二叠纪

二叠纪（Permian），显生宙古生代最后一个纪，晚古生代第三纪，以牙形刺Streptognathodusisolatus首现作为开始标志，其时间划分为298.9 ±0.15Ma~251.902±0.024Ma^[注1]，历时约4700万年，设立三统九阶，应建立9枚“金钉子”，目前已建立8枚。^[2][1]

二叠纪时期基本延续了石炭纪时期的地理结构，活跃的全球构造使海西运动达到巅峰，海西运动在二叠纪时期使冈瓦纳大陆和劳俄大陆板块完全拼合形成超级泛大陆后并使其继续向北漂移，许多地槽区相继封闭形成高峻山系，地台区上则出现了大型内陆盆地，陆地面积进一步扩大。^[2][3][4]

二叠纪时期以极寒的大冰期开始，以极热的温室气候事件为结束，经历了急剧的气候变化，气候分带日益明显，并促进了生物界的重要变革。^[2][3][4]

二叠纪中无脊椎动物以䗴tíng类、珊瑚、菊石、腕足类、牙形刺为主，苔藓虫、腹足类、双壳类演化辐射分类发展，末期四射珊瑚、横坂珊瑚、䗴、三叶虫灭绝，菊石类演化为高级类型，腕足类减少。脊椎动物中两栖类、原始爬行类、昆虫类得以繁荣发展，鱼类中以软骨鱼和硬骨鱼为主要代表。二叠纪时陆生植物进一步发展，早期植物与石炭纪相似，以石松类、有节类、真藤类和种子蕨类为主，晚期出现了繁荣于中生代的裸子植物，如松柏类、苏铁类和银杏类等。二叠纪末期发生了显生宙以来规模最大的生物大灭绝事件，并最终导致古生代的生物群种最终被中生代生物群所替代。^[2][3][4]

苏格兰地质学家罗德里克·默奇森（Roderick Murchison）在俄罗斯乌拉尔山脉西坡发现一套发育完整、含有化石较多的地层，该地层上包括了“一大套泥灰岩、页岩、灰岩、砂岩和砾岩层”，并以弧式覆盖在石炭系上。其范围以伏尔加河东至乌拉尔，从阿尔汉格尔海一直延伸到奥伦堡南部草原。罗德里克·默奇森以该地区出露地点中部的古代王国彼尔姆（Permia）命名为Permian系，英文名为俄文的音译。1859年美籍法裔地质学家J·马歇尔（J·Mancou）根据德国南部二叠纪地层下部红色砂岩的赤底统(陆相)和上部为镁质灰岩的镁灰岩统(海相)明显二分层的特点建议将二叠纪英文Permian一词改为Dyassic一词，二叠系中文名是根据该名称意译而来。^[5][6]

在二叠纪命名初期，国际上一直沿用的是二叠纪地层二分性的特点将二叠纪划分为早二叠世、晚二叠世的二分方案，随着对古生物演化的深入认知，二叠纪底界向下延伸至原石炭系的上部，使二叠系地层被三分，逐渐形成了当前国际二叠纪年代地层表三阶九统的划分方案。其地层系统自下而上依次分为乌拉尔统（阿瑟尔阶、萨克马尔阶、亚丁斯克阶、空谷阶）、瓜德鲁普统（罗德阶、沃德阶、卡匹敦阶）、乐平统（吴家坪阶、长兴阶），二叠纪已设立8枚金钉子。^[2][1]

