化石的形成條件生物探索

1、731古生物學古生物學Palaeontology732古生物學的分科古生物學的分科*古動物學paleozoology 古 無 脊 椎 動 物 學 i n v e r t e b r a t e paleontology 古脊椎動物學vertebrate paleontology 古人類學paleoanthropology*古植物學paleobotany 古藻類學paleoalgology 孢粉學palynology*古遺跡學paleoichnology*微體古生物學micropaleontology*超微古生物學ultramicropaleontology* 分 子 古 生 物 學 m o l

2、 e c u l a r paleontology733. .734-化石的定義化石的定義 -化石的形成條件化石的形成條件- 化石的保存類型化石的保存類型7351. 化石的定義化石的定義化石化石 fossilfossil 保存在巖層中保存在巖層中地質(zhì)歷史時期地質(zhì)歷史時期的的生物遺體生物遺體和和生命活動痕跡生命活動痕跡及生物成因的殘留及生物成因的殘留有機物分子有機物分子. .736化石區(qū)別于一般巖石在于它與古代生物相聯(lián)系，具有生物化石區(qū)別于一般巖石在于它與古代生物相聯(lián)系，具有生物特征：形狀、結構、紋飾、有機化學組分等；或者具有生特征：形狀、結構、紋飾、有機化學組分等；或者具有生命活動信息：生物遺

3、跡、遺物、工具等命活動信息：生物遺跡、遺物、工具等737 假化石pseudofossil與化石相似，但與生命活動無關，如礦物集合體、泥裂、礫石、礦質(zhì)結與化石相似，但與生命活動無關，如礦物集合體、泥裂、礫石、礦質(zhì)結核、樹枝狀鐵質(zhì)沉積物等核、樹枝狀鐵質(zhì)沉積物等大化石macrofossil用常規(guī)方法在肉眼下即能研究的化石用常規(guī)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，需要借助于一定肉眼不能直接可靠地分辨，需要借助于一定的儀器設備及通過一定的手段才能進行研究的儀器設備及通過一定的手段才能進行研究的生物體或身體的微小部分的生物體或身體的微小部分 超微化石nannofo

4、ssil3 、化石類型 (體積大小分類)73873 8 假化石1 pseudofossil在形態(tài)上與某些化石十分相似，在形態(tài)上與某些化石十分相似，但與生物或生物但與生物或生物生命活動無關生命活動無關只能稱為假化（只能稱為假化（pseudofossilpseudofossil），），如姜結石、龜背石、泥石、卵形礫石、波痕、如姜結石、龜背石、泥石、卵形礫石、波痕、放射狀結晶的礦物集合體、礦質(zhì)結核、樹枝狀放射狀結晶的礦物集合體、礦質(zhì)結核、樹枝狀鐵猛質(zhì)沉積物等都不是化石。下面的菊花石及鐵猛質(zhì)沉積物等都不是化石。下面的菊花石及松枝石均為假化石松枝石均為假化石 73973 9 假化石2 pseudofos

5、sil 但亦有人為造成的假化石，最突出的例子是“辟爾當人”（Piltdown man）事件，1913年，報導英國辟爾當發(fā)現(xiàn)人類頭骨化石，定名為曙人（Eoanthropus dawsoni），對“曙人”在人類演化中系統(tǒng)發(fā)生的位置及其本身的可靠性曾引起激烈的討論。直到1953年有人用氟處理該標本后證實屬偽造，所謂的辟爾當人是用現(xiàn)代人的顱骨和精心加工的猩猩下頜骨拼合在一起的假人類頭骨，是人為構成的假化石7310化化石石的的定定義義中中石石器器時時代代現(xiàn)現(xiàn)生生生生物物文文物物生生物物學學 biology考考古古學學 archaeology1 萬年左右古古石石器器時時代代古古生生物物化化石石古古生生物物

6、學學paleontology73112. 2. 化石的形成條件化石的形成條件古生物古生物(ancient life)(ancient life)死亡死亡(death)(death)埋藏埋藏(entomb)(entomb)石化石化(petrifaction)(petrifaction)發(fā)發(fā)掘掘(excavate)(excavate)7312化石的形成條件化石的形成條件- -生物本身的條件生物本身的條件- -生物死后的環(huán)境條件生物死后的環(huán)境條件- -埋藏條件埋藏條件- -時間條件時間條件- -成巖石化條件成巖石化條件73132.1. 2.1. 生物本身的條件生物本身的條件生物硬體生物硬體 礦化硬體

