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1、第第7 7章章 早古生代的地史早古生代的地史EarlyPaleozoicgeohistory 7.1 7.1 早古生代概述早古生代概述 Pz1 abstract7.2 7.2 早古生代的生物界早古生代的生物界 Pz1 organisms7.3 7.3 中国东部早古生代古地理中国东部早古生代古地理 Pz1 paleogeography, E. China7.4 7.4 早古生代板块构造概况早古生代板块构造概况 Pz1 plate tectonics7.5 7.5 早古生代的沉积矿产早古生代的沉积矿产 Pz1 deposit ores Eoredlichia7.1早古生代概述早古生代概述Early
2、Paleozoicabstract划分和命名划分和命名Subdivision & naming 主要特征主要特征Main features 志留纪（志留纪（Silurian,S） Murchison, 1835, 英国古民族名称英国古民族名称 奥陶纪（奥陶纪（Ordovician,O） Lapworth, 1879，英国古民族名称英国古民族名称寒武纪（寒武纪（Cambrian,） Sedgwick, 1835， Cambria山山早古生代持续早古生代持续126Ma早古生代的划分和命名早古生代的划分和命名New divisionSilurian: S1, S2, S3, S4Old divisi
3、onSilurian: S1, S2, S3(S3+S4)2010New divisionCambrian: 1, 2,3,4Old division= 1 (1+ 2), 2,3Pz1= +O+S=126Ma S: 27Ma O: 45Ma: 54Ma纽芬兰世纽芬兰世芙蓉世芙蓉世兰多维列世兰多维列世文洛克世文洛克世罗德洛世罗德洛世普里道利世普里道利世江山阶江山阶显生宙各纪命名地点显生宙各纪命名地点比比德德法法瑞瑞波波希希捷捷奥奥匈匈罗罗丹丹挪挪芬芬瑞瑞西西葡葡土土意意前苏联前苏联1 19 9世世纪纪科科学学的的中中心心在在欧欧洲洲，欧欧洲洲的的中中心心在在英英国国1 1 生物界生物界寒武纪大
4、爆发寒武纪大爆发( (Cambrian explosion）；）；海生无脊椎动物空前繁盛（环海生无脊椎动物空前繁盛（环境分析、地层对比、生态分异、生物分区境分析、地层对比、生态分异、生物分区););动、植物登陆；奥陶纪末期生物大灭绝动、植物登陆；奥陶纪末期生物大灭绝 ( (mass extinction) )事件事件2 2 沉积类型复杂多样，奥陶纪末期冈瓦纳沉积类型复杂多样，奥陶纪末期冈瓦纳 ( (Gondwana) )大陆发育冰川大陆发育冰川3 3 属加里东属加里东( (Caledonian) )构造阶段，陆壳板块构造阶段，陆壳板块扩大和增生（陆相沉积、生物上陆的基础）扩大和增生（陆相沉积、
5、生物上陆的基础）早古生代的主要特征早古生代的主要特征Pz1mainfeatures第第7 7章章 早古生代的地史早古生代的地史EarlyPaleozoicgeohistory 7.1 7.1 早古生代概述早古生代概述 Pz1 abstract7.2 7.2 早古生代的生物界早古生代的生物界 Pz1 life7.3 7.3 中国东部早古生代古地理中国东部早古生代古地理 Pz1 paleogeography, E. China7.4 7.4 早古生代板块构造概况早古生代板块构造概况 Pz1 plate tectonics7.5 7.5 早古生代的沉积矿产早古生代的沉积矿产 Pz1 deposit
6、ores EoredlichiaImportant fossils: 三叶虫三叶虫/trilobites, 笔石笔石/graptolites, 头足类头足类/Cephalopods (mainly nautiloids/鹦鹉螺类鹦鹉螺类), 牙形石牙形石/conodonts, 腕足类腕足类/brachiopods Other fossils: 软体软体/Mollusca, 珊瑚珊瑚/corals, 其他节肢动物其他节肢动物/Other arthropods, 棘皮动物棘皮动物/Echinoderm, 脊椎脊椎动物动物/Vertebrates，海绵类，海绵类/spongesPz1生物界生物界:海
