古生代的第三個紀，在奧陶紀和泥盆紀之間，始於4.38億年前，結束於4.10億年前。志留紀時沉積的地層稱志留系(Silurian System)。
志留紀可分為早、晚兩部分，早期包括蘭多弗裏世(Llandovery Epoch)和文洛克世(Wenlock Epoch)，晚期包括羅德洛世(Ludlow Epoch)和
圖1 志留紀生物群示意圖
地層 志留紀的分層系統，是依據演替迅速的化石門類分帶確定。筆石是首選門類，其次是牙形石。志留系從下而上的三個統，即蘭多弗裡統、文洛克統和羅德洛統的全球層型剖面與點位均在英國（威爾士或英格蘭）確立。此外，捷克佈拉格地區是普裡多利統的標準所在地。挪威南部、加拿大東部安蒂科斯提島、瑞典哥得蘭沙島、烏克蘭波多利亞地區等，都發育良好的志留紀不同時期的地層和生物群。中國志留系以蘭多弗裡統發育最好，比英國的更齊整和連續；羅德洛統和最上部的一個統普裡多利統則在部分地區（如內蒙古、新疆、西藏、秦嶺、川西、廣西、雲南）有較好的出露；文洛克統隻在西秦嶺等少數地區出露。
在顯生宙全部地層系統中，第一個確立較完整的年代地層系統（包括系、統、階）的系就是志留系。這個系的頂、底界線及統的劃分和階的建立，均由國際志留紀地層分會在20世紀70年代後期和80年代初期提出方案，並在80年代先後被國際地層委員會批準，但已確立的大部分階的底界都存在著一些問題。
志留系的頂界，已選定以均一單筆石帶的底為界，並選擇捷克巴蘭德地區的克倫剖面為其界線層型剖面，這個提案被國際志留－泥盆系界線工作組於1977年幾乎全票通過。志留系底界的選定，放棄瞭傳統的把雕刻雕筆石(Glyptograptus persculptus)帶之底作為志留系底界的觀點，改用尖削擬尖筆石(Parakidograptus acuminatus)帶的底界為界，界線層型選在蘇格蘭莫發地區的道勃斯林剖面。然而，由於該剖面所處的地質構造復雜（斷層交錯、褶皺發育），巖相單一，化石單調，沉積環境基本不適宜於底棲生物，所以在國際奧陶－志留系界線工作組提出這個方案的時候，就遭到瞭不少學者的強烈反對。最近，國際志留系地層分會已作出決定，對全球（包括道勃斯林剖面）的奧陶系和志留系分界將進行重新研究。
志留系分成4個統，除最上部一個統外，其餘各統包括數量不等的若幹個階。①蘭多弗裡統。標準地區位於英國威爾士南部達費德的蘭達弗裡鎮附近。蘭多弗裡統分成3個階：最下部的階稱為魯丹階(Rhuddanian)；第二個階稱為埃隆階(Aeronian)；最上部的階稱為特利奇階(Telychian)。②文洛克統。標準地區位於英格蘭什羅普郡的文洛克地區。文洛克統分成兩個階：下部申伍德階(Sheinwoodian)和上部候默階(Homerian)。③羅德洛統。標準地區在英格蘭什羅普郡的羅德洛地區。羅德洛統分成兩個階：下部戈斯特階(Gostian)和上部盧德福德階(Ludfordian)。④普裡多利統。標準地區在捷克的巴藍德地區。本統的階尚未識別和確立。
