地层及古生物学电子

地层及古生物学电子第1页/共74页第一讲绪论2据中国地质大学（武汉）《古生物学》国家精品课程2008修改第2页/共74页课程简介地层及古生物学课程分为古生物学和地层学两部分。古生物学研究古代生物的形态、分类、生活方式、生存条件和地史分布等，还阐明了生物进化发展的基本途径和规律。古生物学介绍古生物化石基本知识和典型化石的识别常识，基本知识包括化石的形成和化石信息在地质学中的应用；典型化石包括无脊椎动物、半索动物及古植物等典型代表。地层学介绍地层的形成、地层学的基本理论和方法，以及我国地层的划分、命名和对比。目的使学生掌握古生物地层学的基本理论、基本知识和基本工作技能，建立正确的历史地质思维方式和时空观念，为后续地质专业课程打下坚实基础。3第3页/共74页古生物学研究对象为地质历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与现今生物学相对应，但它的研究内容在许多方面超出了现今生物学的研究范畴生物学方面：生物体的结构、构造、个体发育和系统发生、生物演变和环境适应，乃至生物的生理和生物化学等地质学方面：古生物的地质时间含义、古生物的兴衰与迁移、古生物与能源，以及古生物的埋藏与石化作用等4第4页/共74页古生物学古生物学的基础工作包括：化石的采集和发掘化石处理和古生物复原古生物鉴定和描述在此基础上进行分类，进而研究各类生物的生活方式、生活环境和进化规律。古生物学可分为研究地史时期动物界及其发展的古动物学(包括古脊椎动物学和古无脊椎动物学)和研究地史时期植物界及其发展的古植物学。5第5页/共74页地层学地层学：研究地层的形成顺序、时代，划分地层单位，建立地层系统和进行地层时空对比。地层：指地球表面保存的层状岩石的综合，包括沉积岩地层、火山岩地层和变质岩地层。6第6页/共74页古生物地层学发展简史朴素的古生物地层学思想葛洪（284-364）：“东海三为桑田”颜真卿（709-784）：“高石中犹有螺蚌壳，或以为桑田所变”

沈括（1031-1095）：“遵太行而行，山崖之间，往往衔螺蚌壳及石子如鸟卵者，横亘石壁如带。此乃昔之海滨，今东距海已近千里。所谓大陆者，皆浊泥所湮而。”朱熹（1130-1200）：“尚见高山有螺蚌壳获生石中，此石乃旧日之土，螺蚌即水中之物，下者却变而为高，柔者却变而为刚。”7第7页/共74页古生物地层学发展简史近代古生物地层学学科体系的建立与形成

丹麦医生斯坦诺（Steno，1638-1686）1669年提出了著名的地层叠覆原理、原始水平原理和原始侧向连续原理。法国古脊椎动物学家居维叶（Cuvier，1769-1832）提出器官相关律和比较解剖学理论。英国测量工程师史密斯（Smith,1769-1839）于1796年提出了著名的“将今论古”的现实主义思想。8第8页/共74页古生物地层学发展简史中国近代古生物地层学发展辛亥革命前德国学者李希霍芬（Richthofen）于1860年及1868-1872年两次来华进行地质考察美国学者维里士（Willis）1903-1904年来华地质考察。辛亥革命后中华民国政府1912年组建了地质调查机构美国学者葛利普：《StraigraphyinChina》（两卷1924-1928）

李四光：《TheGeologyofChina》(1939)

黄汲清：《OnMajorTectonicFormsofChina》9第9页/共74页古生物地层学发展简史现代古生物地层学发展二十世纪60年代板块学说的诞生

板块学说促进了几乎地质学所有领域。

多重地层单位和层型概念的产生间断平衡理论的提出新灾变论和有关地质事件的新认识古生物地层学与其他学科的交叉10第10页/共74页古生物地层学发展时期的重大事件18世纪后期的“火成论”和“水成论”之争火成论：火成作用是地质作用的基础，地壳上的物质最初都来源于火成作用。水成论：水成作用是最根本的地质作用，地壳上的物质最初都来源于水成作用。11第11页/共74页古生物地层学发展时期的重大事件“均变论”和“灾变论”之争

“均变论”：地质营力、作用过程及其产物之间的相互关系无论是现在还是地史时期在原则上和质的方面都是不变的。

“灾变论”：地层中生物化石的更替时突然的、瞬时的，而不是缓慢的、渐进的。新灾变论：地质作用是一个漫长的历史发展过程，无论有机界还是无机界，既存在相对均匀、缓慢、渐进的发展变化，也存在不均匀、突然、瞬时的发展变化过程。而且这两种发展变化过程是相互交替出现的。－－点断前进论12第12页/共74页古生物地层学发展时期的重大事件“固定论”和“活动论”之争

“固定论”：地球上的大陆和海洋在长期的地球演化历史中外形轮廓及地理位置没有发生大的变化。

“活动论”：大陆漂移说，海底扩张、地壳消减，板块学说。13第13页/共74页化石的形成与古生物学14据中国地质大学（武汉）《古生物学》国家精品课程2008修改第14页/共74页化石的形成化石的定义化石的形成条件化石的保存类型15第15页/共74页化石的定义化石fossil保存在岩层中地质历史时期的生物遗体和生命活动痕迹16第16页/共74页化石区别于一般岩石在于它与古代生物相联系，具有生物特征：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。17第17页/共74页假化石与化石相似，但与生命活动无关，如矿物集合体、泥裂、砾石、矿质结核、树枝状铁质沉积物等大化石用常规方法在肉眼下即能研究的化石微化石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18第18页/共74页19第19页/共74页化石的形成条件古生物→死亡→埋藏→石化→发掘20第20页/共74页化石的形成条件生物本身的条件生物死后的环境条件埋藏条件时间条件成岩石化条件21第21页/共74页生物本身的条件生物硬体矿化硬体矿化程度矿化组分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、木质物等22第22页/共74页生物本身的条件生物软体23第23页/共74页化石的形成条件生物本身的条件生物死后的环境条件埋藏条件时间条件成岩石化条件24第24页/共74页生物死后的环境条件

