寒武紀：生物大爆發的時代
寒武紀（Cambrian period）是地質年代劃分中屬顯生宙古生代的第壹個紀，距今約5.43億至4.9億年。寒武紀是地球上現代生命開始出現、發展的時代，俗稱為“三葉蟲的時代”，這是因為全球寒武紀巖石中都保存有大量三葉蟲化石，其他門類化石相對很少。從寒武紀起出現了豐富多樣且比較高級的海生無脊椎動物和少量脊椎動物，如近年發現的海口魚化石。大量具硬殼或骨骼化石的保存，使我們有條件研究當時生物界的狀況，並能夠利用生物地層學方法來精確地劃分和對比地層，進而研究生物界比較完整的發展歷史。在寒武紀開始後的短短數百萬年時間裏，包括現生動物幾乎所有類群祖先在內的大量多細胞生物突然出現，這壹爆發式的生物演化事件被稱為“寒武紀生命大爆發”(Cambrian explosion)。
寒武紀生命爆發的典型代表是我國雲南的澄江動物群，它是世界上目前所發現的最古老、保存最為完整的帶殼後生動物群。該動物群是我國古生物工作者1984年在雲南澄江縣帽天山首先發現的。這是壹個內容十分豐富、保存非常完美，距今約5.4億多年的化石群。其成員包括水母狀生物、三葉蟲、具附肢的非三葉的節肢動物、金臂蟲、蠕形動物、海綿動物、內肛動物、環節動物、無絞綱腕足動物、軟舌螺類、開腔骨類，以及藻類等，甚至還有屬於低等脊索動物或半索動物、擬脊椎動物等。由於許多動物的軟組織印痕保存完好，為研究早期無脊椎動物的形態結構、生活方式、生態環境等提供了極好的材料，同時也成了探索地球上大殼後生動物爆發事件的重要窗口。雲南澄江動物群的發現，使得我們對前寒武紀晚期到寒武紀早期生命的進化發展有了較為清晰的認識。它在生物進化上的意義至少可以概括為兩點：首先，該動物群的發現，再次證實了“生命大爆發”的存在，成為“寒武紀生命大爆發”理論的重要支柱。同時，它還是聯系前寒武紀晚期到寒武紀早期生命進化過程的重要環節。
雖然寒武紀出現多門類化石，但三葉蟲占明顯的統治地位，其種類和數量是其他物種不可比擬的。三葉蟲屬於節肢動物門、三葉蟲綱，僅生活在古生代的海洋中，因蟲體外殼縱分為壹個中軸和兩個側葉，由前至後又可分為頭、胸、尾三部分，故名三葉蟲。三葉蟲全屬海生，多數營遊移底棲生活，少數鉆入泥沙中或漂遊生活。寒武紀早期出現，種屬和數量都很多，到晚寒武世發展到高峰，奧陶紀仍然很繁盛，進入誌留紀後開始衰退，至二疊紀末則完全絕滅。民間常把三葉蟲稱為蝙蝠蟲，這是因為最初在華北發現的壹些三葉蟲尾部頗似蝙蝠展翅而得名。三葉蟲由於形態美觀、演化迅速，是劃分和確定地層時代的標準化石，在科普文獻及地學、生物學教科書中常與恐龍壹同作為古生物的形象代表。保存三葉蟲的優質石料可以制作成硯臺、石匾等具有保存和觀賞價值的工藝品。
新疆寒武紀地層分布有限，出露面積是各紀地層中最小的。但寒武系頂底齊全，即整個寒武紀的地質記錄完整，是我國西北研究寒武系及其頂底年代界線的最佳地區之壹。目前已知三葉蟲最為豐富的地點包括阿克蘇地區的柯坪塔格山、塔裏木東北緣的庫魯克塔格山和伊犁盆地北緣的科古琴山及甘新交界的北山等地。寒武紀這壹時期，新疆塔裏木為海水較淺的陸棚海，生長大量底棲型三葉蟲；西天山和北山等地為狹長、海水較深的海槽，發育浮遊生活的球接子類三葉蟲。新疆其余各地大多為隆起的古陸。
1.柯坪的三葉蟲
由阿克蘇沿314國道南行數十千米，我們可以看到公路西側塔裏木盆地邊緣拔地而起的柯坪塔格山。柯坪縣是壹個地處偏僻、名不見經傳的小縣，然而，這裏的早古生代地層，特別是寒武紀和奧陶紀地層發育齊全，與下部的震旦系為連續沈積，古生物化石豐富，其中三葉蟲類型與庫魯克塔格和科古琴山有別，屬華北形。化石以底棲類型為主，其普遍表現為個體較大，形態多樣，其不僅對塔裏木寒武紀地層劃分具有意義，而且具有壹定的觀賞價值。柯坪三葉蟲化石最初由區域地質調查工作者於20世紀50年代發現，1959年南京古生物研究所進行了壹些采集研究工作。1964年，1973年，新疆古生物學者張太榮、喬新東曾兩次赴柯坪進行了系統采集和研究，發現了許多新屬種，成果已在1981年出版的《新疆古生物圖冊》反映。1985年以後，配合石油開發的需要，塔裏木石油勘探開發指揮部、西北石油局等單位又與南京古生物所合作進行了新的研究工作。
2.庫魯克塔格的三葉蟲
庫魯克塔格山位於庫爾勒以西到羅布泊北壹帶。這裏的三葉蟲是由中瑞西北科學考察團於1927～1933年的考察中在卻爾卻克山發現的。化石由E.諾林采集，G.T.楚得生鑒定研究，1937年發表於中國古生物誌。庫魯克塔格的三葉蟲與柯坪的類型不同，屬江南型，同我國浙江壹帶的三葉蟲相類似，主要為浮遊生活的球接子類，個體相對較小，觀賞性差壹些。但也有部分屬種個體較大，形態美觀，如諾林卻爾卻克蟲等。G.T.楚得生在研究該地的三葉蟲時建立了赫定蟲、諾林卻爾卻克蟲等許多新屬種，這些新屬種壹直為古生物教科書的經典分子，也為後來新疆三葉蟲的研究奠定了紮實基礎。
從新疆的地理和交通條件來說，在當時能夠到達庫魯克塔格這樣荒蕪、缺水、地形困難的地區非壹件易事。中瑞西北科學考察團團長、著名探險家斯文赫定曾在《亞洲腹地探險八年》壹書中對這段艱辛歷程進行了詳細敘述。
3.果子溝的三葉蟲
由賽裏木湖南行入伊犁盆地，要穿越風景秀麗的果子溝峽谷。在果子溝附屬的支溝將軍溝、磷礦溝、凱拉克提及其以西的科古琴山等地，寒武紀地層發育良好，產大量三葉蟲化石。這裏的三葉蟲類型與北山和庫魯克塔格的三葉蟲相同，同屬江南型。由於該區寒武紀地層厚度很薄，直至上世紀70年代，這些保持完好的三葉蟲才被地質工作者發現，也因此才確定西天山寒武紀地層的存在，這對西天山的地質演化具有重大的意義。1977年至1985年，張太榮等歷時數年完成了該地三葉蟲的采集和描述，出版了《新疆北天山西段寒武紀地層和三葉蟲動物群》壹書。書中介紹了84屬182種三葉蟲化石，其中8個新屬，70個新種，證實該區是中國江南型三葉蟲最為豐富的地區。