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文檔簡介
華南前泥盆紀(jì)構(gòu)造演化從華夏地塊到加里東期造山帶一、本文概述本文旨在探討華南地區(qū)前泥盆紀(jì)的構(gòu)造演化過程,從華夏地塊的形成到加里東期造山帶的崛起。通過對華南地區(qū)地質(zhì)歷史的研究,我們將深入了解這一地區(qū)在地球早期歷史中的構(gòu)造活動、板塊運(yùn)動以及地殼演化。本文將對華南地區(qū)前泥盆紀(jì)的地質(zhì)事件進(jìn)行系統(tǒng)的梳理和分析,以期揭示華南地區(qū)構(gòu)造演化的主要特征和規(guī)律,為地質(zhì)學(xué)和相關(guān)領(lǐng)域的研究提供有益的參考。華南地區(qū)位于歐亞大陸的東南部,其地質(zhì)歷史復(fù)雜多樣,包含了豐富的地質(zhì)信息和多樣的礦產(chǎn)資源。前泥盆紀(jì)時期是華南地區(qū)地質(zhì)演化的關(guān)鍵階段,也是地殼運(yùn)動和板塊構(gòu)造活動最為活躍的時期之一。在這一時期,華南地區(qū)經(jīng)歷了多次構(gòu)造事件的疊加和改造,形成了現(xiàn)今所見的復(fù)雜地質(zhì)格局。本文將以華夏地塊為基礎(chǔ),探討其在前泥盆紀(jì)時期的構(gòu)造演化過程。華夏地塊作為華南地區(qū)的重要組成部分,其形成和演化對于整個華南地區(qū)的構(gòu)造格局具有重要影響。本文還將重點關(guān)注加里東期造山帶的形成和發(fā)展,分析其在華南地區(qū)構(gòu)造演化中的重要作用。通過對華南地區(qū)前泥盆紀(jì)構(gòu)造演化的研究,我們不僅可以深入了解地球早期歷史中的構(gòu)造活動和板塊運(yùn)動,還可以為資源勘探、地質(zhì)災(zāi)害防治等領(lǐng)域提供科學(xué)依據(jù)。因此,本文的研究具有重要的理論意義和實際應(yīng)用價值。二、華夏地塊的地質(zhì)特征與演化歷程華夏地塊,作為華南地區(qū)的重要構(gòu)造單元,具有獨特的地質(zhì)特征和演化歷程。其基底主要由前寒武紀(jì)變質(zhì)巖系組成,廣泛分布于地塊內(nèi)部,構(gòu)成了地塊的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)。這些變質(zhì)巖系經(jīng)歷了多期次的構(gòu)造熱事件,記錄了地塊復(fù)雜的地質(zhì)歷史。在地質(zhì)年代上,華夏地塊經(jīng)歷了多階段的構(gòu)造演化。最早可以追溯到新元古代,當(dāng)時地塊處于裂解和擴(kuò)張的構(gòu)造環(huán)境,形成了廣泛的裂谷和洋盆。這些裂谷和洋盆的存在,為后續(xù)的巖漿活動和沉積作用提供了重要的條件。隨著時間的推移,華夏地塊逐漸進(jìn)入了匯聚構(gòu)造環(huán)境。在早古生代,地塊與周緣地塊的碰撞和拼合,形成了早期的造山帶。這一時期的構(gòu)造活動,導(dǎo)致了地殼的縮短和增厚,同時也伴隨著大規(guī)模的巖漿活動和變質(zhì)作用。這些地質(zhì)事件在地塊內(nèi)部留下了深刻的印記,形成了各種構(gòu)造形跡和巖石組合。進(jìn)入泥盆紀(jì),華夏地塊進(jìn)入了加里東期造山帶的發(fā)展階段。這一時期,地塊經(jīng)歷了強(qiáng)烈的構(gòu)造變形和巖漿活動。構(gòu)造變形主要表現(xiàn)為褶皺和斷裂的形成,這些構(gòu)造形跡不僅在地表廣泛發(fā)育,而且在地下深處也有明顯的表現(xiàn)。巖漿活動也異常活躍,形成了大量的花崗巖類和火山巖類。這些巖漿巖不僅在地塊內(nèi)部廣泛分布,而且與地塊的構(gòu)造變形密切相關(guān)。加里東期造山帶的形成,標(biāo)志著華夏地塊構(gòu)造演化的一個重要階段。這一時期的構(gòu)造活動,不僅塑造了地塊的基本格局,而且對地塊的后續(xù)演化產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響。通過對華夏地塊地質(zhì)特征與演化歷程的研究,我們可以更深入地理解華南地區(qū)前泥盆紀(jì)的構(gòu)造演化過程,為地質(zhì)學(xué)和相關(guān)領(lǐng)域的研究提供重要的參考。三、加里東期造山帶的形成與演化華南地區(qū)在加里東期經(jīng)歷了重要的構(gòu)造演化,形成了現(xiàn)今所見的加里東期造山帶。這一造山帶的形成與演化過程,對于理解華南地區(qū)前泥盆紀(jì)的構(gòu)造歷史具有重要意義。在加里東期早期,華南地區(qū)主要受到南北向的擠壓應(yīng)力作用,導(dǎo)致了地殼的縮短和褶皺的形成。這一過程中,華夏地塊作為華南地區(qū)的主要構(gòu)造單元,經(jīng)歷了強(qiáng)烈的變形和抬升,形成了許多北東向的褶皺和斷裂。同時,伴隨著巖漿活動的增強(qiáng),大量的花崗巖侵入體沿著斷裂帶侵入,形成了廣泛分布的花崗巖帶。隨著加里東期造山過程的深入,華南地區(qū)的構(gòu)造格局發(fā)生了顯著的變化。