志留纪(Silurian, 443.4±1.5 ~ 419.2±3.2Ma)
志留纪地层在世界分布较广，浅海沉积在亚、欧、美洲的大部分地区，及澳大利亚的部分地区。非洲、南极洲大部分为陆地。志留纪的分层系统，笔石为首选门类，兰多维利、文洛克、罗德洛3个统均在英国确立。此外，在挪威南部、加拿大东部的安蒂科斯蒂岛、瑞典的哥德兰岛、乌克兰的波多利亚地区、捷克和斯洛伐克的布拉格地区，都有发育良好的志留纪地层、生物群。志留系的顶界，已选定均一单笔石（Monoraptusuniformis）生物带的底为界，选择捷克、斯洛伐克的巴兰德地区克伦克剖面作为其界线层型剖面。志留系的底界，用笔石（Parakidoraptus acuminatus）带的底界为界，界线层型选在苏格兰莫发地区的道勃斯林（Dobs Linn）剖面。由于该剖面地质构造复杂，岩相单一，化石单调，沉积环境不适宜于底栖生物，所以这个方案尚待继续检验。
劳俄大陆的形成主要涉及3个板块：劳伦板块、波罗的板块以及冈瓦纳北缘的阿瓦隆尼亚陆块（Avalonia）。早奥陶世，莱茵洋（Rheic）开始发育，阿瓦隆尼亚陆块从冈瓦纳北缘裂解，持续北漂，并向波罗的板块斜向俯冲。晚奥陶世—早志留世，阿瓦隆尼亚陆块和波罗的板块之间的通奎斯特洋（Tornquist）闭合，二者发生碰撞。与此同时，莱茵洋的扩张和亚匹特斯洋的消减是同步的，波罗的板块和阿瓦隆尼亚陆块拼合后，整体上向劳伦板块俯冲，最终在早—中志留世，亚匹特斯洋闭合，劳伦板块与波罗的板块以及阿瓦隆尼亚陆块发生碰撞，形成劳俄大陆，并在现今的北美东部形成加里东期的阿巴拉契亚造山带，在劳伦与波罗的板块之间形成加里东期的斯堪的纳维亚造山带（志留纪（430Ma）全球板块构造图）（Torsvik et al., 2012; Cocks and Torsvik, 2011; Nance et al., 2012; Roberts, 2003; Soper et al.,1992）。
冈瓦纳大陆主要由南美洲板块、非洲板块、阿拉伯板块、索马里板块、印度板块、东南极板块、澳大利亚板块、大印度板块、拉萨地体和羌塘地体等组成，面积约108km2，在早古生代约占全球面积的20%（Torsvik and Cocks, 2009, 2011）。志留纪，冈瓦纳大陆整体上向南漂移，并伴随缓慢的顺时针旋转。志留纪全球板块的另一个重要事件是冈瓦纳北缘的持续裂解事件。中、晚志留世，冈瓦纳周缘有三个较大洋盆，分别为东缘的泛大洋、西缘的古特提斯洋以及莱茵洋（Torsvik and Cocks, 2011）。早志留世以后，冈瓦纳大陆东缘的泛大洋和西缘的莱茵洋均处于俯冲消减环境（Veevers, 2004），在现今澳大利亚板块西缘以及非洲板块北缘可见一系列的中、晚志留世的岛弧火山岩。冈瓦纳大陆在东、西向上处于挤压状态，而在南、北向上，尤其是在东冈瓦纳北缘，则发生一系列的裂谷事件，随着裂解深入，在冈瓦纳北缘产生一系列古特提斯洋的分支洋盆，最终导致华南、印支和羌塘等陆块和地体相继从东冈瓦纳北缘裂解。
西伯利亚板块在约800Ma从罗迪尼亚超大陆裂解之后，就成为一个独立的块体，游离于大洋中，直到二叠纪拼入泛大陆。西伯利亚板块在志留纪整体均位于北半球，与劳俄大陆之间隔着广阔的乌拉尔洋，伴有缓慢的顺时针旋转（Metelkin et al., 2011; Cocks and Torsvik, 2007）。
