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1、第二章 化石的形成与古生物学,化石（fossil），是指保存在岩层中地质历史时期的生物遗体和生命活动的痕迹 。,蜓,珊瑚,双壳纲生物,菊石,三叶虫,腕足动物,鱼,青蛙,恐龙,鸟,古人类,恐龙脚印,恐龙蛋,骨器,旧石器,大化石macrofossil 用常规方法在肉眼下即能研究的化石 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 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,微化石,超微化石,古动物学paleo
2、zoology 古无脊椎动物学invertebrate paleontology 古脊椎动物学vertebrate paleontology 古人类学paleoanthropology 古植物学paleobotany 古藻类学paleoalgology 孢粉学palynology 古遗迹学paleoichnology 微体古生物学micropaleontology 超微古生物学ultramicropaleontology 分子古生物学molecular paleontology,生物地层学biostratigraphy 生态地层学ecostratigraphy 古生物化学palaeobioch
3、emistry 古生态学palaeoecology 古生物地理学palaeobiogeography 地球生物学geobiology,地史时期的生物遗体及其生命活动的痕迹在被沉积物埋藏后，经历了漫长的地质年代，随着沉积物的成岩作用，埋藏在沉积物中的生物体在成岩作用下经过物理化学作用的改造，即石化作用，而形成化石。,鱼死亡,落到水底,肉体腐烂,逐渐被埋藏,完全被埋藏，只剩下骨骼,继续被埋藏，上覆沉积物逐渐增多，发生石化作用,地层倾斜、上升，露出水面,露出水面的地层被风化、剥蚀，部分化石外露,化石被发现,它们如何成为化石？,化石的形成和保存取决以下下几方面的条件：,生物本身条件,生物死后的环境条件
4、,埋藏条件,时间条件,成岩条件,生物硬体 比较稳定的是方解石、硅质化合物、甲氰磷酸钙等 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，虽易遭受破坏，但可碳化而保存为化石，如植物叶子。,生物软体,琥珀,猛犸象,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,环境条件,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
5、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,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,时间条件,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。,成岩条件,压实作用,成岩条件,保存在沉积物中被埋藏起来的生物遗体，在沉积物的成岩作用过程中所发生的石化作用主要有以下三种形式： 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
6、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,成岩条件,蜂巢珊瑚,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。,成岩条件,硅化木,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。,成岩条件,古植物化石,化石记录的不完备性 现生生物：估计有500-1000多万种，已记录174万种。 古生物：已记录15万
7、种，大量未知。 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。,根据化石的保存特点，大体上可以将化石分为四大类，即实体化石、模铸化石、遗迹化石和化学化石。,一. 实体化石,经石化作用保存下来的全部生物遗体或一部分生物遗体的化石。,全部生物遗体的实体化石,部分生物遗体的实体化石,二. 模铸化石,在岩层中保存下来的生物遗体的印模和铸型。 1. 印痕化石：生物尸体陷落在细粒碎屑或化学沉积物中留下生物软体的印痕。,怪诞虫,怪诞虫复原图,中华微网虫,中华微网虫复原图,爪网虫,爪网虫复原图,水母状化石,二. 模铸化石,在岩层中保存下来的生物遗体的印模和铸型。 2. 印模化石：
8、生物硬体（如贝壳）在围岩表面上的印模。包括外模和内模。外模和内模形成后，生物硬体被溶解，经压实作用内、外模重叠在一起就形成了复合模。,外模,二. 模铸化石,在岩层中保存下来的生物遗体的印模和铸型。 2. 印模化石：生物硬体（如贝壳）在围岩表面上的印模。包括外模和内模。外模和内模形成后，生物硬体被溶解，经压实作用内、外模重叠在一起就形成了复合模。,内模,二. 模铸化石,在岩层中保存下来的生物遗体的印模和铸型。 2. 印模化石：生物硬体（如贝壳）在围岩表面上的印模。包括外模和内模。外模和内模形成后，生物硬体被溶解，经压实作用内、外模重叠在一起就形成了复合模。,复合模,二. 模铸化石,在岩层中保存下
