寒武纪

寒武纪（Cambrian Period），显生宙古生代第一个地质时代，其时间划分为538.8±0.2~485.4±1.9Ma^[注1]，共设立四统十阶，已建立6枚“金钉子”。底界划分来自于同位素测年为538.8±0.2Ma的纽芬兰统底界“金钉子”——幸运阶“金钉子”，顶界划分来自于同位素测年为485.4±1.9Ma的奥陶系下奥陶统底界“金钉子—”特马豆克阶“金钉子”。^[1][2]

寒武纪作为划分显生宙与前寒武纪时代的分界，其最主要特征是发现了大量的动物化石，其种类约有2500多种，除脊椎动物外，几乎包含所有门类。寒武纪时期地壳系统稳定，罗迪尼亚超大陆分解后在寒武纪时期重组，形成一个以冈瓦纳大陆为主的大陆板块，新的超级大陆从南半球向南延伸到南极，北半球则形成了一个超大的大洋系统—泛大洋（Panthalassic Ocean）。^[1][3][4]

寒武（Cambria）一词最早是由英国地质学家亚当·塞奇威克（Adam Sedgwick）于1835年以英国北威尔士西北部的寒武山脉提出初次命名，Cambria是英国西北部地区的坎布里亚郡，原是英国古代的一个王国威尔士，其威尔士文（Cymru）拉丁化后转变成为Cambria。其中文名称源自于日语的汉字音译一直沿用。^[5][6][7]

2005年，国际地层委员会采纳了2004年由寒武系分会批准的“四统十阶的划分方案”，将寒武系地层自下而上划分为：纽芬兰统（幸运阶、第二阶）、第二统（第三阶、第四阶）、苗岭统（乌溜阶、鼓山阶、古丈阶）、芙蓉统（排碧阶、江山阶、第十阶）。其中第二阶，第二统的第三阶、第四阶，第十阶为尚未命名的临时名称。^[1][2]

寒武纪时代划分统（世）设立时间与命名由来阶（期）设立时间底界值（Ma）顶界值（Ma）GSSP位置开始标志时代特点纽芬兰统（Terreneuvian）2007年设立，以加拿大纽芬兰岛的现代法文名称“Terre Neuve”(古法文为TerreNeuffve)幸运阶(Fortunian)2007年538.8±0.2~529加拿大纽芬兰岛东南部Burin半岛的幸运角（Fortune Head）剖面遗迹化石足状锯形迹（Treptichnus pedum）首现，也是唯一一个用遗迹化石来定义底界的年代地层单位埃迪卡拉纪的软体动物消失，小壳类化石动物增多，古杯动物地球首现，建造了最早的以后生动物为骨架的生物礁，海底有藻席覆盖的海底底质转变为生物扰动的混合底质^[8]第二阶(Stage 2)尚未设立~529~521尚未设立——第二统(Series 2)尚未设立第三阶(Stage 3)尚未设立~521~514尚未设立——全球性生物矿化事件大爆发，地层中发现大量的微体动物骨骼和外壳化石，以小壳类化石居多，古杯类动物快速发展，莱氏虫灭绝，寒武纪生命大爆发第一次高峰。第二统晚期出现全球性海平面下降，在北美、 西伯利亚地台 、 澳大利亚均出现海退事件^[8]第四阶(Stage 4)尚未设立~514~509尚未设立——苗岭统(Miaolingian)2018年6月设立，以中国贵州省苗岭山脉命名乌溜阶(Wuliuan)2018年6月~509~504.5中国贵州省黔东南苗族侗族自治州剑河县乌溜-曾家岩剖面三叶虫类印度掘头虫（Oryctocephalus indicus）首现球接子类三叶虫首现，古杯类动物大灭绝鼓山阶(Drumian)2006年~504.5~500.5美国犹他州米勒德县鼓山球接子类三叶虫(Ptychagnostus atavus）-始祖褶纹球接子首现层位古丈阶(Guzhangian)2008年3月~500.5~497中国湖南省湘西土家族苗族自治州古丈县罗依溪剖面 三叶虫（Lejopyge laevigata）-光滑光尾球接子首现层位芙蓉统(Furongian)2002年设立，以中国湖南省别名“芙蓉”命名^[6]排碧阶(Paibian)2003年8月~497~494中国湖南省湘西土家族苗族自治州花垣县排碧乡四新村球接子类三叶虫( Glyptagnostus reticulatus）-网纹雕球接子首现层位全球范围海退事件，表层海水氧化，地层水缺氧硫化，生物大范围灭绝（Hawke Bay全球大海退时间），托模特壳动物群、莱德利基虫目三叶虫、德氏虫类、索克虫类灭绝^[8]江山阶(Jiangshanian)2011年8月~494~489.5中国浙江省江山市碓边B剖面球接子类三叶虫（Agnostotes orientalis）-东方拟球接子首现层位第十阶(Stage 10)尚未设立~489.5485.4±1.9尚未设立——参考资料：^[2]