中国陆块群在志留纪尚处于相对离散的位置。塔里木板块在新元古代—早奥陶世与澳大利亚西北缘联系密切（Li et al., 2008），生物类别上也属于亚-澳生物大区，到志留纪，塔里木已经完全和冈瓦纳大陆分离，快速北漂至北纬30°左右，并伴有顺时针旋转。塔里木陆块与澳大利亚的分离可能与上述裂解事件有关，而顺时针旋转过程则与塔里木陆块和伊犁-中天山地体之间的剪刀式碰撞有关（高俊，2009）。志留纪，华南、华北板块处于北半球较低纬度，且游离于冈瓦纳大陆主体之外，二者之间隔着秦岭洋。
志留纪全球气候变化较为明显，晚奥陶世—早志留世，冈瓦纳大陆广泛发育冰碛岩，但冰期存在时间较短（早—中志留世（443〜428Ma）全球古地理环境恢复图）。早—中志留世，劳俄大陆、西伯利亚板块和冈瓦纳大陆北缘均位于赤道附近，气候炎热干燥，全球气候整体回暖，全球海平面开始上升，在早—中志留世时达到高峰，当时海平面的高度比现今海平面高出200m左右（Munnecke et al., 2010）。冈瓦纳大陆的周缘，以及劳俄大陆和西伯利亚的大部分均被海水淹没。晚志留世全球海平面开始下降。
前人基于δ13C、δ18O和87Sr/86Sr方法对志留纪全球海平面变化进行了深入研究（Artyushkov and Chekhovich, 2001; Lazauskiene et al., 2003; Johnson, 2006; Antoshkina, 2007; Brett et al., 2009; Haq and Schutter, 2008）。早志留世早期，全球海平面处于较低水平，可能与晚奥陶世—早志留世冰期有关。冰川在晚奥陶世赫南特期出现于北非，之后冰盖中心逐渐迁移到巴西北部，然后向西运动，于早志留世迁移到巴西南部、非洲南部、玻利维亚以及阿根廷北部等地区（González-Bonorino and Eyles, 1995）。随后全球气候变暖，冰川消融，全球发育广泛的海侵事件，海平面在兰多维利统特列奇阶晚期（Ross and Ross, 1996; Loydell, 1998）或温洛克统侯默期早期达到高峰（Haq, 2008）。
早—中志留世全球强烈的海侵事件导致在各个陆块周缘广泛发育浅海相沉积。冈瓦纳大陆周缘、西伯利亚板块和劳俄大陆的大部分均被海水淹没。浅海的广布以及全球洋流系统的发育（le Hérissé et al., 1997），导致各个海区互相沟通，使得动物群之间发生混生现象，所以志留纪动物分区已不明显。继奥陶纪生物大绝灭事件之后，志留纪较高的气温及广阔的陆表海为各种海洋生物提供了适宜生存的环境，极大地促进了生物多样性。志留纪脊椎动物无颚类进一步发展，植物群中开始出现原始陆生植物——裸蕨。海生无脊椎动物仍占重要地位，以单笔石兴起、珊瑚类和腕足类大量繁育为其特点。最早的呼气动物板足鲎类出现并繁盛（志留纪全球典型古生物分布图）。
中国陆块在志留纪的古地理差异较大，羌塘、拉萨地体还未从冈瓦纳北缘裂离，均发育浅海相沉积；而华北陆块则整体抬升，在志留纪处于剥蚀阶段；华南陆块除华夏古陆及康滇古陆处于剥蚀环境外，整体上处于浅海相沉积；塔里木陆块相对孤立，浅海相沉积主要发育在塔里木陆块的中部和北部（现今位置），南部缺失志留系沉积。