南北向的擠壓應(yīng)力逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)闁|西向的拉張應(yīng)力,導(dǎo)致了地殼的伸展和裂谷的形成。在這一過程中,華夏地塊與周邊地塊的邊界逐漸模糊,形成了更為廣闊的加里東期造山帶。加里東期造山帶的演化過程是一個復(fù)雜而漫長的地質(zhì)歷史過程。它不僅涉及到地殼的縮短和伸展,還涉及到巖漿活動、變質(zhì)作用、熱液活動等多種地質(zhì)作用。這些地質(zhì)作用相互交織、相互影響,共同塑造了加里東期造山帶的獨特構(gòu)造特征和地質(zhì)景觀。加里東期造山帶的形成與演化是華南地區(qū)前泥盆紀(jì)構(gòu)造演化的重要組成部分。通過對這一造山帶的研究,我們可以更深入地了解華南地區(qū)的構(gòu)造歷史,為地質(zhì)學(xué)和相關(guān)學(xué)科的發(fā)展提供重要的依據(jù)和參考。四、從華夏地塊到加里東期造山帶的構(gòu)造演化過程華南地區(qū)在泥盆紀(jì)之前的構(gòu)造演化歷史,是一段復(fù)雜而又引人入勝的歷程。這一區(qū)域的地質(zhì)演化,可以從華夏地塊的初始形態(tài),一直追溯到加里東期造山帶的形成。這個過程不僅涉及到地殼的升降運(yùn)動、巖漿活動、板塊碰撞等多種地質(zhì)作用,還揭示了華南地區(qū)地殼演化的深刻內(nèi)涵。華夏地塊,作為華南地區(qū)的一個重要地質(zhì)單元,其初始形態(tài)是在古元古代至中元古代期間形成的。這個時期的華夏地塊,主要表現(xiàn)為一系列穩(wěn)定的克拉通盆地和邊緣海盆。這些盆地在地質(zhì)歷史的長河中,經(jīng)歷了多次的沉積和抬升,形成了豐富的巖石記錄和地質(zhì)信息。隨著時間的推移,華夏地塊逐漸與周邊地塊發(fā)生相互作用,這種相互作用在地質(zhì)上表現(xiàn)為板塊的匯聚和碰撞。特別是到了新元古代晚期至早古生代期間,華南地區(qū)經(jīng)歷了一次重要的構(gòu)造變革,這就是加里東運(yùn)動。加里東運(yùn)動是一次大規(guī)模的構(gòu)造運(yùn)動,它導(dǎo)致了華南地區(qū)地殼的大規(guī)模變形和抬升,形成了現(xiàn)今所見的加里東期造山帶。加里東期造山帶是華南地區(qū)構(gòu)造演化的重要標(biāo)志,它的形成標(biāo)志著華南地區(qū)從穩(wěn)定的克拉通盆地和邊緣海盆,轉(zhuǎn)變?yōu)榛顒拥拇箨戇吘壓驮焐綆?。這個過程涉及到地殼的強(qiáng)烈變形、巖漿的廣泛侵入、以及大規(guī)模的構(gòu)造抬升。這些地質(zhì)作用共同塑造了華南地區(qū)現(xiàn)今的地貌格局和地質(zhì)特征。在加里東期造山帶形成的過程中,華南地區(qū)的地殼結(jié)構(gòu)也發(fā)生了深刻的變化。一方面,原有的克拉通盆地和邊緣海盆被抬升和變形,形成了復(fù)雜的地質(zhì)構(gòu)造和豐富的礦產(chǎn)資源;另一方面,新的巖漿活動和構(gòu)造抬升,也為華南地區(qū)的地殼增添了新的物質(zhì)和能量。從華夏地塊到加里東期造山帶的構(gòu)造演化過程,是華南地區(qū)地殼演化的一個重要階段。這個過程不僅揭示了華南地區(qū)地殼演化的歷史軌跡,也為我們理解地殼運(yùn)動、板塊碰撞、巖漿活動等地質(zhì)作用提供了寶貴的線索和證據(jù)。這個過程也為我們探索華南地區(qū)的地質(zhì)資源、礦產(chǎn)資源以及環(huán)境演變等提供了重要的地質(zhì)背景和科學(xué)依據(jù)。五、華南前泥盆紀(jì)構(gòu)造演化的影響與意義華南前泥盆紀(jì)構(gòu)造演化,從華夏地塊的形成到加里東期造山帶的崛起,對中國乃至全球的地質(zhì)歷史產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響。這一演化過程不僅塑造了華南地區(qū)的基本地貌格局,而且對區(qū)域內(nèi)的礦產(chǎn)資源分布、沉積盆地形成、生物地理分區(qū)等方面都產(chǎn)生了決定性的作用。華南前泥盆紀(jì)構(gòu)造演化對于區(qū)域礦產(chǎn)資源的形成和分布具有重要影響。在這一時期,華南地區(qū)經(jīng)歷了多期的構(gòu)造運(yùn)動和巖漿活動,形成了豐富的金屬和非金屬礦產(chǎn)資源。這些礦產(chǎn)資源不僅對于當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)發(fā)展具有重要意義,而且對于理解地球內(nèi)部的物質(zhì)循環(huán)和成礦規(guī)律也具有重要的科學(xué)價值。前泥盆紀(jì)構(gòu)造演化對華南地區(qū)的沉積盆地形成和演化產(chǎn)生了重要影響。在這一時期,隨著地殼的升降運(yùn)動和海陸交互作用,華南地區(qū)形成了多個沉積盆地。這些盆地在不同的地質(zhì)時期接受了不同來源、不同類型的沉積物,形成了豐富的地層序列和沉積相組合,為古生物學(xué)、沉積學(xué)等學(xué)科的研究提供了寶貴的資料。華南前泥盆紀(jì)構(gòu)造演化還對生物地理分區(qū)產(chǎn)生了重要影響。