古生物与地层

第3章古生物与地层3.1古生物1.2地质作用

3古生物与地层3.2地层3.3地壳演化与地史本章目录

3.1.1古生物学的概念

1.古生物与古生物学概念

古生物：生活在更新世及其以前的生物统称为古生物。化石：地史时期形成的地层中的生物遗体和遗迹、以及和生物活动有关的各种物质记录。根据化石的保存特点，大体上可以将化石分为四大类。实体化石：全部生物遗体或一部分生物遗体的化石。模铸化石：地层中保存下来的生物遗体的印模和铸型。遗迹化石：保存在岩层中古生物生活活动留下的痕迹和遗物，如足迹、爬痕、粪便等。化学化石：生物有机质软体部分虽然遭受破坏未能保存为化石，但分解后的有机成分，如脂肪酸、氨基酸等仍可残留在岩层中。3古生物与地层3.1古生物

3古生物与地层3.1古生物

3.1.1古生物学的概念2.古生物化石的分类和命名1）古生物化石的分类

对古生物化石的分类，采用与现生生物相同的分类等级和分类单元。其主要分类等级为界（kingdom）、门（phylum）、纲(class)、目(order)、科(family)、属(genus)、种(species)。种是生物分类的基本单位。另外，各分类单位之间可以有辅助分类单位，如亚门、亚纲、亚科、亚属、亚种和超纲、超目、超科等。（1）动物界分为原生动物门、海绵动物门、古杯动物门、腔肠动物门、环节动物门、软体动物门、节肢动物门、苔藓动物门、腕足动物门、棘皮动物门和脊索动物门(含笔石)等。人们熟悉的脊椎动物是脊索动物门中的一个亚门。脊椎动物亚门又分为无颌纲、鱼纲、两栖纲、爬行纲、鸟纲和哺乳纲。贵州发现世界最早的八辐射动物实体化石3古生物与地层3.1古生物

恐龙头模铸化石3古生物与地层3.1古生物

4.5亿年前古生物遗迹化石3古生物与地层3.1古生物

3古生物与地层3.1古生物

3.1.1古生物学的概念2.古生物化石的分类和命名1）古生物化石的分类

（2）植物界分为低等植物菌藻类和高等植物的苔藓植物门、蕨类植物门、裸子植物门和被子植物门。2）古生物化石的命名

古生物化石的学名采用拉丁文或拉丁化的文字来表示。属和属以上单位的学名用一个词位来表示（单名法），种的名称则用两个词来表示（双名法）。以老虎为例，其分类系统和名称体系如下：界Animalia

动物界门Chordata

脊索动物门亚门Vertebrata脊椎动物亚门纲Mammalia

哺乳纲目Carnaivora

食肉目科Felidae

猫科属Felis

猫属种Felis

tigris

虎（种）3古生物与地层3.1古生物

3.1.1古生物学的概念2.古生物化石的分类和命名3古生物与地层3.1古生物

3.1.1古生物学的概念3.生物的演化（1）前进性一般地说，生物演化的总趋势是由简单到复杂、由低级到高级，显示其前进性。（2）阶段性生物的发展又具有阶段性，经历了由原核到真核，从单细胞到多细胞，多细胞生物又逐步改善其体制的发展过程。（3）不可逆性生物界是前进性发展的，生物进化的历史又是新陈代谢的历史，旧类型不断死亡，新类型相继兴起；已演变的生物类型不可能恢复祖型，已灭亡的类型不可能重新出现，这就是生物进化的不可逆性。3.1.2古生物学的应用1.划分对比地层

1）生物地层学方法：运用化石对地层进行划分与对比的方法。2）化石的层序律：含有相同化石的地层，其时代相同；不同时代的地层，所含化石不同。3）用化石划分对比地层主要有以下几种方法：标准化石法生存时限短、地理分布广、保存好、数量多因而易于在一定地层中发现的化石称为标准化石。应用标准化石对比地层，简单易行，最为方便。种系演化法根据生物的演化关系能确切地证实地层层位和时代。生态地层学法研究化石群落和环境的关系，在地层划分对比中考虑化石群落在时间空间上的变化，可以克服由于相变和化石保存等原因所造成的地层对比的困难。3古生物与地层3.1古生物

3古生物与地层3.1古生物

3.1.2古生物学的应用2.研究古地理及沉积环境

生物与其生活环境是互相联系、紧密相关的。环境从根本上决定着生物的分布和生活习性等。古生物和现代生物一样，其空间位置多种多样，可以根据在地层中发现的古生物化石及其与围岩的关系来研究古地理和古环境。影响生物生存的主要环境因素包括水介质的盐度、水深、温度、底质及能量等。能够反映沉积环境的岩石特征和反映古生物生活环境的化石特征，两者综合起来称为相。能明确指示某种沉积环境的化石称为“指相化石”。生物的丰度（一定环境中某种生物个体数量的多少）和分异度（一定环境中生物种类的多少）也可敏感地反映介质的物理化学条件。

