奧陶紀

奧陶紀 485.4–443.8百萬年前 PreЄ Є O S D C P T J K Pg N
中奧陶世：4.7億年前的地球
全時期平均大氣O 2含量	約13.5 Vol %^[1] （為現代的68% ）
全時期平均大氣CO 2含量	約4200 ppm^[2] （為前工業時期15倍）
全時期平均地表溫度	約16℃^[3] （高於現代2℃）
海平面（高於現代）	180米；最高至210米，至末期落至140米 ^[4]

奧陶紀主要分界

-485 —

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-480 —

–

-475 —

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-465 —

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-450 —

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-445 —

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古生代

寒武紀

奧陶紀

志留紀

←

植物登上陸地^[5]

←

奧陶紀中期流星事件（英語：Ordovician meteor event）

奧陶紀時間表
直軸：百萬年前^[6]

奧陶紀（英語：Ordovician，發音： /ɔːrdəˈvɪʃən/，符號O）是地球地質歷史上顯生宙古生代的第二個紀，約開始於4.85億年前，結束於4.43億年前，上承寒武紀，下啟志留紀。

奧陶紀的命名源自威爾士中部/西北部的古代凱爾特人部落奧陶維斯人（英語：Ordovices），因最早被研究的奧陶紀岩層取自於這個部族歷史上的傳統住地而得名。

歷史沿革

1879年，地質學家查爾斯·拉普沃思（英語：Charles Lapworth）將莫企遜廣義的志留紀下層定義並命名為奧陶紀^[7]。直到1960年，奧陶紀的定義才正式獲得國際地質科學聯合會認可。

中文學術界對奧陶紀的稱呼最早見於由章鴻釗和翁文灝於1916年編寫的《地質研究所師弟修業紀》，後被地質工作者廣泛使用，包括日本學者小林貞一（日語：小林貞一）（1929年）、山成不二（1925年）等^[8]。

分界

許多區域性術語曾被使用並成為劃分奧陶紀的依據。在2008年，ICS確立了正式的國際細分體系^[9]。其中包括波羅的海、英國、西伯利亞、北美、澳大利亞、中國、地中海和岡瓦那大陸的區域地層圖式^[10]。

在英國，奧陶紀傳統上分為早期（特馬豆剋期和阿侖尼格期（英語：Arenig））、中期（蘭維恩階（又細分為阿伯雷迪階和蘭代洛統）和蘭代洛階（英語：Llandeilo Group））和晚期（喀拉多克階（英語：Caradoc Series）和阿石極階）。與奧陶紀相對應的巖石被稱為來自柱的下部、中部或上部。從最年輕到最古老的動物群階段（時代的細分）依次是：

晚奧陶世

Hirnantian stage/Gamach (Ashgill); Rawtheyan/Richmond (Ashgill); Cautleyan/Richmond (Ashgill); Pusgillian/Maysville/Richmond (Ashgill)

中奧陶世

Trenton (Caradoc); Onnian/Maysville/Eden (Caradoc); Actonian/Eden (Caradoc); Marshbrookian/Sherman (Caradoc); Longvillian/Sherman (Caradoc); Soudleyan/Kirkfield (Caradoc); Harnagian/Rockland (Caradoc); Costonian/Black River (Caradoc); Chazy (Llandeilo); Llandeilo (Llandeilo); Whiterock (Llanvirn); Llanvirn (Llanvirn)

早奧陶世

Cassinian (Arenig); Arenig/Jefferson/Castleman (Arenig); Tremadoc/Deming/Gaconadian (Tremadoc)

英製地質時期

特裏馬道克階相當於（現代的）特馬豆剋期。弗洛期對應於低位的阿侖尼格期（英語：Arenig）；阿侖尼格期一直延續到達瑞威爾階早期，並包含大坪期。蘭維爾階占據了達瑞威爾階的其餘部分，並在晚奧陶世的底部終止。桑比期代表了喀拉多克階（英語：Caradoc Series）的前半部分；喀拉多克階在卡蒂安期的中部結束，阿石極階加上赫南特期代表了卡蒂安期最後一半的部分^[11]。

