第4章 古生物、地层

第四章古生物、地层

第一节古生物学简介

第二节地层划分、对比及地质年代表

第三节地壳发展简史

第一节古生物简介

一、古生物及古生物学

（一）古生物与化石

1.古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。

2.化石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。因此，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。

（二）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。其研究内容包括二个方面：

1. 生物学方面：研究生物体形态、结构、构造、分类、个体发育和系统发生、生物演变、环境适应、生物的生理和生物化学等。

2.地质学方面：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。

二、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：

1.生物条件：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、冻土猛犸象化石。

2.环境条件：在高能水动力条件、水体PH值小于7.8、氧化环境、动物吞食等条件下化石不易保存；还原条件下易保存。

3. 埋藏条件：快速埋藏、生物化学成因的沉积物掩埋有利。

4. 时间因素：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。

5. 成岩条件：压实作用较小、未经严重重结晶作用可保存完好化石。（二）化石保存的类型

按保存特点，化石分为：实体、模铸、遗迹、化学四大类。

1. 实体化石古生物遗体被保存，又分为二类：

1）不完整实体生物硬体经历不同类型、不同程度石化作用所形成的化石，绝大多数化石属于此类。

2）完整实体生物全部遗体（硬体和软体）未经明显变化保存的化石。如琥珀昆虫化石等。

2. 模铸化石生物遗体在围岩中留下的各种印模和铸型。分为四类： 1）印痕化石软体腐蚀后留下的印痕，如水母、蠕虫、植物叶片等。

2）印模化石生物硬体在围岩表面或内部填充物上留下印模，分为：

（1）外模：生物硬壳印在围岩上的模，反映外表形态特征；

（2）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。

3）核化石包括两类：

（1）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，但内部是实心，无内部构造。

4）铸型化石

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形成的化石。

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，铸型具内核。

3. 遗迹化石

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、拖迹、爬行迹停息迹、潜穴迹。

2）软底沉积物中的植物痕迹，根迹为植物根进入底层所留。

3）硬底上侵蚀痕迹，如钻孔迹、钻洞迹。

4）动物排出物，如粪粒、蛋、卵等。

5）古人类遗迹，如工具、石器、骨骼等旧石器时代的遗物。

4. 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－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。

三、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

1. 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35亿年前澳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25－27亿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为19亿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6-8亿年前的寒武纪晚期的原叶藻；最早的后生动物为5.8-5.6亿年前的早期埃迪卡拉动物群。

（4）寒武纪生物大爆发：澄江动物群再现5.3亿年前，在不到两千万年期间相继出现了现生动物的各个门类。

2. 后生生物演化重大事件的古生物化石证据

（1）晚志留世：裸蕨类植物登陆。

（2）晚泥盆世：总鳍鱼类登陆。

（3）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）。

（5）晚侏罗世：鸟类出现（始祖鸟）。

（6）晚白垩世：灵长类出现。

（7）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出现。真正的人类是在200万年前出现的。

（二）古生物学在恢复古环境、再造古地理方面得到广泛应用

1. 指相化石：指示古生物当时生存的环境条件。

2. 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。

3. 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18℃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

1. 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。

2. 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，生物演化的阶段性和不可逆性，它们为地层划分对比提供依据。

第二节地层划分、对比及地质年表