3古生物与地层3.1古生物

3.1.2古生物学的应用2.研究地质发展史地壳的地质发展演化包括地壳运动、古地理和沉积环境、古生物、古气候的演变和矿产形成等多个方面。保存在地球上前寒武纪岩石中的化石，为最早期生物的演化提供了证据。这些证据表明早期生物演化存在四大飞跃：一是从非生物的化学进化发展到生物进化，二是生物的分异，三是原核生物向真核生物的演变，四是后生动物的出现。特别是在距今600Ma以来，生物界产生几次质和量的大飞跃，古生物的发展演化在地质历史发展中扮演了重要角色。研究生物在纵向(时间)上的发展和在横向(空间)上的变化，有助于分析地壳运动及古地理的变迁。大陆整体水平移动，即大陆漂移是大型水平运动的证据，而大陆发生分裂、漂移的历史可以由古生物化石研究来证实。3.1.3古生物的主要门类3.1.3.1古动物

1．原生动物门亚目（Protozoa-Fusulinina）

原生动物是一类最低等的真核单细胞动物。原生动物的个体由一个细胞组成，但它是—个能够独立生活的有机体，具有新陈代谢、刺激感应、运动、繁殖等机能。原生动物没有真正的器官，但其细胞产生分化，形成了“类器官”。原生动物身体上的鞭毛、纤毛、伪足，就是运动类器官。比较重要的有放射虫目和有孔虫目，类是有孔虫目的一个亚目。又名纺锤虫，常具纺锤形或椭圆形钙质壳，一般长5mm左右，最小不到1mm，大者可达30-60mm（图3-3）。3古生物与地层3.1古生物

3.1.3古生物的主要门类3.1.3.1古动物

1．原生动物门亚目（Protozoa-Fusulinina）一般认为类是浅海底栖生物，生活于水深100m左右的热带或亚热带平静正常的浅海环境。早石炭世晚期最早出现，到早二叠世达到极盛，晚二叠世开始衰退，至二叠纪末全部绝灭。类分布时限短，演化迅速，地理分布广泛，是石炭系、二叠系的标准化石。3古生物与地层3.1古生物

图3-3壳的构造图3.1.3古生物的主要门类3.1.3.1古动物1．原生动物门亚目（Protozoa-Fusulinina）

亚目特征：具钙质壳，一般长5mm左右。具多房室包旋壳，纺锤形或椭圆形，有时呈圆柱形，少数为球形、透镜形或晚期壳圈松开。壳的初房位于壳中央，多为圆形。初房上的圆形开口是细胞质溢出的通道。

3古生物与地层3.1古生物

3.1.3古生物的主要门类3.1.3.1古动物2．腔肠动物门珊瑚纲（Coelenterata-Anthozoa）珊瑚纲特征：珊瑚纲大多具外骨骼，以钙质为主。四射珊瑚形态分单体、复体，外型多样。单体外形多呈角锥状或弯锥状；复体珊瑚由多个个体组成，有丛状复体和块状复体。分类：横板珊瑚亚纲、四射珊瑚亚纲、六射珊瑚亚纲和八射珊瑚亚纲。全为海生。

地史分布：始现于中奥陶世，至二叠纪末绝灭。四个繁盛期，分别是晚奥陶世至中志留世、早中泥盆世、早石炭世、早二叠世。3古生物与地层3.1古生物

珊瑚纲海产动物3古生物与地层3.1古生物

珊瑚纲各目代表3古生物与地层3.1古生物

腔肠动物门珊瑚纲3古生物与地层3.1古生物

3.1.3古生物的主要门类3.1.3.1古动物

3．软体动物门（Mollusca）

1）双壳纲特征：①一般具有互相对称、大小一致的左右两壳瓣，壳形多样。②每壳瓣本身前后一般不对称。3古生物与地层3.1古生物

3.1.3古生物的主要门类3.1.3.1古动物

3．软体动物门（Mollusca）

双壳纲地史分布：双壳类始现于早寒武世。奥陶纪为主要辐射分化时期，志留纪至泥盆纪进一步分化许多新类别，并出现了淡水类型，至中生代迅速发展，现在达到全盛。2）头足纲头足纲特征：①头足动物两侧对称，头在前方而显著，头部两侧具发达的眼，中央有口。②雌雄异体。鳃四个或二个，四鳃者具外壳，如鹦鹉螺。二鳃类壳体被外套膜包裹而成内壳或无壳，如乌贼、章鱼。3古生物与地层3.1古生物

软体动物门陆产螺类3古生物与地层3.1古生物

软体动物门真蛸3古生物与地层3.1古生物

3.1.3古生物的主要门类3.1.3.1古动物

3．软体动物门（Mollusca）

头足动物生态：都是海生。现代外壳类头足动物只有一属，即鹦鹉螺，生活于浅海区，也可达较深的海区，营游泳及底栖爬行生活。化石外壳类都具气室，壳壁较薄。地史分布：始现于晚寒武世，延至现代，早古生代全为鹦鹉螺类，晚古生代至中生代菊石较繁盛，新生代以内壳类繁盛为特征。3古生物与地层3.1古生物

