古生物及地层

1、3.1.1 古生物及古生物学古生物及古生物学（一）古生物与化石（一）古生物与化石 古生物古生物 地质历史时期的生物统称为古生物。古今生物地质历史时期的生物统称为古生物。古今生物的时间界线一般以全新世（一万年左右）为界。的时间界线一般以全新世（一万年左右）为界。1. 化石化石 是指保存在岩层中地质历史时期生物的遗体、生是指保存在岩层中地质历史时期生物的遗体、生命活动的遗迹、以及生物成因的残留有机物分子。因命活动的遗迹、以及生物成因的残留有机物分子。因此，此，化石必须具有一定的生物特征、必须保存在地史化石必须具有一定的生物特征、必须保存在地史时期形成的岩层中。时期形成的岩层中。（二）古生物学（二）

2、古生物学 古生物学是研究地质历史时期的生物界及其发展的科学。古生物学是研究地质历史时期的生物界及其发展的科学。其研究内容包括二个方面：其研究内容包括二个方面： 1. 生物学方面生物学方面：研究生物体形态、结构、构造、分类、：研究生物体形态、结构、构造、分类、个体发育和系统发生（生物类群的进化历史）个体发育和系统发生（生物类群的进化历史） 、生物演变、生物演变、环境适应、生物的生理和生物化学等。环境适应、生物的生理和生物化学等。 2.地质学方面地质学方面：研究古生物的地质时间含义、古生物兴：研究古生物的地质时间含义、古生物兴衰与迁移、古生物地理及古生物与能源、矿产的关系等。衰与迁移、古生物地理及

3、古生物与能源、矿产的关系等。3.1.2 化石形成的条件及保存类型化石形成的条件及保存类型（一）化石形成的条件（从五个方面分析）（一）化石形成的条件（从五个方面分析） 生物条件生物条件 具硬体、能抵抗各种破坏作用、易保存。具硬体、能抵抗各种破坏作用、易保存。而软体易腐烂，但特殊情况下可保存：如琥珀昆虫、而软体易腐烂，但特殊情况下可保存：如琥珀昆虫、冻土猛犸象化石。冻土猛犸象化石。1. 环境条件环境条件 在高能水动力条件、水体在高能水动力条件、水体PH值小于值小于7.8、氧、氧化环境、动物吞食等条件下化石不易保存；还原条件化环境、动物吞食等条件下化石不易保存；还原条件下易保存。下易保存。3. 埋藏

4、条件埋藏条件 快速埋藏、生物化学成因的沉积物掩埋有快速埋藏、生物化学成因的沉积物掩埋有利。利。4. 时间因素时间因素 必须经长时间石化作用，但变质作用、冲必须经长时间石化作用，但变质作用、冲刷剥蚀作用会使化石遭破坏。刷剥蚀作用会使化石遭破坏。5. 成岩条件成岩条件 压实作用较小、未经严重重结晶作用可保压实作用较小、未经严重重结晶作用可保存完好化石。存完好化石。（二）化石保存的类型（二）化石保存的类型 按保存特点，化石分为：按保存特点，化石分为：实体、模铸、遗迹、化实体、模铸、遗迹、化学学四大类。四大类。 1. 实体化石实体化石 古生物遗体被保存，又分为二类：古生物遗体被保存，又分为二类： 1）

5、不完整实体）不完整实体 生物硬体经历不同类型、不同程生物硬体经历不同类型、不同程度石化作用所形成的化石，度石化作用所形成的化石，绝大多数化石属于此类绝大多数化石属于此类。 2）完整实体）完整实体 生物全部遗体（硬体和软体）未经生物全部遗体（硬体和软体）未经明显变化保存的化石。如琥珀昆虫化石等。明显变化保存的化石。如琥珀昆虫化石等。 2.模铸化石模铸化石 生物遗体在围岩中留下的各种印模和铸型。生物遗体在围岩中留下的各种印模和铸型。分为四类：分为四类： 1）印痕化石）印痕化石 软体腐蚀后留下的印痕，如水母、蠕虫、软体腐蚀后留下的印痕，如水母、蠕虫、植物叶片等。植物叶片等。 2）印模化石）印模化石