中國的志留系地層可分為以下幾個大區：①阿爾泰–興安大區（有別於西伯利亞地臺區）：阿爾泰區、興安區。②華北大區（屬於中朝古板塊）：內蒙古南部–吉林區。③塔裡木大區（可能與中亞屬於同一古板塊）：南天山區、塔裡木區。④哈薩克斯坦大區（可能為系列古島弧）：東、西準噶爾區等。⑤華南大區（屬於華南古板塊）：揚子區。⑥西藏–滇西大區：西藏區（指西藏南部）、滇西區（屬於滇緬馬蘇古板塊）。⑦其他：阿拉善區、柴達木區、祁連山區、秦嶺區、雲開區等（可能為單獨的地體）基本缺失志留紀地層。華南揚子區的志留紀地層曾被認為是中國志留系發育最好的地區，且研究基礎最好，劃分得最細，因而被視為中國對比的標準。然而，近30年的研究表明，該區志留系發育並不理想，長期作為中國志留系標準、過去分別被歸入志留系下、中、上三統的龍馬溪組、羅惹坪組和紗帽組，已全部歸於蘭多弗裡統。蘭多弗裡世之後，大部分上升成陸，導致文洛克世及其後地層的缺失，隻在邊緣地區（如滇東、川西、川北）及部分海域延伸到內陸的地區（如湘西北、鄂東南）發育或可能發育，且基本上都是近岸淺水、碎屑巖相。滇西和西藏地區的志留紀地層發育得較完整，滇西多碎屑巖相，西藏多灰巖相，筆石和牙形石類是確定時代的主要化石門類。在塔裡木區，蘭多弗裡世地層以淺水碎屑巖為主，夾含蘭多弗裡世早中期的筆石，其他時期的志留紀地層均發育大量的淺水海相紅層，十分註目。新疆北部（包括準噶爾地區）的志留系厚度很大，可能與哈薩克斯坦關系密切，以腕足動物和珊瑚為主的介殼相十分發育，地層時代的確定還不夠精確。阿爾泰–興安大區則是以含介殼化石為主的碎屑巖相為特征的活動帶，志留系諸統可能齊全，圖瓦貝動物群的發育與其他各區之間的差別很顯著。以上後三個區域志留系各統之間的界線大都不能劃定，主要是由於缺乏筆石和牙形石化石。地處廣西南部的欽州、防城地區發育較為完整的志留系，但屬於單相（筆石相）的碎屑巖地層，系雲開地塊的一部分，可能是印支期才拼貼到華南古板塊上來的。
生物界 志留紀以前的生物群，特別是無脊椎動物，經過奧陶紀末全球生物大滅絕事件後，遭受瞭重創，許多奧陶紀特有類型，如奧陶紀的雙頭筆石科–直筆石科(Dicranograptidae-Orthograptidae)筆石動物群、晚奧陶世的赫南特貝腕足動物群(Hirnantia Fauna)均告滅絕。但志留紀與奧陶紀生物群的譜系關系仍較密切，許多類群自奧陶紀祖先衍生而來，在經歷滅絕事件後，進入瞭一個新的復蘇和輻射階段，種類更加繁多。特別是脊椎動物中出現原始無頜類和陸生維管植物更是志留紀生物革新的重要標志。在志留紀生物類群中，化石數量和類別最多的仍是無脊椎動物。
筆石是海洋漂浮生態域中最引人註目的生物，以單筆石類為特征，如單筆石、鋸筆石、耙筆石、弓筆石等。志留紀早期發育沖破瞭奧陶紀末大滅絕事件的正常筆石類分子，如正常筆石(Normalograptus)和新雙筆石(Neodiplograptus)，正是這類筆石後來演化成志留紀盛極一時的單筆石類。由於其特殊的生活方式，使其地理分佈廣，變異演化快，故單筆石的物種大都是全球廣佈在地層對比中有著不可替代的價值。志留系分統、分階的界線主要是依賴筆石帶確定。若再輔以牙形石，則可達到全球高分辨率的對比。
在淺海底固著的底棲生物中，腕足動物的數量最多，在殼相動物群中常占絕對優勢，故志留紀時代也被譽為“腕足類青壯年時期”。腕足動物的個體形態多樣，最大殼長或殼寬可超過80毫米。其中，發育匙形臺和腕骨構造的五房貝族是最具特征的一類，它們始於晚奧陶世阿什及爾中期並首次輻射，經過奧陶紀末大滅絕後，到志留紀達到鼎盛。具腕螺的無洞貝族、無窗貝族和石燕族，自奧陶紀晚期後，一直穩定發展，後成為腕足動物群中的主要族群。在奧陶紀大量繁盛的正形貝和扭月貝兩大族，到志留紀明顯衰落。