在這一時期,隨著華南地區(qū)與周邊地區(qū)的構(gòu)造聯(lián)系不斷加強(qiáng),生物交流和遷徙變得更加頻繁。這不僅促進(jìn)了生物多樣性的增加,也為華南地區(qū)特有生物群落的形成提供了條件。華南地區(qū)在古地理上的位置使其成為連接不同生物地理區(qū)的重要橋梁,對于全球生物地理格局的形成和演化產(chǎn)生了重要影響。華南前泥盆紀(jì)構(gòu)造演化對于區(qū)域地質(zhì)、礦產(chǎn)、沉積和生物地理等方面都產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響。它不僅揭示了華南地區(qū)復(fù)雜的地質(zhì)歷史和演化過程,而且為相關(guān)領(lǐng)域的研究提供了寶貴的資料和啟示。未來隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步和研究的不斷深入,我們對華南前泥盆紀(jì)構(gòu)造演化的認(rèn)識將更加深入和全面。六、結(jié)論與展望本文系統(tǒng)回顧了華南地區(qū)前泥盆紀(jì)的構(gòu)造演化歷程,從華夏地塊的形成與演化,到加里東期造山帶的形成和發(fā)展,進(jìn)行了詳細(xì)的論述和分析。通過對華南地區(qū)不同時期、不同構(gòu)造單元的沉積、巖漿、變質(zhì)作用和構(gòu)造變形的研究,揭示了華南前泥盆紀(jì)構(gòu)造演化的基本框架和主要特征。結(jié)論部分,我們認(rèn)為華南前泥盆紀(jì)構(gòu)造演化是一個多階段、多因素共同作用的復(fù)雜過程。華夏地塊的形成是華南前泥盆紀(jì)構(gòu)造演化的重要基礎(chǔ),其經(jīng)歷了多期次的裂解與匯聚,形成了獨特的基底構(gòu)造和沉積蓋層。加里東期造山帶的形成則是華南地區(qū)構(gòu)造演化的重要里程碑,標(biāo)志著華南地區(qū)由克拉通盆地構(gòu)造體制向造山帶構(gòu)造體制的轉(zhuǎn)變。展望未來,我們認(rèn)為華南前泥盆紀(jì)構(gòu)造演化的研究仍有許多工作需要做。在區(qū)域地質(zhì)調(diào)查方面,需要進(jìn)一步加強(qiáng)野外地質(zhì)工作,提高地質(zhì)資料的精度和覆蓋度,為深入研究提供更多可靠的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。在理論研究方面,需要深入探討華南前泥盆紀(jì)構(gòu)造演化的動力學(xué)機(jī)制,揭示其深層次的地球動力學(xué)背景。隨著新技術(shù)、新方法的不斷發(fā)展,如地球物理勘探、地球化學(xué)分析等,也將為華南前泥盆紀(jì)構(gòu)造演化的研究提供更多新的手段和方法。華南前泥盆紀(jì)構(gòu)造演化是一個復(fù)雜而重要的研究領(lǐng)域,其研究成果對于認(rèn)識華南地區(qū)乃至整個華南板塊的地質(zhì)演化歷史具有重要意義。未來,我們期待通過更多的研究和實踐,不斷深化對華南前泥盆紀(jì)構(gòu)造演化的認(rèn)識和理解。參考資料:揚(yáng)子陸塊南緣是我國重要的地質(zhì)研究區(qū)域,其構(gòu)造演化歷史對于理解大陸動力學(xué)和地殼形成與演化具有重要的科學(xué)意義。特別是在前泥盆紀(jì)時期,這一地區(qū)的構(gòu)造活動極為復(fù)雜,對全球地質(zhì)構(gòu)造格局產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響。本文將重點探討這一時期構(gòu)造演化的運(yùn)動學(xué)和動力學(xué)機(jī)制。運(yùn)動學(xué)主要研究構(gòu)造變動的表現(xiàn)形式和過程。在前泥盆紀(jì),揚(yáng)子陸塊南緣的構(gòu)造演化主要表現(xiàn)為板塊的匯聚、碰撞、俯沖和隆升。通過對比不同地質(zhì)時期的地層和構(gòu)造形跡,我們可以了解這些構(gòu)造變動的方向、速度和規(guī)模。例如,一些研究表明,該地區(qū)在早前泥盆紀(jì)時期可能發(fā)生了大規(guī)模的板塊匯聚,導(dǎo)致了顯著的構(gòu)造變形和巖漿活動。動力學(xué)研究則關(guān)注于引起構(gòu)造變動的力源和機(jī)制。在揚(yáng)子陸塊南緣,前泥盆紀(jì)構(gòu)造演化的主要動力可能來自于地幔流動、地殼重力以及地球自轉(zhuǎn)等因素。這些動力學(xué)機(jī)制相互作用,導(dǎo)致了地殼的增厚、變質(zhì)、混合巖化和地殼結(jié)構(gòu)的復(fù)雜化。例如,一些研究表明,地幔流動可能對板塊匯聚和地殼增厚產(chǎn)生了重要影響,而地殼重力則可能在俯沖過程中起到了關(guān)鍵作用。揚(yáng)子陸塊南緣前泥盆紀(jì)構(gòu)造演化的運(yùn)動學(xué)和動力學(xué)研究為我們揭示了這一地區(qū)復(fù)雜的地質(zhì)歷史和構(gòu)造機(jī)制。未來的研究需要進(jìn)一步深化對這一地區(qū)地質(zhì)演化的理解,以更好地應(yīng)用于資源勘探、地震預(yù)測以及環(huán)境保護(hù)等領(lǐng)域。