鹦鹉螺3古生物与地层3.1古生物

3古生物与地层3.1古生物

图3-5现代鹦鹉螺

图3-6头足类的外壳形状1-直形；2-弯形；3-环形；4-半旋形；5~9-旋卷形；10-锥旋；11~14-松旋3.1.3古生物的主要门类3.1.3.1古动物

4．节肢动物门三叶虫纲（Arthropoda-Trilobita）三叶虫纲特征：①已绝灭。②三叶虫身体扁平，披以坚固的背甲，腹侧为柔软的腹膜和附肢。③背甲为两条背沟，纵向分为一个轴叶和两个肋叶。④背甲成分以碳酸钙和磷酸钙为主，质地较硬，背甲呈长卵形或圆形。⑤通常长3-10cm，最小不及5mm，最大可达70cm。⑥从结构上可分头甲、胸甲和尾甲。3古生物与地层3.1古生物

3.1.3古生物的主要门类3.1.3.1古动物

4．节肢动物门三叶虫纲（Arthropoda-Trilobita）生态：全为海生，浅海底栖爬行或半游泳生活，营漂浮生活的常身体布满长刺。地史分布：始现于早寒武世，寒武纪最为繁盛。志留纪至二叠纪，三叶虫急剧衰退，二叠纪末绝灭。3古生物与地层3.1古生物

3古生物与地层3.1古生物

图3-7三叶虫背甲构造模式图a-头甲；b-胸甲；c-尾甲3.1.3古生物的主要门类3.1.3.1古动物

5．腕足动物门（Brachiopoda）

腕足动物特征：海生底栖，单体(无群体)，群居。具真体腔，不分节而两侧对称的无脊椎动物。体外披着两瓣大小不等的壳，壳质主要为钙质或几丁磷灰质。3古生物与地层3.1古生物

3.1.3古生物的主要门类3.1.3.1古动物5．腕足动物门（Brachiopoda）

生态现代腕足动物一般生活在近35‰正常盐度、避光、安定的环境中。少数种类能忍受不正常的盐度。它们在各种水深处均能生存，但在水深200米左右种类最多。古生代的腕足动物大多生活在温暖、盐度正常的浅海环境中，但中生代以来发现它们与某些深水生物共生。地史分布始现于早寒武世。经历奥陶纪、泥盆纪和石炭纪至二叠纪三大繁盛期。二叠纪末急剧衰退；中生代有一些类别数量较多，但已进入衰退期；新生代，腕足动物面貌接近现代。3古生物与地层3.1古生物

3古生物与地层3.1古生物

（a）侧视

（b）背视

（c）前视图3-8腕足动物硬体外部构造图3.1.3古生物的主要门类3.1.3.2古植物

1.蕨类植物门

蕨类植物门是高等植物中较低级的一类，包括裸蕨纲、石松纲、节蕨纲、真蕨纲。1）裸蕨纲

裸蕨纲，是一类原始的陆生维管植物。其植物体一般矮小(十几厘米至2m)，分化不明显，茎二歧式分枝，无叶，无真正的根，为拟根状茎或假根。裸蕨植物完成了从水生到陆生的飞跃，是植物进化史上重要的转折点。裸蕨植物始现于晚志留世，繁盛于早、中泥盆世，晚泥盆世全部灭绝。3古生物与地层3.1古生物

3.1.3古生物的主要门类3.1.3.2古植物

1.蕨类植物门2）石松纲石松纲的植物茎二歧式分枝，单叶，小而密布于枝，呈螺旋状排列，单脉。孢子囊单个着生于孢子叶的叶腋或叶的上表面近基部处。石松植物叶的基部膨大，脱落后在茎、枝表面留下的印痕称叶座。晚古生代最发育的鳞木，其叶座结构最典型（图3-9）。石松植物纲始现于早泥盆世，晚泥盆世开始繁盛，极盛于石炭纪，二叠纪后期开始衰退，是石炭纪、二叠纪主要的聚煤原始物料。除中生代早期残留少数木本植物外，中生代至现代都为草本；现代仅存5属，其中石松（Lycopodium）和卷柏（Selaginella）占98％，约1000余种。3古生物与地层3.1古生物

石松3古生物与地层3.1古生物

垂穗石松卷柏3古生物与地层3.1古生物

3古生物与地层3.1古生物

3.1.3古生物的主要门类3.1.3.2古植物

1.蕨类植物门3）节蕨类

节蕨植物的茎单轴式分枝，明显地分为节和节间，节间上有纵脊和纵沟，枝和叶都自节部伸出。单叶、叶小、轮状排列。最常见的化石是带叶小枝，称为楔叶(Sphenophyllum)，每轮叶的数目为3的倍数，通常为6枚；每枚叶的基部收缩成楔形，扇形脉（图3-10）。节蕨植物与石松植物平行演化，始现于早、中泥盆世，石炭纪至二叠纪为全盛时期，遍及全球，有乔木、草木和小型藤本各种类型；中生代只有草本的木贼目，早白垩世后更趋衰退；现代仅存木贼一属。3古生物与地层3.1古生物

裸蕨3古生物与地层3.1古生物

3.1.3古生物的主要门类3.1.3.2古植物

1.蕨类植物门4）真蕨纲

现代生存的蕨类植物中数量最多的是真蕨。它最突出的特征是有大型的羽状复叶，也有单叶或掌状分裂叶，总称为蕨叶。蕨叶叶柄分裂方式与茎的分枝方式相似，以二歧合轴式及单轴式为主；茎不发育，多数为根状茎，热带雨林区也有高达十数米的树蕨。由于真蕨叶体大，保存为化石时常不完整，不易确定蕨叶分裂次数，故通常以蕨叶的最小单位起始来计算羽次；最末一次羽片称为小羽片，小羽片是鉴别蕨叶的最基本单位，其轮廓、基部、顶端和边缘都有很多种类型，叶脉有扇状脉、羽状脉等；羽状脉的侧脉可有1-2级。真蕨最早出现于中泥盆世，石炭纪繁盛，并为聚煤原始物质之一。现代真蕨类以热带、亚热带暖湿地区最盛。3古生物与地层3.1古生物

