《古生物学与地层学》课件第一章 古生物学概论

1、 古生物学与地层学Paleontology andStratigraphy地球科学学院参考教材：何心一、徐桂荣，1993，古生物学教程。地质出版社参考教材：杜远生、童金南，1998，古生物地史学概论。中国地质大学出版社参考教材： 龚一鸣等， 2007，地层学基础与前沿。中国地质大学出版社 曲淑琴等， 2009，地层学概论。地质出版社1 古生物学概述研究地史时期生物界面貌和发展历史的科学；其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；以地质历史时期的生物界为线索，研究地质历史时期的生物体及其相关各个地质和生物学方面。1 古生物学概述“沧海桑田”史密斯生物

2、层序律19世纪中后期，古生物学建立，同时地质学体系初步形成。最古老、最基础的地质学科之一1 古生物学概述与现今生物学（Neotology）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。1 古生物学概述古生物学的基础工作包括：化石的采集和发掘化石的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学

3、科（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。形形色色的生物界数量已知现生生物有170万多种每年还要新发现1万多种估计现存生物有500-1000万种形形色色的生物界数 量动物界中的巨人：海生哺乳动物鲸类，以蓝鲸最大，有记录以来捕到的一条蓝鲸，长34.6m，重170t(=30头非洲象)形形色色的生物界数 量最小的动物是单细胞的原生动物（原生生物）形形色色的生物界数 量2 化石与古生物2.1 化石的定义2.2 化石的形成条件2.3 化石的保存类型2.1 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。与一般岩石的去区别：具有生物特征

4、：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。2.1 化石的定义2.1 化石的定义怪诞虫2.1 化石的定义怪诞虫的复原2.1 化石的定义爪纲虫2.1 化石的定义爪纲虫复原2.1 化石的定义假化石pseudofossil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macrofossil用常规方法在肉眼下既能研究的化石微化石microfossil肉眼不能直接可靠地分辨，需要借助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:小于10m2.1 化石的定义2.2 化石的形

5、成2.2 化石的形成 条 件2.2.1 生物本身的条件2.2.2 生物死后的环境条件2.2.3 埋藏条件2.2.4 时间条件2.2.5 成岩石化条件2.2.1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和含镁方解石等有机质硬体：如几丁质薄膜、角质层、木质物等2.2.1生物本身的条件生物软体2.2.2 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2.2.3 埋藏条件与埋藏的

6、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2.2.4 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发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2.2.5 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petrifaction 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。

7、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2.2.5 成岩石化条件（1）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，如贝壳的为空、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。2.2.5 成岩石化条件（2）置换作用在石化作用过程中，原来的生物体组分被溶解，外来矿物质充填，如硅化、钙化、白云石化、黄铁矿化等如果溶解速度等于充填速度，原生物质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2.2.5 成岩石化条件（3）碳化

8、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。2.2 化石的形成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5001000多万种古生物：已记录13万多种，大量未知2.3 化石的保存类型2.3.1 实体化石2.3.2 模铸化石2.3.3 遗迹化石2.3.4 化学化石2.3.1实体化石body fossil全部生物遗体或部分生物遗体的化石2.3.2 模铸化石（mode and cast fossil）保存在

9、岩层中生物体的印模和铸型。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（1）印痕化石 impression fossil生物软体在围岩上留下的印痕怪诞虫中华微纲虫（2）印模化石 mold fossil生物硬体在围岩表面上的印模（包括：外模、内模、复合模）（3）核化石 core fossil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（4）铸型化石 cast fossil在已形成外模和内核后，原壳体被全部溶解并被另一种矿物质充填形成的化石。2.3.3 遗迹化石（ichnofossil）保存在岩层中古代生物活动留下的痕迹和遗物2.3.3 遗迹化石（ichnofossil）岩层面上的恐龙脚印西峡恐龙蛋化石的发现与研究西峡恐龙蛋胚胎及复原图2.3.3 遗迹化石（ichnofossil）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。2.3.4 化学化石（chemical fossil）也称为分子化石（molecular fossil） 生物遗体虽被破坏，但组成生物的有机成分经分解后形成的物质仍可保存在地层中，虽其无形，但具有一定的化学分子结构，如各种有机质，氨基酸等2.3 化石的保存类型3 本节要求本节掌握：石化作用及其类型；印模化石和印痕化石如何区别；化石形成的条件；化石的类型课下自学掌握：化石的埋藏学本节小结古