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古生代（Paleozoic Era），顯生宙的第一個代，上一個代是元古宙的新元古代，下一個代是中生代，占顯生宙時期的2/3，包括6個紀，分別為寒武紀、奧陶紀、志留紀、泥盆紀、石炭紀和二疊紀，其時間劃分為538.8±0.2~251.902±0.024Ma，歷時約3.40億年，共設立六系二十三統四十七階，已建立38枚“金釘子”，底界劃分來自于同位素測年為538.8±0.2Ma的紐芬蘭與拉布拉多省統底界——幸運階“金釘子”；頂界劃分來自于同位素測年為251.902±0.024Ma的樂平統底界——長興階“金釘子”。

古生代是一個大陸聚合的時期，早古生代的地殼運動導致了古北美、古歐洲、古亞洲及岡瓦納古陸的形成和演變，同時也形成了如古太平洋和特提斯海等古老的海洋。晚古生代的地殼運動推動了南方的岡瓦納古陸與北方的勞亞大陸的合并，最終形成了泛古陸。古生代的氣候起初溫和，但隨著岡瓦納大陸向南移動至南極，氣候出現明顯的地帶性分化，使得大部分海洋環境變冷，經歷了數次冰川時期。古生代是生物群快速發展和多樣化的時期，早古生代以海生無脊椎動物如三葉蟲、軟體動物、筆石、珊瑚、腕足類和棘皮動物最繁盛為特征，植物主要由水生藻類主導。晚古生代陸地逐漸擴展，陸生生物開始繁盛，魚類在泥盆紀達到全盛，泥盆紀后期至二疊紀中期孢子植物繁盛，二疊紀晚期則見證了大量裸子植物的出現。古生代后期，爬行綱和類似哺乳動物的動物出現。

在地球的古生物史中，五次物種大滅絕事件中有三次發生在古生代，分別是奧陶紀志留紀之交的生物大滅絕、晚泥盆紀弗拉斯期-法門期之交的生物大滅絕以及二疊紀-三疊紀之交的生物大滅絕，其中二疊紀大滅絕事件是地球歷史上最嚴重的一次滅絕事件，這次滅絕一方面使生物界受到一次嚴峻考驗，另一方面也促進了生物的演化，徹底改變了地球的生態系統，并為中生代生物大飛躍及恐龍等爬行類動物的進化和興起提供了條件。

定名

“古生代”這一名稱源自希臘語中的“palaiós”（παλαι??，意為“老的”）和“zō?”（ζω?，意為“生命”），意指“古老的生命”，由亞當·塞奇威克（Adam Sedgwick）在1838年創造。

時期劃分

古生代包括6個紀，一般分為早古生代和晚古生代，早古生代包括寒武紀（538.8±0.2~485.4±1.9Ma）、奧陶紀（485.4±1.9Ma~443.8±1.5Ma）、志留紀（443.8±1.5~419.2±3.2Ma）；晚古生代則包括泥盆紀（419.2±3.2Ma~358.9±0.4Ma）、石炭紀（358.9±0.4Ma~298.9±0.15Ma）和二疊紀（298.9±0.15Ma~251.902±0.024Ma）。

國際地層年代表

《國際地層年代表》是一個描述地球歷史地質時代的圖表，該表按照國際標準化的地層單位體系建立，其中所有全球年代地層單位都是根據其底界的全球界線層型剖面和點位（GSSP，又稱“金釘子”）來界定的。自1977年以來，該表一直由國際地質科學聯合會國際地層委員會（ICS）負責維護。古生界（代）在該表中被劃分為六系二十三統四十七階，目前已建立38枚“金釘子”，其中二疊紀7枚、石炭紀3枚、泥盆紀7枚、志留紀8枚、奧陶紀7枚、寒武紀6枚。

中國地層表

《中國地層表》是地質行業標準規范重要內容之一，由中國地質科學院的各研究所、中國科學院的相關研究所、中國地質大學及其他單位共同合作完成，為地質學家提供了研究地球歷史的時間標尺，也是地質填圖和地質調查評估的基本工具，該表將古生界（代）劃分為六系十九統。

地史特征

全球構造

早古生代

在全球范圍內，古生代標志著大陸聚合的時期。早古生代的地球主要被廣闊的海洋覆蓋，陸地碎片化且被地槽海分隔。在這個時期，地球發生過強烈的構造運動，統稱“加里東運動”（即加里東構造旋回）。早古生代的地殼運動在歐洲稱加里東運動，在美洲稱太康運動，在中國又稱廣西運動。在寒武紀，大部分陸地聚集形成了岡瓦納古陸，該古陸包括了今天的非洲、南美洲、澳大利亞、南極洲以及印度次大陸，從北回歸線延伸至南極區域。除了三個主要的克拉通（構成大陸穩定內部的陸地）未被納入岡瓦納的初始構造中外，地球的其余部分則被環太平洋大洋覆蓋。