這也將有助于我們更深入地理解地球系統(tǒng)的整體行為和演化。泥盆紀(jì)(DevonianPeriod),符號是D,是地質(zhì)時代古生代中的第四個紀(jì),泥盆紀(jì)屬于顯生宙古生代,開始于同位素年齡416±8Ma,結(jié)束于2±5Ma。泥盆紀(jì)晚期,兩棲動物出現(xiàn)。2022年9月,澳大利亞研究人員在192億年前至589億年前的泥盆紀(jì)一條古老的有頜魚化石身上發(fā)現(xiàn)了一顆有8億年歷史的心臟——這是迄今為止發(fā)現(xiàn)的最古老的心臟。泥盆紀(jì)在英語中叫Devonian,名稱來自英國德文郡,因該地的泥盆紀(jì)地層被最早研究。其他語言的稱呼與英文大同小異。中文名稱源自舊時日本人使用日語漢字音讀的音譯名“泥盆紀(jì)”(音讀:デーボンキ羅馬字:deebonki)。泥盆紀(jì)早期裸蕨類繁榮。中期后,腕足類和珊瑚發(fā)育、原始菊石、昆蟲出現(xiàn)。晚期原始兩棲類、迷齒類出現(xiàn),蕨類植物和原始裸子植物出現(xiàn);無頜類趨于滅絕。年代:05億年前—5億年前。從泥盆紀(jì)開始,地球又開始發(fā)生了海西運(yùn)動。因此,泥盆紀(jì)時許多地區(qū)升起,露出海面成為陸地,古地理面貌與早古生代相比有很大的變化。在泥盆紀(jì)里蕨類植物繁盛,昆蟲和兩棲類興起。在泥盆紀(jì)與石炭紀(jì)中間隔著一次大規(guī)模物種大滅絕——超級地幔柱。在此次物種大滅絕中,75%的物種滅絕。是滅絕物種第二多的物種大滅絕,僅次于第一多的二疊紀(jì)物種大滅絕——西伯利亞暗色巖事件。主要滅絕動物有:盾皮魚類、艾登堡母魚。脊椎動物進(jìn)入飛躍發(fā)展時期,魚形動物數(shù)量和種類增多,現(xiàn)代魚類——硬骨魚開始發(fā)展。泥盆紀(jì)常被稱為“魚類時代”。泥盆紀(jì)(Devonian):泥盆紀(jì)時期是指古生代中葉的這段期間??闪矸譃槿齻€時期-早泥盆世時期、中泥盆世時期、以及晚泥盆世時期。地質(zhì)年代名稱,古生代的第四個紀(jì),約開始于05億年前,結(jié)束于5億年前,持續(xù)約5000萬年。泥盆紀(jì)分為早、中、晚3個世,地層相應(yīng)地分為下、中、上3個統(tǒng)。早期裸蕨繁茂,中期以后,蕨類和原始裸子植物出現(xiàn)。無脊椎動物除珊瑚、腕足類和層孔蟲(Stromatoporoidea,腔腸動物門,水螅蟲綱的一個目)等繼續(xù)繁盛外,還出現(xiàn)了原始的菊石(Ammonites,屬軟體動物門,頭足綱的一個亞綱)和昆蟲。脊椎動物中魚類(包括甲胄魚、盾皮魚、總鰭魚等)空前發(fā)展,故泥盆紀(jì)又有“魚類時代”之稱。晚期甲胄魚趨于滅絕,原始兩棲類(迷齒類(Labyrinthodontia)(亦稱堅頭類)開始出現(xiàn)的?!澳嗯琛保―evon)來自日語,是英國英格蘭西南半島上的一個郡名的日語音譯(現(xiàn)稱德文郡,Devonshire),日語中“泥”讀dee,“盆”讀bon,所以日本人就用漢字“泥盆”翻譯英文Devon。泥盆紀(jì)是英國地質(zhì)學(xué)家塞奇威克(A.Sedgwick)和默奇森(R.I.Muchison)研究了該郡的“老紅砂巖”后,于1839年命名的。這個時期形成的地層稱為“泥盆系”,代表符號為“D”。腕足類在泥盆紀(jì)發(fā)展迅速,志留紀(jì)開始出現(xiàn)的石燕貝目成為泥盆紀(jì)的重要化石。穿孔貝目、扭月貝目、無洞貝目和小嘴貝目在劃分和對比泥盆紀(jì)地層中也極為重要。泡沫型和雙帶型四射珊瑚相當(dāng)繁盛。早泥盆世以泡沫型為主,雙帶型珊瑚開始興起;中、晚泥盆世以雙帶型珊瑚占主要地位。竹節(jié)石類始于奧陶紀(jì),泥盆紀(jì)一度達(dá)到最盛,泥盆紀(jì)末期絕滅。其中以薄殼型的塔節(jié)石類最繁盛,光殼節(jié)石類也十分重要。牙形石演化到泥盆紀(jì)又進(jìn)入一個發(fā)展高峰,這個時期以平臺型分子大量出現(xiàn)為特征。昆蟲類化石最早也發(fā)現(xiàn)于泥盆紀(jì)。泥盆紀(jì)是脊椎動物飛越發(fā)展的時期,魚類相當(dāng)繁盛,各種類別的魚都有出現(xiàn),故泥盆紀(jì)被稱為“魚類的時代”。早泥盆世以無頜類為多,中、晚泥盆世盾皮魚相當(dāng)繁盛,它們已具有原始的顎,偶鰭發(fā)育,成歪形尾。早泥盆世裸蕨植物較為繁盛,有少量的石松類植物,多為形態(tài)簡單、個體不大的草本類型;中泥盆世裸蕨植物仍占優(yōu)勢,但原始的石松植物更發(fā)達(dá),出現(xiàn)了原始的楔葉植物和最原始的真蕨植物;晚泥盆世到來時,裸蕨植物瀕于滅亡,石松類繼續(xù)繁盛,節(jié)蕨類、原始楔葉植物獲得發(fā)展,新的真蕨類和種子蕨類開始出現(xiàn)。泥盆系最初研究于英格蘭西南部的德文郡(Devonshire),德文郡的泥盆系由海相沉積巖組成,但在威爾士、蘇格蘭和英格蘭西部,泥盆系卻是巨厚的陸相老紅砂巖。早泥盆世時,北美是一個低洼的大陸,海水甚少,阿巴拉契亞地槽在泥盆紀(jì)的大部分時間內(nèi)接受了沉積。這時期的巖石見于密西西比河谷、大湖區(qū)、加拿大西北部和阿巴拉契亞地區(qū)。泥盆紀(jì)的地層在紐約州發(fā)育的最好,這里層序完整,化石豐富。