的口器,而其他食肉動物主要蠕蟲類,需要將獵物整個吞掉。

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生物化石

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化石復原圖

皮卡蟲和布爾吉斯頁岩,寒武紀早期時期出現的軟體動物與腕足動物動,(雙殼的無脊椎動物),繼續多樣化繁殖,但是這一時期最可能發展的莫過於一種叫做皮卡蟲的游泳生物。這是已知的,最早的,具備脊椎早期特徵的動物,特徵是一根長長的硬棒和脊髓神經。人們認為,皮卡蟲是所有脊椎動物的祖先,也包括人類在內。與動物一樣,其他生命形式仍然只能生存在海洋中。這些生命形式包括藍藻和早期的多細胞藻類。自20世紀80年代以來,各個時期的生物在信息量倍增。其中大部分是從加拿大布爾吉斯頁岩獲得的化石,除此之外,還有中國雲南省澄江縣的帽天山頁岩和格陵蘭北部的西里斯帕斯特的化石進行補充。

節肢動物包括三葉蟲是當時最為普遍的海洋有機生物,並持續的發展繁榮。許多節肢動物身披重甲,覆有刺和象鍊甲一樣的骨甲,這些都是為了保護自己免遭食肉動物的捕食。直到後來,節肢動物以堅硬的甲殼(主要有海水中的碳酸鹽和磷酸鹽構築而成)覆蓋身體。

帶刺的奇異生物。這個在波爾吉斯頁岩發現的動物非常奇怪,正如其名字怪誕蟲一樣,人們起初認為其背部直立的刺是它的腿身下活動的附肢是它的進食器官,但之後科學家將它們反轉了一下,經過漫長的調查研究,科學家最終弄清哪裡是首哪裡是尾。

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凱里生物群,發現於貴州省劍河縣革東鎮八郎村後山,屬中寒武世時期,是全球三大布爾吉斯頁岩型生物群之一。凱迪生物化石非常豐富,目前凱里生物群有11大門類,120個屬的化石,包括多孔動物及開腔類,腔腸動物和刺細胞動物,蠕蟲類,觸手動物和水母狀化石,萬足動物,軟體動物,節肢動物,棘皮動物,宏觀藻類,疑源類,還包括了大量的軟軀體動物化石。如各種軟節肢動物,葉足類,各類蠕蟲,水母狀化石,奇蝦,高足杯蟲等,其中,保存完整的各種三葉蟲化石和棘皮動物是凱里生物群的特色。

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凱里生物化石

凱里生物群是我國繼澄江生物群后發現的又一個寒武紀布爾吉斯頁岩性生物群,為早期後生生物及寒武紀布爾吉斯頁岩型生物群的整體演化提供了中寒武世早期這一環節。凱里生物群時代早於布爾吉斯頁岩生物群而晚於澄江生物群,在生物演化上處於承前啟後的位置,為中寒武世,生物的發生輻射,遷移和滅絕的研究提供了大量的資料。

最近,南京古生物所朱學劍副研究員和彭善池研究員等在廣西壯族自治區西部的百色地區靖西縣果樂鄉附近的寒武紀晚期地層中發現了豐富的、保存精美的布爾吉斯頁岩型生物群,並將其命名為果樂生物群。該生物群的發現填補了布爾吉斯頁岩型生物群在寒武紀晚期的空白。 寒武紀晚期是海洋無脊椎動物演化史上的一個重要轉折時期,在此期間,寒武紀演化生物群向古生代演化生物群逐漸過渡。果樂生物群的發現為探討這兩個生物群之間的演化關係提供了非常重要的佐證材料。

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果樂生物群化石

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果樂生物群化石


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