志留紀

志留紀（Silurian，符號S）是地球地質歷史上顯生宙古生代的第三個紀，約開始於4.44億年前，上承奧陶紀；結束於4.19億年前，下啟泥盆紀。志留紀時期的筆石化石甚多，因此又常被稱為「筆石時代」。

志留紀開始於奧陶紀－志留紀滅絕事件的結束——此事件是地球歷史上第二大滅絕事件，造成了85%的物種滅絕，使得當時占據上層生態位的角石遭受重創，板足鱟（海蠍）成為主要的淺海頂級掠食者。志留紀在生命史上重要演化里程碑是維管植物和有頜魚類的出現，兩者日後分別開啟了對陸地生物圈影響重大的志留紀—泥盆紀陸地革命和對海洋生物圈影響深遠的泥盆紀游泳革命。維管植物的擴散以及節肢動物的登陸形成了大範圍的以沿湖和沿河濕地為形式、消費者成分較為低層的陸地生物群，對地球生物圈的發展具有重大影響。

## 詞源

志留紀的名稱源於曾廣泛居住在威爾斯南部地區的一個古老的凱爾特部族——西留爾人，原因是最早被研究的志留紀岩層采自這個部族在歷史上所定居的傳統區域。

中文名則是參考了近代日本學界使用漢字音讀的音譯名「志留利亜紀」（音讀：シルリアき，羅馬字：shiruriaki）。

## 研究歷史

英國地質學家莫企遜根據1831年威爾斯南部的早期古生代研究結果，於1835年定義了志留系，以威爾斯前羅馬時期的凱爾特人部落西留爾人來命名該地層，效仿了他的朋友亞當·塞奇威克——塞奇威克之前曾以威爾斯的古代地名「坎布里亞」（Cambria，源自威爾斯語Cymru的拉丁化拼寫）來命名寒武紀（中文譯名來自於日語漢字的音讀音譯「寒武利亜」——羅馬字：kanburia），該名稱並未表明志留紀岩石的外觀與志留人居住的土地之間有任何關聯。1835年，莫企遜和亞當提交了一份聯合論文，題為「志留系和寒武系的地層體系」，展示了沉積層在英格蘭和威爾斯的年代順序。這是現代地質年代測量的萌芽。

1839年，莫企遜的作品《志留紀體系》（英文：The Silurian System）出版後，這個地質時期的定義開始被學界接受。

然而莫企遜的志留系定義與亞當的寒武系定義地質年代重疊，引發了激烈的分歧，此莫企遜和亞當絕交。1879年，查爾斯·拉普沃思把莫企遜廣義的志留系下層命名為奧陶系。Silurian的早期替代名稱是「Gotlandian」，以哥得蘭島的地層命名。

法國地質學家約阿希姆·巴蘭德在基於莫企遜的志留系定義上較廣泛意義上使用了志留紀一詞，這一點比後來的現代知識更合理。他把波西米亞的志留紀地層分為八個階層。1854年，愛德華·福布斯對它的解釋提出了質疑，巴蘭德志留紀地層的後期，「F」、「G」和「H」被證明是泥盆紀的。儘管對地層的原始分組進行了這些修改，但公認的是，巴蘭德將波西米亞地層確立為研究化石的經典地層。

## 地層

志留紀地層在世界分布較廣，淺海沉積在亞洲、歐洲、美洲的大部分地區，及澳大利亞的部分地區。非洲、南極洲大部分為陸地。

志留紀的分層系統，筆石為首選門類，蘭多維利、文洛克、羅德洛3個統均在英國確立。此外，在挪威南部、加拿大東部的安蒂科斯蒂島、瑞典的哥得蘭島、烏克蘭的波多利亞地區、捷克和斯洛伐克的布拉格地區，都有發育良好的志留紀地層、生物群。

志留系的頂界，已選定均一單筆石（Monoraptusuniformis）生物帶的底為界，選擇捷克、斯洛伐克的巴蘭德地區克倫克剖面作為其界線層型剖面。志留系的底界，用筆石（Parakidoraptus acuminatus）帶的底界為界，界線層型選在蘇格蘭莫發地區的道勃斯林（Dobs Linn）剖面。由於該剖面地質構造複雜，岩相單一，化石單調，沉積環境不適宜於底棲生物，所以這個方案尚待繼續檢驗。

