古生物地層講解課件

1、第一章 古生物學(xué)基礎(chǔ) 第一節(jié) 古生物學(xué)基本概念一、古生物學(xué)及其研究?jī)?nèi)容 二、古生物學(xué)的分類(lèi)學(xué)科三、化石及其形成 四、化石保存類(lèi)型五、化石化作用六、化石保存條件一、古生物學(xué)及其研究?jī)?nèi)容 古生物學(xué)(Palaeontology)是研究地質(zhì)歷史時(shí)期的生物及其發(fā)展的科學(xué)。研究地質(zhì)歷史時(shí)期地層中保存的生物遺體、遺跡及一切與生物活動(dòng)有關(guān)的地質(zhì)記錄。 研究對(duì)象 化石 研究?jī)?nèi)容 生物的形態(tài)、構(gòu)造、分類(lèi)、分布、演化、生態(tài)等。 基礎(chǔ)研究工作 化石的采集和挖掘、化石的處理和復(fù)原、化石的鑒定和描述、分類(lèi)及生物的生活方式和進(jìn)化規(guī)律等。二、古生物學(xué)的分類(lèi)學(xué)科 1.古動(dòng)物學(xué) : 古無(wú)脊椎動(dòng)物學(xué) 古脊椎動(dòng)物學(xué) 2.古植物學(xué):

2、化石藻類(lèi)學(xué)(低等古植物) 高等古植物學(xué) 孢子花粉學(xué)(又可列入微體古生物學(xué)) 3.微體古生物學(xué)：介形蟲(chóng),牙形刺等 4.超微體古生物學(xué)：超微浮游動(dòng)物，化石微細(xì)構(gòu)造大 小 , 在10um(微米)以下。1um=1/1000mm 5.古生態(tài)學(xué) 6. 痕跡化石學(xué) 7.古生物礦物學(xué) 三、化石及其形成 化石是保存在巖層中的地質(zhì)歷史時(shí)期的生物的遺體和遺跡。 化石必須具有一定的生物特征，如形態(tài)，結(jié)構(gòu)，紋飾和有機(jī)成分等 ； 必須保存在地史時(shí)期形成的巖層中。 四、化石保存類(lèi)型： 可以分為以下四種類(lèi)型： 、實(shí)體化石 又分為二種： 微變實(shí)體 原生物的遺體沒(méi)有明顯變化，完整保留下 來(lái)。 變化實(shí)體 原來(lái)的生物遺體經(jīng)過(guò)一定程度

3、的石化作用 （礦質(zhì)充填、置換、升餾等作用），全部或 部分硬體保存為化石。大部分化石屬此。變化實(shí)體化石菊石 未變實(shí)體化石猛犸象 、模鑄化石 生物遺體在巖層或填充物中留下的各種印模和復(fù)鑄物,又可分為四類(lèi)： 1) 印痕化石：在松軟沉積物中留下的印痕，而生物體未被埋葬已銷(xiāo)毀。如：葉子、水母等。 2) 印?；河袣び搀w生物在圍巖上印壓所成的痕跡，又分為： 外膜 外表印痕，反映外殼形態(tài)構(gòu)造。 內(nèi)膜 殼內(nèi)表面印痕，反映殼內(nèi)面形態(tài)構(gòu)造,凹 凸與實(shí)物相反。印痕化石 3）核化石：常見(jiàn)于兩殼、兩瓣齊全的生物體，分為兩種： 內(nèi)核 貝體掩埋后，泥砂充填兩殼之空腔，石化后其充填物形成內(nèi)核，表面顯示內(nèi)模。 外核 貝體被埋

4、，兩殼內(nèi)無(wú)充填物，但殼體溶解后留下一個(gè)同形空間，再被外來(lái)物質(zhì)充填，石化后形成外核，其外形與殼飾與原核體一致，但內(nèi)部沒(méi)有任何生物結(jié)構(gòu)。 4）鑄型化石: 已形成了外模、內(nèi)核后,殼體被溶化所成空間被其它物質(zhì)所充填,石化形成鑄形。大小和內(nèi)外表面的構(gòu)造與實(shí)體化石相似,但無(wú)殼質(zhì)結(jié)構(gòu)。 3、遺跡化石 保留在巖層中的古生物生活活動(dòng)的痕跡和遺物。足跡、爬痕、潛穴、糞便、蛋化石等。 4、化學(xué)化石 古生物被分解而成的各種有機(jī)質(zhì),如氨基酸、脂肪酸等。 意義： 探討地史進(jìn)程中生命的起源 了解生物發(fā)展演變的歷史 解決生物的自然分類(lèi)(親緣關(guān)系) 劃分和對(duì)比地層遺跡化石五、化石化作用 化石化作用(fossilization)