7、生无脊椎动物海生无脊椎动物寒武系（幸运阶）的寒武系（幸运阶）的 GSSPGSSP选定在纽芬兰岛选定在纽芬兰岛(加东南加东南)，以遗迹化石以遗迹化石Tricophycus pedum首现首现为标志，年龄为标志，年龄542Ma大量小壳化石的出现大量小壳化石的出现Forture Head, NewfoundlandTricophycus pedum1 小壳动物群小壳动物群(small shell-bearing fauna)：震旦纪末期出现、震旦纪末期出现、寒武纪初大量繁盛，个体微小（寒武纪初大量繁盛，个体微小（12mm），），具外壳的多门具外壳的多门类海生无脊椎动物群。包括软体动物门中的软舌螺、单
8、板类类海生无脊椎动物群。包括软体动物门中的软舌螺、单板类和腹足类，腕足类以及分类位置不明的类型和腹足类，腕足类以及分类位置不明的类型意义：意义：第一个广布的带壳生物群第一个广布的带壳生物群, 骨骼造岩骨骼造岩, 寒武系的起点寒武系的起点Two major evolutionary events at the beginning of the Cambrian. Rapid increase in the number and types of Phyla: Brachiopoda, Mollusca, Arthropoda, Echinodermata, Vertebrata, Most ma
9、jor Phyla found today evolved during the Cambrian; 现生门级生物都已出现现生门级生物都已出现1 Small Shell-bearing Fauna 2 Chengjiang Fauna3 Others: e.g. Burgess Shale Fauna 4 Trilobites 寒武纪寒武纪: :三叶虫的时代三叶虫的时代小壳动物群小壳动物群小壳动物群小壳动物群Small shell-bearing fauna澄江动物群澄江动物群: 寒武系底部寒武系底部继小壳继小壳动物群之后出现的第一个多门类动物群之后出现的第一个多门类混生生物群。主要门类有海绵
10、、混生生物群。主要门类有海绵、腔肠、栉水母、节肢、鳃曳、叶腔肠、栉水母、节肢、鳃曳、叶足、腕足、古虫、脊索动物门和足、腕足、古虫、脊索动物门和步带类步带类(包括棘皮动物和半索动包括棘皮动物和半索动物门物门)、星虫、毛颚动物及藻类。、星虫、毛颚动物及藻类。 至至2005年已描述年已描述160属属, 180多种多种, 新种新种130个个。最早发现于云南澄。最早发现于云南澄江江(张文堂张文堂, 侯先光侯先光, 1984), 寄主寄主地层的沉积环境为正常地层的沉积环境为正常-风暴浪风暴浪基面之间基面之间,古纬度古纬度S11-18 , 1, 年龄年龄520Ma.意义：意义：是寒武纪初期生物大爆发是寒武纪
11、初期生物大爆发的典型代表。的典型代表。2 2 澄江动物群澄江动物群/ /Chengjiangfauna昆昆明明鱼鱼中中华华微微网网虫虫0.5 cmLagersttte/Lagersttten(pl.)(德语，储存地德语，储存地.意为化石库意为化石库/超常保存的化石超常保存的化石):sedimentarydepositthatexhibitsextraordinaryfossilrichnessorcompleteness.海口鱼化石海口鱼化石Microdictyon sinicumChen, Hou et Lu,1989; 叶足动物门叶足动物门澄江动物群Eoredlichia丘疹关杨虫丘疹关杨