志留系的分層，包括4個統：

- 蘭多維列統：標準地區在英國威爾斯南部達費德的蘭多維利鎮周圍。分3個階：魯丹階、埃隆階、特列奇階。
- 文洛克統：標準地區在英格蘭什羅普郡的文洛克地區。分2個階：申伍德階、侯默階。
- 羅德洛統：標準地區在英格蘭什羅普郡的羅德洛地區。分2個階，戈斯特階、盧德福德階。
- 普里道利統：標準地區在捷克、斯洛伐克的巴蘭德地區。

## 生物

志留紀生物群繼承了奧陶紀末期的生物群，許多種類在經歷奧陶紀末期滅絕事件後，進入一個新的復甦階段。

### 海洋

筆石是海洋表面上最引人注目的生物，筆石以單筆石類為主，如單筆石、弓筆石、鋸筆石、耙筆石等。筆石分布廣，演化快，在地層對比中具有獨特的價值。

在淺海底棲生物中，腕足動物的數量最多。殼長可超過80厘米，始於晚奧陶世的無洞貝目、五房貝目是最繁盛的一類。無洞貝目、無窗貝目、石燕貝目自奧陶紀之後穩定發展，後來成為腕足動物的主要族群。而在奧陶紀鼎盛的正形貝目、扭月貝目，到志留紀明顯衰落。

珊瑚和層孔蟲也較繁盛，常形成生物礁、生物丘、生物層。四射珊瑚、床板珊瑚、日射珊瑚常發現於蘭多維列世晚期以來的海中，數量種類繁多，這幾類珊瑚、層孔蟲至泥盆紀到達鼎盛。

與奧陶紀相比，角石類明顯減少，許多種類已宣告滅絕；中國揚子區盛產以四川角石屬（Sichunocers）為主的鸚鵡螺。海百合綱是當時最為繁盛的一類棘皮動物，在中國蘭多維列世中常見的花瓣海百合屬（Petlocrinus），其個體形狀與現代的海百合差別很大。

在志留紀，甲冑魚類開始興盛；同時三葉蟲明顯衰落，只在局部可見，如中國揚子區的王冠蟲屬（Coronocephlus）；板足鱟是志留紀無脊椎動物中的上層掠食者一類代表，能游泳，棲息於海洋，半鹹水甚至淡水中。

牙形石演化快、分布廣，繼筆石之後，對比志留紀地層的又一重要的化石。

志留紀保存了可靠的最早有頜魚類化石，但數量少；志留紀有頜魚類化石在中國相對較多，最早見於蘭多維列世（志留紀早期）的晚期地層。「貴州石阡化石庫」時代為蘭多維列世埃隆期最晚期，約4.39億年前，含有數量多、保存好的有頜類微體化石。其中，雙列黔齒魚（Qianodus duplicis）的齒旋代表最古老的有頜類牙齒，將牙齒最早化石證據前推了1400萬年。而新塑梵淨山魚（Fanjingshania renovata）棘刺的發現顯示，早在志留紀早期，原始軟骨魚類已經演化出典型的柵棘魚形態，同時具有硬骨魚類的組織學特徵。上述進展也讓奧陶紀、志留紀魚類鱗片和棘刺化石分類位置的長期爭論塵埃落定。「重慶特異埋藏化石庫」時代為蘭多維列世特列奇期，約4.36億年前，是目前世界上唯一保存志留紀早期完整有頜類化石的特異埋藏化石庫，堪稱「魚類的黎明」。重慶特異埋藏化石庫中發現的古魚化石不僅數量眾多、種類齊全，而且保存十分完整、精美，我們得以一窺志留紀初期脊椎動物特別是有頜類的全貌。其中，無頜的盔甲魚類靈動土家魚（Tujiaaspis vividus）為脊椎動物成對附肢起源提供關鍵化石證據；有頜的蠕紋沈氏棘魚（Shenacanthus vermiformis）是迄今所知最早的保存完好的軟骨魚，確證了鯊魚是從「披盔戴甲」的祖先演化而來。而另一種有頜魚類奇蹟秀山魚（Xiushanosteus mirabilis）則糅合了多個盾皮魚大類的特徵，為探究有頜類生命之樹根部主要類群的起源，和脊椎動物頭骨演化提供了珍貴資料。