紐約州西部泥盆系出露于亞利桑那、科羅拉多、猶他、懷俄明、愛達(dá)荷、蒙大拿和內(nèi)華達(dá)州。大部分屬于中、晚泥盆世。泥盆系也出露于不列顛群島、德國、法國和蘇聯(lián);中國和亞洲的其他地點;南非;澳大利亞和新西蘭;以及南美。在北美,泥盆紀(jì)末以始于中泥盆的一個造山運(yùn)動——阿肯特幕的高潮為標(biāo)記,這次上升,伴有巨大的火山活動,隆起了從阿巴拉契亞地區(qū)經(jīng)新英格蘭到加拿大的沿海各省的山脈。氣候顯示泥盆紀(jì)時是溫暖的。化石記錄說明遠(yuǎn)至北極地區(qū)當(dāng)時處于溫帶氣候。泥盆紀(jì)的生物以陸生植物的擴(kuò)展為特征,植物從株小無葉的種到株高達(dá)十二米的樹狀蕨類均有。海洋無脊椎動物異常豐富,由造礁珊瑚、海綿、棘皮動物、軟體動物和眾多的腕足動物組成。脊椎動物經(jīng)歷了一次幾乎是爆發(fā)式的發(fā)展,淡水魚和海生魚類都相當(dāng)多,這些魚類包括原始無頜的甲胄魚類;有頜具甲的盾皮魚類;以及真正的鯊魚類。還有與頜連結(jié)起來身長達(dá)9米具重甲的鯊魚狀的節(jié)頸魚類。新的類型有肺魚類,一種既有腮,也發(fā)育著肺作為輔助呼吸器官的原始類型,這類魚的某些代表今天仍然活著,形成用腮呼吸的魚類和用肺呼吸空氣的兩棲動物間的一個重要的環(huán)節(jié)。它不但將漂浮囊改變成原始肺,而且這些魚的某些進(jìn)化到成對的闊鰭狀的鰭狀肢,使其能夠在水面上生活一個短時期,同時有能在陸地上的有限的運(yùn)動能力。鑒于脊椎動物的空前演化,泥盆紀(jì)曾被稱為魚類時代。最重要的是顯示出從總鰭類演化而來的原始爬行動物——四足類(四足脊椎動物)的出現(xiàn)。泥盆系的有些巖石具有重要的經(jīng)濟(jì)價值,在阿巴拉契亞地區(qū)產(chǎn)玻璃砂,在安大略、紐約、俄亥俄和印第安納產(chǎn)建筑石料,而北美的許多地方產(chǎn)石油和天然氣。泥盆紀(jì)是地球生物界發(fā)生巨大變革的時期,由海洋向陸地大規(guī)模進(jìn)軍是這一時期最突出、最重要的生物演化事件。脊椎動物進(jìn)入飛躍發(fā)展時期,各種魚類空前繁盛,有頜類、甲胄魚數(shù)量和種類增多,現(xiàn)代魚類——硬骨魚開始發(fā)展。因此,泥盆紀(jì)常被稱為“魚類時代”。在泥盆紀(jì)晚期,由魚類進(jìn)化而來的兩棲類登上陸地,標(biāo)志著脊椎動物開始了脫離水體并最終征服陸地的演化歷程。陸生植物裸蕨在陸地上完全站穩(wěn)了腳根,并且,它們的三支后代石松類、楔葉類和真蕨類開始大發(fā)展,到泥盆晚期,出現(xiàn)了許多這類植物構(gòu)成的成片森林,大地真正地披上了綠裝。植物的成功登陸,使荒漠的大陸變成綠洲,標(biāo)志著植物的發(fā)展在泥盆紀(jì)進(jìn)入了新的階段。另外,泥盆紀(jì)中晚期的陸地上還出現(xiàn)了最早的裸子植物,但直到二疊紀(jì)晚期它們才成為陸地植物的主角。泥盆紀(jì)時,海生無脊椎動物的組成發(fā)生了重大變化。古生代早期極為繁盛的三葉蟲只剩下少數(shù)代表;奧陶紀(jì)和志留紀(jì)非常繁榮的筆石僅剩下少量的單筆石和樹筆石類;菊石正逐漸取代鸚鵡螺類成為軟體動物中的主要類群。腕足動物和珊瑚動物有進(jìn)一步發(fā)展,但種類與奧陶紀(jì)和志留紀(jì)有所不同,這一時期的腕足動物主要以石燕類為主,而珊瑚則以床板珊瑚和四射珊瑚為主。從距今約65億年前的晚泥盆紀(jì)至早石炭紀(jì)之際發(fā)生了第二次物種大滅絕,或稱為晚泥盆紀(jì)大滅絕,呈現(xiàn)兩個高峰,中間間隔100萬年,是地球史上第四大物種滅絕事件,海洋生物遭到重創(chuàng),82%的海洋物種滅絕。滅絕的科占當(dāng)時科總數(shù)的30%,滅絕選擇性地發(fā)生,滅絕的海生動物達(dá)70多科,其滅絕情況可能比陸生生物更為嚴(yán)重。這次滅絕事件的時間范圍較寬,規(guī)模較大,受影響的門類也多。當(dāng)時淺海的珊瑚幾乎全部滅絕,當(dāng)時赤道淺水水域的珊瑚礁則是全部滅絕,深海珊瑚也部分滅絕,層孔蟲幾乎全部消失,竹節(jié)石全部滅亡,浮游植物的滅絕率也達(dá)90%以上,腕足動物中有三大類滅絕,無頜魚及所有的盾皮魚類受到嚴(yán)重影響。陸生植物以及淡水物種,比如原始爬行動物,也受到影響。此次大滅絕中受影響最大的是那些生活在暖水中的物種,因此很多科學(xué)家認(rèn)為造成這次大滅絕事件的原因,是一次與奧陶紀(jì)末相似的全球變冷事件。根據(jù)這一理論,晚泥盆世的大滅絕是由岡瓦納大陸的另一次冰川作用引發(fā)的,巴西北部這一時期的沉積物中有證據(jù)支持這一假設(shè)。此期間的彗星撞擊事件曾被認(rèn)為可能是這次大滅絕的誘因。加拿大古生物學(xué)家迪格比邁凱輪在1969年提出泥盆紀(jì)滅絕事件是由小行星撞擊造成的。然而,盡管有晚泥盆世碰撞事件(見的阿拉莫火球影響),但是沒有存在一個足夠大的泥盆紀(jì)火山口的證據(jù)支持。通過同位素測量碳,氧和鍶,從全面的環(huán)境分析,元素分析,熱冷氣候快速變化的重大環(huán)境變化,少雨、海平面下降、海水含氧量下降,這些變化可能也是造成大規(guī)模滅絕中的一個因素。