生物地层学学习.pptx

生物地层学一、生物地层学定义、原理一、生物地层学定义、原理 二、生物地层学单位二、生物地层学单位 三、生物地层学研究方法三、生物地层学研究方法 四、生物地层学研究实例四、生物地层学研究实例 五、生物地层学意义及发展前景五、生物地层学意义及发展前景第1页/共49页一、生物地层学定义、原理一、生物地层学定义、原理（一）生物地层学定义（一）生物地层学定义 根据保存在地层中的生物演化与发展历根据保存在地层中的生物演化与发展历史及其时空分布规律，阐明地层的发育顺序，史及其时空分布规律，阐明地层的发育顺序，并研究生物化石在地层划分和对比中的原理并研究生物化石在地层划分和对比中的原理和方法和方法是地层学的一个分支，它的研究范围是涉及是地层学的一个分支，它的研究范围是涉及与与化石有关的地层学问题化石有关的地层学问题第2页/共49页一、生物地层学定义、原理一、生物地层学定义、原理（二）生物地层学原理（二）生物地层学原理1、生物演化的前进性、生物演化的前进性 生物演化最基本的规律是生物演化最基本的规律是从低级从低级高级高级；从简单从简单复杂；由不完善复杂；由不完善完善完善地质历史过程中：地质历史过程中：太古、元古宙太古、元古宙低级菌藻类生物低级菌藻类生物第3页/共49页Gunflint Gunflint Chert Chert(1900Ma)(1900Ma)中的线状中的线状细菌和念细菌和念珠状蓝绿珠状蓝绿藻藻外貌类似现代铁锰还原菌分类位置不明外貌类似现代藻第4页/共49页ArAr叠层石内原叠层石内原核生物藻丝体核生物藻丝体(Australia)(Australia)上：上：2800Ma2800Ma下：下：3300-3300-3500Ma3500Ma第5页/共49页前前寒寒武武纪纪叠叠层层石石及及其其藻藻细细胞胞第6页/共49页一、生物地层学定义、原理一、生物地层学定义、原理（二）生物地层学原理（二）生物地层学原理1、生物演化的前进性、生物演化的前进性地质历史过程中：地质历史过程中：元古宙晚期元古宙晚期大量后生动物（瓮安大量后生动物（瓮安动物群、埃迪卡拉动物群、小壳类等）动物群、埃迪卡拉动物群、小壳类等）第7页/共49页瓮安动物群第8页/共49页Ediacaran fauna of Australia第9页/共49页EdiacaraEdiacara动物群动物群第10页/共49页早期小早期小壳动物壳动物群群（与伊（与伊迪卡拉动物迪卡拉动物群共生）群共生）小壳小壳第11页/共49页小壳动物小壳动物群群(Siberia)第12页/共49页一、生物地层学定义、原理一、生物地层学定义、原理（二）生物地层学原理（二）生物地层学原理1、生物演化的前进性、生物演化的前进性 地质历史过程中：地质历史过程中：寒武纪开始寒武纪开始无脊椎动物和脊椎动物无脊椎动物和脊椎动物 大量繁盛，出现了各个门的代表大量繁盛，出现了各个门的代表 （澄江动物群（澄江动物群）第13页/共49页澄江动物群景观复原图澄江动物群景观复原图第14页/共49页澄江动物群中的鱼类第15页/共49页包括节包括节肢、海肢、海绵、和绵、和水母等水母等 2 加拿大Burgess页岩生态复原第16页/共49页一、生物地层学定义、原理一、生物地层学定义、原理（二）生物地层学原理（二）生物地层学原理1、生物演化的前进性、生物演化的前进性地质历史过程中：地质历史过程中：在寒武纪以后的显生宙在寒武纪以后的显生宙 动物由变温动物由变温恒温，由卵生恒温，由卵生胎生胎生 植物界蕨类植物界蕨类裸子植物裸子植物被子植物被子植物 第四纪第四纪出现哺乳类和最高级的人类出现哺乳类和最高级的人类第17页/共49页一、生物地层学定义、原理一、生物地层学定义、原理（二）生物地层学原理（二）生物地层学原理2、生物演化的不可逆性、生物演化的不可逆性已演变的生物类型不可能回恢祖型，已灭亡的已演变的生物类型不可能回恢祖型，已灭亡的类型不可能重新出现类型不可能重新出现因此，曾生活在地史早期的生物只能保存在较因此，曾生活在地史早期的生物只能保存在较老的地层中，生活于地史晚期的生物保存在老的地层中，生活于地史晚期的生物保存在较新的地层中较新的地层中不同时代的地层中含有不同类型的化石群；时不同时代的地层中含有不同类型的化石群；时代相同的地层中含有相同或相近似的化石群代相同的地层中含有相同或相近似的化石群（生物层序律）（生物层序律）第18页/共49页一、生物地层学定义、原理一、生物地层学定义、原理（二）生物地层学原理（二）生物地层学原理3、生物演化的阶段性、生物演化的阶段性古生物的演化过程不是均一的和等