12、虫Kuanyangia pustulosa Lu, 1941Chengjiang fauna娜罗虫娜罗虫线形虫动物门线形虫动物门,中国古蠕虫中国古蠕虫Palaeoscolex sinensis Hou et Sun, 1988澄江动物群澄江动物群, 1, 1云南澄江帽天山云南澄江帽天山澄江动物群澄江动物群发掘研究现场发掘研究现场澄江动物群生态复原澄江动物群生态复原昆明地区昆明地区关山动物群关山动物群1999年命名年命名,这是一个由三叶虫、腕足类、双这是一个由三叶虫、腕足类、双瓣壳节肢动物、古虫动物、三叶瓣壳节肢动物、古虫动物、三叶形虫、海绵动物新属种等组成的形虫、海绵动物新属种等组成的一个由多
13、门类软躯体后生动物化一个由多门类软躯体后生动物化石组成的布尔吉斯页岩型的动物石组成的布尔吉斯页岩型的动物群群该动物群的时代介于澄江动物群该动物群的时代介于澄江动物群与凯里动物群与凯里动物群(或伯吉斯页岩动或伯吉斯页岩动物群物群)之间之间,起到了承前启后的作起到了承前启后的作用用,在寒武纪生命大爆发和寒武在寒武纪生命大爆发和寒武纪早期生物演化的研究中有重要纪早期生物演化的研究中有重要意义意义.3的后澄江动物群关山动物群关山动物群凯里生物群KailiBiota2Thefaunalassemblageishighlydiverse,comprisingsome110generaamong11phyl
14、a;ofthese,some40generaarealsofoundintheBurgessShale,andsome30arealsofoundintheMaotianshanShale.Trilobitesandechinoidswithhardpartsthatareeasilypreservedarethemostcommonfossils,butmanyanimalswithonlysofttissuesarealsopreserved.BurgessShale动物群化石代表动物群化石代表BurgessShaleFossilsIntheimageabove,trilobites(1)
15、liveamongmanyspeciesthatarenotnormallypreserved.AtypicalCambrianoutcropmightproduceonlytrilobites,brachiopods(2),mollusks(3),andcrinoids(4).ThatisatinyfractionofthefullCambrianbiota,betterrepresentedbytherosteroftheBurgessShaleCambrianKonservat-Lagerstatten.ThatcommunityincludesspongesVauxia(5),Haze
16、lia(6),andEifellia(7);brachipodsNisusia(2);priapulidwormsOttoia(8);trilobitesOlenoides(1);otherarthropodssuchasSidneyia(9),Leanchoilia(10),Marella(11),Canadaspis(12),Helmetia(13),Burgessia(14),Tegopelte(15),Naraoia(16),Waptia(17),Sanctacaris(18),andOdaraia(19);lobopodsHallucigenia(20)andAysheaia(21)
17、;mollusksScenella(3);echinodermsEchmatocrinus(4);andchordatesPikaia(22);amongotheroddities,includingHaplophrentis(23),Opabinia(24),Dinomischus(25),Wiwaxia(26),Amiskwia(27),andAnomalocaris(28).2002byS.M.GonIII(composition&linework)&JohnWhorrall(colorrendering)2,Walcott,1909,BritishColumbia,Canada;12门