3古生物与地层3.1古生物

图3-9鳞木复原及叶座a-叶在茎枝上的着生状态；b-叶座放大；c-根座；d-鳞孢穗图3-10节蕨植物叶化石代表1~2-楔叶，3-

轮叶，4-瓣轮叶3.1.3古生物的主要门类3.1.3.2古植物

2.裸子植物门裸子植物门是以种子繁殖后代的高等植物，种子裸露而无果实，故名裸子植物。裸子植物门包括种子蕨纲、苏铁纲、银杏纲、科达纲、松柏纲。1）种子蕨纲种子蕨植物体绝大多数不很大，灌木、藤本，也有的为树蕨状。最常见的化石是叶部，大多数为大型羽状复叶，形态与真蕨纲的蕨叶几乎无法区别，不同的是生殖叶上长有种子，故名种子蕨。常根据蕨叶的形状、叶脉型式，小叶与轴的关系等特征建立形态分类，与真蕨植物一起通称为羊齿植物（图3-11）。种子蕨植物是古老的裸子植物，始现于晚泥盆世，石炭纪至二叠纪极盛，晚二叠世衰退，少数延续至中生代，中生代后期绝灭。3古生物与地层3.1古生物

3.1.3古生物的主要门类3.1.3.2古植物

2.裸子植物门2）苏铁纲

化石苏铁常为细茎类型，分枝很少或不分枝；茎顶端丛生坚硬革质的一次羽状复叶或单叶；羽状分裂的裂片着生于羽轴两侧或羽轴腹面，大多数具平行脉、放射脉，个别单脉或网脉。常见的叶化石有侧羽叶（Pterophyllum）、毛羽叶(Ptilophyllum)等（图3-12）。苏铁植物起源于二叠纪或晚石炭世，晚三叠世到早白垩世为繁盛期；现代衰退，仅存9属，如铁树(Cycas)，分布于热带、亚热带区。3古生物与地层3.1古生物

3古生物与地层3.1古生物

图3-11蕨形叶类型

图3-12苏铁植物叶化石1-Pterophyllum，侧羽叶；2-Ptilophyllum，毛羽叶现代苏铁3古生物与地层3.1古生物

3.1.3古生物的主要门类3.1.3.2古植物

2.裸子植物门3）银杏纲

现代银杏是典型的温带落叶乔木。但地史时期，它们却首先出现于热带或亚热带区的植物群中，如我国华北二叠系中发现有似银杏（Ginkgoites）和楔拜拉（Sphenobaiera）中生代则广泛分布于全球的热带或暖温带区，是重要的成煤植物。银杏植物的演化趋向表现在叶的外形由分裂较多、较深向简化方向发展。始现于早二叠纪世，侏罗纪和早白垩世繁盛，分布广，白垩纪末衰退；第四纪冰期后孑遗银杏（Ginkgobiloba）一种于中国，唐代传至日本后再及欧美，为著名的活化石。3古生物与地层3.1古生物

3.1.3古生物的主要门类3.1.3.2古植物

2.裸子植物门4）科达纲

科达纲植物体为树干直径不超过lm的细高乔木，茎干基部有的有高位支持根；树干上部多分枝，组成较大的树冠；单叶，螺旋状着生于枝；叶通常名为科达(Cordaites)(图3-13)，无柄；叶多呈带状，大小不一，长者可达1m，短者仅几厘米，平行叶脉，有的在两条叶脉之间夹有细而密的脉间纹。科达纲始现于晚泥盆世，晚石炭世至早二叠世最繁盛，在热带与鳞木等同为重要的造煤植物；三叠纪有残存，三叠纪后绝灭。3古生物与地层3.1古生物

3.1.3古生物的主要门类3.1.3.2古植物

2.裸子植物门5）松柏纲

松柏纲始现于晚石炭世早期；在早二叠世，北半球各地的干旱环境就有古老型的松柏植物；中生代全面繁盛，至新生代松柏纲仍是裸子植物中生存最多的类群。3古生物与地层3.1古生物

图3-13科达纲植物1-Cordaites（科达）植物体复原图；2a-科达带叶小枝；2b-具平行脉的单叶；3-Cardiocarpus（心籽）3.1.3古生物的主要门类3.1.3.2古植物

2.被子植物门

被子植物是植物界中结构最完善的种子植物。“被子”意为胚珠包在由心皮形成的子房内，成熟的种子不裸露。最早的被子植物发现于晚侏罗世，至晚白垩世就迅速广泛分布，很多古老类型的科已出现。新近纪是草本植物大发展阶段，由于生活周期短，结构趋向极度简化，使得被子植物迅速取代了裸子植物，在植物界中占绝对优势。3古生物与地层3.1古生物