志留纪全球沉积岩相分布主要受控于古地理和志留纪气候。晚奥陶世—早志留世的冰期，使得早志留世初期全球海平面处于较低水平。部分奥陶纪的海底盆地开始露出海面，中—晚志留世，气候变暖，冰川消融，以及随后的全球大海侵事件，导致碳元素在海水中大量积累，全球广泛发育碳酸盐岩台地相沉积，如劳俄板块、西伯利亚板块的大部分以及冈瓦纳大陆的东缘，甚至在劳俄板块和西伯利亚板块之间，可能存在连接两者的碳酸盐岩台地（Golonka et al., 2006; Golonka, 2011）（志留纪全球烃源岩分布图）。
劳俄板块在志留纪处于较低纬度，气候温暖湿润，浅海广布，沉积相以碳酸盐岩台地相沉积为主。其中，北美板块中部广泛分布台地型的浅水碳酸盐岩相，包括美国中部、西部和加拿大西部的白云岩，以及加拿大东部及白云岩周缘的石灰岩，在北美洲西缘出现明显的沉积岩相分异，即由白云岩向西变成灰岩、泥岩过渡相带，再向西变成碎屑岩相带。北美洲东缘也有类似的岩相分异，即向东由台地碳酸盐岩变为碎屑岩相带。波罗的板块主要是台地型的间夹盆地的笔石页岩沉积，西欧出现台地碳酸盐岩至台缘斜坡笔石页岩的明显岩相、生物相分带。
西伯利亚板块的沉积岩相分布与劳俄板块类似，较低的纬度使得西伯利亚板块主体发育碳酸盐岩沉积，仅在台地周缘发育海相泥页岩沉积，同时在西伯利亚板块中部的局限台地中，可见蒸发岩相沉积。西伯利亚板块和劳俄板块之间，发育有广阔的浅海台地，范围不明，两者甚至可能通过碳酸盐台地相连（Golonka et al., 2006; Golonka, 2011）。
志留纪冈瓦纳大陆主体上处于陆相剥蚀环境，沉积地层主要分布在冈瓦纳大陆的周缘，且具有明显的东西分异特征。其中，冈瓦纳大陆东缘的沉积地层主要以碳酸盐岩相沉积为主，而西缘的沉积地层（包括现今南美板块北部、北非以及阿拉伯板块的大部分）主要发育海相泥页岩沉积。
北非和阿拉伯地区志留系总厚度为400〜500m，岩性分为下部页岩和上部砂岩。下部为坦尼舒夫特组页岩，为高封闭环境下形成的高碳含量页岩，是非洲北部古生界的主要烃源岩。坦尼舒夫特组在非洲南端有少量分布，另有一部分存在于现今的南美洲。上部为阿卡库斯组砂岩和粉砂岩，是较好的储层。坦尼舒夫特页岩既是寒武系—奥陶系储层的良好盖层，又是其上部泥盆系、石炭系油气层的良好烃源岩。南美洲志留系的研究程度属玻利维亚和阿根廷最高。这里的志留系是一套主要由富含化石页岩和混积岩组成的层系。向东到巴西和巴拉圭，岩性以砂岩和粉砂岩为主，页岩为辅（Crowell, 1981; França et al., 1995; Guiraud et al., 2005; Trabucho-Alexandre et al., 2012）。
志留系烃源岩主要为海相碳酸盐岩、海陆过渡相泥岩和页岩，以I和II型干酪根为主。生油气储量约占总储量的9%（Klemme and Ulmishek, 1991）。志留系烃源岩主要分布在冈瓦纳大陆北部的非洲北缘、阿拉伯北缘以及劳俄大陆、西伯利亚的被动陆缘和克拉通盆地（志留纪全球烃源岩分布图）。全球重要的含志留系烃源岩的盆地主要有北非阿尔及利亚、突尼斯以及利比亚的盆地群、阿拉伯盆地、北美的二叠盆地、阿纳达科（Anadarko）盆地、密歇根盆地、东部大尔格盆地（Erg Oriental）以及季曼-伯朝拉盆地（Alsharhan and Kendall, 1991）等。北非—阿拉伯半岛下志留统海相页岩烃源岩可大致与美国内部盆地群（US Interior basins）和俄罗斯地台下志留统烃源岩相对应（Havord, 1993）。此外，欧洲波西米亚、法国和德国等地发育富含有机质的下志留统鲁丹阶至中志留世文洛克统笔石页岩。