77億年前,地球進(jìn)入了泥盆紀(jì)晚期。此時的地球與現(xiàn)在的有很大不同:泛大陸尚未形成,今天的南美洲、非洲、印度以及南極洲形成岡瓦納大陸,其它陸地則分裂成一系列島嶼,分布在世界各地。陸地上首次出現(xiàn)了森林,由于沒有植食性動物,森林很快遍布全球。陸地上只有少量節(jié)肢動物,如早期昆蟲,大部分動物都生活在海洋。魚類在第一次生物大滅絕事件中發(fā)展壯大,很快成為海洋的霸主?,F(xiàn)在的魚類只有三個分支:硬骨魚、軟骨魚、圓口魚。而泥盆紀(jì)時還有另外兩種:頭甲魚和盾皮魚,其中盾皮魚是海洋的主宰者。有一種盾皮魚叫做鄧氏魚,是海洋中的頂級掠食者。鄧氏魚身長10米,體重4噸,咬合力達(dá)3000千克每平方厘米,足以將鋼筋咬得粉碎,這樣的咬合力出現(xiàn)于古近紀(jì)的巨齒鯊能與之匹敵。這次災(zāi)難的罪魁禍?zhǔn)资菐r漿。300億立方千米被稱為“超級地幔柱”的巖漿由于不明原因脫離了外核,從西伯利亞地區(qū)噴涌而出。77億年前的一天,地球忽然開始劇烈晃動,同時,大量高溫氣體從西伯利亞地區(qū)的海床裂縫中噴出,這導(dǎo)致附近的海水開始沸騰,殺死了大量生物。緊接著,300多億立方千米的巖漿噴涌而出。滾落的巖石很快就摧毀了附近所有的珊瑚礁和其他生物。巖漿不僅使海水溫度大幅升高,燙死了成千上萬的生物,還污染了海水。巖漿中的有毒物質(zhì)與海水發(fā)生化學(xué)反應(yīng),使海水發(fā)生酸化,大量動物因無法呼吸而死亡。災(zāi)難發(fā)生5000年后,海水中的污染物擴(kuò)散到了大氣中,其中大部分是溫室氣體——二氧化碳。這導(dǎo)致全球氣溫迅速升高,達(dá)到30攝氏度,洋流也停止了運(yùn)動。在赤道地區(qū),海水溫度有20攝氏度升到32攝氏度,這摧毀了更多的珊瑚,因為它們無法在高溫中生存。災(zāi)難發(fā)生十萬年后,巖漿還在繼續(xù)噴發(fā),而此時又出現(xiàn)了一個新的殺手:植物。你可能會很奇怪,植物能制造氧氣,怎會是殺手?此前,陸地上并沒有土壤,但由于植物枯枝敗葉的腐化,土壤出現(xiàn)了。雨水將大量土壤沖進(jìn)海洋,成為海藻很好的養(yǎng)料。海藻的興盛消耗量大量氧氣,加快了動物的滅絕。災(zāi)難發(fā)生75萬年后,天空中的水蒸氣與二氧化硫發(fā)生化學(xué)反應(yīng),形成酸雨。連續(xù)數(shù)萬年的酸雨的泛濫使植物的數(shù)量進(jìn)一步減少,土壤發(fā)生酸化。超級地幔柱沖破海床130萬年后,又發(fā)生了新的災(zāi)難。從前的火山噴發(fā)都發(fā)生在海洋中,而這次發(fā)生在陸地上。76億年前,中國的西部地區(qū),大地開始劇烈顫動,一個直徑8千米的火山口中,20萬立方千米巖漿噴涌而出。巖漿淹沒了方圓50千米所有的地方,殺死了這范圍內(nèi)所有的生物?;鹕竭€噴發(fā)出了許多火山灰和有毒氣體,它們遮天蔽日,完全遮住了陽光,地球陷入了200萬年的長夜之中。過去100多萬年中,地球的溫度不斷升高,但這時,火山灰使陽光發(fā)生折射,地球無法獲得太陽能,氣溫開始迅速下降。海水從32攝氏度跌到16攝氏度,淺海中的魚卵立刻全部死亡。地球陷入了嚴(yán)重的冰期事件,這場冰期比我們熟知的那場距今一萬年前的要嚴(yán)重一倍。災(zāi)難發(fā)生150萬年后,地球開始了一百多萬年間的第一場降雪。大雪持續(xù)了數(shù)年,覆蓋了緯度大于45的所有地區(qū)。冰冷海水中的生物大量死亡,它們無法適應(yīng)這種從高溫到低溫的快速變化。災(zāi)難發(fā)生200萬年后,寒冷的天氣過去了,巖漿也不再噴發(fā)。但地球的生命跡象幾乎全部消失,地球需數(shù)十萬年才能恢復(fù)以往的生機(jī)。海洋中的動物幾乎全部消失,而微生物抓住了機(jī)會,開始大量繁衍,這很像寒武紀(jì)生命大爆發(fā)之前,地球由微生物主宰,微生物難道會重新成為地球霸主嗎?答案是否定的。曾經(jīng)加速動物滅絕的植物這次成為了救星,它們制造大量氧氣,使地球逐漸恢復(fù)生機(jī)。地球上空的有毒氣體逐漸消散,氣溫逐漸穩(wěn)定下來,并又出現(xiàn)了四季變化。滅絕事件在超級地幔柱沖破海床500萬年,也就是距今72億年前終于結(jié)束了。超級地幔柱滅絕事件是地球史上持續(xù)時間最長,嚴(yán)重程度第三的自然災(zāi)難,它使得那時75%的生物都永遠(yuǎn)的消失。包括頂級掠食者鄧氏魚在內(nèi)的所有盾皮魚,首種胎生脊椎動物艾登堡母魚、陸地脊椎動物的祖先真掌鰭魚和提塔利克魚以及所有頭甲魚都在這場浩劫中滅絕了。在這場災(zāi)難中,有一項了不起的進(jìn)化:出現(xiàn)了首次能在陸地行走的脊椎動物:提塔利克魚。提塔利克魚雖滅絕了,但它們的一支進(jìn)化成更先進(jìn)的物種:魚石螈。魚石螈是包括人類在內(nèi)的所有四足脊椎動物的祖先,它們迅速代替節(jié)肢動物成為陸地霸主。讓我們來總結(jié)一下這場滅絕事件中的災(zāi)難因素:300多億立方千米的巖漿、忽冷忽熱的極端氣候數(shù)百萬年的長夜、大量有毒氣體、缺氧的海水以及冰期。這些因素疊加在一起,構(gòu)成了嚴(yán)重的災(zāi)難——超級地幔柱滅絕事件。