- 志留紀時期的甲冑魚類
- 於20世紀早期創作的志留紀魚類復原圖
- 廣翅鱟屬（Eurypterus），志留紀晚期的上層掠食者
- 一隻宏頜魚（Megamastax）正在捕食一群盾魚
- Arctinurus 是生存於志留紀中晚期的一屬大型三葉蟲，最大可到30厘米

### 陸地

志留紀是最早具有大範圍陸地生物群的時期，其形式是沿著湖泊和河流的綠地。然而直到泥盆紀多樣化事件之後，陸地生物才對地球具有重大影響。

維管植物的第一批化石記錄出現在志留紀中期；同時第一批陸生動物出現，尤其是節肢動物，占據了志留紀陸生動物的重要成分。

## 地史

志留紀地貌具有高海平面、相對平坦的土地、多島鏈等特徵。

岡瓦納大陸繼續緩慢地向南漂移至高緯度地區。阿瓦隆尼亞大陸、勞倫大陸和波羅的大陸一起漂移到赤道附近，並經過加里東造山運動形成歐美大陸。

泛大洋覆蓋了北半球的大部分地區。其他海洋包括：特提斯洋（分為原特提斯洋和古特提斯洋兩個階段）、瑞亞克洋、巨神海和在這期間新形成的烏拉爾洋。

### 氣候

志留紀早期，南極冰蓋快速消融，導致大氣環流減弱，緯向氣候分帶不明顯，深海部分相對較暖，含氧量較低，易成滯流。除高緯度的岡瓦納大陸外，大都處於相對乾熱、溫暖的氣候下。

- 在蘭多維列世初期，海平面快速上升，帶來普遍的缺氧環境，廣布的黑色筆石頁岩。
- 碳酸鹽岩和生物礁的廣泛分布，在北美、北歐尤為明顯，顯示了較溫暖的古氣候特點。
- 志留紀的紅層普遍發育，在哈薩克地塊、中國華南地塊、西伯利亞大陸、波羅的大陸等板塊中均有發現。
- 志留紀的蒸發岩發育在西伯利亞、澳大利亞等，反映了乾旱、炎熱的古氣候面貌。

## 參考資料

### 文獻

- заглавие=The Paleozoic Era: Diversification of Plant and Animal Lifes
- автор=Евсеева Н. С., Лефлат О. Н., Жилина Т. Н.
- Cesare Emiliani.(1992).Planet Earth : Cosmology, Geology,& the Evolution of Life & the Environment. Cambridge University Press.(Paperback Edition ISBN 0-521-40949-7)
- Mikulic, DG, DEG Briggs, and J Kluessendorf. 1985. A new exceptionally preserved biota from the Lower Silurian of Wisconsin, USA. Philosophical Transactions of the Royal Society of London, 311B:75-86.
- Moore, RA, DEG Briggs, SJ Braddy, LI Anderson, DG Mikulic, and J Kluessendorf. 2005. A new synziphosurine (Chelicerata: Xiphosura) from the Late Llandovery (Silurian) Waukesha Lagerstatte, Wisconsin, USA. Journal of Paleontology:79(2), pp. 242-250.
- Ogg, Jim; June, 2004, Overview of Global Boundary Stratotype Sections and Points (GSSP's) http://www.stratigraphy.org/gssp.htm Accessed April 30, 2006.

## 外部連結

英語

- Paleoportal: Silurian strata in U.S., state by state
- USGS:Silurian and Devonian Rocks (U.S.)
- Examples of Silurian Fossils
- GeoWhen Database for the Silurian
- Silurian (Chronostratography scale)

俄語

- Ордовикский и силурийский периоды
- Силур. Палеозойская эра
- Силур
- К. Ю. Еськов. История Земли и жизни. Ранний палеозой