3.2.1地层划分与对比概念1.地层

地层泛称岩层，是具有某种共同特征或属性的岩石体，一般指成层岩石或堆积物。2．地层划分

地层划分指对一个地区的地层剖面根据岩层具有的不同特征或属性把岩层组织成不同的单位、建立区域地层层序的工作。地层的特征和属性是多种多样的，如岩层的几何形态、接触关系、岩性、岩石组合、化石特征、地球物理和地球化学性质等，其中任何一种特征都可以作为划分地层的依据。由于划分地层的依据和标准不同且具有多样性，因而可以划分出多种地层单位。3古生物与地层3.2地层

3.2.1地层划分与对比概念3．地层对比

地层对比是一种工作方法，指论证不同地区(或剖面)的地层单位间的特征或属性一致和（或）地层位置相当。由于所依据的特征和属性不同，地层对比方法也有多种，例如，岩石地层对比、生物地层对比、年代地层对比、层序地层对比、磁性地层极性对比等。原始沉积地层具有下老上新的正常层序。如果地壳没有强烈的构造变动，地层将一直保持下老上新的叠覆规律。但是，如果地壳发生了强烈的构造变动，地层的叠覆就有可能不遵循下老上新的地层层序律。地层划分对比工作必须在弄清一套地层的正常层序的基础上进行。3古生物与地层3.2地层

3古生物与地层3.2地层

3古生物与地层3.2地层

3.2.2地层划分与对比方法3.2.2.1岩石地层单位划分与对比1．岩石地层单位划分

岩石地层划分，是根据岩石体岩性或岩相特征及其地层关系所进行的地层划分，其目的在于将其划分为能反映岩性特征和变化规律的单位——岩石地层单位。1)正式岩石地层单位

（1）组岩石地层划分的基本单位，用于地质填图、描述和阐明区域地质特征。组是野外宏观岩类或岩类组合相同、结构类似、颜色相近、呈现整体岩性和变质程度特征一致、空间上有一定延展性，并能据以填图的地层体。（2）段组内较其低一级的岩石地层单位。段总是组的一个组成部分，不能脱离组而独立存在。3古生物与地层3.2地层

3.2.2地层划分与对比方法3.2.2.1岩石地层单位划分与对比1．岩石地层单位划分1)正式岩石地层单位

（3）层最小的岩石地层单位。标志层是一个分布广而岩性特殊的薄层。层的厚度通常为lcm到几米。（4）群比组高一级的正式岩石地层单位。群可以由2个或2个以上相邻或相关的具有共同岩性（或岩性组合）特征的组组合而成；有时也可能是一套尚未经研究、暂未分组，一经详细研究后有可能被划成若干组的岩石系列。（5）岩石地层面岩石地层面（岩石面）是岩石地层岩性特征发生变化的一个转变面，通常形成一个岩石地层单位的界线，或者是岩石地层单位内的一个岩性特殊的极薄的标志层。

3古生物与地层3.2地层

3.2.2地层划分与对比方法3.2.2.1岩石地层单位划分与对比1．岩石地层单位划分2)非正式岩石地层单位

非正式岩石地层单位是为某些特殊需要而提出的一个无需命名的岩石体。如含水层、煤层、采石层或其他有经济价值的层，滑移体、旋回层等依据岩石形成方式、形状、或其他非岩石特征所鉴别的岩石体，均可作为非正式岩石地层单位的名称。3古生物与地层3.2地层

3.2.2地层划分与对比方法3.2.2.1岩石地层单位划分与对比1．岩石地层单位划分3）特殊岩石地层单位

特殊岩石地层单位是相对于正常岩石地层提出的，二者分别使用于不同类型的岩石体（地层）。特殊岩石地层单位往往代表了早期地壳的岩石体组合或复杂构造带（造山带）的重要组分，是地壳演化与古陆、古洋变迁的直接记录。（1）岩群特殊岩石地层单位中相当于正常岩石地层单位“群”一级的单位。（2）岩组岩组是岩群中根据岩石(或岩石组合)特征，进一步再分的相当于正常岩石地层单位“组”一级的单位。3古生物与地层3.2地层

3.2.2地层划分与对比方法3.2.2.1岩石地层单位划分与对比2．岩石地层对比3）特殊岩石地层单位岩石地层对比是指对不同地区(或剖面)的岩石体岩性或岩相特征及其地层关系进行对比，论证其岩石地层单位间的特征或属性一致，和（或）地层位置相当。一个岩石地层单位及其界线应该从层型剖面或典型地点尽量向外延伸。岩石地层对比是指对不同地区(或剖面)的岩石体岩性或岩相特征及其地层关系进行对比，论证其岩石地层单位间的特征或属性一致，和（或）地层位置相当。一个岩石地层单位及其界线应该从层型剖面或典型地点尽量向外延伸。3古生物与地层3.2地层

3.2.2地层划分与对比方法3.2.2.2生物地层单位划分与对比1.生物地层单位划分

生物地层划分，是依据岩石中所含的化石进行的地层划分，即将含化石的部分划分为能反映具有相同或相似化石特征及其变化规律的单位——生物地层单位。

生物地层单位是一个客观实体。从整体上看，生物化石显示了随地质时间推移的进化演变，这种演变在地层记录中是不重复的，因而生物地层单位就具有相对地质年龄的价值。生物带是生物地层带的简称，它是任何一种生物地层单位的统称。经常使用的生物带有5种，即延限带、间隔带、谱系带、组合带和富集带（表3-1）。3古生物与地层3.2地层

