化石的形成与古生物学

化石的形成与古生物学第1页/共85页化石fossil

保存在岩层中地质历史时期的生物遗体、生物活动痕迹及生物成因的残留有机物分子一、化石的定义第2页/共85页

化石区别于一般岩石在于：它与古生物相联系，具有生物特征，如形状、结构、纹饰、有机化学组分等；或者具有生命活动信息：生物遗迹、遗物、工具等

化石与一般岩石的区别第3页/共85页4

菊石化石举例第4页/共85页73

植物化石第5页/共85页第6页/共85页化石群第7页/共85页微体化石第8页/共85页73

怪诞虫及复原图

第9页/共85页10

中华微纲虫及复原图

第10页/共85页在形态上看似与某些化石十分相似，但与生物或生物生命活动无关称为假化石假化石“

松枝石”“菊花石”第11页/共85页大化石macrofossil

肉眼下即能研究的化石

微体化石microfossil

肉眼不能直接可靠地分辨，需要借助于一定的仪器设备及通过一定的手段才能进行研究的生物体或身体的微小部分

超微化石nannofossil

分子化石Molecularfossil

化石分类(体积大小分类)第12页/共85页§1.

化石的定义

§2.

化石的形成条件§3.化石的保存类型§4.化石的研究方法§5.化石的分类与命名§6.古生物学分类系统简介第二章化石的形成与古生物学第13页/共85页73

14

古生物死亡埋藏石化发掘化石的形成过程:第14页/共85页1)生物本身的条件

2)生物死后的环境条件

3)埋藏条件

4)时间条件

5)成岩石化条件第15页/共85页生物具硬体部分（壳，骨骼，牙齿，鳞片，蛋）硬体多由矿物质组成比较稳定的是方解石、硅质化合物、磷酸钙等不太稳定的是霰石、含镁方解石有机质硬体

如几丁质薄膜、角质层、木质纤维等生物本身的条件第16页/共85页生物死后所处的外界环境条件★物理条件如高能水动力条件下生物尸体易被破坏

★化学条件如水体pH值小于7.8时，CaCO3易于溶解；氧化环境中有机质易腐烂

★生物条件如食腐生物和细菌常破坏生物尸体

生物死后的环境条件第17页/共85页

与埋藏的沉积物性质有关◆

圈闭较好的沉积物易于保存，如化学沉积物、生物成因的沉积物,具孔隙的沉积物中的古生物尸体易被破坏◆

一些特殊的沉积物还能保存生物软体部分，如松脂、冰川冻土等

◆基底上的内栖生物，以及一些表栖生物也能破坏沉积物内的生物遗体

埋藏条件第18页/共85页

一些特殊的沉积物还能保存生物软体部分，如松脂、沥青湖、冰川冻土等第19页/共85页埋藏前的暴露时间及时埋藏有利于形成化石；埋藏后不被再挖掘出来；石化作用时间经过较长地质历史时间的石化作用；短暂、近期内的生物埋藏不成为化石；

时间条件第20页/共85页

埋藏的尸体与周围的沉积物一起，在漫长的地史成岩过程中，逐步石化，形成岩石的一个部分

成岩石化条件第21页/共85页定义：埋藏在沉积物中的生物体，在成岩作用中经过物理化学作用的改造而成为化石的过程

石化作用(petrifaction)的定义矿质充填作用置换作用碳化作用第22页/共85页

在石化作用过程中，原来生物体组分被溶解，外来矿物质充填，如硅化、钙化、白云化、黄铁矿化等。

如果溶解速度等于充填速度，原生物体的微细结构可以保存下来

如果溶解速度大于充填速度，则原来的微细结构难以再现

置换作用

石化作用方式第23页/共85页硅化木

(新疆准葛尔)第24页/共85页

生物硬体组织中的一些空隙，经过石化作用被一些矿物质沉淀充填，使得生物硬体变得致密和坚硬

充填作用可发生在生物硬体结构中，如贝壳的微孔、脊椎动物的骨髓；也可以发生在生物硬体结构之间，如有孔虫的房室、珊瑚的隔壁之间矿质充填作用

石化作用方式第25页/共85页矿质充填作用-----腕足动物

第26页/共85页73

27

生物遗体中不稳定的成分分解和升馏挥发，仅留下较稳定的碳质薄膜保存为化石

通常是几丁质的生物体发生此石化作用，其几丁质成分(C15H26N2O10)为主的植物叶化石、笔石枝等经碳化作用，H,N,O挥发，留下碳质薄膜化石碳化作用

石化作用方式第27页/共85页

碳质薄膜化石笔石植物化石第28页/共85页1、化石形成条件的严格，地史时期的生物只有极少部分保存成为化石2、现已发现的化石仅是岩层中保存成化石的一部分(包含超微化石、分子化石等）