18、门,120余种余种布布尔尔吉吉斯斯页页岩岩型型动动物物群群生生态态复复原原以寒武纪生物为原型的玩具早寒武世：早寒武世：以莱德利基虫目为主（头大、尾小、以莱德利基虫目为主（头大、尾小、胸节多）胸节多） 中寒武世中寒武世以褶夹虫目为标志。（头鞍截锥形，以褶夹虫目为标志。（头鞍截锥形，具平直的眼脊和较小的尾板，中后期与晚寒具平直的眼脊和较小的尾板，中后期与晚寒武世初期的三叶虫特征相近，尾板宽大，尾武世初期的三叶虫特征相近，尾板宽大，尾刺发育）刺发育） 晚寒武世中晚期晚寒武世中晚期常出现一些头鞍特殊的属常出现一些头鞍特殊的属 中、晚寒武世中、晚寒武世有浮游生活的球接子类有浮游生活的球接子类4三叶虫三叶
19、虫三叶虫是继小壳动物后最早繁盛的带壳动物三叶虫是继小壳动物后最早繁盛的带壳动物. 寒武纪三叶虫属种繁多，寒武纪三叶虫属种繁多，演化迅速，生态分异明显，是寒武纪地层划分对比的重要依据演化迅速，生态分异明显，是寒武纪地层划分对比的重要依据Hupeidiscus orientalis1Redlichia chinensis1中寒武世褶颊虫亚目代表中寒武世褶颊虫亚目代表1 山东盾壳虫山东盾壳虫2 孙氏盾壳虫孙氏盾壳虫3 柯赫虫柯赫虫4 高台虫高台虫5 毕雷氏虫毕雷氏虫6 园劳伦斯虫园劳伦斯虫头鞍截锥形，具平直的眼脊和较小的尾板头鞍截锥形，具平直的眼脊和较小的尾板2末末-3初三叶虫（尾刺发育）初三叶虫（
20、尾刺发育）Drepanura蝙蝠虫蝙蝠虫Damesella德氏虫德氏虫3 3褶褶颊颊虫虫亚亚目目代代表表前边缘窄前边缘窄SaukiaBlackwelderia sinesisDrepanura蝙蝠虫蝙蝠虫球接子类三叶虫球接子类三叶虫2-32-36 mm,6 mm,头尾等大难分，胸节两个头尾等大难分，胸节两个, ,无眼无眼 奥陶纪奥陶纪 与寒武纪相差较大，栉与寒武纪相差较大，栉虫亚目，斜视虫亚目和三瘤虫亚目虫亚目，斜视虫亚目和三瘤虫亚目占优势，占优势，等尾型，头鞍前叶膨大等尾型，头鞍前叶膨大 志留纪志留纪 起三叶虫显著衰退，起三叶虫显著衰退，仅镜眼虫目较为重要仅镜眼虫目较为重要寒武纪以后三叶虫的
21、演化寒武纪以后三叶虫的演化奥奥陶陶纪纪三三叶叶虫虫Isotelus （等等称称虫虫）Dalmanitina小达尔曼虫O2-3Coronocephalus王冠虫王冠虫,S2SystematicRelationshipsandChronologicalExtentoftheTrilobiteOrders/目目www.trilobites.info/triloclass.htm寒武纪次要生物门类寒武纪次要生物门类腕足、古杯、海绵动物门等腕足、古杯、海绵动物门等晚寒武世为生物变革期，晚寒武世为生物变革期，出现角石、笔石和牙形石出现角石、笔石和牙形石原古杯原古杯( (Archaeocyatha) )寒武
22、纪古杯礁寒武纪古杯礁寒武纪生物群落寒武纪生物群落Jellyfish, scavenging trilobite 奥陶纪生物最能体现早古生代生物界特点奥陶纪生物最能体现早古生代生物界特点地层意义重要的门类地层意义重要的门类笔石笔石 纲纲 / /半索动物门半索动物门早奥陶世早期：早奥陶世早期：树形笔石目为主，如网格笔石树形笔石目为主，如网格笔石早奥陶世中晚期：早奥陶世中晚期：正笔石目正笔石目无轴无轴亚目均分笔石亚目均分笔石动物群，如对笔石；动物群，如对笔石；中晚奥陶世：中晚奥陶世：正笔石目正笔石目有轴有轴亚目双笔石科类大亚目双笔石科类大量繁盛量繁盛三叶虫三叶虫地层意义下降；次要生物门类：鹦鹉地层意
23、义下降；次要生物门类：鹦鹉螺、牙形石、腕足螺、牙形石、腕足奥陶纪：笔石奥陶纪：笔石早奥陶世晚期笔石早奥陶世晚期笔石（上和右为上和右为正笔石目无轴亚目）正笔石目无轴亚目）Didymograptus对笔石对笔石Dichograptus均分笔石均分笔石刺笔石刺笔石-Acanthograptus中晚奥陶世中晚奥陶世有轴亚目双笔石科代表有轴亚目双笔石科代表雕刻雕笔石雕刻雕笔石Glyptograptus persculptus栅笔石栅笔石Climacograptus直笔石直笔石Orthograptus 奥陶纪奥陶纪是腕足类发展的高峰期是腕足类发展的高峰期具铰纲的三分贝目、正形贝目、五房具铰纲的三分贝目、正
