奥陶系从命名到现在已有近150 年的历史, 最初是由寒武系和志留系之间的重叠部分独立出来而建立的, 其标准地层序列在英国。英国奥陶系最初只包括3 个统：阿伦尼克统(Arenig)、兰代洛统(Llandeilo)、卡拉道克统(Cradoc), 后来增加了特马豆克统(Tremadoc)和阿什极尔统(Ashgill)。
100 多年来，英国的奥陶系划分作为世界各国的参照标准发挥了重要作用。但是, 随着现代地层学的全球界线层型剖面和点(金钉子)概念的提出和推进, 英国的奥陶系及其内部划分方案的缺陷变得越来越明显。
国际奥陶系研究群体从20 世纪70年代开始, 寻求通过确立一系列全球界线层型(金钉子, GSSP)对奥陶系进行重新划分。
1997年2 月, 奥陶系第一个“金钉子”(也是我国第一个“金钉子”)——达瑞威尔阶全球界线层型剖面和点,确立在我国浙江常山黄泥塘剖面。
1997—2007 年, 奥陶系7 个阶的界线“金钉子”全部确立: 特马豆克阶(加拿大纽芬兰岛西海岸的Green Point 剖面,2000 年)、弗洛阶(瑞典西哥特兰省的Diabasbrottet剖面, 2002 年)、大坪阶(中国湖北宜昌黄花场剖面,2007 年)、达瑞威尔阶(中国浙江常山黄泥塘剖面,1997 年)、桑比阶(瑞典南部斯科纳省的Fågelsång剖面, 2002 年)、凯迪阶(美国俄克拉荷马州BlackKnob Ridge 剖面, 2005 年)、赫南特阶(中国湖北宜昌王家湾北剖面, 2006 年)。
奥陶系7 个阶“金钉子”的建立, 为开展奥陶纪生物演化和地质事件研究提供了一个高精度、全球统一的时间标尺, 极大地促进了奥陶纪生物大辐射、陨石雨撞击、火山爆发和冰期事件的深入研究。
中国科学院大学张元动研究员团队与澳大利亚新南威尔士州地质调查所甄勇毅，通过瞄准国际奥陶系的前沿发展方向, 在梳理总结我国近年来奥陶系研究进展基础上, 凝练出当前我国应重点关注和研究的5个问题。
一、奥陶系底界存在对比困难和化石分类学问题, 应当在更多立典剖面上开展深入的多学科综合研究, 并解决牙形刺分类学观点不一致问题
奥陶系底界有1 个“金钉子”和2 条辅助层型剖面。该界线“金钉子”于2000 年确立在加拿大纽芬兰岛西海岸的Green Point 剖面, 界线以牙形刺Iapetognathus fluctivagus (随波雅佩特颚刺)的首现层位(FAD)为标志, 位于层型剖面第23 层内, 最早的漂浮笔石首现层位之下4.8 m 处。但奥陶系底界的具体层位和“金钉子”的选择长期存在争议。
我国迄今为止只在河北卢龙武山剖面、山东青州、湖南桃源等3 个地点发现Iapetognathus fluctivagus, 而且标本较少,层位单一, 是否代表该种的真实首现尚有疑问。
因此我国需要加大研究力度, 在主要块体的一些典型剖面(卢龙武山)开展更详细的多门类生物地层学工作, 并同时开展化学地层学研究, 争取建立该界线上下的生物—非生物地层的精确对比关系。
二、奥陶系7 个阶的时限长短极不均衡, 最长时限是最短时限的6 ~ 9 倍, 有必要对一些长时限的阶进行再划分
