奥陶纪（Ordovician, 485.4±1.9 ~ 443.4±1.5Ma）
奥陶纪由于浅海广布、气候适合，海生无脊椎动物进一步繁盛，分异更为显著，占绝对优势。浅海滋生着底栖的三叶虫、腕足类、双壳类、腹足类、介形类、海百合、海林檎等。清澈的浅海中有苔藓虫、珊瑚、海绵类、喙壳类、鹦鹉螺、牙形石、层孔虫、藻类等。深水、滞流静水海域，海底不适合底栖生物生存，海面漂浮着笔石类、有薄壳的纤小动物，如叶虾类，这些可以顺洋流漂浮，成为广布的化石。
笔石最早出现于中寒武世，奥陶纪大量繁盛，主要营漂浮方式，分布广，演化快、容易保存，是奥陶纪重要的分带化石。早奥陶世早期以树形笔石为主，中期正笔石类中的无轴亚目大量繁盛，晚期有轴亚目的雕笔石出现；中、晚奥陶世是正笔石类的鼎盛时期。鹦鹉螺类最早出现于晚寒武世，奥陶纪属种繁多，体形较大，长达1米，可能是奥陶纪海域中最凶猛的动物。三叶虫和腕足类很多。奥陶纪开始出现的或大量繁盛的三叶虫有栉虫类、斜视虫类、镰虫类、三瘤虫类、镜眼虫类、手尾虫类、隐头虫类、裂肋虫类、齿肋虫类等，腕足类中有绞纲的正形贝类、扭月贝类占重要地位。
最古老的脊椎动物——甲胄鱼、丰娇昆明鱼也在这时候开始出现。
奥陶纪，冈瓦纳大陆顺时针旋转（奥陶纪(470Ma)全球古板块再造图），旋转调整的同时伴随着东冈瓦纳边缘的岩浆弧后退，造成沿古太平洋新的边缘海张开。早奥陶世冈瓦纳大陆的澳大利亚- 南极洲大陆边缘因俯冲形成岛弧及一系列褶皱及冲断带，并伴随着大量的火山活动(Cook, 1990; Findlay, 1991; Findlay et al., 1991; Flöttmann et al., 1993）。
中国奥陶纪的海侵是在寒武纪海域延续下来的。扬子、中朝地台西部边缘地带，在中、晚寒武世、早奥陶世略有上升，奥陶纪早期地层缺失，较新的奥陶纪地层与寒武系呈假整合接触。在中朝地台的中、东部和扬子地台，奥陶纪、寒武纪地层皆呈整合接触。中奥陶世之后中朝地台上升为陆地，除西部边缘地区外，晚奥陶世没有沉积。
奥陶纪加里东运动在地台区表现为频繁的震荡运动，地槽区有较多的火山喷发岩、中基性和中酸性火山岩，如北方地槽区。
欧亚大陆有4个稳定的地台区（俄罗斯地台、西伯利亚地台、中朝地台、扬子地台）。除少数地区外，基本上被海水侵入，形成浅海水域，地台周围被地槽区围绕。俄罗斯、扬子地台的南缘，呈东西向条带状的古地中海，南缘止于非洲北部、阿拉伯半岛中部、伊朗南部、印度半岛北部，向南经中南半岛与澳大利亚东、北部奥陶纪的海域相连，更南可能伸延到南极地区。
北美大部为地台浅海区，沉积以石英砂岩、页岩、碳酸盐岩为主，厚度不大。北美大陆的东西侧为地槽区的海域，西部以碎屑岩、碳酸盐岩为主，东部有硬砂岩、泥岩和火山岩。南美的西太平洋沿岸地带为地槽海域，中北部为地台浅海海域。
南大陆的周围边缘地带被地槽区、地台型海域围绕，非洲、印度半岛、澳大利亚西南部、南美东部、南极洲东部皆为陆地。