由于上述二个因素、表明古生物记录的不完备性。化石记录不完备是古生物学中的基本事实，所以在研究古生物界的面貌及其发展规律时，必需考虑这个事实，避免做出片面结论。化石记录的不完备性第29页/共85页

现今我们能够在地层中观察到的化石仅是各地史时期生存过的生物群中极小的一部分

现生生物：已记录170多万种，估计有500-1000多万种

古生物：已记录13万多种，大量未知化石记录的不完备性古生物化石仅是现代生物编目的8.7％第30页/共85页73

31

化石记录的不完备性第31页/共85页73

32

第32页/共85页§1.

化石的定义

§2.

化石的形成条件

§3.化石的保存类型

§4.化石的研究方法§5.化石的分类与命名§6.古生物学分类系统简介第二章化石的形成与古生物学第33页/共85页☆

实体化石

☆模铸化石☆遗迹化石

☆化学化石

根据化石的保存特点，化石可分为4类：三、化石的保存类型第34页/共85页全部生物遗体或部分生物遗体的化石1、实体化石bodyfossil第35页/共85页实体化石(1)全部生物遗体的实体化石第36页/共85页73

37

部分生物遗体的实体化石实体化石(2)第37页/共85页73

38

部分生物遗体的实体化石实体化石(3)第38页/共85页bodyfossils第39页/共85页modeandcastfossil

保存在岩层中生物体的印模和铸型（复铸物）2、模铸化石

印痕化石印模化石核化石铸型化石根据化石与围岩的关系分成4类：第40页/共85页

生物软体在围岩上留下的印痕印痕化石

云南澄江寒武纪软体复原软体印痕第41页/共85页73

42

印痕化石第42页/共85页中华微纲虫印痕化石第43页/共85页moldfossil

生物硬体在围岩表面上的印模

包括：外模、内模、复合模2）印模化石

注意：印模化石上所反映的纹饰和构造与生物体实际情况，正好凸凹方向相反。第44页/共85页73

45

外模externalmold

生物硬体外表面在围岩上的印模

第45页/共85页73

46

内模internalmold

生物硬体内表面在围岩上的印模

第46页/共85页复合模compositemold

内模和外模重叠在一起的化石

第47页/共85页

生物硬体所包围的内部空间或生物硬体溶解后形成的空间，被沉积物充填固结形成的化石

内核internalcore

外核externalcore3）核化石corefossil第48页/共85页73

49

核化石的形成过程内核外核第49页/共85页

在形成外模和内核后，原壳体被全部溶解，沉积物在溶解后的空间再次充填形成的化石4）铸型化石castfossil

铸型化石在大小、形态和表面装饰等方面与原生物体一致，但内部构造完全不同。第50页/共85页73

51

铸型化石的形成过程第51页/共85页

保存在岩层中古代生物活动留下的痕迹和遗物遗迹化石ichnofossil足迹

行迹拖迹爬行迹停息迹潜穴第52页/共85页53

遗迹化石第53页/共85页73

54

遗迹化石第54页/共85页Tracefossils:tracesandremainsleftbyorganism’sactionthroughtime第55页/共85页淮南寒武系遗迹化石第56页/共85页淮南寒武系遗迹化石第57页/共85页淮南寒武系遗迹化石第58页/共85页73

59

遗迹化石对于研究生物的生活习性、生活方式及生活环境具有重要意义遗迹化石的意义第59页/共85页分子化石molecularfossil

分解后的古生物有机组分（如脂肪酸、氨基酸等）残留在地层中形成的化石4、化学化石chemicalfossil有机质软体遭受破坏，但分解后的有机组分，如脂肪酸、氨基酸等，仍可残留在岩层中这些残留物质仍具有一定的有机化学分子结构。对探索生命起源、生物演化及生物成因的矿产探寻和开发具有重要意义。第60页/共85页73

