地質學中的旅行與三葉蟲

加入我們的科學愛好者社群!

本文發表於《大眾科學》的前部落格網路,反映了作者的觀點,不一定反映《大眾科學》的觀點


因此,如果我的理論是正確的,那麼在最低的志留紀地層沉積之前,已經過去了漫長的時期,其時間長度與從志留紀到今天的整個間隔一樣長,甚至可能更長;並且在這些漫長而完全未知的時期裡,世界充滿了生物。

查爾斯·達爾文 在《物種起源》(1859年)中,達爾文時代的志留紀 -紀元相當於今天的寒武紀

巴蘭道統”是在布拉格盆地(捷克共和國)發現的地層層序的名稱。這裡儲存的沉積物是在加里東造山運動(距今4.9億-3.9億年前)之後沉積的,並在華力西造山運動(約距今3.5億-3.2億年前)中倖存下來,沒有發生明顯的變形或變質作用。巴蘭道統以法國工程師和化石收藏家約阿希姆·巴蘭德(Joachim Barrande,1799-1883)的名字命名。1833年,在為計劃在斯克裡耶蒂羅維採村莊附近修建的馬拉鐵路進行野外考察時,巴蘭德發現了多個富含化石的地點。當時,這些寒武紀化石是已知最古老的大型生物石化遺骸。


關於支援科學新聞業

如果您喜歡這篇文章,請考慮透過以下方式支援我們屢獲殊榮的新聞業: 訂閱。透過購買訂閱,您正在幫助確保有關塑造我們當今世界的發現和思想的具有影響力的故事的未來。


圖1. 巴蘭德紀念碑,位於斯克裡耶學校的花園中,由捷克雕塑家M.V. 多布羅沃尼於1969年製作。

圖2. 來自斯克裡耶-蒂羅維采地區寒武紀組合的三葉蟲碎片,主要是 Paradoxides 和 Hydrocephalus。

巴蘭德對三葉蟲化石著迷,三葉蟲是古生代的特徵性已滅絕節肢動物。1846年,他發表了關於三葉蟲和在波西米亞(現代捷克共和國西部)發現的沉積物的“初步註釋”,隨後在1852年出版了他的“波西米亞中心志留紀系統”的第一卷

圖3. 《波西米亞中心志留紀系統》包括21卷,共6950頁和1148張圖表,描述和描繪了巴蘭德歸類為“原始動物群”的化石,當時人們認為這些動物是最古老的,甚至可能是地球上最早存在的生物。

直到今天,志留紀(距今約4.437億-4.16億年前)仍然是地球歷史上最神秘的時期之一;以冰川期開始為標誌,正是在這個時期的末期,直到那時還是荒蕪沙漠的陸地開始被植物和動物殖民。海洋中已經居住著豐富的三葉蟲、腕足動物、海百合和其他奇異的無脊椎動物群落。

在志留紀初期,布拉格盆地位於佩裡-岡瓦納大陸的北部海岸。在志留紀期間,佩裡-岡瓦納大陸從南極緩慢移動到赤道。這種位置的變化也體現在沉積沉積物的變化上;從主要由陸地侵蝕形成的碎屑沉積(砂岩、火山沉積物)到缺氧海洋的黑色頁岩,再到溫暖淺海的石灰岩。地球也從奧陶紀和志留紀期間明顯的降溫階段中恢復過來,繁盛的生命形式形成了第一批較大的珊瑚礁構造。

圖4. 巴蘭道統的簡化地質和地層圖。

莫托爾組的黑色頁岩以美麗的筆石化石的存在為特徵。筆石(漂浮在公海中的生物群落)的優勢,缺少底棲生物以及岩石的層理表明,這些沉積物沉積在海底,那裡的泥漿堆積不受水流或穴居動物的干擾。

圖5. 莫托爾組的黑色頁岩,含有 Neocullograptus kozlowskii (?)。

可能當時全球低溫顯著減少了海洋洋流。在莫托爾組的上部,出現了單層石灰岩,直到逐漸過渡到科帕尼納組的富含化石的石灰岩和頁岩層序。石灰岩層和豐富的化石證明了古代海洋的迴圈和氧合作用的恢復。零星的火山事件(可從火山灰層識別出來)不時殺死生活在這片海洋中的生物,並將它們掩埋和儲存至今。