6、生物硬体在围岩表面或内部填充物上留下生物硬体在围岩表面或内部填充物上留下印模，分为：印模，分为： （1）外模：生物硬壳印在围岩上的模，反映外表形态特）外模：生物硬壳印在围岩上的模，反映外表形态特征；征； （2）内模：硬壳内面特征留下的模，反映内部构造。外）内模：硬壳内面特征留下的模，反映内部构造。外模、内模所表现的特征凹凸情况与原实际情况相反。模、内模所表现的特征凹凸情况与原实际情况相反。 3）核化石）核化石 包括两类：包括两类： （1）内核：充填生物硬体内部空腔的沉积）内核：充填生物硬体内部空腔的沉积物，固结成岩而地下水把壳质溶解后，形成表面物，固结成岩而地下水把壳质溶解后，形成表面为内模的

7、实体，其内部反映壳内的构造特征。为内模的实体，其内部反映壳内的构造特征。 （2）外核：硬体溶解后的空间被沉积物充）外核：硬体溶解后的空间被沉积物充填固结形成表面与原硬体特征相同的实体，其外填固结形成表面与原硬体特征相同的实体，其外表特征由外模反印而成，故凹凸情况相同，但内表特征由外模反印而成，故凹凸情况相同，但内部是实心，无内部构造。部是实心，无内部构造。 4）铸型化石）铸型化石 当生物体埋在沉积物中，已经形成外模和内当生物体埋在沉积物中，已经形成外模和内核之后，壳质全被溶解并被另一种矿物质充填所核之后，壳质全被溶解并被另一种矿物质充填所形成的化石。形成的化石。 总之：外模、内模所表现的凹凸情

8、况与原物总之：外模、内模所表现的凹凸情况与原物相反；外核、铸型的外形相同，但前者无内核，相反；外核、铸型的外形相同，但前者无内核，铸型具内核。铸型具内核。 3. 遗迹化石遗迹化石 保存在岩层中各类生物的痕迹和遗物。分为五类：保存在岩层中各类生物的痕迹和遗物。分为五类： 1）软底沉积物中的动物痕迹，如足迹、行迹、）软底沉积物中的动物痕迹，如足迹、行迹、拖迹、爬行迹停息迹、潜穴迹。拖迹、爬行迹停息迹、潜穴迹。 2）软底沉积物中的植物痕迹，根迹为植物根进）软底沉积物中的植物痕迹，根迹为植物根进入底层所留。入底层所留。 3）硬底上侵蚀痕迹，如钻孔迹、钻洞迹。）硬底上侵蚀痕迹，如钻孔迹、钻洞迹。 4）动

9、物排出物，如粪粒、蛋、卵等。）动物排出物，如粪粒、蛋、卵等。 5）古人类遗迹，如工具、石器、骨骼等旧石器）古人类遗迹，如工具、石器、骨骼等旧石器时代的遗物。时代的遗物。 4. 化学化石化学化石 指保存在岩层中的由古生物体分解而形成的各种指保存在岩层中的由古生物体分解而形成的各种有机质，如蛋白质、碳水化合物、类脂物、木质素。有机质，如蛋白质、碳水化合物、类脂物、木质素。分子化石广泛应用于地球科学，如油源对比、油分子化石广泛应用于地球科学，如油源对比、油油对比、油气运移、环境污染、人类进化、过去全球油对比、油气运移、环境污染、人类进化、过去全球变化、早期生命过程等领域。变化、早期生命过程等领域。3

10、.1.3 古生物学的应用古生物学的应用（一）古生物学为生命起源和生物进化研究提供科学证据（一）古生物学为生命起源和生物进化研究提供科学证据 1. 生命起源和早期生物进化的古生物化石证据生命起源和早期生物进化的古生物化石证据 （1）最早的化石记录：最早的、可靠的生命记录为）最早的化石记录：最早的、可靠的生命记录为35亿年前澳亿年前澳 大利亚太古代的原核生物。大利亚太古代的原核生物。 （2）真核生物的出现：最早的真核生物为）真核生物的出现：最早的真核生物为25-27亿年前澳大利亿年前澳大利 亚沉积岩中，为化学标志，而最早具形态特征的真核生物亚沉积岩中，为化学标志，而最早具形态特征的真核生物 为为1

