重鉻酸鉀滴定法

[拼音]:Aotaoji

[英文]:Ordovician Period

古生代第二個紀,約開始於5億年前,結束於4.4億年前。在此期間形成的地層稱奧陶系,位於寒武系之上,志留系之下。奧陶系是英國地質學家C.拉普沃思於1879年用Ordovices命名的,Ordovices是威爾士地區的一古民族名。“奧陶”一詞系Ordovices的日文漢語音譯。奧陶系包括原來屬於A.塞奇威克命名的寒武系和R.I.莫企遜命名的志留系兩地層的重複部分。奧陶紀於1960年哥本哈根召開的第21屆國際地質大會上正式通過。

地層

奧陶紀一般分為3個世:早奧陶世、中奧陶世和晚奧陶世,相應的地層為下奧陶統、中奧陶統和上奧陶統。英國的奧陶系分為6個統,由下至上依次為:

(1)特馬豆克統(Tremadoc Series)、②阿倫尼格統(ArenigSeries)、③蘭維恩統(Llanvirn Series)、④蘭代洛統(Llandeilo Series)、⑤卡拉道克統(Caradoc Series)和⑥阿什極爾統(Ashgill Series)。目前世界上多數國家的奧陶系都取用三分,但界線不甚一致。如瑞典、挪威、前蘇聯、中國、美國和澳大利亞等國,對中奧陶統的頂、底界線各有各的劃法(表1)。在分統問題上,中國國內也有不同意見。按三分,相當特馬豆克統、阿倫尼格統和蘭維恩統的地層為下統;相當蘭代洛統和卡拉道克統中、下部地層為中統;卡拉道克統上部和阿什極爾統地層為上統。按二分,即蘭代洛統底界以上的地層為上統,以下的地層為下統,以揚子地臺劃分為準,建立了小殼相為主的分階。

英國奧陶系分統界線不夠精確,長時期國際上用其作為對比的標準是個很大弱點。英國奧陶系分層標準用的是筆石帶,而世界多數地區發育介殼相,因此對比很困難,使各統之間的分界往上或往下移動頻繁。最近英國地質學家D.惠廷頓等(1984)經過認真研究,試圖限定每個統的底界,以補其先天不足。如特馬豆克統的底界以群居扇形網格筆石(Dictyonema flabelliforme sociale)亞帶的底界為準。阿倫尼格統的底界以下曲對筆石(Did-ymograptus deflexus)亞帶的底界為準。蘭維恩統的底界以兩分對筆石(Didymograplusbifidus)帶的底界為準。由於英國的D.‘bifidus,與北美的D.bifidus不同,有人建議以直窄對筆石(D.artus)帶來替代。蘭代洛統的底界以圓滑雕筆石(Glyptograptusteretiusculus)帶的底界為準。卡拉道克統的底界過去以纖細絲筆石(Nemagraptus gracilis)帶的底界為準,現在看來不夠準確,還需繼續研究。阿什極爾統的底界位於筆石帶Pleurograptus linearis或牙形石 Amorphognathus superbus帶之間。

最近英國學者在3個統內又劃分為若干個階:

捷克和斯洛伐克古生物學家認為英國的統實際上是階。中國長時期把英國奧陶系的統當作階使用。

奧陶系的頂、底界線也不一致。 在英國原來以Glyp-tograptus persculptus帶的底界為奧陶系頂界,1985年國際地科聯又同意以Parakidograptus acuminatus帶的底界為其頂界,中國和其他一些國家的地質學家還有不同意見。關於奧陶系的底界,世界上多數國家以特馬豆克統底界為準,只有英國傾向以阿倫尼格統底界為奧陶系底界(表1)。

中國的奧陶系沉積分佈很廣,包括華北、東北、華南和西部地區。沉積基本上可以分為2 種類型:

(1)活動型別沉積,如天山、興安地槽區、祁連山地槽區和東南地槽區等;