实体化石

硬体软体

模铸化石

印痕化石印模化石（内模外模复合模）

核化石（内核外核）铸型化石遗迹化石

痕迹遗物化学化石

分子化石化石的保存类型第61页/共85页§1.化石的定义§2.化石的形成条件§3.化石的保存类型§4.化石的研究方法

§5.化石的分类与命名§6.古生物学分类系统简介第二章化石的形成与古生物学第62页/共85页1、化石标本和样品的野外采集2、化石标本的揭露和分离3、化石的鉴定和记叙4、化石的照相、制图和复原5、化石资料的分析与应用第63页/共85页36

化石标本和样品的野外采集工具第64页/共85页化石标本和样品的

野外采集方法和技术示意图第65页/共85页1、化石标本和样品的野外采集2、化石标本的揭露和分离3、化石的鉴定和记叙4、化石的照相、制图和复原5、化石资料的分析与应用第66页/共85页§1.化石的定义§2.化石的形成条件§3.化石的保存类型§4.化石的研究方法§5.化石的分类与命名

§6.古生物学分类系统简介第二章化石的形成与古生物学第67页/共85页界kingdom

门phylum

纲class

目order

科family

属genus

种species辅助分类单位：亚sub-，超super-

生物分类单位

第68页/共85页

物种species是生物学中最基本的分类单位它不是人为的分类单元，是生物进化中的客观实体

现代生物学上的物种：由杂交可繁殖后代的一系列自然居群组成，物种之间是生殖隔离的。它们具有：共同的起源共同的形态特征

共同的地理区共同的生态环境

种间能育第69页/共85页

共同的形态特征构成一定的居群具有一定的生态特征分布于一定的地理范围古生物学中的物种鉴别标志：第70页/共85页古生物的命名法则属以上分类单元的命名采用单名法，其中第一个字母用大写；属名用斜体

Anthozoa（珊瑚纲）

Claraia（克氏蛤）

学名均采用拉丁文或拉丁化文字第71页/共85页种的命名用双名法（均为斜体）属名+种本名

属名第一个字母大写，种本名字母全部小写Claraiaaurita（带耳克氏蛤）亚种的命名用三名法（均为斜体）属名+种本名+亚种名

属名第一个字母大写，种本名和亚种名字母全部小写

Claraiaauritaminor（带耳克氏蛤微小亚种）

第72页/共85页Animalia动物界

Chordata脊索动物门

Vertebrata脊椎动物亚门

Mammalia哺乳纲

Primates灵长目

Hominidae人科

Homo人

Homosapiens智人生物的名称（例1）第73页/共85页Felistigris（虎）的3个地理亚种：Felistigrisaltaica东北虎Felistigrisamoyensis华南虎Felistigrissumatrae南亚虎生物的名称（例2）第74页/共85页

为了便于查阅，各级正式学名之后要写上命名者的姓氏和公元年号

学名+姓氏，年号

SquamulariagrandisChao,1929化石名称的书写形式第75页/共85页

生物的有效学名是符合国际动物或植物命名法规所规定的最早正式刊出的名称

同物异名：CyrtospiriferNalivkin,1918

SinospiriferGrabau,1931

CentrospiriferTien,1938异物同名:按同样规则古生物的命名法则

---------优先律：第76页/共85页sp.

—species未定种

如

Eumorphotissp.

sp.indet.

—speciesindeterminate不定种

如

Redlichiaspindet.cf.

—conformis相似种

或称比较种如Claraiacf.wangi

gen.nov.

—genusnovum新属（第一次发表时）

如Pseudoclaraiagen.nov.sp.nov.

—speciesnovum

新种（第一次发表时）

如Clarkinayinisp.nov.

化石常用的几种缩写词和符号：第77页/共85页§1.化石的定义§2.化石的形成条件§3.化石的保存类型§4.化石的研究方法§5.化石的分类与命名§6.古生物学分类系统简介第二章化石的形成与古生物学第78页/共85页动物界Animal

无脊椎动物Invertebrate

脊椎动物Vertebrate

植物界