11、9亿年前加拿大的球状化石。亿年前加拿大的球状化石。 （3）后生生物的出现：最早的多细胞真核植物为）后生生物的出现：最早的多细胞真核植物为6-8亿年前的亿年前的 寒武纪晚期的原叶藻寒武纪晚期的原叶藻；最早的后生动物为最早的后生动物为5.65.8亿年前的亿年前的早期早期 埃迪卡拉动物群。埃迪卡拉动物群。 （4）寒武纪生物大爆发：澄江动物群再现）寒武纪生物大爆发：澄江动物群再现5.3亿年前，在不到两亿年前，在不到两 千万年期间相继出现了现生动物的各个门类。千万年期间相继出现了现生动物的各个门类。 2. 后生生物演化重大事件的古生物化石证据后生生物演化重大事件的古生物化石证据 （1）晚志留世：裸蕨类植

12、物登陆。）晚志留世：裸蕨类植物登陆。 （2）晚泥盆世：总鳍鱼类登陆。）晚泥盆世：总鳍鱼类登陆。 （3）晚石炭世：原始爬行类（林蜥）出现。）晚石炭世：原始爬行类（林蜥）出现。 （4）晚三叠世：原始哺乳动物出现（摩根锥齿兽类）。）晚三叠世：原始哺乳动物出现（摩根锥齿兽类）。 （5）晚侏罗世：鸟类出现（始祖鸟）。）晚侏罗世：鸟类出现（始祖鸟）。 （6）晚白垩世：灵长类出现。）晚白垩世：灵长类出现。 （7）上新世初期，距今）上新世初期，距今400多万年前，最早直立行走的古人类在东非多万年前，最早直立行走的古人类在东非 出现。真正的人类是在出现。真正的人类是在200万年前出现的。万年前出现的。（二）古生

13、物学在恢复古环境、再造古地理方面（二）古生物学在恢复古环境、再造古地理方面得到广泛应用得到广泛应用 1. 指相化石：指示古生物当时生存的环境条件。指相化石：指示古生物当时生存的环境条件。 2. 形态功能分析：生物的器官构造必须与外界生存条形态功能分析：生物的器官构造必须与外界生存条 件相适应。件相适应。 3. 气候与生物：大量植物化石是温暖潮湿气候的标志、气候与生物：大量植物化石是温暖潮湿气候的标志、 造礁珊瑚化石指示造礁珊瑚化石指示18以上海洋温暖气候等。以上海洋温暖气候等。（三）古生物化石在划分、对比地层的重要作用（三）古生物化石在划分、对比地层的重要作用 1. 化石层序律：含有相同化石的

14、地层时代相同；化石层序律：含有相同化石的地层时代相同；不同时代的地层所含化石不同。不同时代的地层所含化石不同。 2. 建立年代地层系统和地质年代表：生物演化趋建立年代地层系统和地质年代表：生物演化趋势是由简单到复杂、由低级到高级，生物演化的阶段势是由简单到复杂、由低级到高级，生物演化的阶段性和不可逆性，它们为地层划分对比提供依据。性和不可逆性，它们为地层划分对比提供依据。3.2.1 地层划分、对比的概念与地层单位地层划分、对比的概念与地层单位 地层是地壳发展过程中所形成的岩层的总称。地层是地壳发展过程中所形成的岩层的总称。（一）地层划分（一）地层划分 1. 概念：概念： 根据地层的特征和属性，

15、按地层原始顺序及地层工根据地层的特征和属性，按地层原始顺序及地层工作的实际需要，把一个地区的地层划分成各种地层单位，作的实际需要，把一个地区的地层划分成各种地层单位，建立地层系统，即是地层划分。建立地层系统，即是地层划分。 2.多重地层的划分：多重地层的划分： 地层中任何一种特征都可以作为划分地层的依据。地层中任何一种特征都可以作为划分地层的依据。有多少种信息，就有多少种单位的划分。但常用的有有多少种信息，就有多少种单位的划分。但常用的有岩岩石地层单位、生物地层单位、年代地层单位石地层单位、生物地层单位、年代地层单位。： 概念：概念：在地层划分基础上，将不同地区的地层进在地层划分基础上，将不同