5、：是指埋藏在沉積物中的生物遺體在成巖作用中經(jīng)過(guò)物理化學(xué)作用的改造而成為化石的過(guò)程，一般包括以下幾種作用：（一） 礦質(zhì)充填作用(infill mineralization) 生物硬空隙為地下水礦物質(zhì)CaCO3所填充，變的致密堅(jiān)硬增加重量，且保留硬體中的微細(xì)構(gòu)造。（二）置換作用(replacement) 在埋藏情況下，原來(lái)生物體的組成物質(zhì)逐漸被溶解，而由外來(lái)的礦物質(zhì)逐漸補(bǔ)充的過(guò)程 。（三） 碳化作用(carbonization) 埋藏后生物遺體組分中的不穩(wěn)定的成分經(jīng)分解和升溜作用而揮發(fā)消失，僅留下碳質(zhì)薄膜而保存為化石的過(guò)程。 （四）重結(jié)晶作用（recrystallization） 組成生物硬體的礦

6、物，在地?zé)岷偷貙訅毫τ绊懴掳l(fā)生脫水、晶體變粗、晶格轉(zhuǎn)化或離子析出而造成的一種化石 。六、化石保存條件（一）生物類(lèi)別 具硬體，數(shù)量大的生物保存為化石的可能性較大，具硬體的生物較易保存為化石 （二） 遺體堆積環(huán)境 水動(dòng)力條件 、pH值 、氧化還原條件、細(xì)菌等。（三） 埋藏條件 生物死后因被不同的沉積物質(zhì)所掩埋，保存為化石的可能性會(huì)有差別。 （四）時(shí)間因素 生物死后必須迅速埋藏，才有可能保存為化石；并且必須經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期埋藏，經(jīng)歷化石化作用后才能保存為化石。 （五）成巖作用的條件 沉積物在固結(jié)成巖過(guò)程中，壓實(shí)作用和結(jié)晶作用都會(huì)影響化石化作用和化石的保存。只有壓實(shí)作用較小且未經(jīng)嚴(yán)重的重結(jié)晶作用的情況下，才能

7、保存完好的化石。第二節(jié) 古生物的分類(lèi)和命名 一、生物的分類(lèi)單位及分類(lèi)原則 二、古生物學(xué)的命名法則一、生物的分類(lèi)單位及分類(lèi)原則 種（物種）是生物學(xué)和古生物學(xué)的基本分類(lèi)單元。 化石物種的特征：(1)共同的形態(tài)特征；(2)構(gòu)成一定的居群；（3)居群具有一定的生態(tài)特征；(4)分布于一定地理范圍。 屬是種的綜合，包括若干同源的和形態(tài)，構(gòu)造，生理特征近似的種(有的屬僅有一種)。屬也是客觀的自然單元，代表生物進(jìn)化的一定階段。 分類(lèi)原則： (1)同源的，即有共同的祖先；(2)有親緣關(guān)系；(3)性狀分異程度較小。二、古生物的命名法則： (1)各級(jí)分類(lèi)單位采用統(tǒng)一的學(xué)名，并以拉丁文或拉丁化文字命名； (2)屬和屬

8、以上分類(lèi)單元采用單名法，第一字母大寫(xiě)； (3)種名采用雙名法，即屬名+種名； 例：Schwagerina chihsiaensis Lee (4)屬以上的單位要用正體字，姓名用正體字； (5)種和亞種都用斜體，姓名都用正體。常用拉丁語(yǔ)縮寫(xiě)詞 :cf 為conformis (相似、比較)的縮寫(xiě)。 aff 為affinis (親近)的縮寫(xiě)。 sp. 為species(種)的縮寫(xiě) spindet 為species indeterminata(不能鑒定 的種)之意 spnov和gennov. 分別為species nova(新 種)和genus novum(新屬)之意，加在新命名的 種名或?qū)倜?，?/p>

9、示新建立的種和屬。 第三節(jié) 生物與環(huán)境 一、生物與環(huán)境的關(guān)系 二、影響生物生活的環(huán)境因素 三、水生生物的生活方式 四、居群和群落分析 五、古生物地理學(xué)（Paleogeography）一、生物與環(huán)境的關(guān)系 由一系列彼此相關(guān)的環(huán)境因素所構(gòu)成的生物生存條件的總和，形成了生物的生活環(huán)境，也稱為生境（habitat）。 生物與環(huán)境是矛盾的統(tǒng)一體： 生物與其生活的環(huán)境相互作用、相互制約、密切相關(guān)；任何生物不能脫離環(huán)境孤立地存在；環(huán)境的變化影響生物的生存，而生物界也不斷影響周?chē)沫h(huán)境。二、影響生物的環(huán)境因素 1物理因素: 溫度、水深度、水壓力、光照、水動(dòng)力條件、底質(zhì)性質(zhì)、經(jīng)緯度。 2化學(xué)因素: 含鹽度（水）