3.2.2地层划分与对比方法3.2.2.2生物地层单位划分与对比1.生物地层单位划分1）延限带

延限带是指在地层序列的化石组合中，经过筛选的任何一个或几个化石分子的已知延限（地层或地理上）所代表的那段地层体。2）间隔带

间隔带是指两个特定生物面间含化石的地层体。3）谱系带

一个谱系带是含有代表一个演化谱系中某一特定片断的化石标本的地层体。它可以是某一分类单位在一个谱系中的总延限，也可以只是该分类单位在其后裔分类单位出现以前的那段延限。4）组合带

一个组台带是3个以上分类单位整体上构成一个独特组合或共生的地层体。5）富集带

富集带是代表某一类或某一群特定分类单位的总存在范围中相对富集的那一段地层体。3古生物与地层3.2地层

3.2.2地层划分与对比方法3.2.2.2生物地层单位划分与对比2.生物地层对比生物地层对比是指对不同地区（或剖面）地层中所含化石进行对比。论证生物地层单位的化石内容一致和生物地层位置相当。图3-16所示为利用标准化石进行生物地层对比。标准化石法是生物地层划分最常用的方法；但标准化石并非到处都有，也未必每层都能发现，其标准性也是相对的。因此标准化石法的运用有时会受到限制。3古生物与地层3.2地层

图3-16运用标准化石进行地层对比示意图3.2.2地层划分与对比方法3.2.2.3年代地层单位划分与对比1.年代地层单位划分与地质年代单位

年代地层单位划分，是根据岩石体形成的地质年代所进行的地层划分，并根据不同规模岩石体所跨越的时间间隔将其划分为不同级别的年代地层单位。年代地层单位是指在特定的地质时间间隔中形成的成层或非成层的岩石体。形成年代地层单位的地质时间间隔称为地质年代单位。年代地层单位的顶、底界线都是以等时面为界的。不同级别的年代地层单位的术语包括宇、界、系、统、阶和亚阶。每个年代地层单位都有一个对应的地质年代单位(地质时间间隔)，其等级依次为宙、代、纪、世、期和亚期(表3-1)。3古生物与地层3.2地层

3.2.2地层划分与对比方法3.2.2.3年代地层单位划分与对比2.年代地层对比

年代地层对比是论证不同区域年代地层单位的时间相同和年代地层位置相当。理论上，所有的年代地层单位和相应的地质年代单位应是在世界延伸的，但是，实际上，目前仅有显生宇的“界”、“系”一级及大部分“统”一级能够在全球范围内有效的地理延伸；更低级别的划分还有待于做全球统一。划分年代地层单位进行年代地层对比的方法，包括古生物的、同位素年龄的、构造运动的(区域性不整合)、古地理的(海陆变迁)，以及古地磁、古气候等方法。3古生物与地层3.2地层

3.2.2地层划分与对比方法3.2.2.4层序地层单位划分与对比1.层序地层单位划分层序地层单位的级别由高至低分为巨层序、超层序、沉积层序(或称三级层序)、体系域和副层序等(表3-1)。其中，沉积层序和更小级别的单位是主要研究对象。体系域是指有成因联系、相互过渡的同期沉积体系链，根据其在层序中的位置，可分为低位、水进和高位体系域。副层序是以海泛面或与之可对比的其他面为界的、成因上相关且在垂向序列中有规律重复的单层组成的沉积序列，他们以不同的形式组合，如退积式、进积式、加积式。每一个副层序在空间上又由不同类型的沉积单元构成。划分沉积层序的不整合面，要有明显地表侵蚀、暴露证据，并在某些地区有海底侵蚀迹象、分开新老地层的重要间断面。3古生物与地层3.2地层

3.2.2地层划分与对比方法3.2.2.4层序地层单位划分与对比2.层序地层对比

层序地层对比指具有相同时间范围的沉积层序之间的对比。层序地层对比可以利用关键界面、化石带等标志进行追踪，层序地层对比与等时对比意义十分接近。3古生物与地层3.2地层

3.2.2地层划分与对比方法3.2.2.5其他地层划分方法1.磁性地层极性划分方法沉积物沉积或成岩期的磁性特征称之为剩余磁性。磁性地层极性划分是根据岩石体剩余磁性方向的变化(倒转、长期变化)所进行的地层单位的划分。通过对地层剩余磁性的研究发现，较老岩石的磁化方向与现在地磁场的方向并不一致，有些磁化方向恰恰与现代地磁场方向相反，称为磁场反向(倒转)。结合同位素年龄资料，就可以用岩石的磁化方向作为标志，来建立地磁极向年表(图3-18)。表中列出地磁极性倒转的分布时间及转向事件的时间。岩石磁性全球性的转换方向，在大洋玄武岩及深海沉积中得到了证实，并在洋底岩石年代划分和对比中取得良好的效果。3古生物与地层3.2地层