16、地区的地层进行比较，论证它们的地质时代、地层特征、地层行比较，论证它们的地质时代、地层特征、地层层位的对应关系，即为地层对比。层位的对应关系，即为地层对比。1. 意义：意义：通过地层对比，可更好地了解地层分布规通过地层对比，可更好地了解地层分布规律，为勘查矿产资源打下基础。律，为勘查矿产资源打下基础。3.2.2 地层划分、对比的方法地层划分、对比的方法 （一）岩石地层学方法（一）岩石地层学方法 岩性及岩性组合分析法岩性及岩性组合分析法 标志层法标志层法 地层中岩性稳定、特征明显、易于识别的地层中岩性稳定、特征明显、易于识别的岩层或矿层。如凝灰岩、煤系中的石灰岩、砂砾岩等。岩层或矿层。如凝灰岩、

17、煤系中的石灰岩、砂砾岩等。1. 旋回结构法旋回结构法 旋回是指地层中一套岩性或岩性组合多旋回是指地层中一套岩性或岩性组合多次有规律的交替出现。如粒度变化、海退海进序列等。次有规律的交替出现。如粒度变化、海退海进序列等。 标准化石法标准化石法 演化迅速、地质历程短、地理分布演化迅速、地质历程短、地理分布广泛、数量丰富、易于鉴定的化石称为标准化石。广泛、数量丰富、易于鉴定的化石称为标准化石。1. 生物组合法生物组合法 综合分析地层中化石总体面貌特征综合分析地层中化石总体面貌特征及其在地层中的变化规律（组合带、延限带、富及其在地层中的变化规律（组合带、延限带、富集带等）。集带等）。 整合接触整合接触

18、 不整合接触不整合接触 （1）平行不整合（假整合）平行不整合（假整合） （2）角度不整合）角度不整合正常情况下地层新老关系正常情况下地层新老关系非正常情况下地层新老关系非正常情况下地层新老关系 利用放射性同位素的衰变原理测定地层的绝对年龄利用放射性同位素的衰变原理测定地层的绝对年龄值。值。（五）古地磁方法（五）古地磁方法 研究古代地磁场变化（倒转）的规律，建立岩石相对研究古代地磁场变化（倒转）的规律，建立岩石相对年龄的时间表，即地磁极性年表。年龄的时间表，即地磁极性年表。（六）地质事件法（六）地质事件法 地史时期的重大地质事件，如小星体撞击、火山爆地史时期的重大地质事件，如小星体撞击、火山爆发

19、、全球性冰川、气候变化等所留在地层中的痕迹，可作发、全球性冰川、气候变化等所留在地层中的痕迹，可作为划分对比地层的标志。为划分对比地层的标志。 地层整合接触地层整合接触 地层平行不整合地层平行不整合 地层角度不整合地层角度不整合 地层接触关系地层接触关系3.2.3 地质年代表地质年代表 （一）地质年代（一）地质年代 在划分地层系统的基础上，将地壳的发展历史在划分地层系统的基础上，将地壳的发展历史对应地划分为若干级别的地质年代单位。对应地划分为若干级别的地质年代单位。 地质年代的国际通用单位是：地质年代的国际通用单位是：宙、代、纪、世、宙、代、纪、世、期期等。等。 地壳的历史演化经历了太古宙、元

20、古宙和显生地壳的历史演化经历了太古宙、元古宙和显生宙。其中，显生宙包括古生代、中生代和新生代。宙。其中，显生宙包括古生代、中生代和新生代。( (二二) ) 地质年代表（地质年代表（1）海藻海藻大量繁盛大量繁盛无脊椎动物无脊椎动物地质年代表地质年代表（2）末志留世末志留世 S4地质年代表地质年代表（3）一、古生物演化及地史分布一、古生物演化及地史分布（一）藻类和无脊椎动物时代（一）藻类和无脊椎动物时代-元古代、寒武纪、奥陶纪元古代、寒武纪、奥陶纪 约约2525亿亿-4.38-4.38亿年前，藻类亿年前，藻类是是元古代元古代海洋中的主要生物，大海洋中的主要生物，大量藻类如蓝藻、绿藻、红藻在浅量藻类