在志留紀期間，波羅的海與勞倫大陸合并，其位置從寒武紀-奧陶紀時的南半球漂移到志留紀-泥盆紀時的赤道附近。同時，西伯利亞地區連同哈薩克斯坦地塊，向東北方向穿過赤道漂移，形成了勞亞大陸。所有東亞和東南亞的地塊，以及后來形成墨西哥、北美東海岸和南歐的微陸塊，在早古生代時仍是岡瓦納的北海岸（印度-澳大利亞邊緣）的一部分。志留紀末期的加里東運動后，地槽的回返褶皺轉變為地臺，陸地面積開始顯著擴大，從而逐漸減少了海洋的主導地位。

晚古生代

在晚古生代，北方陸地面積進一步擴大，而南方則呈現陸地下沉與海水侵入的趨勢。大約三分之一的岡瓦納陸地被撕裂成小塊，并迅速向赤道地區移動，這些塊體通過一系列板塊碰撞，在泥盆紀形成了歐美大陸（也稱為勞俄大陸）。“海西運動”進一步推動了世界絕大多數地槽的回返上升，如西歐地槽、烏拉爾地槽、阿巴拉契亞地槽、塔斯馬尼亞地槽等均轉化為地臺，大部分西岡瓦納（包括南美和非洲）順時針旋轉并向北移動，與勞亞大陸碰撞。到了二疊紀，西伯利亞和哈薩克斯坦地塊與歐美大陸合并，南方的岡瓦納古陸和北方的勞亞大陸聯合在一起，最終形成了形成泛古陸（聯合古陸）。

地層及地理特征

古生代的巖石在全球大陸上廣泛分布，其中大多數是沉積巖，這些巖石常常顯示出在淺海或其附近沉積的跡象。生物地層方面，古生代化石資源豐富，寒武紀至奧陶紀地層中的三葉蟲、奧陶紀至志留紀巖石中的棒形孔筆石、奧陶紀至二疊紀巖石中的牙形石、泥盆紀至白堊紀地層中的桿菊石、石炭紀至二疊紀巖石中的孢子蟲等化石都具有重要的地質學意義。

礦產資源

古生代是地質歷史上的一個重要成礦時期，尤其是晚古生代，這一時期不僅見證了大規模的內生金屬礦產的形成，特別是由于巖漿活動引發的金屬礦產，還有廣泛的沉積礦產的形成，如煤、鐵、錳、磷及石油等。

煤礦

石炭紀和二疊紀因有蕨類森林而成為地質歷史上的重要成煤期，這兩個時期的煤儲量占世界煤總儲量的一半以上。石炭紀由于廣泛的森林生態系統和沉積環境的穩定，為大規模煤層的形成提供了理想條件。盡管二疊紀的氣候較為干燥，但在某些地區仍形成了重要的含煤層位。全球主要的煤田，如歐洲的魯爾薩爾煤田、頓巴斯煤田，北美的近海煤田，澳大利亞東部的煤田，以及中國的山西省、平頂山市、河北開灤[luán]和淮南市煤田，大多發育于這兩個地質時期。

鐵礦

在英國、德國、挪威北部、西伯利亞地區北部、西班牙和美國東部，奧陶系和志留系中廣泛發現沉積鐵礦。這些礦床主要形成于海洋環境中，沉積條件有利于鐵質的聚集和礦化。在奧陶統底部的川滇地區，形成了鮞狀赤鐵礦，而川北龍門山地區的志留系變質巖中也含有鐵礦。晚古生代后期和初期，很多地區的地殼上升并遭受了長期風化和剝蝕，為鐵礦的分離和再富集創造了條件。例如中國華南的晚泥盆世“茶陵式鐵礦”“寧鄉式鐵礦”和烏拉爾中段泥盆紀的鐵礦。

磷礦和錳礦

寒武紀是磷礦形成的重要時期之一，特別是在寒武系的最底部、下寒武統中部以及中寒武統下部，這些地層中含有三個主要的含磷層位。西伯利亞地區的沉積磷礦體現了這一時期沉積作用的廣泛性，而在中國云南地區的昆陽磷礦是該時期重要的磷礦之一。在奧陶紀，川西、湘中、浙江省等地的奧陶系沉積了錳礦，如廣西壯族自治區的“桂平式”礦體屬于上泥盆紀地層中，這些地區的錳礦是由古代海洋沉積作用形成的。