速的，而是由缓慢古生物的演化过程不是均一的和等速的，而是由缓慢的量变和急速的突变交替出现（生物的宏演化模式）的量变和急速的突变交替出现（生物的宏演化模式）生物的大量灭绝和爆发性演化，形成了生物演化的阶生物的大量灭绝和爆发性演化，形成了生物演化的阶段性段性古植物的演化阶段：古植物的演化阶段：菌藻植物阶段；早期维管植物阶菌藻植物阶段；早期维管植物阶段；蕨类植物段；蕨类植物和古老裸子植物和古老裸子植物阶段；裸子植物阶段；阶段；裸子植物阶段；被子植物阶段被子植物阶段古动物的演化阶段：古动物的演化阶段：无脊椎动物；鱼类；两栖类；爬无脊椎动物；鱼类；两栖类；爬行类；鸟类、哺乳类几个演化阶段行类；鸟类、哺乳类几个演化阶段第19页/共49页一、生物地层学定义、原理一、生物地层学定义、原理（二）生物地层学原理（二）生物地层学原理4、生物扩散的瞬时性、生物扩散的瞬时性生物在演化过程中，不断适应不同环境，扩大生物在演化过程中，不断适应不同环境，扩大其生态领域。以辐射演化和迅速迁移扩散占其生态领域。以辐射演化和迅速迁移扩散占领各种生态空间。领各种生态空间。在没有地理阻隔的情况下，在没有地理阻隔的情况下，这种迁移和扩散极为迅速这种迁移和扩散极为迅速。在地质学上，这。在地质学上，这种迁移和扩散的时间往往可以忽略不计，种迁移和扩散的时间往往可以忽略不计，这这就是生物扩散的瞬时性就是生物扩散的瞬时性在生物演化中，正因为具有生物扩散瞬时性的在生物演化中，正因为具有生物扩散瞬时性的特点，使得全球性生物地层可以进行对比成特点，使得全球性生物地层可以进行对比成为可能为可能第20页/共49页生物地层学一、生物地层学定义、原理一、生物地层学定义、原理二、生物地层学单位二、生物地层学单位三、生物地层学研究方法三、生物地层学研究方法四、生物地层学研究实例四、生物地层学研究实例五、生物地层学意义及发展前景五、生物地层学意义及发展前景第21页/共49页二、生物地层学单位二、生物地层学单位（一）生物地层单位定义（一）生物地层单位定义生物地层单位：生物地层单位：根据所含化石来定义和说明其根据所含化石来定义和说明其特征的地层体特征的地层体生物地层单位是一个客观实体，其识别与划分生物地层单位是一个客观实体，其识别与划分的依据是岩层中可见的特定并可鉴别的生物的依据是岩层中可见的特定并可鉴别的生物化石化石不含化石的地层体，不属于生物地层研究的范不含化石的地层体，不属于生物地层研究的范畴畴第22页/共49页二、生物地层学单位二、生物地层学单位（二）生物地层单位（二）生物地层单位 生物地层单位的统称为生物带生物地层单位的统称为生物带生物地层单位建立的依据：生物地层单位建立的依据：生物化石特征生物化石特征 如：以全部化石或某类化石的组合特征如：以全部化石或某类化石的组合特征 化石的共生情况化石的共生情况 化石的延续范围化石的延续范围 化石的富集程度化石的富集程度 化石的形态特征化石的形态特征因此有含义和内容很不相同的多种生物带因此有含义和内容很不相同的多种生物带第23页/共49页二、生物地层学单位二、生物地层学单位按国际地层指南，生物地层单位有：按国际地层指南，生物地层单位有：延限带延限带 间隔带间隔带 谱系带谱系带 组合带组合带 富集带富集带第24页/共49页二、生物地层学单位二、生物地层学单位（二）生物地层单位（二）生物地层单位1 1、延限带（、延限带（range zonerange zone）是指地层序列组合是指地层序列组合中，经过筛选的任何一个或几个化石分子的中，经过筛选的任何一个或几个化石分子的已知延限已知延限（地层或地理上）所代表的地层体（地层或地理上）所代表的地层体所选分子可以是某一个分类单位（种、属、科、所选分子可以是某一个分类单位（种、属、科、目等），或某一组分类单位，或任一特定的目等），或某一组分类单位，或任一特定的古生物特征的古生物特征的地层延限地层延限延限带包括：延限带包括：分类单位延限带分类单位延限带和和共存延限带共存延限带第25页/共49页二、生物地层学单位二、生物地层学单位（二）生物地层单位（二）生物地层单位1 1、延限带（、延限带（range zonerange zone）（1 1）分类单位延限带（）分类单位延限带（taxon-range zonetaxon-range zone）指指一个特定分类单位（亚种、种、属、科等）标本的已一个特定分类单位（亚种、种、属、科等）标本的已知存在范围（地层或地理上）所代表的地层体知存在范围（地层或地理上）所代表的地层体第26页/共49页二、生物地层学单位二、生物地层学单位（二）生物地层单位（二）生物地层单位1 