(2)穩定型別沉積,如中朝地臺,揚子地臺以及塔里木地臺等。此外,上述兩種型別之間還有過渡區,如江南區。地槽區的岩石有復理石相碎屑岩、矽質岩、火山岩、頁岩和少量的碳酸岩等,一般厚度較大,有些地區可達數千米。地臺區以砂岩、頁岩、石灰岩和白雲岩等為主,一般厚度較小,多在400~600米之間。北非和南美等地奧陶系有冰磧層,中國尚未發現。揚子地臺與東南地槽區之間,及中朝地臺與祁連山地槽區之間過渡型別的奧陶系,黑色頁岩增多,灰巖減少,厚度比地臺區較大。

中國北方地臺區的奧陶系是碳酸鹽沉積,由上至下包括中奧陶統八陡組、閣莊組和下奧陶統馬家溝組、亮甲山組和冶裡組,上奧陶統僅見於地臺西緣。中國西南地臺區的奧陶系研究較詳,湖北三峽地區的地層劃分具有代表性,由上至下是上奧陶統五峰組、臨湘組,中奧陶統寶塔組、廟坡組,下奧陶統牯牛潭組、大灣組、紅花園組、分鄉組和南津關組。中國東南地區有完好的筆石地層剖面,奧陶紀筆石帶順序清楚,已經基本上建立起中國以筆石相為準6個階(期),含25個筆石帶(表2)。

在地臺區或過渡區,奧陶系剖面連續,界線清楚,是研究奧陶系的理想地區。從目前情況看,今後應當加強地槽區奧陶紀古生物、生物地層、沉積岩石學和有關的礦產研究。

生物界

奧陶紀以海生無脊椎動物佔絕對優勢。由於淺海廣佈和氣候條件適合,海生無脊椎動物進一步繁盛,生態分異更為顯著。在淺海海域,滋生著底棲的三葉蟲、腕足類、雙殼類、腹足類、介形類、海百合、海林檎等。在清澈的淺海中有苔蘚蟲、珊瑚、海綿類、喙殼類、鸚鵡螺、牙形石、層孔蟲和藻類等。在深水或滯流靜水海域,海底不適合底棲生物生存,海面上則漂浮著筆石類和其他具有薄殼的纖小動物,如葉蝦類等,這些動物可以順洋流漂浮到海或洋域的各個部位,成為廣佈的化石。奧陶紀時,除海生藻類外,尚未發現陸生或半陸生植物化石。

筆石最早出現於中寒武世,奧陶紀大量繁盛,主要營漂浮生活方式,分佈廣,演化快而且容易儲存,因而是奧陶紀重要的分帶化石。早奧陶世早期以樹形筆石為主,中期正筆石類中的無軸亞目大量繁盛,晚期有軸亞目的雕筆石出現;中、晚奧陶世是正筆石類的鼎盛時期。鸚鵡螺類最早出現於晚寒武世,奧陶紀屬種繁多,體形較大,長可達1米以上,可能是奧陶紀海域中最凶猛的動物。三葉蟲和腕足類種屬很多,也是研究奧陶紀生物地層的重要門類。奧陶紀開始出現的或大量繁盛的三葉蟲有櫛蟲類、 斜視蟲類、 鐮蟲類、三瘤蟲類、鏡眼蟲類、手尾蟲類、隱頭蟲類、裂肋蟲類和齒肋蟲類等,腕足類中有絞綱的正形貝類和扭月貝類佔重要地位。

奧陶紀的生物地理區與寒武紀的生物地理區有所不同。由於地質和生物的逐漸演化,奧陶紀一些屬群分佈較廣,因此有明顯邊界的大生物地理區已不存在,主要是小範圍的生物地理區。一些地質或物理、化學條件相似的地區,動物群趨向相似,如華北和東北南部區與西伯利亞、北美等地區,在三葉蟲、頭足類、牙形石和筆石等門類是相似的,有人認為這是屬於低緯度的動物群。中國西南地區的三葉蟲、鸚鵡螺、筆石、牙形石和疑源類等,通過古地中海與歐洲動物群相似,而中國東南地槽區的筆石與澳大利亞東部地槽區、北美地槽區的筆石動物群相似。此外,中國祁連地槽區和北方地槽區所發現的筆石動物群也與東南地槽區的相似,有學者稱這是太平洋筆石動物群區。(見彩圖)