巴蘭道統的未變質沉積物、許多獨特的火山灰層水平以及豐富的化石動物群使其成為定義古生代各個全球界線層型剖面和點(GSSP)的首選區域。全球界線層型剖面和點(GSSP)是一個露頭或地點,用於定義年代地層時期的邊界,年代地層時期用於細分地質時間。

普里多利世(4.187億-4.160億年前)是志留紀的最後一個世,以普里多利組(或波扎裡組)命名。這個世的全球界線層型剖面和點位於布拉格郊外廢棄的波扎裡採石場。在這裡,19世紀的採石活動期間暴露了上志留紀和下泥盆紀的地層層序。該層序包括含凝灰岩層的頁岩(科帕尼納組),隨後是富含頭足類動物、腕足動物和三葉蟲碎片的石灰岩層,最後是薄層泥灰岩和石灰岩層序(普里多利組)。

圖6. 穆斯洛夫卡採石場,靠近波扎裡採石場,在那裡可以清楚地看到從科帕尼納組(盧德洛世,4.22億-4.18億年前)到波扎裡組(普里多利世,4.18億-4.16億年前)的過渡 - 圖例:a) 含有 Encrinuraspis beaumonti 帶火山灰層的泥岩和石灰岩,b) Metacalymene baylei 帶的石灰岩;c) Ananapsis fecunda 帶的石灰岩;d) Prinopeltis archai 帶的層狀石灰岩。

圖7. 科索夫採石場看到的科帕尼納組,典型的石灰岩層與頁岩和火山灰層交替 - 小圖也顯示了夾在這些層中的石灰岩透鏡體。

筆石和三葉蟲在古生代佔據主導地位,但最終都消失了。筆石消失於石炭紀,三葉蟲消失於約2.5億年前的二疊紀末期大滅絕中 - 只剩下化石講述它們非凡的故事。

圖8. 布拉格市的“三葉蟲”餐廳。捷克共和國為其化石和在地質學歷史中的作用感到非常自豪,例如斯克裡耶市的城市紋章中就有一個三葉蟲,其靈感來自 Skreiaspis spinosus 物種(感謝 Astudillo-Pombo 博士提供的資訊)。

參考文獻

BARRANDE, J. (1872): 波西米亞中心志留紀系統。第一部分:古生物學研究。 第一卷補編 - 三葉蟲、其他甲殼類動物和魚類。布拉格 - 巴黎。

CHLUPAC, I. (1993): 巴蘭道統地質 - 野外旅行指南。森肯伯格-Buch 69。瓦爾德馬·克拉默出版社,法蘭克福。

KRÍZ, J., (1989): 布拉格盆地(巴蘭道統地區,波西米亞)的普里多利統。載於:Holland, C. H. 和 Bassett, M. G. (編輯)。志留系全球標準。威爾士國家博物館,地質系列 9,卡迪夫:90-100

LEHNERT, O.; FRYDA, J.; BUGGISCH, W.; MUNNECKE, A.; NÜTZEL, A.; KRIZ, J. & MANDA, S. (2007): 晚志留世勞事件的 13C 記錄:來自北部佩裡-岡瓦納中緯度地區(布拉格盆地,捷克共和國)的新資料。《古地理學、古氣候學、古生態學》。第 245 卷(1-2):227-244

RICKARDS, R.B. & WRIGHT, A.J. (1999): 澳大利亞新南威爾士州亞斯地區晚盧德洛世和普里多利世(晚志留世)筆石的系統學、生物地層學和演化。《澳大利亞博物館記錄》第 51 卷:187-214

My name is David Bressan and I'm a freelance geologist working mainly in the Austroalpine crystalline rocks and the South Alpine Palaeozoic and Mesozoic cover-sediments in the Eastern Alps. I graduated with a project on Rock Glaciers dynamics and hydrology, this phase left a special interest for quaternary deposits and modern glacial environments. During my research on glaciers, studying old maps, photography and reports on the former extent of these features, I became interested in history, especially the development of geomorphologic and geological concepts by naturalists and geologists. Living in one of the key area for the history of geology, I combine field trips with the historic research done in these regions, accompanied by historic maps and depictions. I discuss broadly also general geological concepts, especially in glaciology, seismology, volcanology, palaeontology and the relationship of society and geology.

More by David Bressan
© .