7、礦化硬體hard mineralized skeleton 礦化程度礦化程度 礦化組分礦化組分 比較穩(wěn)定的是方解石、硅質(zhì)化合物、磷酸鈣等比較穩(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、含鎂方解石不太穩(wěn)定的是霰石、含鎂方解石 有機質(zhì)硬體有機質(zhì)硬體hard organic skeleton 如幾丁質(zhì)薄膜、角質(zhì)層、木質(zhì)物等如幾丁質(zhì)薄膜、角質(zhì)層、木質(zhì)物等7314化石的形成條件化石的形成條件- -生物本身的條件生物本身的條件- -生物死后的環(huán)境條件生物死后的環(huán)境條件- -埋藏條件埋藏條件- -時間條件時間條件- -成巖石化條件成巖石化條件73152.2. 2.2. 生物死后的環(huán)境條件生物死后

8、的環(huán)境條件即生物死后所處的外界環(huán)境條件即生物死后所處的外界環(huán)境條件物理條件物理條件如高能水動力條件下生物尸體易被破壞如高能水動力條件下生物尸體易被破壞化學條件化學條件 如水體如水體pH值小于值小于7.8時，時，CaCO3易于溶解；氧化環(huán)易于溶解；氧化環(huán)境中有機質(zhì)易腐爛境中有機質(zhì)易腐爛生物條件生物條件如食腐生物和細菌常破壞生物尸體如食腐生物和細菌常破壞生物尸體7316化石的形成條件化石的形成條件生物本身的條件生物本身的條件生物死后的環(huán)境條件生物死后的環(huán)境條件埋藏條件埋藏條件時間條件時間條件成巖石化條件成巖石化條件73172.3. 埋藏條件埋藏條件 與埋藏的沉積特性質(zhì)有關與埋藏的沉積特性質(zhì)有關 圈

9、閉較好的沉積物易于保存，如化學沉積物、生物成因的沉積物圈閉較好的沉積物易于保存，如化學沉積物、生物成因的沉積物 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7318埋藏條件埋藏條件 與埋藏的沉積物性質(zhì)有關與埋藏的沉積物性質(zhì)有關 圈閉較好的沉積物易于保存，如化學沉積物、生物成因的沉積物圈閉較好的沉積物易于保存，如化學沉積物、生物成因的沉積物 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 具孔隙的沉積物中的古生物尸體易被破壞具孔隙的沉積物中的古生物尸體易被破壞 基

10、底上的內(nèi)棲生物，以及一些表棲生物基底上的內(nèi)棲生物，以及一些表棲生物也能破壞沉積物內(nèi)的生物遺體也能破壞沉積物內(nèi)的生物遺體7319化石的形成條件化石的形成條件生物本身的條件生物本身的條件生物死后的環(huán)境條件生物死后的環(huán)境條件埋藏條件埋藏條件時間條件時間條件成巖石化條件成巖石化條件73202.4. 時間條件時間條件 埋藏前的暴露時間埋藏前的暴露時間 及時埋藏及時埋藏(quickly entomb)有利于形成化有利于形成化石石 埋藏后不被再挖掘出來埋藏后不被再挖掘出來 石化作用時間石化作用時間 經(jīng)過地質(zhì)歷史時間的成巖石化作用經(jīng)過地質(zhì)歷史時間的成巖石化作用 短暫、近期內(nèi)的生物埋藏不成為化石短暫、近期內(nèi)的生

11、物埋藏不成為化石7321化石的形成條件化石的形成條件生物本身的條件生物本身的條件生物死后的環(huán)境條件生物死后的環(huán)境條件埋藏條件埋藏條件時間條件時間條件成巖石化條件成巖石化條件73222.5. 2.5. 成巖石化條件成巖石化條件埋藏的尸體與周圍的沉積物一起，在漫長的地史成巖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，形成巖石的一個部分過程中，逐步石化，形成巖石的一個部分 埋藏在沉積物中的生物體，在成巖作用中經(jīng)埋藏在沉積物中的生物體，在成巖作用中經(jīng)過物理化學作用的改造而成為化石的過程過物理化學作用的改造而成為化石的過程沉積物固結成巖過程中的壓實作用和結晶作用都會影響化石的石化作用

