化石的形成條件生物探索

1、731古生物學(xué)古生物學(xué)Palaeontology732古生物學(xué)的分科古生物學(xué)的分科*古動(dòng)物學(xué)paleozoology 古 無(wú) 脊 椎 動(dòng) 物 學(xué) i n v e r t e b r a t e paleontology 古脊椎動(dòng)物學(xué)vertebrate paleontology 古人類學(xué)paleoanthropology*古植物學(xué)paleobotany 古藻類學(xué)paleoalgology 孢粉學(xué)palynology*古遺跡學(xué)paleoichnology*微體古生物學(xué)micropaleontology*超微古生物學(xué)ultramicropaleontology* 分 子 古 生 物 學(xué) 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(shí)期地質(zhì)歷史時(shí)期的的生物遺體生物遺體和和生命活動(dòng)痕跡生命活動(dòng)痕跡及生物成因的殘留及生物成因的殘留有機(jī)物分子有機(jī)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(jié)構(gòu)、紋飾、有機(jī)化學(xué)組分等；或者具有生特征：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

3、跡、遺物、工具等命活動(dòng)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(dòng)無(wú)關(guān)，如礦物集合體、泥裂、礫石、礦質(zhì)結(jié)與化石相似，但與生命活動(dòng)無(wú)關(guān)，如礦物集合體、泥裂、礫石、礦質(zhì)結(jié)核、樹(shù)枝狀鐵質(zhì)沉積物等核、樹(shù)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(shè)備及通過(guò)一定的手段才能進(jìn)行研究的儀器設(shè)備及通過(guò)一定的手段才能進(jìn)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(dòng)無(wú)關(guān)生命活動(dòng)無(wú)關(guān)只能稱為假化（只能稱為假化（pseudofossilpseudofossil），），如姜結(jié)石、龜背石、泥石、卵形礫石、波痕、如姜結(jié)石、龜背石、泥石、卵形礫石、波痕、放射狀結(jié)晶的礦物集合體、礦質(zhì)結(jié)核、樹(shù)枝狀放射狀結(jié)晶的礦物集合體、礦質(zhì)結(jié)核、樹(shù)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(dāng)人”（Piltdown man）事件，1913年，報(bào)導(dǎo)英國(guó)辟爾當(dāng)發(fā)現(xiàn)人類頭骨化石，定名為曙人（Eoanthropus dawsoni），對(duì)“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(biāo)本后證實(shí)屬偽造，所謂的辟爾當(dāng)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(gòu)成的假化石7310化化石石的的定定義義中中石石器器時(shí)時(shí)代代現(xiàn)現(xiàn)生生生生物物文文物物生生物物學(xué)學(xué) biology考考古古學(xué)學(xué) archaeology1 萬(wàn)年左右古古石石器器時(shí)時(shí)代代古古生生物物化化石石古古生生物物

6、學(xué)學(xué)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(shí)間條件時(shí)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(jī)質(zhì)硬體有機(jī)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(shí)間條件時(shí)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?xiàng)l件物理?xiàng)l件如高能水動(dòng)力條件下生物尸體易被破壞如高能水動(dòng)力條件下生物尸體易被破壞化學(xué)條件化學(xué)條件 如水體如水體pH值小于值小于7.8時(shí)，時(shí)，CaCO3易于溶解；氧化環(huán)易于溶解；氧化環(huán)境中有機(jī)質(zhì)易腐爛境中有機(jī)質(zhì)易腐爛生物條件生物條件如食腐生物和細(xì)菌常破壞生物尸體如食腐生物和細(xì)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(shí)間條件時(shí)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(guān)與埋藏的沉積特性質(zhì)有關(guān) 圈