10、、含氧量、其它氣體成分，氫離子濃度、氧化還原電位。 3生物因素: 生物數(shù)量和密度、生物共生組合、對(duì)抗、競(jìng)爭(zhēng)、食物營(yíng)養(yǎng)依賴關(guān)系等。三、水生生物的生活方式 生物生活方式又稱生態(tài)類(lèi)型，主要指習(xí)性、行為，如攝食方式、居住類(lèi)型、運(yùn)動(dòng)方式等。底棲生物:（珊瑚） （腕足） （腹足）（海膽） （船蛆） 固著、 躺臥、 爬移、 抱穴、 鉆孔；游泳生物： 自游、運(yùn)動(dòng)器官發(fā)育、身體流線型；浮游生物： 隨波逐流、身體微小、薄殼或骨骼不發(fā)育， 如水母。四、居群和群落分析 1.居群（population）: 棲息在同一地域的同種生物個(gè)體組成居群。 在一定的地理區(qū)域內(nèi)，生活在同一環(huán)境下的各種動(dòng)物、植物和微生物等居群，它們彼

11、此相互作用，組成一個(gè)具獨(dú)特成分、結(jié)構(gòu)和功能的集合體，這就構(gòu)成了生物群落（biotic community）。2居群特征 居群密度 、年齡結(jié)構(gòu)、遺傳組成、性比率、分布型式等。 居群分布狀態(tài)和形式分為：隨機(jī)型、均勻型、聚集型。 在生態(tài)系統(tǒng)中，居群是生物群落的基本組成單位，它也是一種自我調(diào)節(jié)系統(tǒng)。 3古群落與古群落結(jié)構(gòu) 古群落是指地史時(shí)期中，在某一特定時(shí)限內(nèi)、特定環(huán)境下生活在一起并能保存為化石的古生物所構(gòu)成的群落，又稱為化石群落。 古群落結(jié)構(gòu)包括群落古生物的形態(tài)、生態(tài)結(jié)構(gòu)和營(yíng)養(yǎng)結(jié)構(gòu)三個(gè)方面： （1）形態(tài)結(jié)構(gòu) 包括二類(lèi)描述指標(biāo)： 化石群落的識(shí)別與組成 物種多樣性（2）生態(tài)結(jié)構(gòu) 包括三類(lèi)描述指標(biāo)： 優(yōu)勢(shì)

12、種 物種相對(duì)豐度 種間關(guān)聯(lián) （3）營(yíng)養(yǎng)結(jié)構(gòu)包括二類(lèi)描述指標(biāo)： 生態(tài)類(lèi)群 時(shí)空分層結(jié)構(gòu) 4化石群落原地埋藏的判別 化石保存完整，各部位及表面無(wú)脫落及磨損現(xiàn)象； 個(gè)體大小分選性差，大小極不一致，沒(méi)有水流沖刷排列整齊的現(xiàn)象； 具兩殼瓣的化石，一般兩殼閉合，即使兩瓣分離，在同一層位中兩殼數(shù)量比例大致為1:1。 基本保留了古生物原先生活時(shí)的狀態(tài)或稍有變動(dòng)。五、古生物地理學(xué)（Paleobiogeography） 研究古代生物地理分布的學(xué)科稱為古生物地理學(xué)，它研究的是古生物地理分布區(qū)系及其形成因素、古生物的地理起源、遷移與擴(kuò)散、孑遺與滅絕等科學(xué)問(wèn)題，是古生物學(xué)與生物地理學(xué)相結(jié)合的一門(mén)交叉學(xué)科。 1.分區(qū)單位

13、：生物在地理上的分布，根據(jù)地域大小不同劃分不同的等級(jí)：大區(qū)（realm）、區(qū)（region）、省或分區(qū)（province）。 2.控制生物區(qū)系的因素： 內(nèi)在控制因素： 生物類(lèi)別起源地點(diǎn)的差異性、生物遷移分布的差異性、生物區(qū)系生物群的演變差異性等； 外在控制因素： 主要指在不考慮生物相情況下，氣候帶和地理阻隔是主要的控制因素 。 海洋區(qū)系： 水溫、洋流、陸地和深水大洋是生物地理分布的主要控制因素。 陸地區(qū)系： 溫度、雨量、海洋、高山是生物地理分布的主要控制因素。 第四節(jié) 古生物學(xué)的應(yīng)用 一、生物學(xué)的研究方法 二、生物進(jìn)化規(guī)律的研究 三、地質(zhì)年代及地層劃分與對(duì)比研究 四、古地理、古氣候研究 五、沉