生物

海洋

奧陶紀由於淺海廣布、氣候適合，浮游生物的種類和數量都出現了爆發式的增長^[12]，因此海生無脊椎動物進一步繁盛，分異更為顯著，占絕對優勢。淺海滋生着底棲的三葉蟲、腕足類、腹足類、介形類、海百合、海林檎、苔蘚蟲、珊瑚、海綿類、喙殼類、角石類、牙形石、幾丁石、層孔蟲等。深水、滯流靜水海域不適合底棲生物生存，海面漂浮着筆石類、有薄殼的纖小動物，如葉蝦類（英語：Phyllocarida），這些可以順洋流漂浮，成為廣布的化石。

筆石最早出現於寒武紀中期，在奧陶紀大量繁盛，主要營漂浮方式，分布廣，演化快、容易保存，是奧陶紀重要的分層化石。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。

三葉蟲和腕足類都很繁盛。奧陶紀主要的三葉蟲有櫛蟲目、鐮蟲目（英語：Harpetida）、褶頰蟲目、鏡眼蟲目、球接子目等，腕足類中有鉸類的正形貝目、扭月貝目（英語：Strophomenida）占重要地位。

鈣藻也在奧陶紀時期開始出現，和珊瑚礁互利共生。

幾丁石最早出現於奧陶紀早期，滅絕於泥盆紀末期，化石形狀通常是一個微型的瓶子。
角石類最早出現於寒武紀晚期，奧陶紀屬種繁多，體形較大，通常長達1米，位於當時食物鏈的上層。
五十槳翼鱟屬：是已知生存年代最早的板足鱟類，體長可達2米；兇猛可怖的淺海底棲頂級掠食者。
生活在奧陶紀晚期的美麗普羅米桑牙形石（英語：Promissum pulchrum），體長可達40厘米。
甲冑魚類也在這時期開始出現。

陸地

綠藻在寒武紀晚期和奧陶紀很常見。陸生植物可能是從綠藻進化而來的，最初以微小的非維管植物形式出現。在最上層的奧陶系沉積物中發現了來自陸生植物的孢子化石。

當時陸生植物的分布僅限於海岸線

最早的陸地真菌可能屬於球囊霉目（Glomerales），通過菌根共生可使植物在陸地上的擴張中起着重要作用，使植物細胞可利用礦物質養分。在威斯康星州發現了這種真菌的菌絲和孢子化石，其地層年代大約為4.6億年前，當時的陸生植物群只有非維管植物^[13]。

地史

約4.7億年前的全球地圖

奧陶紀時期的大陸由主要的岡瓦納大陸和其他三個較小的大陸：勞倫大陸、波羅的大陸、西伯利亞大陸以及一系列小型孤立陸塊構成。小型孤立陸塊在寒武紀時期是岡瓦納大陸的一部分。波羅的大陸和岡瓦納大陸被托恩基斯特海（英語：Tornquist Sea）之間略微分開。勞倫大陸正在向北漂至赤道。巨神海將岡瓦納大陸和波羅的大陸隔開。西伯利亞大陸已經漂移至赤道以北區域。

奧陶紀的海侵是在寒武紀海域延續下來的。揚子陸塊、華北陸塊西部邊緣地帶，在中、晚寒武世、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紀呈假整合接觸。在華北陸塊的中、東部和揚子陸塊，奧陶紀、寒武紀地層皆呈整合接觸。中奧陶世之後華北陸塊上升為陸地，除西部邊緣地區外，晚奧陶世沒有沉積。

阿瓦隆尼亞從岡瓦納大陸的北部邊緣脫落，並向北漂移。瑞亞克洋在阿瓦隆尼亞和岡瓦納大陸之間開裂形成。晚奧陶世時期，阿瓦隆尼亞與波羅的大陸碰撞，巨神海因為阿瓦隆尼亞與波羅的大陸的合併而縮小。而組成歐洲的另一部分（Armorica Terran Group）仍位於岡瓦納大陸北部邊緣。