统（世）阶（期）GSSP批准时间底界值（Ma）顶界值（Ma）GSSP 位置开始标志乐平统长兴阶2005年批准254.14 ±0.07251.902 ±0.024中国浙江省湖州市长兴县煤山镇煤山D剖面牙形刺（Clarkina wangi）首现吴家坪阶2004年批准259.51 ±0.21254.14 ±0.07中国广西壮族自治区来宾市以东20千米处蓬莱滩剖面牙形刺（Clarkina postbitteri postbitteri）首现瓜德鲁普统卡匹敦阶2001年批准264.28 ±0.16259.51 ±0.21美国瓜德鲁普山国家公园内的Nipple Hill剖面牙形刺（Jinogondolella postserrata）首现沃德阶2001年批准266.9 ±0.4264.28 ±0.16美国瓜德鲁普山国家公园内的Getaway Ledge剖面牙形刺（Jinogondolella aserrata）首现罗德阶2001年批准273.01 ±0.14266.9 ±0.4美国德克萨斯州和新墨西哥州交界处的瓜德鲁普山国家公园内的Stratotype Canyon剖面牙形刺（Jinogondolella nankingensis）首现乌拉尔统空谷阶未设立283.5 ±0.6273.01 ±0.14未设立近牙形石（Neostreptognathus pnevi）首现亚丁斯克阶2022年批准290.1 ±0.26283.5 ±0.6俄罗斯联邦乌拉尔省Ural Mts的Dalny Tulkas剖面牙形刺（Sweetognathus whitei）首现萨克马尔阶2018年批准293.52 ±0.17290.1 ±0.26俄罗斯联邦巴什科尔托斯坦共和国克拉斯诺乌索利斯基北东约5千米处牙形刺（Mesogondolella monstra）演化序列中M.monstra首现阿瑟尔阶1996年批准298.9 ±0.15293.52 ±0.17哈萨克斯坦北部阿克托比市（Atobe）东南50千米处阿德尔拉希沟（Aidaralash）剖面牙形刺（Streptognathodus wabaunsensis）演化序列中的S.isolatus首现参考资料：^[2][1]

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，该地层表将二叠纪地层系统设立为三统八阶。^[7]

统（世）

统（世）阶（期）中国年代表（统）中国年代表底界值（Ma）顶界值（Ma）命名命名点位开始标志乐平统长兴阶乐平统长兴阶254.14252.17赵金科、盛金章1981年命名中国浙江省湖州市长兴县煤山镇煤山D剖面牙形刺（Clarkina wangi）首现吴家坪阶吴家坪阶260.4254.14Kanmera和Nakazawa1973年命名中国广西壮族自治区来宾市以东20千米处蓬莱滩剖面牙形刺（Clarkina postbitteri postbitteri）首现瓜德鲁普统卡匹敦阶阳新统冷坞阶——260.4梁文平1991年命名中国浙江省桐庐县冷坞村牙形石（Jinogondolella postserrata）首现沃德阶孤峰阶————又称茅口阶，叶良辅、李捷1924年命名^[8]中国安徽省泾县孤峰镇^[8]牙形石（Jinogondolellanankingensis）首现^[8]罗德阶祥播阶————范嘉松1990年命名中国贵州省紫云县城以南44千米处猴场附近䗴类（Cancellina）首现乌拉尔统空谷阶罗甸阶————曾称栖霞阶，盛金章、李星学1994年命名^[9]中国贵州省罗甸县纳水剖面^[9]䗴类（Brevaxina）首现^[9]亚丁斯克阶船山统隆林阶————黄志勋、时言、魏沐朝1982年命名中国广西壮族自治区隆林县龙桑䗴类（Pamirina davasica）首现萨克马尔阶紫松阶299——张正华、王志华、李昌全1988年命名中国贵州省紫云县羊场乡北西约500米处以近球形䗴类（Sphaeroschwagerina、 Robustoschwagerina）首现阿瑟尔阶参考资料：^[7][10]

二叠纪在石炭纪的地理结构继续发展，冈瓦纳大陆和劳俄大陆板块完全于乌拉尔世完全拼合成超级泛大陆，并向北继续漂移。西伯利亚板块与哈萨克斯坦板块在二叠纪时期与波罗的板块碰撞聚合，最终在二叠纪末、三叠纪初最终形成贯通南北的统一大陆，超级泛大陆（Pangea）。大陆的西侧为泛大洋，东侧为古特提斯洋，在古特提斯洋中分布着由土耳其、伊朗、阿富汗、羌塘、拉萨、滇缅马等地块组成的基默里地块将特提斯洋分割成为古特提斯洋和新特提斯洋两部分，基默里地块在向北漂移的过程中裂解分散于三叠纪时期与西伯利亚板块碰撞，古特提斯洋和新特提斯洋又重新聚合成为新特提斯洋。^[2][11]

二叠纪的泛大陆横跨地球南北两极，其地层的分布特点受纬度和气候的影响，生物地理分区明显，特提斯构造域和劳俄大陆主要以碳酸盐岩沉积为主，冈瓦纳大陆地区以陆相、河湖相碎屑岩沉积为主。二叠纪地层记录了晚古生代大冰期向温室期转变，其海陆变迁、气候变化、海域盐度的不同，导致了二叠纪时期生物界的显著不同。二叠纪末期发生的地质史上规模最大的生物大灭绝，形成无机界和有机界系统的划时代变革，也为中生代生物群的发展提供了广阔的生态空间，意味着中生代时期的即将到来。^[2][12]