中国地质调查局和全国地层委员会组织实施下，经国土资源部批准（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。^[9]

统（世）阶（期）中国年代表底界值（Ma）顶界值（Ma）命名开始标志纽芬兰统幸运阶晋宁阶538.8±0.2——彭善池2000年命名，命名剖面在中国云南省晋宁市梅树村痕迹化石（Tricophycus pedum）首现第二阶梅树村阶——521钱逸 1977年命名，命名地点和层型点位位于中国云南省晋宁县梅树村小壳化石（Anabarites trisulacatus-Protohertzina anabacica）组合首现为标志第二统第三阶南皋阶521_彭善池2000年命名，层型点位位于中国贵州省余庆市小腮曾家屯剖面三叶虫（Tsunyidiscus niutitangensis）首现第四阶都匀阶——509彭善池2000年命名，层型点位位于中国贵州省丹寨南皋九门冲三叶虫（Arthricocephalus chauveaui）首现苗岭统乌溜阶台江阶509——彭善池2000年命名，层型点位位于中国贵州省剑河八郎村附近的乌溜—曾家岩剖面三叶虫（Oryctocephalus indicus）首现鼓山阶王村阶————彭善池2000年命名，层型点位位于中国湖南省永顺王村东南4千米的酉水河北岸公路边球接子类三叶虫（Ptychagnostus atavus）首现古丈阶古丈阶——497彭善池2008年命名，层型点位位于中国湖南省湘西土家族苗族自治州古丈县罗依溪剖面 光滑光尾球接子三叶虫（Lejopyge laevigata）首现芙蓉统排碧阶排碧阶497——彭善池2004年命名，层型点位位于中国湖南省湘西土家族苗族自治州花垣县排碧乡四新村球接子类三叶虫( Glyptagnostus reticulatus）首现江山阶江山阶————彭善池2010年提交提案，层型点位位于浙江省江山市碓边B剖面球接子类三叶虫（Agnostotes orientalis）首现第十阶牛车河阶——485.4彭善池2008年命名，层型点位位于中国湖南省桃源瓦尔岗村被通往慈利的公路旁球接子类三叶虫（Lotagnostus americanus）首现参考资料：^[9][10]

在元古宙末期，大陆裂解成为诸多古陆版块并被地槽区分隔，地台沉积盖层不断发展，形成了广阔又相对稳定的陆表浅海环境。自新元古界末期开始，地球开始了新一轮的构造运动，该运动被称之为加里东构造阶段。

加里东构造将现在的南美洲、南极洲、非洲、印度、澳大利亚古陆板块聚合形成瓦岗纳古陆，北美古陆与格陵兰古陆聚合形成劳伦大陆，与西伯利亚、哈萨克斯坦、塔里木、波罗的、华北、华南古陆以零星分布的方式集聚在南半球，古陆之间以地槽带形成沉积。北半球形成了一个超大的大洋系统—泛大洋（Panthalassic Ocean），南半球位于西伯利亚大陆板块西南的为古大西洋（Iapetus），位于波罗的和西伯利亚大陆之间的为埃吉尔洋（Ægir），位于波罗的和冈瓦纳大陆之间的被称之为澜洋（Ran）。

全球性的构造运动一直持续到寒武纪中期，形成著名的泛非造山带、东非造山带、库尔加造山带等并导致冈瓦纳大陆聚合并发生旋转运动，古大西洋扩张形成上万公里长的大洋中脊。^[1][11][12]