- 寒武纪-奥陶纪之交，全球大陆发生最大程度的离散。在全球洋中脊扩张的构造背景下，寒武纪海平面持续上涨。早、中奥陶世，全球板块格局开始重组。早奥陶世，组成三联点的3 个大洋中脊（亚匹特斯洋、乌拉尔洋、莱茵洋）扩张。冈瓦纳北缘莱茵洋初始扩张（500Ma），造成阿瓦隆尼亚陆块从冈瓦纳大陆裂解，并持续北漂，向波罗的板块斜向俯冲，而亚匹特斯洋盆开始收缩。波罗的逆时针旋转，与西伯利亚之间的窄洋盆产生走滑断裂。莱茵洋则继续扩张。晚奥陶世，劳伦古陆东边缘与塔康岛弧碰撞形成塔康造山带，波罗的板块西缘则形成加里东造山带。奥陶纪，除冈瓦纳大陆众陆块普遍向南漂移外，其余各陆块均向北漂移（奥陶纪（470Ma）全球古板块再造图）。波罗的、劳伦及西伯利亚位于赤道低纬度地区，中国诸陆块也在赤道低纬度地区徘徊。晚奥陶世，冈瓦纳大陆漂移至南极，并在非洲形成大范围的冰盖（早—晚奥陶世（480〜458Ma）全球古地理环境恢复图）。
- 寒武纪-奥陶纪之交，全球大陆发生最大程度的离散。在全球洋中脊扩张的构造背景下，寒武纪海平面持续上涨。早、中奥陶世，全球板块格局开始重组。早奥陶世，组成三联点的3 个大洋中脊（亚匹特斯洋、乌拉尔洋、莱茵洋）扩张。冈瓦纳北缘莱茵洋初始扩张（500Ma），造成阿瓦隆尼亚陆块从冈瓦纳大陆裂解，并持续北漂，向波罗的板块斜向俯冲，而亚匹特斯洋盆开始收缩。波罗的逆时针旋转，与西伯利亚之间的窄洋盆产生走滑断裂。莱茵洋则继续扩张。晚奥陶世，劳伦古陆东边缘与塔康岛弧碰撞形成塔康造山带，波罗的板块西缘则形成加里东造山带。奥陶纪，除冈瓦纳大陆众陆块普遍向南漂移外，其余各陆块均向北漂移（奥陶纪（470Ma）全球古板块再造图）。波罗的、劳伦及西伯利亚位于赤道低纬度地区，中国诸陆块也在赤道低纬度地区徘徊。晚奥陶世，冈瓦纳大陆漂移至南极，并在非洲形成大范围的冰盖（早—晚奥陶世（480〜458Ma）全球古地理环境恢复图）。
- 奥陶系烃源岩主要分布在劳伦大陆被动陆缘、澳大利亚、中国陆块群及冈瓦纳南缘，集中在浅海碳酸盐岩台地（华北、塔里木、劳伦）和海、陆过渡相泥页岩（阿拉伯）以及湖相泥页岩中（非洲北部）（奥陶纪全球烃源岩分布图）。奥陶系烃源岩干酪根类型有I型、II型及Ⅲ型。劳伦、塔里木和华北等海相碳酸盐岩沉积区烃源岩以I型、II型干酪根为主（Newell, 1990; Bertrand et al., 2003; Laughrey at al., 2004; 于炳松, 2008; 程锦翔,2007; 李剑锋, 2003; 左智峰, 2008），而非洲北部及澳大利亚则以II 型- Ⅲ型干酪根为主（ Havord , 1993; Rozario, 1990）。
发育奥陶系烃源岩的相关重要油气盆地主要有北美洲威灵斯顿盆地（海相页岩、碳酸盐岩）、澳大利亚坎宁盆地（碳酸盐岩）、塔里木盆地（泥晶灰岩）、鄂尔多斯盆地（碳酸盐岩）、北非古达米斯盆地（泥页岩）等。塔里木盆地奥陶系烃源岩主要沉积在具上升洋流的陆棚、滞流的海湾陆棚、正常陆棚、深海盆地以及淹没台地陆棚等不同的环境中（于炳松，2008）。华北东部中、下奥陶统烃源岩则发育于局限台地沉积环境中，总体呈现低能、底水缺氧环境以及微体生物（藻类）发育的特点，这些微体生物死亡后沉降至还原环境的海底，能被很好地保存并转化为成烃母质（程锦翔等，2007）。
奥陶系烃源岩发育区总体位于赤道低纬度地区，处于热带-干旱带气候区。劳伦、塔里木、澳大利亚等烃源岩较发育区，正好处于冷、暖流交汇区，受到气候带及冷、暖流交汇区的上升流控制。烃源岩分布密集区与海相生物分布密集区相对应。早奥陶世以来，海平面不断上升，全球变暖，浮游生物繁盛。尤其在低纬区冷、暖流交汇处（华北-塔里木-澳大利亚），特别适宜浮游生物的繁殖，从而造成有机质的大量沉积。总体而言，奥陶系烃源岩形成有利区为低纬区区浅海、海湾、三角洲和陆相深水湖泊。