磁性地层3古生物与地层3.2地层

3.2.2地层划分与对比方法3.2.2.5其他地层划分方法2.事件地层学方法地史时期有许多重大的地质事件，在地层中保留了明显的痕迹，可作为地层学研究的标志。地质事件，按其成因包括地球成因事件和地外成因事件两大类，前者包括构造运动、地震、沉积变化、地磁场倒转、海平面升降、气候变化、冰川与火山活动以及生物迁移、灭绝与复苏等，后者包括超新星爆发、小星体撞击、太阳耀斑等；按其规模大小，有全球性事件、区域性事件、地方性事件。这些地质事件虽然规模大小不同，其后果和影响各异，但其对比的基本原理是相同的，即同一地质事件所产生的物质记录可视为是同期的，因而可作等时性对比。3古生物与地层3.2地层

3.2.2地层划分与对比方法3.2.2.5其他地层划分方法3.定量地层学方法

定量生物地层学方法，是利用沉积岩层中的生物化石记录进行岩石分层、对比和确定其地质年代。定量年代地层学方法，是在时间域内对比沉积层序和建立区域性乃至全球性的地质年代表。定量岩石地层学方法，主要是用于确定2个或更多个地层剖面之间的岩石组合相似性，并进行追踪对比。3古生物与地层3.2地层

3.2.2地层划分与对比方法3.2.2.5其他地层划分方法4.化学地层学方法

化学地层学由元素地层学和稳定同位素地层学两个部分组成。它是研究化学元素、稳定同位素在地层单元中的赋存、迁移、富集及岩层体边界变异的地球化学行为，进而探讨化学元素、稳定同位素在时间演化及空间分布中的规律，据此作为地层划分和对比的一种手段。元素地层学方法包括常量元素和微量元素的测定、稀土元素的测定和对黏土层（界线黏土）中Ir、Os、Ni等元素异常点的研究。3古生物与地层3.2地层

3.3.1冥古宙

一般认为，作为太阳系的一员，地球的形成年龄和太阳系其他成员大体是同时的，根据对月岩和陨石同位素年龄测定，地球形成的时间大约距今4600Ma，现在已知地球最老地质记录（如格林兰西部、南极恩比地、南非林波波等地的变质岩）的年龄为3800Ma，从4600Ma至3800Ma之间的800Ma左右为地球形成的天文时期，通常把这段地球历史上最早的但没有系统岩石记录的阶段称为冥古宙，但国际地质科学联合会所属国际地层委员会，未接受过这一名词，未在国际地层表中列出。3古生物与地层3.3地壳演化与地史3.3.2太古宙

太古宙是地质年代中最古老的一个时期，距今2500Ma前，这一时期形成的地(岩)层称太古宇。地壳经历了多次强烈的运动，形成厚度很大、强烈褶皱、变质很深的一套古老变质岩系，如片麻岩、结晶片岩等，地层间存在多个角度不整合面。我国太古宇分布于华北的燕山、冀东、辽宁、吕梁山区、五台山区及豫西、淮南等地。其中冀东的岩石同位素年龄为3800Ma。太古宙包括太古代、古太古代、中太古代和新太古代；相应的地层太古宇自下而上分别划分为始太古界、古太古界、中太古界和新太古界。3古生物与地层3.3地壳演化与地史3.3.3元古宙元古宙是地壳演化过程中的第二个时间单位，时间是距今2500~543Ma之间。元古宙时期形成的地(岩)层称元古宇。元古宇为中变质到深变质的巨厚岩层，与下伏太古宇呈明显不整合。元古宙也发生多次大规模地壳运动，形成多个区域性的不整合面。我国元古宙分为古元古代、中元古代、新元古代三个代，相应的地层分为古元古界、中元古界、新元古界。古元古界主要分布在华北地区，以山西五台山区发育最好。古元古代早期形成五台群，为一套巨厚的中低变质岩系，岩层强烈变形，多期火山活动，期末的五台运动使五台群褶皱变质，与上覆滹沱系形成不整合。古元古代中、晚期形成滹沱系，为一套浅变质的富含叠层石的富镁碳酸盐岩为主的岩系，夹少量火山岩，地壳活动性减弱。古元古代末发生强烈地壳运动——吕梁运动，从此华北地块进入—个相对稳定发展的新阶段。3古生物与地层3.3地壳演化与地史3.3.4显古宙3.3.4.1古生代1.早古生代早古生代包括寒武纪（543～490Ma）、奥陶纪（490～438Ma）、志留纪（438～410Ma），相应的下古生界包括寒武系、奥陶系、志留系。其中寒武纪（系）、奥陶纪（系）分为早（下）、中、晚（上）3个世（统），志留纪（系）分为早（下）、中、晚（上）、末（顶）4个世（统）。早古生代处于加里东构造阶段，在中国表现为陆壳板块的扩大和增生。中国主要的板块和微板块称为泛华夏陆块群，由华北、扬子、华夏、塔里木等板块和微板块（如柴达木、羌塘、秦岭等）组成。华北板块主体自晚元古代开始的隆升一直持续到寒武纪早期，此后才整体下降接受海侵，形成早寒武世晚期至中奥陶世的滨浅海沉积。受区域性构造挤压作用的影响，从中奥陶世又开始隆升，一直持续到晚古生代。华北板块南、北均为大洋环境。3古生物与地层3.3地壳演化与地史3.3.4显古宙3.3.4.1古生代1.早古生代华南地区由扬子板块和华夏板块组成，两者之间存在古南华洋，位于绍兴—江山—萍乡—南宁一线以南地区，在早古生代早期有所分离形成华南裂谷。奥陶纪后期该盆地逐渐闭合，志留纪末期最终闭合，形成南华造山带。扬子板块主体在早古生长期遭受海侵，为相对稳定的滨浅海沉积环境，沉积了正常浅海碳酸盐岩。华北板块和扬子板块之间有秦岭微板块，三者之间存在古秦岭洋，志留纪秦岭微板块与华北板块的碰撞使北秦岭洋闭合，并形成北秦岭加里东造山带，南秦岭洋虽有萎缩但还未闭合。华北板块以北的新疆北部与内蒙古大部及东北地区为古亚洲洋，奥陶纪古亚洲洋主体转换到额尔济斯河—居延海—西拉木伦河一带，此时洋壳向南北两侧的陆壳板块下俯冲，志留纪天山—西拉木伦河仍为大洋环境。3古生物与地层3.3地壳演化与地史3古生物与地层3.3地壳演化与地史3.3.4显古宙3.3.4.1古生代1.早古生代