12、和化石的保存7323化石的石化作用方式化石的石化作用方式 礦質(zhì)充填作用礦質(zhì)充填作用 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，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硬使得生物硬體變得致密和堅硬. 充填作用可發(fā)生在生物硬體結構中，如貝殼的微孔、脊椎動物的骨髓；充填作用可發(fā)生在生物硬體結構中，如貝殼的微孔、脊椎動物的骨髓；也可以發(fā)生在生物硬體結構之間，如有孔蟲的房室、珊瑚的隔壁之間也可以發(fā)生在生物硬體結構之間，如有孔蟲的房室、珊瑚的隔壁之間7324化石的石化作用方式化石的石化作用方式 礦質(zhì)充填作用礦質(zhì)充填作用 置換作用置換作用 在石化

13、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、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、黃鐵礦化等黃鐵礦化等 如果溶解速度等于充填速度，原生物體的微細結構可以保存下來如果溶解速度等于充填速度，原生物體的微細結構可以保存下來 如果溶解速度大于充填速度，則原來的微細結構難以再現(xiàn)如果溶解速度大于充填速度，則原來的微細結構難以再現(xiàn)7325化石的石化作用方式化石的石化作用方式 礦質(zhì)充填作用礦質(zhì)充填作用 置換作用置換作用 碳化作用碳化作用 石化作用過程中，生物遺體中不穩(wěn)定的成分分解和升餾揮發(fā)，僅留下石化作用過程中，生物遺體中不穩(wěn)定的成分分解和升

14、餾揮發(fā)，僅留下較穩(wěn)定的碳質(zhì)薄膜保存為化石較穩(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，通常是幾丁質(zhì)的生物體發(fā)生此石化作用，如植物葉化石、筆石枝化石等如植物葉化石、筆石枝化石等732673 26 石化作用方式(2,3)2)置換作用硅化作用：硅化木 3)碳化作用碳質(zhì)薄膜：筆石7327化石的形成條件化石的形成條件古生物古生物死亡死亡埋藏埋藏石化石化發(fā)掘發(fā)掘7328化石的形成條件化石的形成條件（小結）（小結）化石記錄的不完備性化石記錄的不完備性The fossil record is not complete 現(xiàn)今我們能夠在地層中觀察到的化石僅是各地史時期生存過的生物群中極現(xiàn)今我們能

15、夠在地層中觀察到的化石僅是各地史時期生存過的生物群中極小的一部分小的一部分 現(xiàn)生生物：已記錄170多萬種，估計有500-1000多萬種 古生物：已記錄13萬多種，大量未知7329化石的定義及古生物學化石的定義及古生物學化石的定義化石的定義化石的形成條件化石的形成條件化石的保存類型化石的保存類型化石的研究方法化石的研究方法化石的分類與命名化石的分類與命名73303. 3. 化石的保存類型化石的保存類型Fossils and preservationFossils and preservation實體化石實體化石( body fossis)( body fossis)模鑄化石模鑄化石(mold a

16、nd cast (mold and cast fossils)fossils)遺跡化石遺跡化石(trace fossils or (trace fossils or ichnofossils)ichnofossils)化學化石化學化石(chemical fossils)(chemical fossils)73313.1 3.1 實體化石實體化石body fossilbody fossil全部生物遺體或部分生物遺體的化石全部生物遺體或部分生物遺體的化石7332化石的保存類型化石的保存類型Fossils and preservationFossils and preservation實體化石實體化

17、石( body fossis)( body fossis)模鑄化石模鑄化石(mold and cast (mold and cast fossils)fossils)遺跡化石遺跡化石(trace fossils or (trace fossils or ichnofossils)ichnofossils)化學化石化學化石(chemical fossils)(chemical fossils)73333.2. 3.2. 模鑄化石模鑄化石mode and cast fossilmode and cast fossil保存在巖層中生物體的印模和鑄型保存在巖層中生物體的印模和鑄型7334模鑄化石模鑄化

18、石mode and cast fossilmode and cast fossil根據(jù)化石與圍巖的關系分成根據(jù)化石與圍巖的關系分成4 4類：類： 印痕化石印痕化石(impression fossil) 印?；∧；?mold fossil) 核化石核化石(core fossil) 鑄型化石鑄型化石(cast fossil)73353.2.1. 3.2.1. 印痕化石印痕化石impression fossilimpression fossil生物生物軟體軟體在圍巖上留下的在圍巖上留下的印痕印痕7336模鑄化石模鑄化石mode and cast fossilmode and cast foss