泥盆紀(jì)古地理的基本格架主要由岡瓦納大陸、勞亞大陸及其間的古地中海和古太平洋組成(見圖)。岡瓦納古陸是最完整、最大的古陸,包括已知大陸殼的一半以上,圍繞南極地區(qū)分布。由非洲、阿拉伯半島、馬達(dá)加斯加、南美、印度、澳大利亞、新西蘭、南極和可能的南歐、土耳其、阿富汗、伊朗、中國西藏等組成。勞亞大陸的西部,由勞倫古陸和波羅的古陸構(gòu)成超大陸,亦稱歐美聯(lián)合大陸。勞倫古陸以北美地臺為主體,加上蘇格蘭、部分的愛爾蘭。波羅的古陸主要包括烏拉爾以西的俄羅斯地臺、芬蘭、斯堪的納維亞半島。歐美聯(lián)合大陸的陸相沉積含有近似的非海相和淡水的魚化石、植物化石。歐美聯(lián)合大陸以東為一些分散的大型陸塊或小型至微型陸地群組成,其中,以西伯利亞、哈薩克斯坦、華北和華南古陸較大。后者的位置接近赤道附近和北半球中緯帶。西伯利亞則處于高緯帶。泥盆紀(jì)時的海水覆蓋面積約占地球的85%,其分布特點包括廣闊的構(gòu)成北半球的古太平洋,位于岡瓦納古陸以北的古地中海和各陸塊之間狹窄的陸間海,以及大陸之上的陸表海。P.H.赫克爾和B.J.維茨克(1979)提出的海洋循環(huán)模式,認(rèn)為由于地球自轉(zhuǎn),陸地阻隔的原因,強(qiáng)海流發(fā)育于大洋的西邊。北半球中緯度地帶海流向東,南半球的洋流在亞熱帶區(qū)存在兩組反相旋流,高緯度地區(qū)岡瓦納陸架之上為正向旋流。根據(jù)古地磁資料推斷,泥盆紀(jì)時的極點大約位于非洲南部津巴布韋和博茨瓦納一帶。根據(jù)沉積物性質(zhì)推斷的古氣候,表明北美可能位于亞熱帶,俄羅斯地臺位于干燥氣候帶,導(dǎo)致劇烈的蒸發(fā)。西伯利亞地臺存在礁相蒸發(fā)巖、碳酸鹽巖和紅層,哈薩克斯坦具有厚的碎屑巖、紅層、煤層、鋁土巖,并含蒸發(fā)巖,推測它們的氣候從溫濕到干熱。岡瓦納超級大陸的南部主要發(fā)育厚而單一的碎屑巖,僅局部含碳酸鹽巖,可能代表寒冷或溫濕氣候。南美東部主要為碎屑巖,缺失碳酸鹽巖和陸相沉積;以雙殼類為主,分異度很低,珊瑚、層孔蟲、苔蘚蟲等骨骼化石極少或缺失,均表明屬于寒帶氣候。巴西東北部巴納伊巴盆地沉積有冰磧巖、冰磧礫巖、季候紋泥,表明有過冰川活動。泥盆紀(jì)時年和日的長度與今天不同,據(jù)各類化石(珊瑚、層孔蟲、雙殼類)生長紋數(shù)的測定,每年平均400天,每晝夜約為21~22小時。泥盆紀(jì)時,月球和地球之間的距離大約是現(xiàn)今的一半,這與地球物理學(xué)家和天文學(xué)家的推斷吻合,歸結(jié)為地球自轉(zhuǎn)速度的減弱。造山運(yùn)動、海進(jìn)海退和生物事件阿卡迪運(yùn)動沿著北美中東部形成高地,影響到從紐芬蘭到紐約州的北阿伯拉契亞地區(qū)下中泥盆統(tǒng)褶皺南諾維斯科提亞微板塊與歐美聯(lián)合大陸發(fā)生碰撞。勞倫古陸的北緣和西緣在福蘭克林和科迪勒拉帶內(nèi)發(fā)生了埃爾斯米爾和安特勒造山運(yùn)動,中、晚泥盆世時該運(yùn)動幾乎遍及北極全區(qū)西北非已知的毛里塔尼亞造山帶,從錫拉-萊昂(SirraLeone)一直延伸到小阿特拉斯山脈。東澳大利亞遭受強(qiáng)烈臺伯拉波造山運(yùn)動,使得泥盆系內(nèi)部和其下伏不同時代地層不整合接觸,形成尼卡姆巴山系。中朝古陸祁連山區(qū)的寧夏運(yùn)動發(fā)生在中、晚泥盆世,表現(xiàn)為兩套陸相地層間的不整合接觸。某些學(xué)者曾推斷西伯利亞板塊與哈薩克斯坦板塊的碰撞發(fā)生在晚泥盆世。泥盆紀(jì)沉積具有兩個主要的海進(jìn)-海退旋回,以中泥盆世早期和晚泥盆世晚期的海退分開,幾乎見于所有泥盆系發(fā)育區(qū)。次一級的全球性海平面升降變化亦十分明顯。M.豪斯(1983)總結(jié)出紐約州泥盆系的18次海平面升降變化曲線,分別與比利時、德國、前蘇聯(lián)歐洲部分的相應(yīng)層位進(jìn)行對比,中國華南地區(qū)亦有明顯反映。J.G.約翰森等(1985)認(rèn)為至少有14次全球性海平面升降引起的泥盆紀(jì)海進(jìn)-海退旋回(簡稱T-R旋回),均以加深事件然后伴隨著向上變淺的層序為特征。由海平面變化、缺氧事件以及可能的天體撞擊造成的全球性生物事件在泥盆紀(jì)內(nèi)部反復(fù)發(fā)生。主要表現(xiàn)為生物的突然滅絕和大量輻射。它們多與特殊的黑色巖系出現(xiàn)密切關(guān)聯(lián)。泥盆紀(jì)內(nèi)部至少有8次全球性生物事件被識別。其中特別重要的有3次:①法西塞拉斯(Pharci-ceras)事件或稱塔凡尼克事件,發(fā)生于中晚泥盆世之交,接近腕足動物頭貝的滅亡至弓石燕出現(xiàn)之間的時期。腕足類的6個科,四射珊瑚15個科消失。菊石類中的無棱菊石科(Agoniatitidae)、扁菊石科(Pinacitidae)和似古菊石科(Anarcestidae)的大部分消失,代之出現(xiàn)臍狀葉激增的皺菊石科(Pharciceratidae)新演化系列。隨著這個事件以后,等環(huán)節(jié)石類(Homoctenids)發(fā)生分異,掌鱗牙形石類(Palmatolepids)輻射,浮游介形類生物量突增。這一事件與海面上升吻合。