二叠纪的矿产与石炭纪相近，主要为沉积型矿产，以煤、铝土矿、盐类为主，磷、铜、锰、石油和天然气也是常见的资源。^[4][13]

石炭纪、二叠纪是世界上最重要的成煤时期，早二叠世是二叠纪中主要的成煤期，晚二叠世在部分地区形成煤系。西伯利亚通古斯盆地、南美的巴拉那盆地、非洲的卡鲁盆地、印度东部的切里亚煤田、中国华北山西地区的煤田都是形成于早二叠世的大型煤田。^[4][13][14]

二叠纪时期的油气资源丰富，并含夹油页岩。主要分布在美国的俄克拉何马州和得克萨斯州、俄罗斯的欧洲部分、荷兰和德国等地，中国新疆维吾尔自治区的克拉玛依油田、华北地区的山西地区也有可采油页岩，四川盆地地区的天然气储量也较为丰富。^[3][4][15]

海侵超覆及其对古风化壳改造有关的沉积矿产， 广泛分布于二叠纪世界各地的含煤地层中，在海侵范围较少时铝受风化形成风化物，受海侵影响搬运入海，沿海岸线分布，超覆在陆地地层的剥蚀面上。^[4][15][16]

海侵超覆及其对古风化壳改造有关的沉积矿产，主要以赤铁矿和菱铁矿为主。^[4][15]

二叠纪铜矿有三种类型，一种分布在玄武岩层中，成脉状或似层状分布；一种存在于煤系地层中，为煤系地层的含铜砂岩；一种产在地槽区海底火山喷发后形成海底喷发岩中的含铜矿床。^[4][15]

沉积型矿产，一般呈层状分布，形成于古陆边缘浅海地带的含锰硅质页岩中，下二叠统是锰矿的形成期，一般以软锰矿为主。^[4][15]

海平面上升，温暖潮湿的气候条件下，钙、磷融入海洋中形成了大量的含磷地层，二叠纪时期的磷矿主要分布在美国的蒙大拿州、爱达荷州、怀俄明州等地及俄罗斯乌拉尔山西部、中国东南部的江苏、浙江和福建等地。^[4][13]

盐类矿床形成于干燥炎热的泻湖或海湾的蒸发环境，全世界分布极广，常产于上二叠统中，以美国、苏联、德国储最最大，岩盐多分布白俄罗斯、俄罗斯。^[4][13]

二叠纪初期以极寒的大冰期开始，从石炭纪早期开始结束语二叠纪的冰川活动被称为石炭—二叠纪冰期（晚古生代大冰期），是显生宙内持续时间最长的冰川活动期，于石炭纪宾夕法尼亚亚纪—二叠纪乌拉尔世达到巅峰，大陆冰盖几乎覆盖了整个南半球，冈瓦纳大陆的南极洲、南美、非洲、印度和澳大利亚等地均发现冰川沉积，中国西部的保山、腾冲和拉萨地块也有冰成杂砾岩沉积。^[2][17]在早二叠世之后形成冰退，气候开始由冰室气候向温室气候转变，地表植被更替，大气中二氧化碳浓度升高，全球气温变暖，大陆地表干旱化趋势增强。在北纬15—30°出现了干燥炎热的沙漠性气候，美国新墨西哥州、德克萨斯州西部发现巨厚硬石膏和盐类沉积以及科罗拉多东部大片沙漠沉积都表明其气候的干燥性。二叠纪末期西伯利亚火山喷发，导致全球气温急剧上升，低纬度地区海水表层温度快速提高了8℃，这一变化是导致海洋及陆地生态系统崩溃的主要原因之一。^[2][4]