19、il根據(jù)化石與圍巖的關系分成根據(jù)化石與圍巖的關系分成4 4類：類： 印痕化石印痕化石 印?；∧；?核化石核化石 鑄型化石鑄型化石7337生物生物硬體硬體在圍巖表面上的在圍巖表面上的印模印模包括：外模、內(nèi)模、復合模7338印?；∧；镉搀w外表面在圍巖上的印模7339印?；∧；镉搀w內(nèi)表面在圍巖上的印模7340印?；∧；瘍?nèi)模和外模重疊在一起的化石內(nèi)模和外模重疊在一起的化石7341印模化石印?；?注意印?；纤从车募y飾和構造與生物注意印?；纤从车募y飾和構造與生物體實際情況，正好凸凹方向相反。體實際情況，正好凸凹方向相反。7342模鑄化石模鑄化石mode and

20、 cast fossilmode and cast fossil根據(jù)化石與圍巖的關系分成根據(jù)化石與圍巖的關系分成4 4類：類： 印痕化石印痕化石(impression fossil) 印?；∧；?mold fossil) 核化石核化石(core fossil) 鑄型化石鑄型化石(cast fossil)73433.2.3. 3.2.3. 核化石核化石core fossilcore fossil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，被沉積物充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，被沉積物充填固結形成的化石填固結形成的化石內(nèi)核internal core 外核ext

21、ernal core73447345模鑄化石模鑄化石mode and cast fossilmode and cast fossil： 印痕化石印痕化石(impression fossil) 印?；∧；?mold fossil) 核化石核化石(core fossil) 鑄型化石鑄型化石(cast fossil)73463.2.4. 3.2.4. 鑄型化石鑄型化石cast fossilcast fossil 原殼體被全部溶解后，沉積物原殼體被全部溶解后，沉積物在原空間再次充填形成的化石在原空間再次充填形成的化石7347模鑄化石模鑄化石鑄型化石的形成過程鑄型化石的形成過程7348模鑄化石模鑄

22、化石 鑄型化石在大小、形態(tài)和表面裝飾等方面與原生物體一致，但內(nèi)部構造完全不同。鑄型化石在大小、形態(tài)和表面裝飾等方面與原生物體一致，但內(nèi)部構造完全不同。 它是在內(nèi)核（或內(nèi)模）和外模形成后，殼體被全部溶解，在所溶空間中沉積物充填而成。它是在內(nèi)核（或內(nèi)模）和外模形成后，殼體被全部溶解，在所溶空間中沉積物充填而成。7349化石的保存類型化石的保存類型實體化石實體化石模鑄化石模鑄化石遺跡化石遺跡化石化學化石化學化石7350遺跡化石遺跡化石ichnofossilichnofossil保存在巖層中古代生物活動留下的痕跡和遺物保存在巖層中古代生物活動留下的痕跡和遺物7351遺跡化石遺跡化石 遺跡化石對于研究生

23、物的生活習性、生活方式及生活環(huán)境具有重要意義。7352化石的保存類型化石的保存類型實體化石實體化石模鑄化石模鑄化石遺跡化石遺跡化石化學化石化學化石7353化學化石化學化石分子化石 molecular fossil分解后的古生物有機組分殘留在地層中形成的化石分解后的古生物有機組分殘留在地層中形成的化石7354化學化石化學化石 古生物有機質(zhì)軟體雖在石化作用過程中遭受古生物有機質(zhì)軟體雖在石化作用過程中遭受破壞，未能形成化石，但分解后的有機組分，破壞，未能形成化石，但分解后的有機組分，如脂肪酸、氨基酸等，仍可殘留在巖層中。如脂肪酸、氨基酸等，仍可殘留在巖層中。 這些殘留物質(zhì)仍具有一定的有機化學分子結這

24、些殘留物質(zhì)仍具有一定的有機化學分子結構，利用一些現(xiàn)代化的手段和分析設備，可構，利用一些現(xiàn)代化的手段和分析設備，可以從巖層中將其鑒別和分離出來。以從巖層中將其鑒別和分離出來。 分子古生物學分子古生物學molecular paleontology古生物化學古生物化學paleobiochemistry生物成礦作用生物成礦作用biometallogenesis 對探索生命起源、生物演化及生物成因的礦對探索生命起源、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。產(chǎn)探尋和開發(fā)具有重要意義。7355化石的保存類型化石的保存類型 實體化石實體化石 硬體硬體 軟體軟體 模鑄化石模鑄化石 印痕化石印痕化石 印?；∧；?內(nèi)模內(nèi)模 外模外模 復合模