21、如蓝藻、绿藻、红藻在浅海底一代复一代的生活，逐渐形海底一代复一代的生活，逐渐形成巨大的海藻礁，又称叠层石。成巨大的海藻礁，又称叠层石。 寒武纪寒武纪时各门类无脊椎动物大量涌现，但以三叶时各门类无脊椎动物大量涌现，但以三叶虫为最多，约占当时动物界的百分之六十。虫为最多，约占当时动物界的百分之六十。 奥陶纪奥陶纪时各门类无脊椎动物已发展齐全，海洋呈时各门类无脊椎动物已发展齐全，海洋呈现一派生机逢勃的景象。主要包括腕足、珊瑚、鹦鹉现一派生机逢勃的景象。主要包括腕足、珊瑚、鹦鹉螺以及古杯类、腹足类、苔藓虫等。螺以及古杯类、腹足类、苔藓虫等。（三（三）蕨类植物和两栖动物时代蕨类植物和两栖动物时代石炭纪、

22、二叠纪石炭纪、二叠纪 （距今距今3.55-2.5亿）亿） 石炭纪时裸蕨植物已石炭纪时裸蕨植物已灭灭绝了，代之而起的是石松类、绝了，代之而起的是石松类、楔叶类、真蕨类和种子蕨类等楔叶类、真蕨类和种子蕨类等孢子植物孢子植物，它们生长茂盛，它们生长茂盛，形成壮观的森林。与森林有密切关系的昆虫亦发展迅速，形成壮观的森林。与森林有密切关系的昆虫亦发展迅速，种属激增。种属激增。 脊椎动物在石炭纪时向陆上发展，但因为不能完全脱脊椎动物在石炭纪时向陆上发展，但因为不能完全脱离水域生活，只能成为两栖类动物，到二叠纪末期，两栖离水域生活，只能成为两栖类动物，到二叠纪末期，两栖类逐渐进化为真正的陆生脊椎动物类逐渐进

23、化为真正的陆生脊椎动物原始爬行动物。原始爬行动物。 （五）被子植物和哺乳动物时代（五）被子植物和哺乳动物时代新生代新生代 (六千五百万年前到今天六千五百万年前到今天) 中生代末期，生物界发生了剧烈的变革，极度繁荣的大中生代末期，生物界发生了剧烈的变革，极度繁荣的大型爬行类如恐龙类、翼龙类、鱼龙类突然型爬行类如恐龙类、翼龙类、鱼龙类突然灭灭绝；海域里很多绝；海域里很多无脊椎动物如海蕾、海林檎、菊石、箭石等，亦未能够逃脱无脊椎动物如海蕾、海林檎、菊石、箭石等，亦未能够逃脱这次巨变而遭淘汰。腹足类、双壳类、六射珊瑚等却进一步这次巨变而遭淘汰。腹足类、双壳类、六射珊瑚等却进一步发展。发展。 进入新生代

24、，鸟类和哺乳类等产生了更高级的科、属，进入新生代，鸟类和哺乳类等产生了更高级的科、属，获得兴盛发展；被子植物因种子在子房内发育，并进行双受获得兴盛发展；被子植物因种子在子房内发育，并进行双受精作用，完全摆脱了水域环境的束缚，取代了裸子植物，成精作用，完全摆脱了水域环境的束缚，取代了裸子植物，成为植物界的霸主。为植物界的霸主。 3 3前寒武纪地史小结前寒武纪地史小结 寒武纪大约开始于距今寒武纪大约开始于距今543Ma543Ma前。前。 距今距今3800 Ma3800 Ma到距今到距今543 Ma543 Ma的前寒武纪这段漫长的地质的前寒武纪这段漫长的地质史，称作为前寒武纪（为非正式地质年代单位）。在这个时期史，称作为前寒武纪（为非正式地质年代单位）。在这个时期形成的地层记录相应地称为前寒武系，其中富含金属和稀有金形成的地层记录相应地称为前寒武系，其中富含金属和稀有金属等多种矿产。属等多种矿产。 由于前寒武纪地层形成的时间久远，经历了多次的构造运由于前寒武纪地层形成的时间久远，经历了多次的构造运动、岩浆活动及变质作用的影响。所以，其