寒武纪时期是一个海洋占优势的时代，其形成的地层多为海相地层。期间发生过多次的海侵活动，大陆版块重新被海水所淹没，如中国的华北地台，形成于古元古代末期的吕梁运动，在震旦纪时露出地表，到寒武纪时期发生海侵时间后变成陆表浅海，直至中奥陶纪末期海水推出才形成现今的华北古陆。^[3]

大陆板块名称典型地区地层特点中国华北地台、华南地台、塔里木地台位于冈瓦纳大陆周边，南半球中低纬度地区，属Redlichiid三叶虫古地理大区。华南地台发育齐全，化石丰富，区域变化程度较大劳伦大陆板块北美东部、格陵兰岛位于南半球赤道低纬度地区，地台露出海面受多次海侵和海退沉积，Olenellid三叶虫古地理大区。典型生物群种有布尔吉斯页岩生物群、格陵兰岛Sirius Passet生物群西伯利亚板块西伯利亚南半球低纬度地区，大部分为陆表浅海环境，北部有陆地露出海面，西伯利亚三叶虫古地理大区。叠层石、古杯礁发育繁盛，小壳化石丰富，演化序列完整波罗的板块沙尔马提亚(Sarmatia)、芬诺斯堪的亚(Fennoscandia)位于南半球高纬度地区，沙尔马提亚(Sarmatia)、芬诺斯堪的亚(Fennoscandia)两处古陆呈南北分列在海平面之上，海进沉积序列（有浅海沉积也有深水沉积）。盛产Olenid三叶虫动物群、奥斯坦型动物群（Orsten-typefauna），低氧生存条件阿瓦隆板块加拿大纽芬兰岛东部、加拿大新斯科舍省局部、加拿大新布伦瑞克省南部、美国麻省、英国英格兰、威尔士又名阿瓦隆尼亚，南半球高纬度地区，与波多的维度大体相当，从冈瓦纳大陆分离合并形成，地层以砂岩为主，动物群体与波罗的板块相似冈瓦纳板块非洲东南大部、南美东北部、南极大部、印度大部、西澳大利亚分为东冈瓦纳与西冈瓦纳两部分区域，东冈瓦纳（澳大利亚与南极）位于南半球低纬度区域，属Redlichiid三叶虫古地理大区。西冈瓦纳（摩洛哥和利比里亚）位于南半球高纬度区域，属Bigotinid三叶虫古地理大区。化石带完整，年代地层框架好参考资料：^[1]

寒武纪早期发生了全球范围的海侵，海平面上升，钙、磷融入海洋中形成了大量的含磷地层，形成了寒武纪时期最重要的矿产—磷矿。^[3]

中国四川、吉林、河南和摩洛哥、伊朗、俄罗斯西伯利亚的地层中含有石膏矿层，可能与该时期发生过大规模海退有关。^[3]

海侵事件形成海相岩层，造成石灰岩沉积广泛。^[3]

另外寒武纪时期还盛产有石煤、钒、镍niè、铜、金、钴、铀yóu等数十种元素的多元素矿床。^[3][5]

寒武纪大部分地区气候比较温暖、干燥。在全球多个地区沉积底层中都发现有古杯动物灰岩和古杯礁。古杯动物是一种海生多细胞动物，生活在不低于25℃水温的海水中。^[3]寒武纪时期发生过多次的海侵和海退事件，使得大气中含氧量和海水中的含氧度发生快速变化。早期海洋分层现象明显，表层海水氧化，底层水缺氧甚至硫化，深水区缺乏底栖生物。从第二统晚期海底氧化面积增大，底栖生物开始向深水区扩散。^[1]

环境中影响生物生活的非生物因素有底质、温度、深度、光线、盐度、气体、海拔等。寒武纪时期，地球海洋处于陆表浅海环境，海洋底质由微生物席型底质向混合型海洋底质演化过渡，海底多泥多沙，缺乏后生动物建造，海洋硬底质环境尚未形成。泥质软底的海底适宜软体动物和节肢动物生存，砂质软底则适宜硬壳类钻孔动物生存，25℃水温适宜生物礁的发育，浅海陆表的环境有利于藻类植物生存，并以此影响到部分以藻类植物为食的动物分布。寒武纪时期，诸多利于动物发展的环境因素使得动物界出现了爆发式的大发展，以具有硬体的生物为特征，几乎所有的无脊椎动物门绝大部分纲都已出现，被称之为寒武纪生命大爆发。^[12]：20-34

