化石的形成與古生物學(xué)

1、1,,§1. 化石的定義 §2. 化石的形成條件 §3. 化石的保存類型 §4. 化石的研究方法 §5. 化石的分類與命名 §6. 古生物學(xué)分類系統(tǒng)簡介,第二章 化石的形成與古生物學(xué),,化石 fossil 保存在巖層中地質(zhì)歷史時(shí)期的生物遺體、生物活動(dòng)痕跡及生物成因的殘留有機(jī)物分子,一、化石的定義,,化石區(qū)別于一般巖石在于：它與古生物相聯(lián)系，具有生物

2、特征，如形狀、結(jié)構(gòu)、紋飾、有機(jī)化學(xué)組分等；或者具有生命活動(dòng)信息：生物遺跡、遺物、工具等,,化石與一般巖石的區(qū)別,4,,菊石,化石舉例,73,,植物化石,,,化石群,,微體化石,73,,怪誕蟲及復(fù)原圖,10,,中華微綱蟲及復(fù)原圖,,,在形態(tài)上看似與某些化石十分相似，但與生物或生物生命活動(dòng)無關(guān)稱為假化石,假化石,,“ 松枝石 ”,“菊花石”,大化石macrofossil 肉眼下即能 研究的化石 微體化石microfossil

3、肉眼不能直接可靠地分辨，需要借助于一定的儀器設(shè)備及通過一定的手段才能進(jìn)行研究的生物體或身體的微小部分 超微化石 nannofossil 分子化石 Molecular fossil,,化石分類 (體積大小分類),,§1. 化石的定義 §2. 化石的形成條件 §3. 化石的保存類型 §4. 化石的研究方法 §5. 化石的分類與命名 §6. 古生物學(xué)分類系統(tǒng)簡介

4、,第二章 化石的形成與古生物學(xué),,73,14,,古生物 ? 死亡 ? 埋藏 ? 石化 ? 發(fā)掘,化石的形成過程:,,1) 生物本身的條件 2) 生物死后的環(huán)境條件 3) 埋藏條件 4) 時(shí)間條件 5) 成巖石化條件,,生物具硬體部分（殼，骨骼，牙齒，鱗片，蛋）,硬體多由礦物質(zhì)組成 比較穩(wěn)定的是方解石、硅質(zhì)化合物、磷酸鈣等 不太穩(wěn)定的是霰石、含鎂方解石 有機(jī)質(zhì)硬體 如

5、幾丁質(zhì)薄膜、角質(zhì)層、木質(zhì)纖維等,生物本身的條件,,生物死后所處的外界環(huán)境條件 ★ 物理?xiàng)l件 如高能水動(dòng)力條件下生物尸體易被破壞 ★ 化學(xué)條件 如水體pH值小于7.8時(shí)，CaCO3易于溶解； 氧化環(huán)境中有機(jī)質(zhì)易腐爛 ★ 生物條件 如食腐生物和細(xì)菌常破壞生物尸體,生物死后的環(huán)境條件,,與埋藏的沉積物性質(zhì)有關(guān) ◆

6、 圈閉較好的沉積物易于保存，如化學(xué)沉積物、 生物成因的沉積物,具孔隙的沉積物中的古生 物尸體易被破壞◆ 一些特殊的沉積物還能保存生物軟體部分， 如 松脂、冰川凍土等,◆ 基底上的內(nèi)棲生物，以及一些表?xiàng)镆材?破壞沉積物內(nèi)的生物遺體,埋藏條件,,,一些特殊的沉積物還能保存生物軟體部分，如松脂、瀝青湖、冰川凍土等,,埋藏前的暴露時(shí)間 及時(shí)埋藏有利于形成化石 ；

7、 埋藏后不被再挖掘出來 ；石化作用時(shí)間 經(jīng)過較長地質(zhì)歷史時(shí)間的石化作用 ； 短暫、近期內(nèi)的生物埋藏不成為化石；,時(shí)間條件,,埋藏的尸體與周圍的沉積物一起，在漫長的地史成巖過程中，逐步石化，形成巖石的一個(gè)部分,成巖石化條件,定義：埋藏在沉積物中的生物體，在成 巖作用中經(jīng)過物理化學(xué)作用的改 造而成為化石的過程,石化作用(petrifaction)的定義,礦質(zhì)充填作用,置換作用,碳化作用,