14、積礦產(chǎn)研究 六、古生物學(xué)與大陸漂移學(xué)說(shuō)一、古生物學(xué)的研究方法 古生物學(xué)的研究包括以下幾個(gè)基本步驟： 1 地層剖面的測(cè)制和標(biāo)本的采集 2 標(biāo)本處理 3 標(biāo)本的鑒定和描述 4 照相、制作圖版 5 地質(zhì)意義分析 二、生物進(jìn)化規(guī)律的研究 生物演化的總體趨勢(shì)是： 結(jié)構(gòu)構(gòu)造由簡(jiǎn)單向復(fù)雜發(fā)展、生物類(lèi)型從低等到高等發(fā)展、生活環(huán)境從海洋向陸地、空中和海洋全方位發(fā)展。 生物演化具有進(jìn)步性、階段性、不可逆性、適應(yīng)性的特點(diǎn)： 進(jìn)步性 指自生命起源以來(lái)，生物界經(jīng)歷了由少到多，由簡(jiǎn)單到復(fù)雜、由不完善到完善、由低級(jí)到高級(jí)的進(jìn)步性發(fā)展。 階段性 指生物的進(jìn)步性發(fā)展在地質(zhì)歷史上顯示出各種不同的進(jìn)化階段。 不可逆性 是指生物界是

15、前進(jìn)性發(fā)展的，生物進(jìn)化歷史又是新陳代謝的歷史，舊類(lèi)型不斷死亡，新類(lèi)型相繼興起，已演變的生物類(lèi)型不可能回復(fù)祖型，已滅亡的類(lèi)型不可能重新出現(xiàn) ； 適應(yīng)性 是指每一種生物都帶有生活環(huán)境和生活方式的標(biāo)記。 適應(yīng)趨同 鯊魚(yú)龍海豚三、地質(zhì)年代及地層劃分與對(duì)比研究 根據(jù)生物前進(jìn)性進(jìn)化的規(guī)律和地層學(xué)的“層序律”，科學(xué)家得出了相對(duì)地質(zhì)年代的概念，并提出了與地層系統(tǒng)相對(duì)應(yīng)的地質(zhì)年代表(代、紀(jì)，世、期)。 地層系統(tǒng)和地質(zhì)年代表的建立主要根據(jù)古生物的發(fā)展階段。確定巖層序列及其地質(zhì)年代 ，就是與已知地質(zhì)年代的標(biāo)準(zhǔn)層序進(jìn)行對(duì)比，并根據(jù)地層的特點(diǎn)作地層劃分?；瘶?biāo)志是進(jìn)行地層對(duì)比和劃分的主要依據(jù)。 用化石對(duì)比、劃分地層主要

16、有以下幾種方法： 1標(biāo)準(zhǔn)化石法 演化時(shí)限短、地理分布廣、保存好、特征明 顯、數(shù)量多因而易于在地層中發(fā)現(xiàn)的化石 2種系演化法 生物的譜系演化關(guān)系 3生態(tài)地層學(xué)法 化石群落和環(huán)境的關(guān)系，在地層劃分對(duì)比中考 慮化石群落在時(shí)間空間上的變化 四、古地理、古氣候研究 化石可反映環(huán)境： 古海洋 珊瑚、腕足動(dòng)物、菊石、海膽、蜓等 濱海近岸地帶 舌形貝、牡蠣和介形蟲(chóng)的某些屬種 古陸或湖泊、沼澤和河流 境 陸生植物和昆蟲(chóng)，淡 水生活的葉肢介等 相 是指能夠反映沉積環(huán)境的巖石特征和古生物及其生活環(huán)境的化石特征的總和。如： 黑色筆石頁(yè)巖相代表較深的滯流水還原環(huán)境； 造礁珊瑚化石能指示溫暖淺海的環(huán)境 ； 猛犸象則指示寒冷環(huán)境 等。 化石同時(shí)也能指示古氣候，植物常按照氣候緯度分布。 巖石中化石的保存狀態(tài)還可得到古水流的方向。五、沉積礦產(chǎn)研究 一些礦產(chǎn)的成因，與古生物演化有密切關(guān)系。 元古代的條帶狀鐵硅礦床，主要與弱氧條件的鐵細(xì)菌作用有關(guān)。 在氧化條件增加的情況下多半在近岸淺海形成由鮞狀赤鐵礦，綠泥石和菱鐵礦等組成的礦床。 在古老的沉積物中缺乏石膏，硬石膏、重晶石和天青石等硅酸鹽礦物：同時(shí)也不可能形成許多金屬