刺絲胞動物中，珊瑚和層孔蟲（有人將其歸於海綿動物）是兩個較繁盛的門類，常形成生物礁、生物丘和生物層。四射珊瑚、床板珊瑚和日射珊瑚經常發現於蘭多弗裡世晚期以來的暖、淺海域中，數量與屬種類型均很多，至泥盆紀達於鼎盛。層孔蟲的最盛期也在泥盆紀，從這個意義上說，志留紀是其準備期。四射珊瑚、床板珊瑚、日射珊瑚和層孔蟲在今日海洋中均已絕跡。營固著底棲生活方式的這些類群在地理分佈上有明顯的區域性，但憑借其幼蟲階段的浮遊特性可使某些屬種在合適的環境中有廣泛的分佈。
節肢動物門中的三葉蟲到志留紀時已處於明顯的衰落階段，隻在局部地區和層段中見及，如揚子區特列奇階的王冠蟲(Coronocephalus)，有一定的地層意義，板足鱟類(Eurypterids)是志留紀無脊椎動物中的食肉類代表，能遊泳，棲息於海洋或半咸水甚至淡水中。
軟體動物鸚鵡螺與奧陶紀相比顯著減少，許多類型到志留紀已告滅絕，沒有新類群出現。中國揚子區特列奇階盛產四川角石(Sichuanoceras)為主的鸚鵡螺組合。腹足類和雙殼類在志留紀時略有發展，但在豐度還是分異度上都遠不如腕足動物，對它們的研究有助於認識這兩個大類之所以在現今海洋中占很大優勢的整個演化過程。
在棘皮動物門中，海百合類最為繁盛。在中國蘭多弗裡統中最常見的花瓣海百合(Petalocrinus)為其代表。它們的個體形態與現代海洋中的相比差別很大。
幾丁蟲(Chitinozoa)在碎屑巖相沉積中相當豐富，常與筆石相伴出現，具有相當重要的地層意義。
圖2 志留紀鏈珊瑚化石（11厘米，陜西寧強）
在脊索動物門中，牙形石在志留紀演化快、分佈廣，是居筆石之後最具重要地層意義的一類化石。志留系保存瞭可靠的最早的魚類化石，但數量有限。中國志留紀的魚化石相對較多，最早的代表見於蘭多弗裡世晚期地層，如滇東曲靖一帶有保存極佳的魚化石標本。
已知最早的陸生植物化石就記錄在志留紀地層中。中國華南蘭多維列統上部近岸海相地層中發現的黔羽枝化石，被認為是最早的維管植物。它的出現，是因為華南文洛克世開始發生大面積的海退，使半陸生的裸蕨類植物獲得瞭進一步繁育的機會。
地史特征 志留紀時期全球主要地塊包括岡瓦納古陸、勞倫、波羅的海、西伯利亞、中朝、塔裡木、華南、印支、滇緬（甸）馬（來西亞）蘇（門答臘）、西藏（南、北可能是兩塊，分屬於不同的構造域）等多個大小不等的古板塊與一系列島弧褶皺帶（如哈薩克斯坦）。岡瓦納古陸面積最大，集中在南半球高緯區，包括非洲、大洋洲和南美洲的廣大地區。其他塊體主要分佈在當時的中、低緯區。介於勞倫和波羅的海及阿凡隆尼亞（包括英國、愛爾蘭、比利時等國）兩大古板塊之間為古大西洋，在志留紀晚期碰撞、閉合、消失，在造山帶前緣形成廣泛分佈的老紅砂巖。勞倫東部從奧陶紀塔康運動開始形成阿巴拉契亞褶皺帶。西伯利亞板塊可能與現今地理方位差約180°。哈薩克斯坦塊體大致介於西伯利亞與塔裡木古板塊之間，可能由3個島弧褶皺帶拼合而成。從動物群特征或海相紅層等沉積特征證明，塔裡木塊體更靠近華南板塊。華南板塊發育多門類土著化石群（如蘭多弗裡世的三葉蟲綱王冠蟲動物群，文洛克–普利多裡世的腕足類Retziella動物群，說明它與相關塊體（如中朝、中亞、澳大利亞）的聯系與獨立性。秦嶺洋將中朝與華南兩個塊體分開，其間還分佈著一定數量的小地體。