早古生代是海洋无脊椎动物大发展的时期。出现了大量的门类众多的较高级大型无脊椎动物，这是动物界的第一次大发展。寒武系中的生物化石以三叶虫最多，其次是腕足类，其它为软体动物、蠕虫动物和古杯类(图3-21)等，小壳动物大量繁盛为寒武系底界的标志。奥陶纪海生无脊椎动物达到了极盛时期，在种类或数量上都远远超过寒武纪。三叶虫进一步发展，出现了多种多样的类群；腕足类进化为灰质外壳的有铰纲，如正形贝类、共凸贝类、扬子贝；笔石动物在奥陶纪得到大量发展；头足类的直角石和珠角石是奥陶纪重要标准化石。此外，海林檎、腹足类、珊瑚等也都得到发展。3古生物与地层3.3地壳演化与地史3.3.4显古宙3.3.4.1古生代1.早古生代

志留纪海生无脊椎动物发生了重大变化。三叶虫大量减少；笔石动物以单笔石类发展为特征，并在志留纪末大量绝灭；腕足类中五房贝为志留纪标准化石，并开始出现内部构造较复杂的石燕类；珊瑚类中床板珊瑚和四射珊瑚较为繁盛，头足类有所减少。志留纪生物界的巨大变化还表现在陆生、半陆生植物的发展（志留纪晚期裸蕨植物开始出现）和淡水原始脊椎动物无颌类和盾皮鱼类的出现。这是生物征服大陆的开始，在这以后至泥盆纪，生物界进入了一个新的发展阶段（图3-22）。3古生物与地层3.3地壳演化与地史3古生物与地层3.3地壳演化与地史1-蝙蝠虫；2-德氏虫；3-莱得利基虫；4-古圆货贝的腹壳和背壳；5-乳房贝；6-泰勒古杯；7-网格古杯图3-21寒武纪化石1-中华正形贝腹视、背视；2-扬子贝背视、侧视、后视；3-对笔石；4-珠角石；5-直角石；6-单笔石；7-五房贝；8-泡沫珊瑚图3-22奥陶纪和志留纪化石3.3.4显古宙3.3.4.1古生代2.晚古生代

晚古生代包括泥盆纪（410～354Ma）、石炭纪（354～295Ma）和二叠纪（295～250Ma）。晚古生代中国古大陆的古地理格局较早古生代有重大改观。泥盆纪处于加里东向海西—印支期转折的重要时期，分隔华北、塔里木和西伯利亚板块的古亚洲洋仍为广阔的多岛洋。石炭纪古亚洲洋内部发生重要的造山运动。二叠纪后期华北板块与西伯利亚板块拼合，古亚洲洋消失。柴达木板块、秦岭微板块和华北板块已经碰撞相连，北秦岭和祁连洋消失。泥盆纪—石炭纪，沿南秦岭勉县-略阳一线裂陷形成南秦岭洋盆。二叠纪以后，南秦岭洋逐渐闭合，并于三叠纪碰撞形成南秦岭造山带。3古生物与地层3.3地壳演化与地史3.3.4显古宙3.3.4.1古生代2.晚古生代晚古生代生物界特征：脊椎动物相继发生重大变化并逐渐征服大陆；陆生植物逐渐繁盛；海生无脊椎动物丰富多彩；生物类别发生了重大改观；陆生植物和脊椎动物与无脊椎动物一起构成生物界“三足鼎立”的格局。3古生物与地层3.3地壳演化与地史3.3.4显古宙3.3.4.1古生代2.晚古生代晚古生代矿产：由于岩浆活动而形成的内生金属矿产，沉积矿产，与古风化壳有关的沉积矿产如铁、铝和耐火黏土，能源矿产包括煤、石油、天然气。晚古生代是地史上第一个重要的聚煤期。华北地区太原组、山西组及其相当层位是极重要的含煤地层，华南的聚煤期则主要是晚二叠世的龙潭组。准葛尔盆地二叠系是找油的目的层之一，川中地区二叠系中产大量天然气。3古生物与地层3.3地壳演化与地史3.3.4显古