石膏鹽類

在代表干旱氣候的地層中，如泥盆系和上二疊系，常見石膏鹽類礦床。晚古生代后期，隨著一些海西褶皺山系的形成，陸地面積擴人，氣候也逐漸轉為干燥，因而在二疊紀中后期出現了一系列紅色磨拉石建造和潟湖含鹽建造，構成重要的含獎礦床層位。

石油和天然氣

油氣儲層在蘇聯的波羅的盆地、美國中部北美大平原以及北非如阿爾及利亞的哈西梅薩烏德油田和利比亞的一些油田中都有發現。這些油田大多與早古生代的沉積環境有關，在中國華北地區的奧陶系中也發現了多處油氣顯示。

氣候環境

寒武紀的氣候最初較溫和，但隨著顯生宙第二大持續性海平面上升的發展，氣候逐漸變暖。然而，隨著岡瓦納大陸迅速向南移動，到了奧陶紀時期，西岡瓦納（包括非洲和南美洲）的大部分區域已直接位于南極上方。早古生代的氣候表現出強烈的地帶性，導致雖然從抽象意義上看氣候變得更溫暖，但大多數生物的生活環境——大陸架海洋卻逐漸變冷。盡管如此，波羅的海（包括北歐和俄羅斯）和勞亞大陸（東北美洲和格陵蘭）依然位于熱帶區域，而中國和澳大利亞則位于至少是溫帶的水域。晚奧陶紀冰川時期導致了顯生宙第二大的物種大滅絕。

在志留紀和泥盆紀期間，隨著冰河時代的結束，地平線逐漸恢復。波羅的海和勞亞大陸的逐漸合并，以及岡瓦納的北移，創造了許多相對溫暖、淺海的新區域。隨著植物在大陸邊緣扎根，氧氣水平上升，二氧化碳濃度略有下降，南北溫度梯度有所緩和，動物界變得更為強韌。南極和西岡瓦納的遙遠南部大陸邊緣變得逐漸繁榮。泥盆紀以一系列生物更替脈沖結束，雖然導致了大量脊椎動物的滅絕，但物種多樣性總體并未明顯減少。

石炭紀的密西西比紀伊始，大氣中的氧氣激增，而二氧化碳降至前所未有的低水平，導致氣候不穩定并引發了一至兩次的石炭紀冰河時期。石炭紀到二疊紀時期，晚古生代的岡瓦納古陸雖然在印非之間下沉、海水內侵，卻仍高高隆起，經歷了自震旦冰期以來的又一次大規模冰川作用，這個時期也被稱為地質歷史上的石炭-二疊紀大冰期，大冰蓋覆蓋了位于古南緯60°以內的地區，包括今天的南非、阿根廷等地。這些冰河時期雖然比晚奧陶紀的冰河時期嚴重得多，但對全球生物的影響卻微乎其微。到了二疊紀西烏拉爾期，氧氣和二氧化碳濃度恢復至更正常水平。同時，泛大陸的形成導致了巨大的干旱內陸地區出現，受到極端溫度的影響。二疊紀晚期，隨著海平面下降、二氧化碳濃度上升及氣候惡化，最終導致了災難性的二疊紀末大滅絕。

生命發展

古生代是主要生物群的快速發展和多樣化的時期，包括無脊椎動物、魚類和陸生植物的大規模出現。早古生代的海洋生物繁盛，而晚古生代則見證了陸生生物的逐漸主導。陸地植被從原始藻類向裸蕨類發展，為后續生物從水生到陸生的演化創造了條件。

無脊椎動物

早古生代以海生無脊椎動物為主，尤其是在寒武紀的“寒武紀大爆發”期間，無脊椎動物種類迅速增多，形態多樣化，寒武紀因此被稱為“三葉蟲時代”。奧陶紀和志留紀見證了包括筆石、珊瑚、腕足動物門等多種生物的繁盛，這些動物構成了當時海洋生態系統的主體。隨著時代的推進，一些新的無脊椎動物類群如菊石開始在晚古生代出現。

脊椎動物

古生代見證了脊椎動物從簡單的形態到更復雜生物的演化過程。在奧陶紀，出現了最早的脊椎動物——無顎魚。到了泥盆紀，脊椎動物開始多樣化，主要表現為魚類的繁盛，被稱為“魚類時代”。石炭紀和二疊紀期間，陸地上出現了首批兩棲類動物，這標志著脊椎動物從水生向陸生的重要轉變。到了二疊紀，更高級的羊膜動物（最早的爬行綱）開始出現。