8、,在石化作用過程中，原來生物體組分被溶解，外來礦物質(zhì)充填，如硅化、鈣化、白云化、黃鐵礦化等。 ? 如果溶解速度等于充填速度，原生物體的微 細(xì)結(jié)構(gòu)可以保存下來 如果溶解速度大于充填速度，則原來的微細(xì) 結(jié)構(gòu)難以再現(xiàn),置 換 作 用,石化作用方式,硅化木 (新疆準(zhǔn)葛爾),,生物硬體組織中的一些空隙，經(jīng)過石化作用被一些礦物質(zhì)沉淀充填，使得生物硬體變得致密和堅(jiān)硬 ?充填作用可發(fā)生在生物硬體結(jié)構(gòu)

9、中，如貝殼的微孔、脊椎動(dòng)物的骨髓； ?也可以發(fā)生在生物硬體結(jié)構(gòu)之間，如有孔蟲的房室、珊瑚的隔壁之間,礦 質(zhì) 充 填 作 用,石化作用方式,,,礦 質(zhì) 充 填 作 用 ----- 腕足動(dòng)物,73,27,,生物遺體中不穩(wěn)定的成分分解和升餾揮 發(fā)，僅留下較穩(wěn)定的碳質(zhì)薄膜保存為化石 ? 通常是幾丁質(zhì)的生物體發(fā)生此石化作用，其幾丁質(zhì)成分(C15H26N2O10)為主的植物葉化石、筆石枝等經(jīng)碳化作用，H,N,O揮發(fā)，留下碳質(zhì)薄膜

10、化石,碳 化 作 用,石化作用方式,,碳質(zhì)薄膜化石,筆 石,植 物 化 石,,1、化石形成條件的嚴(yán)格，地史時(shí)期的生物只有 極少部分保存成為化石2、現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)的化石僅是巖層中保存成化石的一 部分(包含超微化石、分子化石等） 由于上述二個(gè)因素、表明古生物記錄的不完備性?；涗洸煌陚涫枪派飳W(xué)中的基本事實(shí)，所以在研究古生物界的面貌及其發(fā)展規(guī)律時(shí)，必需考慮這個(gè)事實(shí)，避免做出片面結(jié)論。,化石記錄的不完備性,,現(xiàn)今我們

11、能夠在地層中觀察到的化石僅是各地史時(shí)期生存過的生物群中極小的一部分 現(xiàn)生生物：已記錄170 多萬種，估計(jì)有500-1000多萬種 古生物：已記錄13萬多種，大量未知,化石記錄的不完備性,古生物化石僅是現(xiàn)代生物編目的8.7％,73,31,,化石記錄的不完備性,73,32,,,§1. 化石的定義 §2. 化石的形成條件 §3. 化石的保存類型 §4. 化石

12、的研究方法 §5. 化石的分類與命名 §6. 古生物學(xué)分類系統(tǒng)簡介,第二章 化石的形成與古生物學(xué),,☆ 實(shí)體化石 ☆ 模鑄化石 ☆ 遺跡化石 ☆ 化學(xué)化石,根據(jù)化石的保存特點(diǎn)，化石可分為4類：,三、化石的保存類型,,全部生物遺體或部分生物遺體的化石,1、實(shí)體化石body fossil,,實(shí)體化石(1),全部生物遺體的實(shí)體化石,73,37,,部分生物遺體的實(shí)體化石,實(shí)體化石(2),

13、73,38,,部分生物遺體的實(shí)體化石,實(shí)體化石(3),,body fossils,mode and cast fossil,保存在巖層中生物體的印模和鑄型（復(fù)鑄物）,2、模鑄化石,印痕化石 印模化石 核化石 鑄型化石,生物軟體 在圍巖上留下的印痕,印痕化石,,,云南澄江寒武紀(jì),軟體復(fù)原,軟體印痕,73,42,,印痕化石,,中華微綱蟲,印痕化石,mold fossil,生物硬體在圍巖表面上的印模

14、 包括： 外模、內(nèi)模、復(fù)合模,2）印?；?注意：印?；纤从车募y飾和構(gòu)造與生物體實(shí)際情況，正好凸凹方向相反。,73,45,,外模external mold 生物硬體外表面在圍巖上的印模,73,46,,內(nèi)模internal mold 生物硬體內(nèi)表面在圍巖上的印模,,復(fù)合模composite mold 內(nèi)模和外模重疊在一起的化石,,生物硬體所包圍的內(nèi)部空間或生物硬體溶解后形成的空間，被沉積

15、物充填固結(jié)形成的化石 內(nèi)核internal core 外核external core,3）核化石core fossil,73,49,,,,,,核化石的形成過程,內(nèi)核,外核,,,在形成外模和內(nèi)核后，原殼體被全部溶解，沉積物在溶解后的空間再次充填形成的化石,4）鑄型化石cast fossil,鑄型化石在大小、形態(tài)和表面裝飾等方面與原生物體一