9、来的生物遗体的印模和铸型。 2. 印模化石：生物硬体（如贝壳）在围岩表面上的印模。包括外模和内模。外模和内模形成后，生物硬体被溶解，经压实作用内、外模重叠在一起就形成了复合模。 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。,二. 模铸化石,在岩层中保存下来的生物遗体的印模和铸型。 3. 核化石：由生物体结构形成的空间或生物硬体溶解后形成的空间被沉积物充填固结后，形成与原生物体大小和形态类似的实体。包括内核和外核两种。,内核的表面是内模；外核的表面和生物硬体的本来特征是一致的。,二. 模铸化石,在岩层中保存下来的生物遗体的印模和铸型。 4. 铸型化石：当贝壳埋在沉积物中已
10、经形成了外模和内核后，壳质全部溶解，并被另一种矿质填充所形成的化石。,二. 模铸化石,在岩层中保存下来的生物遗体的印模和铸型。,印痕化石 印模化石 核化石 铸型化石,三. 遗迹化石,保存在岩层中古代生物生活活动留下的痕迹和遗物。,三. 遗迹化石,保存在岩层中古代生物生活活动留下的痕迹和遗物。,四. 化学化石,地史时期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。,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,一. 标本或样品的采集,1、标本或
11、样品的采集 采集之前，要对研究取的区域情况有所了解； 以地层学研究为目的的采集，应选择有代表性的剖面，尽可能全面地采集，必须在现场编录、记述、包装，注意记述标本的采集位置、与地层自然层理的关系、产出状态、丰富程度、完整性和初步鉴定结果； 以古生态和环境研究为主要目的的采集，注意化石的保存状态、完整程度、磨蚀分选和排列情况、在地层中的分布情况、风度分异度、共生组合关系、围岩等。 大化石的采集，需要将化石完整地从围岩中脱离开来； 微化石的采集，通常和埋藏它们的沉积物一起采集；,一. 标本或样品的采集,2、标本的揭露或分离 对于大化石，需要将化石完整地从围岩中脱离开来； 对于微化石，碎样溶离挑样,一
12、. 标本或样品的采集,3、化石的鉴定和记述 4、标本的照相、制图和复原 5、化石资料的分析和应用 生物学：生命起源、生物演化、系统发生 环境分析：古生态学、古气候、古海洋、古地理 地质年代：生物地层学 矿产：生物成矿作用 其它：古生物钟,一. 分类等级,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，其主要分类等级是：界（kingdom）、门（phylum）、纲（class）、目（order）、科（family）、属（genus）和种（species）。 还可插入各种辅助单位，如亚门、亚纲、亚科、亚属、亚种和超纲、超目、超科等。 物种（species）： 生物学中最基本的分类单元，它不
13、是人为的分类单位 生物进化中的客观实体 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,一. 分类等级,亚种（subspecies）： 地理亚种 不同居群因地理隔离，在性状上出现分异 年代亚种 同一种内在不同地质时代产生性状上的变异,二. 命名,拉丁文 命名的方式 单名法、双名法、三名法和优先律 缩写词,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。,用于种的命名。如， Claraia aurita（带耳克氏蛤） 即在种本名之前加上它所归属
14、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。,双名法：,三名法：,用于亚种的命名。如， Claraia aurita minor（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。,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 Felis猫（属） 种 Felis tigris虎（种）,举例 Felis tigris（虎）在我国的6个地理亚种：,Felis
15、tigris tigris老虎（西藏东、南部） Felis tigris altaica东北虎（黑、吉） Felis tigris coreensis华北虎（晋、冀、豫、甘） Felis tigris lecoqi西北虎（新疆） Felis tigris amoyensis华南虎（华南各省） Felis tigris corbetti云南虎（滇西、桂西）,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 Squamularia grandis Chao, 1929,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,缩
16、写词：,sp. species未定种 Eumorphotis sp. 正海扇（未定种） sp. indet. species indeterminate不定种 Redlichia sp. indet. 莱得利基虫（不定种） cf. conformis相似种 Claraia cf. wangi 王氏克氏蛤相似种 aff. affinis亲近种 Claraia aff. Wangi 王氏克氏蛤亲近种 gen. nov. genus novum新属 Pseudoclaraia gen. nov. 假克氏蛤（新属） sp. nov. species novum新种 Ovaloolithus turpanensisoo sp. nov. 吐鲁番椭圆形蛋(新种),三. 古生物学分类系统,