志留紀時氣候轉暖，是各大板塊陸表海和陸棚淺海廣佈時期。臺地淺海碳酸鹽的發育最為廣泛，以北美最為典型。北美中部廣佈臺地型的淺水碳酸鹽相，如美國中部、西部和加拿大西部的白雲巖套及加拿大東部白雲巖套周緣的石灰巖套；在北美西緣出現明顯的巖相分異，由白雲巖套向西變成灰巖、泥巖的過渡相帶，再向西變成碎屑巖相帶。北美東緣也有類似的相分異，即向東由臺地碳酸鹽巖變為碎屑巖相帶。
全球志留紀的深水洋盆沉積很少保存下來，棲息在很深水的底棲動物群一直未被發現。波羅的海至西歐出現明顯的巖相、生物相分帶（由臺地碳酸鹽巖至臺緣斜坡筆石頁巖）。西伯利亞臺地志留紀地層由較薄的碳酸鹽巖和筆石泥巖組成，而其周緣活動帶則賦存巨厚的碳酸鹽巖及火山復理石建造。華南古板塊的志留系巖相和生物相的分異也很典型，西部為碳酸鹽巖和碎屑巖的臺地型沉積，含殼相及筆石動物群；東部為碎屑巖及復理石的盆地沉積，化石很少。西藏和滇緬馬（來西亞）蘇（門答臘）志留系巖相分異也很清楚。西藏北部發育碳酸鹽巖臺地，南部發育碎屑巖相；滇緬馬蘇的碎屑巖相很發育，但是不少地方被後期破壞而面目全非。非洲北部至南美洲東、北部沉積瞭類似的臺地型泥巖和細碎屑巖，含有相同的馬爾文諾–卡夫利克(Malvino-kaffric)冷水動物群。澳大利亞東部及塔斯馬尼亞、新西蘭發育大套復理石建造，均屬於大陸斜坡深水沉積。
志留紀初，隨著南極四周冰蓋的快速消融，導致志留紀海洋和大氣環流的減弱，使得緯向氣候分帶不甚明顯。一般來說，海洋深海部分相對較暖，含氧量較低，易成滯流，因此，除高緯區的岡瓦納大陸外，其他各板塊大都處於幹熱或溫暖的氣候條件下。這種全球性的溫暖氣候主要反映在以下諸項特征：①志留紀特別在蘭多弗裡世初期由於全球海平面的快速上升，帶來普遍的缺氧環境，使黑色筆石頁巖廣佈；②蘭多弗裡世晚期至拉德洛世全球碳酸鹽巖和生物礁廣泛分佈，在北美和北歐尤為發育，顯示瞭較溫暖的古氣候特點；③志留紀的紅層（海相淺水或深水）發育較為普遍，已在中國華南和塔裡木及西伯利亞、哈薩克斯坦、波羅的海等板塊上發現，它們大都分佈在赤道和亞熱帶區域；④志留紀發育蒸發巖，如西伯利亞和澳大利亞等，反映瞭幹旱、炎熱的古氣候面貌。
礦產 在地質歷史時期裡，志留紀是一個沉積礦產相對貧乏的時期。但是，美國沉積鐵礦的10％、鹽礦的20％和較少量油氣資源卻來自志留紀地層；阿爾及利亞、利比亞和撒哈拉沙漠中部的石油大部分也是貯存在志留紀地層中。此外，還有西伯利亞和澳大利亞西部蒸發巖系中的膏巖礦，澳大利亞東部的金礦和錫礦。在中國志留系礦產資源中，首推西秦嶺地區黑色頁巖中富集的放射性元素；在東秦嶺志留系中具有開采價值的小型藻煤（石煤），還與鈾、釩、鋁、鎳、鈷等多種稀有元素相伴。此外，志留紀碳酸巖地層中含大量灰巖、白雲巖，是建築材料和水泥的重要原料。
推薦書目
林寶玉等. 中國地層: 中國的志留系. 北京: 地質出版社, 1984.
RONG J Y, CHEN X. SU Y ZH, et al. Silurian Paleogeography of China. // LANDING E, JOHNSON M E.Silurian Lands and Seas: Paleogeography Outside of Laurentia.New York State Museum Bulletin, 2003, 493: 243–298.