即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25第25页/共74页化石的形成条件生物本身的条件生物死后的环境条件埋藏条件时间条件成岩石化条件26第26页/共74页埋藏条件与埋藏的沉积特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、冰川冻土等具孔隙的沉积物中的古生物尸体易被破坏基底上的内栖生物，以及一些表栖生物也能破坏沉积物内的生物遗体27第27页/共74页28第28页/共74页化石的形成条件生物本身的条件生物死后的环境条件埋藏条件时间条件成岩石化条件29第29页/共74页时间条件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地质历史时间的成岩石化作用短暂、近期内的生物埋藏不成为化石30第30页/共74页化石的形成条件生物本身的条件生物死后的环境条件埋藏条件时间条件成岩石化条件31第31页/共74页成岩石化条件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。石化作用：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。沉积物固结成岩过程中的压实作用和结晶作用都会影响化石的石化作用和化石的保存32第32页/共74页化石的石化作用方式矿质充填作用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。33第33页/共74页化石的石化作用方式置换作用在石化作用过程中，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。34第34页/共74页化石的石化作用方式碳化作用石化作用过程中，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，如植物叶化石、笔石枝化石等。35第35页/共74页化石的形成条件古生物→死亡→埋藏→石化→发掘36第36页/共74页化石记录的不完备性

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37第37页/共74页化石的形成化石的定义化石的形成条件化石的保存类型38第38页/共74页化石的保存类型实体化石模铸化石遗迹化石化学化石39第39页/共74页实体化石

全部生物遗体或

部分生物遗体的化石40第40页/共74页41全部生物遗体的实体化石第41页/共74页42部分生物遗体的实体化石第42页/共74页化石的保存类型实体化石模铸化石遗迹化石化学化石43第43页/共74页模铸化石

保存在岩层中生物体的

印模和铸型44根据化石与围岩的关系分成4类：印痕化石印模化石核化石铸型化石第44页/共74页印痕化石

生物软体在围岩上留下的印痕45中华微纲虫怪诞虫第45页/共74页印模化石生物硬体在围岩表面上的印模包括：外模、内模、复合模46外模：生物硬体外表面在围岩上的印模内模：生物硬体内表面在围岩上的印模第46页/共74页复合模：内模和外模重叠在一起的化石47第47页/共74页核化石：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铸型化石：原壳体被全部溶解后，沉积物在原空间再次充填形成的化石48第48页/共74页49内核外核铸型第49页/共74页铸型化石在大小、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。它是在内核（或内模）和外模形成后，壳体被全部溶解，在所溶空间中沉积物充填而成。50第50页/共74页化石的保存类型实体化石模铸化石遗迹化石化学化石51第51页/共74页遗迹化石保存在岩层中古代生物活动留下的痕迹和遗物52第52页/共74页化石的保存类型实体化石模铸化石遗迹化石化学化石53第53页/共74页化学化石分解后的古生物有机组分残留在地层中形成的化石古生物有机质软体虽在石化作用过程中遭受破坏，未能形成化石，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，利用一些现代化的手段和分析设备，可以从岩层中将其鉴别和分离出来。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。54第54页/共74页化石的分类与命名基本分类等级：界kingdom

门phylum

纲class

目order

科family

属genus

种species辅助分类单位：亚sub-，超，super-55第55页/共74页物种species生物学中最基本的分类单元，它不是人为的分类单位生物进化中的客观实体56第56页/共74页

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57第57页/共74页古生物学中的物种鉴别标志：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58第58页/共74页

古生物的命名所有经过研究的生物，都要给予科学的名称学名：根据国际动物和植物命名法规及有关规定，为某一类生物（含古生物）建立的科学名称各级分类单元均采用拉丁文和拉丁化文字表示59第59页/共74页单名法

用一个词来表示生物分类单元的学名如：

Anthozoa（珊瑚纲）

Claraia（克氏蛤）用于属以上分类单元的命名其中第一个字母用大写属名用斜体拉丁文或拉丁化文字60第60页/共74页双名法用于种的命名，如：

Claraiaaurita（带耳克氏蛤）即在种本名之前加上它所归属的属名，以构成一个完整的种名。种名用斜体拉丁文或拉丁化文字种名字母全部用小写61第61页/共74页三名法

用于亚种的命名

Claraiaauritaminor（带耳克氏蛤微小亚种）即在属名和种名之后再加上亚种名亚种名用斜体拉丁文或拉丁化文字亚种名字母全部用小写62第62页/共74页古生物的命名（举例）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Panthera

豹（属）

种Pantheratigris虎（种）63第63页/共74页化石的名称（举例）Pantheratigris（虎）在我国的6个地理亚种：Pantheratigristigris老虎（西藏东、南部）Pantheratigrisaltaica东北虎（黑、吉）Pantheratigriscoreensis华北虎（晋、冀、豫、甘）Pantheratigrislecoqi西北虎（新疆）Pantheratigrisamoyensis华南虎（华南各省）Pantheratigriscorbetti云南虎（滇西、桂西）64第64页/共74页古生物的命名为了便于查阅，各级正式学名之后要写上命名者的姓氏和公元年

学名+姓氏，年号SquamulariagrandisChao,192965第65页/共74页古生物的命名优先律：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异物同名66第66页/共74页古生物的命名常用代号：sp.—species未定种