9、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 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(guān)與埋藏的沉積物性質(zhì)有關(guān) 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 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?xiàng)锘咨系膬?nèi)棲生物，以及一些表?xiàng)镆材芷茐某练e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(shí)間條件時(shí)間條件成巖石化條件成巖石化條件73202.4. 時(shí)間條件時(shí)間條件 埋藏前的暴露時(shí)間埋藏前的暴露時(shí)間 及時(shí)埋藏及時(shí)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(lái)埋藏后不被再挖掘出來(lái) 石化作用時(shí)間石化作用時(shí)間 經(jīng)過(guò)地質(zhì)歷史時(shí)間的成巖石化作用經(jīng)過(guò)地質(zhì)歷史時(shí)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(shí)間條件時(shí)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(zhǎng)的地史成巖埋藏的尸體與周圍的沉積物一起，在漫長(zhǎng)的地史成巖過(guò)程中，逐步石化，形成巖石的一個(gè)部分過(guò)程中，逐步石化，形成巖石的一個(gè)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(guò)物理化學(xué)作用的改造而成為化石的過(guò)程過(guò)物理化學(xué)作用的改造而成為化石的過(guò)程沉積物固結(jié)成巖過(guò)程中的壓實(shí)作用和結(jié)晶作用都會(huì)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(guò)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(guò)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)中，如貝殼的微孔、脊椎動(dòng)物的骨髓；充填作用可發(fā)生在生物硬體結(jié)構(gòu)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(chóng)的房室、珊瑚的隔壁之間也可以發(fā)生在生物硬體結(jié)構(gòu)之間，如有孔蟲(chóng)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(guò)程中，原來(lái)生物體組分被溶解，外來(lái)礦物質(zhì)充填，如硅化、鈣化、白云化、在石化作用過(guò)程中，原來(lái)生物體組分被溶解，外來(lái)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(xì)結(jié)構(gòu)可以保存下來(lái)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(lái) 如果溶解速度大于充填速度，則原來(lái)的微細(xì)結(jié)構(gòu)難以再現(xiàn)如果溶解速度大于充填速度，則原來(lái)的微細(xì)結(jié)構(gòu)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(guò)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(guò)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(jié)）（小結(jié)）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(shí)期生存過(guò)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(shí)期生存過(guò)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(wàn)種，估計(jì)有500-1000多萬(wàn)種 古生物：已記錄13萬(wàn)多種，大量未知7329化石的定義及古生物學(xué)化石的定義及古生物學(xué)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(shí)體化石實(shí)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(xué)化石化學(xué)化石(chemical fossils)(chemical fossils)73313.1 3.1 實(shí)體化石實(shí)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(shí)體化石實(shí)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(xué)化石化學(xué)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(guān)系分成根據(jù)化石與圍巖的關(guān)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(guān)系分成根據(jù)化石與圍巖的關(guān)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(fù)合模7338印模化石印?；镉搀w外表面在圍巖上的印模7339印模化石印?；镉搀w內(nèi)表面在圍巖上的印模7340印模化石印?；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(gòu)造與生物注意印模化石上所反映的紋飾和構(gòu)造與生物體實(shí)際情況，正好凸凹方向相反。體實(shí)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(guān)系分成根據(jù)化石與圍巖的關(guān)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(jié)形成的化石填固結(jié)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(guò)程鑄型化石的形成過(guò)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(gòu)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(gòu)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(shí)體化石實(shí)體化石模鑄化石模鑄化石遺跡化石遺跡化石化學(xué)化石化學(xué)化石7350遺跡化石遺跡化石ichnofossilichnofossil保存在巖層中古代生物活動(dòng)留下的痕跡和遺物保存在巖層中古代生物活動(dòng)留下的痕跡和遺物7351遺跡化石遺跡化石 遺跡化石對(duì)于研究生

23、物的生活習(xí)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(shí)體化石實(shí)體化石模鑄化石模鑄化石遺跡化石遺跡化石化學(xué)化石化學(xué)化石7353化學(xué)化石化學(xué)化石分子化石 molecular fossil分解后的古生物有機(jī)組分殘留在地層中形成的化石分解后的古生物有機(jī)組分殘留在地層中形成的化石7354化學(xué)化石化學(xué)化石 古生物有機(jī)質(zhì)軟體雖在石化作用過(guò)程中遭受古生物有機(jī)質(zhì)軟體雖在石化作用過(guò)程中遭受破壞，未能形成化石，但分解后的有機(jī)組分，破壞，未能形成化石，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。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(jī)化學(xué)分子結(jié)這

24、些殘留物質(zhì)仍具有一定的有機(jī)化學(xué)分子結(jié)構(gòu)，利用一些現(xiàn)代化的手段和分析設(shè)備，可構(gòu)，利用一些現(xiàn)代化的手段和分析設(shè)備，可以從巖層中將其鑒別和分離出來(lái)。以從巖層中將其鑒別和分離出來(lái)。 分子古生物學(xué)分子古生物學(xué)molecular paleontology古生物化學(xué)古生物化學(xué)paleobiochemistry生物成礦作用生物成礦作用biometallogenesis 對(duì)探索生命起源、生物演化及生物成因的礦對(duì)探索生命起源、生物演化及生物成因的礦產(chǎn)探尋和開(kāi)發(fā)具有重要意義。產(chǎn)探尋和開(kāi)發(fā)具有重要意義。7355化石的保存類型化石的保存類型 實(shí)體化石實(shí)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(fù)合模