24、形贝目、五房贝目和扭月贝目进入顶峰阶段，石燕贝目和扭月贝目进入顶峰阶段，石燕贝及小嘴贝类都有代表贝及小嘴贝类都有代表寒武纪寒武纪以无铰纲为主以无铰纲为主志留纪志留纪腕足类化石相对减少，但内部腕足类化石相对减少，但内部构造复杂化构造复杂化腕腕 足足 类类奥陶纪生物群落奥陶纪生物群落奥陶纪奥陶纪礁生物群落礁生物群落食物链食物链-K重要化石门类：重要化石门类：笔石笔石S S1 1: :除双笔石外，单笔石开始繁盛（正笔石目，有轴亚目）除双笔石外，单笔石开始繁盛（正笔石目，有轴亚目）S S2-32-3: :几乎全部为单笔石科动物几乎全部为单笔石科动物次要门类：次要门类：珊瑚、腕足、三叶虫珊瑚、腕足、三叶
25、虫四射珊瑚：四射珊瑚：主要为单带型（除隔壁外，只有横板）和泡沫型，主要为单带型（除隔壁外，只有横板）和泡沫型，可形成小型珊瑚礁可形成小型珊瑚礁腕足：腕足：并不繁盛，但内部构造复杂，如五房贝并不繁盛，但内部构造复杂，如五房贝志留纪的生物界志留纪的生物界志留纪笔石志留纪笔石单笔石繁盛单笔石繁盛弓笔石Eurypterides板足鲎类板足鲎类志留纪淡化环境生物群落志留纪淡化环境生物群落寒武纪寒武纪化石化石图版图版CambrianFossilplate1-3/小壳小壳古杯古杯角石角石奥陶纪化石图版Ordovicianfossil plate牙形牙形珊瑚珊瑚志留纪化石图版Silurianfossil pl
26、ate牙形石牙形石/牙形刺牙形刺/锥刺等，是一类已灭绝的海生动物的锥刺等，是一类已灭绝的海生动物的骨骼器官骨骼器官。最早由。最早由俄国的古生物学家俄国的古生物学家Pander于于1856年在早奥陶世的海绿石砂岩中发现，并创年在早奥陶世的海绿石砂岩中发现，并创造新词造新词Conodont来表示。来表示。cone就是锥，锥体，就是锥，锥体，dont是牙齿或齿，故又译是牙齿或齿，故又译成锥刺。大小：在成锥刺。大小：在0.1-5mm之间，多数集中在之间，多数集中在0.5-1mm;一般琥珀色，但一般琥珀色，但与所经受的热历史有关与所经受的热历史有关;磷酸钙质；磷酸钙质；4-T3. 生物相生物相-biof
27、acies浮游相浮游相-planktonic biofacies壳相（底栖相）壳相（底栖相）-shelly facies礁相礁相-reef facies生物生物漂浮、游泳生物为特征漂浮、游泳生物为特征岩石类型岩石类型深水或静水环境的黑色页深水或静水环境的黑色页岩、硅质岩等岩、硅质岩等分布区分布区台盆、半深海或深水海槽区台盆、半深海或深水海槽区实例实例晚奥陶世五峰组的晚奥陶世五峰组的笔石页岩相笔石页岩相浮游相浮游相-planktonicfacies笔石页岩相笔石页岩相graptolite-shale faciesMonograptus lobiferus漂浮的树形笔石正常正常浅海底栖浅海底栖生物
28、：三叶虫，腕足等生物：三叶虫，腕足等典型的典型的浅海相灰岩、泥灰岩浅海相灰岩、泥灰岩分布于分布于台地区台地区实例实例上扬子浅海早志留世石牛栏组上扬子浅海早志留世石牛栏组壳相壳相(底栖相底栖相/benthic facies ）石牛栏组介壳堆积石牛栏组介壳堆积底栖固着的底栖固着的造礁生物造礁生物及附礁生物及附礁生物 沉积环境：温暖、清澈的沉积环境：温暖、清澈的浅海浅海条带状分布于条带状分布于台地边缘台地边缘 岩性：岩性：礁灰岩礁灰岩礁相礁相reef facies现代海洋生态系中的生态类型现代海洋生态系中的生态类型 奥陶纪具有与此类似的海洋生态类型奥陶纪具有与此类似的海洋生态类型 以艾比湖以艾比湖居
29、延海居延海西西拉木伦河为界，我国北拉木伦河为界，我国北部属西伯利亚大区，南部属西伯利亚大区，南部属亚澳生物大区部属亚澳生物大区亚澳亚澳/太平洋生物大区太平洋生物大区西伯利亚生物大区西伯利亚生物大区北美北美-大西洋生物大区大西洋生物大区AtlanticMixedOlenellus小油栉虫小油栉虫RedlichiaEarly Cambrian Biogeographic Realms(Hist. Geol. Text-book, 1996)Pacific1寒武纪的寒武纪的生物分区生物分区OlenellusAtlanticRealmRedlichia Pacific Realm中国奥陶纪生物古地理分