根据国际地层委员会官方数据库提供的最新年龄数据, 奥陶系各个阶的时限如下: 特马豆克阶(7.7 Myr)、弗洛阶(7.7 Myr)、大坪阶(2.7 Myr)、达瑞威尔阶(8.9 Myr)、桑比阶(5.4 Myr)、凯迪阶(7.8 Myr)、赫南特阶(1.4 Myr)。这一数据显示了不同阶的时限长短非常悬殊, 时限最长阶(达瑞威尔阶)是最短阶(赫南特阶)的6 倍有余。在这种情况下,以阶或期为基本单位来标定奥陶纪的生物演化或地质事件, 就不可避免地产生偏差。最近, Goldman等尝试用牙形刺演化事件对各个阶的时限进行标定, 结果如下: 特马豆克阶(8.80 Myr)、弗洛阶(4.69 Myr) 、大坪阶(4.30 Myr) 、达瑞威尔阶(11.00 Myr)、桑比阶(5.62 Myr)、凯迪阶(8.18 Myr)、赫南特阶(1.21 Myr)。这一结果使得奥陶系内“阶”的时限相差更加悬殊, 最长阶时限是最短阶的9 倍有余。
三、我国奥陶纪地层远不如过去认识的那么连续和完整, 需要重新认识
过去, 我们常倾向于认为我国奥陶系记录是比较完整连续的, 这体现在许多文献和图件中。但是, 随着生物地层研究的日益深入和精细化, 以及更多地层划分对比手段的应用, 显示我国各主要块体，如华南地块、华北地块、塔里木地块上的奥陶系存在较多的地层缺失, 远没有传统认识的那么完整和连续。
四、更高精度的地层划分对比是主要发展方向，我国需要依靠多学科的各种手段进行综合交叉研究, 并大力开展同位素定年工作
我国奥陶系建立了3 个“金钉子”, 是世界上拥有最多奥陶系“金钉子”的国家, 体现了我国奥陶系的地层优势和一流的综合研究水平。但是, 我们的研究中有个显著的缺陷, 即同位素绝对年龄值稀缺。
我国应大力加强奥陶系同位素定年的研究工作。目前的ID-TIMS 测年技术可以实现10 ~ 30 万年的误差精度, 这超越了生物带能达到的最高精度0.5 ~ 1 Myr。中上扬子区的五峰组和龙马溪组含多达数十层斑脱岩层, 可以形成一系列高精度的同位素年龄值, 为该时期的火山爆发、生物大灭绝、全球性冰期等生物演化和地质事件提供绝对年龄标尺。此外, 应关注华南下奥陶统是否存在斑脱岩层。如一些大地构造研究所揭示的那样,奥陶纪时期华南板块与澳大利亚相隔不远, 甚至拼在一起, 就有可能华南也有同期火山灰记录。
五、奥陶纪的长周期变化和突发的生物和地质事件, 其详细过程和发生机制远未明了, 而近年来新观点和新假说不断涌现, 值得高度关注和深入研究
奥陶纪是个“多事之秋”，不仅持续发生一些长周期的生物圈和水圈变化, 而且在一些特定时期突发各种各样的地质事件，如在瑞典等地的大坪晚期—达瑞威尔中期地层中发现了较大规模陨石雨撞击记录, 而在湖北宜昌普溪河的牯牛潭组中也有铬铁矿和锇元素富集现象,表明该地区可能也受到了撞击。这次小行星爆裂发生在距今4.7 亿年左右,可能是地球过去数十亿年中记录的最大规模小行星爆裂事件。来自该小行星的大量L 型球粒陨石至今仍持续不断地掉落到地球上。
华南扬子区稍晚的地层中开始出现广布的五峰组和龙马溪组黑色页岩沉积, 其中富含页岩气，这些页岩的形成和页岩气的富集是否与之前频繁的火山喷发有关, 值得深入研究。
最后，研究人员指出，我国拥有丰富而有特色的奥陶纪地层和古生物资源, 研究基础雄厚, 应不断聚焦国际前沿问题, 积极参与国际合作研究计划, 继续保持和引领国际前沿学科发展。
奥陶系地层划分对比标准及主要地质事件