二叠纪时期的生物界显示出与石炭纪演化连续性的特征，早期生物呈多样化发展的趋势，陆生植物进一步发展，以真蕨类和种子蕨类为主，无脊椎动物腕足类呈繁盛状态，以长身贝类为主要种类，菊石类辐射演化发展，䗴类、四射珊瑚繁盛，脊椎动物中两栖类、原始爬行类和昆虫类快速繁衍辐射，鱼类中软骨鱼和硬骨鱼也有重要的代表物种，部分生物在晚期演化至中生代类型。二叠纪时期的生物演化气候分带密切相关，不论是植物还是动物群，都呈现出明显的地理分区，不同的地区生物类群呈现出不同的特点。二叠纪末期发生了二叠纪末生物大灭绝事件，这是地质历史上规模最大、影响最深的生物灭绝事件，涉及到当时地球上95%以上的物种和86%以上的属级分类单元灭绝，这也是唯一已知的昆虫大规模灭绝。^{[4][13][18][19]}

二叠纪的海生无脊椎动物以䗴类、四射珊瑚、菊石类、牙形刺、腕足类为主，菊石类表现出明显的生态分异，长身贝目为腕足类的主要物种，苔藓虫、腹足类、双壳类辐射演化发展。受地理分异的差距影响，无脊椎动物群分为北方区(北极区)温水一冷水型动物群、冈瓦纳区(澳大利亚区)冷水型动物群和特提斯区(古地中海区)热带一亚热带型动物群三个区域类型，其生物种类和形态特征也随区域不同而呈现出不同的特点。^[4][13]

二叠纪时期的脊椎动物得到快速发展，类型也更加多样，脊椎动物的重要代表为两栖动物的迷齿类和爬行动物。二叠纪时期形成了完全陆生动物群并演化出第一批大型食草动物和食肉动物。早二叠纪陆生动物群以盘龙类、双足类和两栖类为主；中期以原始兽孔类动物为主，如恐龙；二叠纪晚期以更高级的兽孔类动物为主，如蛇龙类和二齿龙类。^{[4][19][11][20]}

二叠纪的植物发展分为两个阶段：早二叠世植物群面貌与晚石炭世相似，以石松类、有节类、真蕨类、种子蕨类和科达类为主，如栉羊齿（Pecopteris）及轮叶（Ammwlaria）等大羽羊齿植物；晚二叠世晚期随着气候温度的变化，出现了繁荣于中生代的高等裸子植物，如松柏类、苏铁类和银杏类等，如鳞杉（Uulmannia）、苏铁类的侧羽叶（Plerophyllwm）、松柏类的瓦家松（Walchia）和银杏类的拜拉（Beiera）。其植物的地理分区现象也有明显的地域差异，全球的植物地理分区分为安加拉温带植物区、欧美热带植物区、华夏热带植物区和冈瓦纳寒带植物区四个地理区。^[3][4][13]

学术界对大灭绝事件的持续时间尚有争议，主流学派分为两种观点，一部分认为此次生物大灭绝分多幕式推进，从瓜德罗普世卡匹敦期开始至二叠纪末结束，持续了较长的时间；一部分认为二叠纪末生物大灭绝具有突发性，与重大灾变因素有关，曾有二叠纪晚期大规模海退，地外天体撞击等假说。^[18][23]

波及陆地生态系统和海洋生态系统中的几乎所有生物类群，造成90% 到 95% 的海洋物种以及 70% 的陆地生物灭绝。^[18][19]

三叶虫类灭绝䗴类灭绝四射珊瑚、横板珊瑚腕足动物长身贝目、正形贝目灭绝海百合、腕足动物、菊石、棘皮动物、苔藓虫等出现大规模集群灭亡事件，数量急剧减少陆地上超过三分之二的两栖动物、蜥形纲、兽孔目科消失昆虫类中外翅总目、单尾目、古网翅总目、变翅目、原蜻蜓目灭绝

鳞木类、芦木类、种子蕨、柯达类植物等趋于衰微或濒于绝灭，耐旱型裸子植物，松柏类数目增加，苏铁类开始发展^{[2][6][18][19][23]}

关于大灭绝事件的成因学术界尚未有一个明确的结果，此前的研究大多认为由西伯利亚二叠纪时期火山喷发导致的温室气体释放和快速升温、海水酸化和缺氧^[24]；在对全球各种资料的分析处理中诸如泛大陆聚合、海水进退、天体撞击、甲烷释放、二氧化碳浓度增加、温度升高、海洋盐度的变化、海洋缺氧、海水酸化或毒化、伊拉瓦拉地磁极倒转、大陆干旱化、森林野火等各种原因法人假说也都被提及，各种解释之间的关联性和因果关系尚在进一步探索中。^[6]