哈薩克地塊於奧陶紀時期形成，孤立於當時其他大陸之外，其地塊在石炭紀時期才和西伯利亞大陸碰撞。

奧陶紀中期時，在大約距今4.66億年前時，曾發生奧陶紀中期流星事件（英語：Ordovician meteor event）^[14]，而一個近期的理論認為地球在這時可能出現環系統。^[15]奧陶紀時期每年撞擊地球的隕石數量是現在的約100倍^[14]。

加里東造山運動

加里東造山運動在地台區表現為頻繁的震盪運動，地槽區有較多的火山噴發岩、中基性和中酸性火山岩，如北方地槽區。

歐亞大陸有4個穩定的陸塊（俄羅斯陸塊、西伯利亞陸塊、華北陸塊、揚子陸塊）。除少數地區外，基本上被海水侵入，形成淺海水域，克拉通周圍被地槽區圍繞。俄羅斯陸塊、揚子陸塊的南緣，呈東西向條帶狀的古地中海，南緣止於非洲北部、阿拉伯半島中部、伊朗南部、印度半島北部，向南經中南半島與澳大利亞東、北部奧陶紀的海域相連，更南可能伸延到南極地區。
北美大部為地台淺海區，沉積以石英砂岩、頁岩、碳酸鹽岩為主，厚度不大。北美大陸的東西側為地槽區的海域，西部以碎屑岩、碳酸鹽岩為主，東部有硬砂岩、泥岩和火山岩。南美的西太平洋沿岸地帶為地槽海域，中北部為地台淺海海域。
南大陸的周圍邊緣地帶被地槽區、地台型海域圍繞，非洲、印度半島、澳大利亞西南部、南美東部、南極洲東部皆為陸地。

氣候

奧陶紀早、中期繼承了寒武紀的氣候，氣候溫暖、海侵廣泛，海平面在特馬豆剋期達到了顯生宙以來的最高水平；晚期岡瓦納大陸發生大規模的大陸冰蓋和冰海沉積，代表寒冷的極地氣候。

按古地磁數據，奧陶紀南極最初從今天的阿爾及利亞南部（早奧陶世）的某個位置向北遷移到今天的阿爾及利亞地中海沿岸位置（中奧陶世），然後移至西非位置（晚奧陶世），這與非洲冰磧層的分布於南極圈內的解釋是吻合的。岡瓦納大陸東部仍處於赤道附近。北美、西伯利亞、中國華北有蒸發岩沉積，推測為乾熱氣候環境，屬低緯度地區。奧陶紀北極位於南太平洋，大陸地區基本位於南半球，從沉積物看，當時南半球的氣候分帶比較明顯。由於晚奧陶大冰期的存在，導致海平面的全面下降。

參考資料

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[1] ttp://uahost.uantwerpen.be/funmorph/raoul/fylsyst/Berner2006.pdf

[2] Image:Phanerozoic Carbon Dioxide.png

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[4] Haq, B. U.; Schutter, SR. A Chronology of Paleozoic Sea-Level Changes. Science. 2008, 322 (5898): 64–68. Bibcode:2008Sci...322...64H. PMID 18832639. doi:10.1126/science.1161648.

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[7] Charles Lapworth (1879) "On the Tripartite Classification of the Lower Palaeozoic Rocks," Geological Magazine, new series, 6 : 1-15. From pp. 13-14: "North Wales itself — at all events the whole of the great Bala district where Sedgwick first worked out the physical succession among the rocks of the intermediate or so-called Upper Cambrian or Lower Silurian system; and in all probability much of the Shelve and the Caradoc area, whence Murchison first published its distinctive fossils — lay within the territory of the Ordovices; … Here, then, have we the hint for the appropriate title for the central system of the Lower Palaeozoics. It should be called the Ordovician System, after this old British tribe."

[8] 王光旭. “奥陶纪”一词译名考. 地質論評. 2012, 58 (3): 451–452 [2019-08-01]. （原始內容存檔於2021-02-07）.

[9] Details on the Dapingian are available at Wang, X.; Stouge, S.; Chen, X.; Li, Z.; Wang, C. Dapingian Stage: standard name for the lowermost global stage of the Middle Ordovician Series. Lethaia. 2009, 42 (3): 377–380. doi:10.1111/j.1502-3931.2009.00169.x.

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