②凱勒瓦瑟爾(Kellewasser)事件,代表晚泥盆世內(nèi)部的生物危機(jī),亦稱弗拉斯-法門事件,最明顯的變化是生物量急劇下降,造礁生物消失,竹節(jié)石類腕足動物的3個目四射珊瑚的十多個科滅亡。這一事件之后,世界各地普遍海退,蒸發(fā)巖廣布,南美出現(xiàn)了冰川沉積③亨根貝格(Hengenberg)事件,發(fā)生在接近泥盆-石炭系界線附近。晚泥盆世盛行的海神石、Pha-copida三葉蟲、盾皮魚類及無頜類全部滅亡。牙形石在掌鱗牙形石類(palmatolepids)和管牙形石類(siphonodellids)演化系列之間出現(xiàn)淺水原顎牙形石(protognathodus)生物相。事件之后,菊石、牙形石、介形石、珊瑚、腕足、脊椎動物等門類均發(fā)生新的輻射。與這一事件相聯(lián)系的黑色頁巖廣泛分布于西歐、北美和華南。中國的海洋生物屬歸世界區(qū)系,可進(jìn)一步劃分為準(zhǔn)噶爾-興安區(qū)、南天山區(qū)、華南區(qū)和西藏-滇西區(qū)、中國早泥盆世脊椎動物,大部分為地方性類型,屬于華南獨立生物區(qū)。沉積地層一般劃分為老紅砂巖相、萊茵相和海西相,分別代表大陸環(huán)境、近岸和遠(yuǎn)岸的海相環(huán)境。不同盆地沉積模式各異。以德國-比利時盆地為代表的巖相,早泥盆世多為近濱、前濱碎屑巖相,中、晚泥盆世發(fā)育陸棚碎屑巖相、臺地碳酸鹽巖相、盆地泥質(zhì)巖相和水下隆起碳酸鹽巖相。華南與西歐類似,差異在于泥盆紀(jì)中、晚期臺地內(nèi)部廣布以浮游相硅質(zhì)-泥質(zhì)、碳酸鹽巖沉積,形成臺、盆交錯的古地理格局。北美東部則相反,早、中泥盆世為較淺水碳酸巖分布,而晚泥盆世全為,較深水的黑頁巖與三角洲相卡斯基爾穿插沉積。準(zhǔn)噶爾-興安褶皺帶和澳大利亞-新西蘭地槽區(qū)以島弧型火山碎屑沉積為主。屬于泥盆紀(jì)的特殊巖石類型有:①沿老紅古陸分布的老紅砂巖;②發(fā)育在加拿大、烏拉爾、比利時和華南的礁灰?guī)r;③廣布于北美臺地的黑色頁巖;④華南地區(qū)含錳硅質(zhì)巖以及早泥盆世初期的筆石頁巖等。由于命名地區(qū)德文郡的地層構(gòu)造復(fù)雜、層序不清、局部變質(zhì)。故傳統(tǒng)上一般以萊茵地區(qū)和阿登地區(qū)的為國際泥盆系分類標(biāo)準(zhǔn),劃分為3個統(tǒng)7個階。由于加里東運(yùn)動的影響,許多地區(qū)泥盆系不整合于志留系之上。捷克波希米亞地區(qū)具有整合的志留-泥盆系界線剖面,泥盆系底界以等寬單筆石(Monograptusuniformisuniformis)的出現(xiàn)為標(biāo)志(見彩圖).布拉格附近克倫克剖面第20層被確定為志留-泥盆系界線層型剖面和點。泥盆-石炭系界線定義為凹溝管牙形石(Siphonodellasulcata)的首次出現(xiàn),全球界線層型剖面和點建立在法國南部地區(qū)的拉塞雷。世界各主要地區(qū)泥盆系劃分情況見表。中國的泥盆系在北方主要分布于天山、興安嶺、準(zhǔn)噶爾、內(nèi)蒙古草原等區(qū),以地槽型火山碎屑沉積為主。中朝地塊和塔里木地塊大部為剝蝕區(qū),僅局部發(fā)育陸相紅色碎屑沉積,華南泥盆系最為發(fā)育,具有多種沉積類型,以地臺型淺海和濱海沉積為主。碳酸鹽臺地占據(jù)大部分,其間為縱橫交錯的海盆切割。沿江南古陸南緣則發(fā)育寬廣的近岸型碎屑-碳酸鹽巖沉積。西南區(qū)沉積比較復(fù)雜,發(fā)育有火山巖且部分變質(zhì)。秦嶺-龍門山區(qū)沉積狀況近似華南區(qū)。泥盆系內(nèi)部除寧夏運(yùn)動見于祁連山外,尚未發(fā)現(xiàn)造山運(yùn)動。中泥盆世中期的造陸運(yùn)動十分顯著,席卷整個華南區(qū)。泥盆紀(jì)具有重要經(jīng)濟(jì)價值。世界古生代和約50%以上賦存于泥盆系。其中,俄羅斯烏拉爾-伏爾加地區(qū)和加拿大阿爾伯達(dá)地區(qū)的儲量約占75%,它們一般與礁灰?guī)r和黑色頁巖等含油母巖的發(fā)育有關(guān)。與蒸發(fā)巖有關(guān)的鉀鹽礦分布于加拿大薩斯喀契溫等地。烏拉爾中泥盆統(tǒng)含有豐富的。很多晚泥盆世的黑色頁巖與磷礦、鈾礦有關(guān)。中國南部泥盆系礦產(chǎn)極為豐富:沉積型沿泥盆紀(jì)古海岸線分布,特別是晚泥盆世寧鄉(xiāng)式赤鐵礦具有經(jīng)濟(jì)意義;錳礦和磷礦則多與盆地相硅質(zhì)沉積密切相關(guān);鉛、鋅、錫等有色金屬與礁相或礁后相石灰?guī)r有關(guān);廣布的與石英砂巖是常見的建筑和玻璃原料;新疆北部泥盆紀(jì)火山巖系是賦存金、銅的層位。由泥盆紀(jì)巖石風(fēng)化和侵蝕形成的地貌構(gòu)成了世界很多著名的旅游勝地。如華南以及捷克和斯洛伐克摩拉維亞的巖溶、北萊茵景觀、英國西南部和蘇格蘭沿海海蝕地貌、法國布列斯特海港等。2022年9月,澳大利亞研究人員在192億年前至589億年前的泥盆紀(jì)一條古老的有頜魚化石身上發(fā)現(xiàn)了一顆有8億年歷史的心臟——這是迄今為止發(fā)現(xiàn)的最古老的心臟,以及一個單獨的胃、腸和肝臟。2023年1月30日上午,記者
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