地史特徵

中國奧陶紀的海侵是在寒武紀海域延續下來的。揚子地臺和中朝地臺西部邊緣地帶,在中、晚寒武世或早奧陶世略有上升,奧陶紀早期地層缺失,較新的奧陶紀地層與寒武系呈假整合接觸。在中朝地臺的中部、東部和揚子地臺,奧陶紀地層與寒武紀地層皆呈整合接觸。中奧陶世之後中朝地臺上升為陸地,除西部邊緣地區外,晚奧陶世沒有沉積。奧陶紀加里東運動在地臺區表現為頻繁的震盪運動,地槽區有較多的火山噴發巖、中基性和中酸性火山岩,如北方地槽區。祁連山地槽區火山活動有兩個時期,一是早奧陶世中期,另一是晚奧陶世。歐亞大陸上有4個穩定的地臺區,即俄羅斯地臺(或東歐地臺)、西伯利亞地臺和規模較小的中朝地臺、揚子地臺。印度半島和阿拉伯半島也屬穩定區,但包括在南大陸的範圍。前述4個地臺,除少數地區外,基本上被海水侵入,形成淺海水域,地臺的周圍被地槽區所圍繞。俄羅斯地臺和揚子地臺的南緣,呈東西向條帶狀的海域即佔地中海。古地中海的南緣止於非洲北部、阿拉伯半島中部、伊朗南部和印度半島北部,向南經中南半島與澳大利亞東部及北部奧陶紀的海域相連,更南可能伸延到南極地區。北美大部為地臺淺海地區,沉積以石英砂岩、頁岩和碳酸鹽巖為主,厚度不大。北美大陸的東西兩側為地槽區的海域,西部以碎屑岩和碳酸鹽巖為主,東部有硬砂岩、泥岩和火山岩為特徵。南美的西部太平洋沿岸地帶為地槽海域,北部的中部為地臺淺海海域。南大陸的周圍邊緣地帶皆被地槽區或地臺型海域所圍繞,非洲、印度半島、澳大利亞西南部、南美東部和南極洲的東部皆為陸地。

奧陶紀早、中期繼承了寒武紀的氣候,氣候溫暖、海侵廣泛;奧陶紀晚期南大陸的西部發生了大規模的大陸冰蓋和冰海沉積,代表寒冷的極地氣候。按古地磁資料,奧陶紀南極應位於現在北非西北部,這與非洲冰磧層的分佈應位於南極圈內的解釋是吻合的。南大陸的東部仍處於赤道附近。北美、西伯利亞和中國華北地區有蒸發巖沉積,推測為乾熱氣候環境,屬於低緯度地區。奧陶紀北極應位於南太平洋,大陸地區基本上位於南半球,從沉積物來判斷,當時南半球的氣候分帶比較明顯。還由於晚奧陶世末期大冰期的存在,同時影響全球海平面的下降,並引起廣泛的海退。

礦產

中國雲南東北部中奧陶世早期或早奧陶世晚期的巧家組產鮞狀赤鐵礦,華北馬家溝組或峰峰組不同層位有磁鐵礦和赤鐵礦。這種鐵礦的成因與中生代侵入岩侵入奧陶紀的富鎂圍巖有關。華北區峰峰組下段產硬石膏和石膏層。石灰岩和白雲岩等作為石灰、水泥、熔劑的材料,在華北區奧陶系層位多,分佈較廣。以奧陶紀地層作為運移、儲存條件的礦產還有石油和豐富的地下水資源。

參考書目

王鴻禎、劉本培主編:《地史學教程》,地質出版社,北京,1980。

H.B.Whittington,W.T.Dean et al.,Definition of theTremadocSeriesandtheSeriesofthe Ordovician System in Britain,Geol. Mag. Vol.121,No.1,1984.

參考文章

奧陶紀OrdovicianPeriod地球科學