30、区跨二个大中国奥陶纪生物古地理分区跨二个大区：（以额尔济斯河区：（以额尔济斯河西拉木伦河西拉木伦河为界）为界）华北区华北区以珠角石类以珠角石类(O(O1 1晚期晚期) )为主为主扬子区扬子区以内角石以内角石前环角石为主前环角石为主不同类型生物相极为发育不同类型生物相极为发育奥陶纪的生物分区奥陶纪的生物分区根据底栖生物珊瑚和腕足类，分为三根据底栖生物珊瑚和腕足类，分为三个生物古地理大区：个生物古地理大区：北方大区北方大区，含图瓦贝动物群（艾比湖，含图瓦贝动物群（艾比湖居居延海延海西拉木伦河以北）西拉木伦河以北）南方大区南方大区，含单调的克拉克贝动物群和小，含单调的克拉克贝动物群和小型单体珊瑚（冈
31、瓦纳）型单体珊瑚（冈瓦纳）特提斯大区特提斯大区，五房贝、珊瑚繁盛，五房贝、珊瑚繁盛志留纪的生物分区志留纪的生物分区志留纪古地理志留纪古地理南方大区（冈瓦纳）南方大区（冈瓦纳）特提斯大区特提斯大区北方大区北方大区第第7 7章章 早古生代的地史早古生代的地史-2-2Early Paleozoic geohistory-2 7.1 早古生代概述早古生代概述 Pz1 abstract7.2 早古生代的生物界早古生代的生物界 Pz1 life7.3 中国东部早古生代古地理中国东部早古生代古地理 Pz1 paleogeography, E. China7.4 早古生代板块构造概况早古生代板块构造概况 Pz
32、1 plate tectonics7.5 早古生代的沉积矿产早古生代的沉积矿产 Pz1 deposit ores Eoredlichia扬子板块扬子板块:1-S3相对稳定的滨浅海碳酸盐、碎屑岩沉积相对稳定的滨浅海碳酸盐、碎屑岩沉积 北缘是南秦岭裂谷北缘是南秦岭裂谷; 东南缘是被动大陆边缘东南缘是被动大陆边缘华北板块华北板块:14-O1滨浅海碳酸盐沉积滨浅海碳酸盐沉积; O2-C1缺失缺失; 南、北为大洋环境南、北为大洋环境7.3 7.3 中国东部早古生代古地理中国东部早古生代古地理 Pz1 paleogeography, E. China轮廓轮廓标准剖面标准剖面/ /点点空间空间/ /横向变化
33、横向变化/ /线线轮廓轮廓/ /面面1岩石和年代地层序列岩石和年代地层序列岩性和沉积特征及演替岩性和沉积特征及演替重要的化石代表及演替重要的化石代表及演替地层和沉积特征的时空分异规律地层和沉积特征的时空分异规律沉积和构造环境的时空分异规律沉积和构造环境的时空分异规律沉积特征、沉积环境和沉积特征、沉积环境和 构造环境的空间分异规律构造环境的空间分异规律细中细中有粗有粗粗中粗中有细有细寒武纪寒武纪/Cambrian1继承了震旦纪的古地理、古构造格局继承了震旦纪的古地理、古构造格局扬子板块以稳定型陆表海为特征扬子板块以稳定型陆表海为特征东南部为被动大陆边缘东南部为被动大陆边缘扬子板块与华夏板块之间为
34、裂谷盆地扬子板块与华夏板块之间为裂谷盆地扬子板块寒武纪古地理扬子板块寒武纪古地理Cambrian paleogeography of the Yangtze plate 寒武纪扬子区海侵广泛，地层具明显寒武纪扬子区海侵广泛，地层具明显两分性：两分性：下统下统为泥砂质和碳酸盐沉积，化石为泥砂质和碳酸盐沉积，化石丰富丰富中上统中上统以镁质碳酸盐沉积为主，化以镁质碳酸盐沉积为主，化石稀少石稀少滇东晋宁梅树村剖面滇东晋宁梅树村剖面; ;宜昌三峡剖面宜昌三峡剖面CambrianoftheYangtzeplate扬子板块寒武系特征扬子板块寒武系特征澄江动物群澄江动物群滇滇东东寒寒武武系系柱柱状状图图遗迹化石丰富遗迹化石丰富浮游浮游古杯造礁古杯造礁波痕、交错层理、波痕、交错层理、泥裂、食盐假晶发育泥裂、食盐假晶发育米氏旋回米氏旋回宜宜昌昌三三峡峡寒寒武武系系柱柱状状剖剖面面Theend