寒武纪早期以小壳动物群进入鼎盛时期为标志，以中国云南的“澄江动物群”为主要代表。其特征是个体微小（1~2毫米），主要有软舌螺、单板类、腕足类、腹足类及分类位置不明的棱管壳等。^[3][12]

寒武纪中期以大量三叶虫的出现为标志，以伯吉斯页岩瓦尔科特动物群（Burgess Shale）为主要代表。寒武纪一发现动物化石2500多种，最多的为节肢动物中的三叶虫，故寒武纪又称之为“三叶虫时代”。^[3]

寒武纪晚期以伯吉斯页岩化石群（Burgess Shale Fossil Beds）为主要代表。在寒武纪末期发生了冰期事件，并造成了动物大灭绝。^[13]

寒武纪时期典型生物群动物群名称发现人发现时间发现地点所属时代动物群性质动物群组成梅树村剖面小壳化石动物群钱逸、蒋志文1978中国云南省晋宁地区梅树村剖面早寒武世个体微小（1~2毫米），具有外壳，海生无脊椎动物已知有 12个类别57属98种，含软舌螺、单板类、腕足类、腹足类及分类位置不明的棱管壳等澄江动物群侯先光1984-7-1中国云南省澄江县县城东5公里，帽天山早寒武世中期距今5.3亿年硬壳节肢动物与丰富、部分保存软体组织印痕后生动物共生的动物群发现、发掘几万块标本。已发现24个生物门类的228个物种，包含有三叶虫，金臂虫类、水母、蠕虫类、甲壳纲、腕足类、藻类等，乎涵盖了除苔鲜之外的所有现代动物门类布尔吉斯页岩瓦尔科特动物群Burgess ShaleCharles Doolittle Walcoft1909-8-31加拿大西部，东不列颠哥伦比亚省边沿，约霍国家公园，加拿大落基山中寒武世早期距今5.2亿年保存极佳的以节肢动物（包括非三叶虫节肢动物）为代表的动物群，部分标本保存生物软体组织印痕已命名13类别，120 余 属， 161 种。其中，节肢动物44属（包括三叶虫4亚纲）奥斯坦动物群Klaus J．Müller（德国）1975瑞典南部芙蓉统奥斯坦(Orsten)灰岩结核中发现晚寒武世距今约5亿年个体微小（100~1000微米），三维立体保存，可见软躯体，表皮次生磷酸盐化，以节肢动物为主磷足虫(Phosphatocopina）参考资料：^{[6][14][15][16][17][18][19]}

寒武纪时期主要物种名称所属科目生活时代特征标志三叶虫（Trilobites）节肢动物门、三叶虫纲寒武纪至二叠纪时期，二叠纪末灭绝横向可分为头部、胸部、尾部三部分，纵向分为中轴和左右肋叶三部分。头部被一对面线分切成头盖和两侧的活动颊。头部中间凸起，一对眼睛。胸部由若干个可以自由弯曲的肋节组成，尾部由背壳愈合成硬板。大部分游移于浅海底，以其他动物或尸体为食料^[1][3]加拿大奇虾（Anomalocaris canadensis）节肢动物门寒武纪至志留纪时期，志留纪灭绝已知体型最大和寒武纪时期动物，体长60厘米~200厘米，身体两侧长有裂片状的翼，有分节结构的触角，近球形的带柄复眼，身体末端有3对尾翼^[20][21][22]怪诞虫（Hallucigenia）叶足动物门寒武纪身体细长呈管状，有7对背刺、9对足，体长5毫米~10毫米，嘴巴有细碎的牙齿^[23]昆明鱼（Myllokunmingia）脊索动物门、无颔总纲寒武纪体长2厘米~3厘米，脊椎动物，表皮无骨骼和鳞片，身体呈纺锤型，无颌，呈鱼形, 具有支持鳃囊和保护器官鳃软骨系的咽颅, 发育了原始偶鳍、 和围心腔构造^[24]参考资料：^{[6][3][25][26][27][28]}