植物類

古生代的植物演化是從水生到陸生的關鍵過渡。早古生代的植物生活在水中，主要是各類藻類。到了志留紀末期，首批有根狀莖的血管植物出現。泥盆紀和石炭紀是孢子植物（如蕨類和青苔）的繁盛時期。石炭紀特別以其大型森林而著名，這些森林由蕨類植物和早期裸子植物（如杉木王）組成，它們的積累形成了大量煤炭資源。到了二疊紀，裸子植物成為主導。

古生代物種大滅絕

在地球的古生物史中，五次物種大滅絕事件中有三次發生在古生代，分別是奧陶紀志留紀之交的生物大滅絕、晚泥盆紀弗拉斯期-法門期之交的生物大滅絕以及二疊紀-三疊紀之交的生物大滅絕。

奧陶紀末生物大滅絕

奧陶紀-志留紀之交的生物大滅絕發生在大約4.4億年前的奧陶紀末期，這場滅絕事件造成了約85%的物種滅絕，主要由全球性的氣候變冷引起，其滅絕的規模在歷史上的五大滅絕事件中位列第二。近年來對奧陶紀末生物大滅絕的研究表明，這一事件可以分為兩個階段，并且每個階段都由不同的滅絕機制控制。

第一幕滅絕發生在凱迪期與赫南特期之交。此時，氣候迅速變冷，岡瓦納大陸冰蓋迅速擴張至低緯度地區。這種氣候變化導致地平線快速下降，造成大規模的棲息地喪失。由于海洋水體容量的減少和棲息地的縮小，許多海洋生物面臨了嚴重的生存挑戰，最終導致大規模的生物絕滅。第二幕滅絕發生在赫南特期的中晚期。隨著氣候的快速回暖，大陸冰蓋迅速消融。冰川融水攜帶了大量的大陸風化營養物質進入海洋，促使初級生產力飆升。然而，這種初級生產力的增加導致了淺海區耗氧量的增加和缺氧程度的加劇。這種環境變化對那些剛剛適應冷水環境的海洋“機會主義者”動物群（主要以赫南特動物群為代表）造成了二次重創。

泥盆紀末生物大滅絕

晚泥盆紀弗拉斯期-法門期之交的生物大滅絕發生在大約3.65億年前，此次滅絕事件導致了70%的物種消失，尤其是海洋中的物種受到嚴重影響，據估計，地球生命需要約200萬年的時間從這場災難中恢復。在這之后，微生物開始大量繁殖。

這次大滅絕的主要原因與極端的地質活動有關。地球內部發生了巨大的地質變動，一種被稱為“超級地幔柱”的巖漿體脫離地核，引發了規模龐大的火山活動。這些活動釋放了大量的巖漿和高溫氣體到地表及海洋。由于大量高溫氣體的注入，部分海域的溫度升高到沸點，直接造成了大批海洋生物的死亡。同時，巖漿中釋放的酸性物質導致了海水酸化，這對海洋中的鈣質外殼生物等造成了災難性影響。巖漿中釋放的有毒氣體不僅污染了大氣，還引發了酸雨，這對陸地生態系統造成了嚴重破壞，影響了植物和陸生動物的生存。

二疊紀末生物大滅絕

二疊紀-三疊紀之交的生物大滅絕，發生在大約2.5億年前，是地球歷史上最嚴重的一次滅絕事件，導致了52%的生物科數和超過90%的物種滅絕，特別是海洋生物如三葉蟲遭受重創。這次滅絕徹底改變了地球的生態系統，并為恐龍等爬行綱的進化和興起鋪平了道路。

二疊-三疊紀之交生物大滅絕事件整個滅絕過程持續不超過20萬年，此次滅絕的主要原因是由于地下巖漿活動造成的溫室氣體大規模快速釋放，以及火山噴發的共同作用，這些因素迅速加劇了溫室效應，導致全球海陸生態系統在極短時間內全面崩潰。通過對華南地區二疊紀末至中三疊世海相牙形石的氧同位素分析，中國科學家精確構建了該時期赤道低緯度地區的古海水溫度變化曲線。他們的研究揭示了二疊-三疊紀之交發生的一次快速極熱事件，并證實這次極熱事件是導致生物大滅絕的直接原因。此外，研究還顯示，這種極端的高溫持續了近500萬年，這種長期的高溫環境抑制了赤道低緯度地區早三疊世生態系統的復蘇。

參考資料 >

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