16、致，但內(nèi)部構(gòu)造完全不同。,73,51,,,,,鑄型化石的形成過程,,保存在巖層中古代生物活動(dòng)留下的痕跡和遺物,遺跡化石ichnofossil,足跡 行跡 拖跡 爬行跡 停息跡 潛穴,53,,遺跡化石,73,54,,遺跡化石,,Trace fossils: traces and remains left by organism’s act

17、ion through time,淮南寒武系遺跡化石,淮南寒武系遺跡化石,淮南寒武系遺跡化石,73,59,,遺跡化石對(duì)于研究生物的生活習(xí)性、生活方式及生活環(huán)境具有重要意義,遺跡化石的意義,,分子化石 molecular fossil 分解后的古生物有機(jī)組分（如脂肪酸、氨基酸等）殘留在地層中形成的化石,4、化學(xué)化石 chemical fossil,有機(jī)質(zhì)軟體遭受破壞，但分解后的有機(jī)組分，如脂肪酸、氨基酸等，仍可殘留在巖層中 這

18、些殘留物質(zhì)仍具有一定的有機(jī)化學(xué)分子結(jié)構(gòu)。對(duì)探索生命起源、生物演化及生物成因的礦產(chǎn)探尋和開發(fā)具有重要意義。,73,,實(shí)體化石 硬體 軟體 模鑄化石 印痕化石 印?；▋?nèi)模外模復(fù)合模） 核化石 （內(nèi)核外核 ） 鑄型化石,遺跡化石 痕跡 遺物化學(xué)化石 分子化石

19、,化石的保存類型,,§1. 化石的定義 §2. 化石的形成條件 §3. 化石的保存類型 §4. 化石的研究方法 §5. 化石的分類與命名 §6. 古生物學(xué)分類系統(tǒng)簡介,第二章 化石的形成與古生物學(xué),,1、化石標(biāo)本和樣品的野外采集 2、化石標(biāo)本的揭露和分離 3、化石的鑒定和記敘 4、化石的照相、制圖和復(fù)原 5、化石資料的分析與應(yīng)用,36,,化石標(biāo)本和樣品的,野

20、外采集工具,,化石標(biāo)本和樣品的野外采集方法和技術(shù)示意圖,,1、化石標(biāo)本和樣品的野外采集 2、化石標(biāo)本的揭露和分離 3、化石的鑒定和記敘 4、化石的照相、制圖和復(fù)原 5、化石資料的分析與應(yīng)用,,§1. 化石的定義 §2. 化石的形成條件 §3. 化石的保存類型 §4. 化石的研究方法 §5. 化石的分類與命名 §6. 古生物學(xué)分類系統(tǒng)簡介,第二章 化石的形成

21、與古生物學(xué),,界kingdom 門phylum 綱class 目order 科family 屬genus 種species 輔助分類單位： 亞sub-，超super-,生 物 分 類 單 位,,物種species是生物學(xué)中最基本的分類單位它不是人為的分類單元，是生物進(jìn)化中的客觀實(shí)體,現(xiàn)代生物學(xué)上的物種：由雜交可繁殖后代的一系列自然居群組成，物種之間是生殖隔

22、離的。 它們具有：,共同的起源 ?共同的形態(tài)特征 共同的地理區(qū) ?共同的生態(tài)環(huán)境 種間能育,,共同的形態(tài)特征 構(gòu)成一定的居群 具有一定的生態(tài)特征 分布于一定的地理范圍,古生物學(xué)中的物種鑒別標(biāo)志：,,古生物的命名法則,屬以上分類 單元的命名采用單名法，其中第一個(gè)字母用大寫；屬名用斜體 An

23、thozoa （珊瑚綱） Claraia （克氏蛤）,學(xué)名均采用拉丁文 或拉丁化文字,,種的命名用雙名法（均為斜體） 屬名 + 種本名 屬名第一個(gè)字母大寫，種本名字母全部小寫,Claraia aurita （帶耳克氏蛤）,亞種的命名用三名法（均為斜體） 屬名 + 種本名 + 亞種名 屬名第一個(gè)字母大寫，種本名和亞種名字母全部小寫 Cla

24、raia aurita minor（帶耳克氏蛤微小亞種）,,,Animalia 動(dòng)物界 Chordata 脊索動(dòng)物門 Vertebrata 脊椎動(dòng)物亞門 Mammalia 哺乳綱 Primates 靈長目 Hominidae

25、 人科 Homo 人 Homo sapiens 智人,生物的名稱（例1）,,Felis tigris（虎）的3個(gè)地理亞種：,Felis tigris altaica 東北虎 Felis tigris amoyensis 華南虎 Felis tig