1、延限带（、延限带（range zonerange zone）（1 1）分类单位延限带）分类单位延限带如如Neoschwagerina leeiNeoschwagerina leei延限带是包含延限带是包含N.leeiN.leei标本最大存在的范围内的地层体（种）标本最大存在的范围内的地层体（种）如如WentzellophyllumWentzellophyllum延限带（属）延限带（属）如如GlobotruncanidaeGlobotruncanidae延限带延限带延限带的确定需要在区域性剖面详细研究后才延限带的确定需要在区域性剖面详细研究后才能确定能确定第27页/共49页（二）生物地层单位（二）生物地层单位1 1、延限带（、延限带（range zonerange zone）（2 2）共存延限带（）共存延限带（concurrent-range zoneconcurrent-range zone）指从一指从一个地层序列所含化石组合中个地层序列所含化石组合中选出两个特定分类单位延限带选出两个特定分类单位延限带的共存或一致部分所代表的地层体。的共存或一致部分所代表的地层体。在选择共存延限带的在选择共存延限带的生物时，应选择时代意义清楚，地理延展明显的生物生物时，应选择时代意义清楚，地理延展明显的生物二、生物地层学单位二、生物地层学单位第28页/共49页二、生物地层学单位二、生物地层学单位（二）生物地层单位（二）生物地层单位2 2、间隔带（、间隔带（interval zoneinterval zone）指两个特定生物面（界指两个特定生物面（界 面）间含化石的地层体面）间含化石的地层体 特定生物面可选择分类单位的最高存在和最低存特定生物面可选择分类单位的最高存在和最低存在或其他任何具生物地层特征的生物面在或其他任何具生物地层特征的生物面第29页/共49页二、生物地层学单位二、生物地层学单位（二）生物地层单位（二）生物地层单位2 2、间隔带（、间隔带（interval zoneinterval zone）此间隔带与传统意义上的间隔带（化石很少或无化此间隔带与传统意义上的间隔带（化石很少或无化石）有本质的区别，石）有本质的区别，位于两个特定生物面间的哑位于两个特定生物面间的哑段，不是间隔带段，不是间隔带间隔带普遍用于对比，在从事地下地层工作和含微间隔带普遍用于对比，在从事地下地层工作和含微体化石地层工作最为有用体化石地层工作最为有用第30页/共49页二、生物地层学单位二、生物地层学单位（二）生物地层单位（二）生物地层单位3 3、谱系带（谱系带（lineage zonelineage zone）是含有代表一个演化谱系中是含有代表一个演化谱系中 某特定片断的化石标本的地层体某特定片断的化石标本的地层体 它可以是某一分类单位在一个谱系中的总延限，也可它可以是某一分类单位在一个谱系中的总延限，也可以只是该分类单位在其后裔分类单位出现以前的那段延以只是该分类单位在其后裔分类单位出现以前的那段延限限第31页/共49页二、生物地层学单位二、生物地层学单位（二）生物地层单位（二）生物地层单位3 3、谱系带（谱系带（lineage zonelineage zone）一个演化谱系的连续分子在其分布区各处一个演化谱系的连续分子在其分布区各处的首次出现基本是同时的，因此的首次出现基本是同时的，因此谱系带谱系带具有较强的年代地层意义具有较强的年代地层意义，是各类生物，是各类生物地层单位中最具等时意义的一种，特别地层单位中最具等时意义的一种，特别是以几个谱系为基础的重叠带可提供生是以几个谱系为基础的重叠带可提供生物地层更可靠的时间对比物地层更可靠的时间对比第32页/共49页二、生物地层学单位二、生物地层学单位（二）生物地层单位（二）生物地层单位4 4、组合带（组合带（assemblage zoneassemblage zone）是三个以上分是三个以上分类单位整体上构成一个类单位整体上构成一个独特独特组合或共生的地组合或共生的地层体层体组合带强调某类化石的整体特征，它更能反映生物客组合带强调某类化石的整体特征，它更能反映生物客观的、自然的总貌观的、自然的总貌一个组合带可以以全部化石出现为基础，也可以只限一个组合带可以以全部化石出现为基础，也可以只限某一类化石的出现为基础。如某一类化石的出现为基础。如Pseudotimania-Pseudotimania-AntheriaAntheria组合带，孢粉组合带等组合带，孢粉组合带等组合带中的化石一般反映当时生态环境中原地生物的组合带中的化石一般反映当时生态环境中原地生物的自然组合，因此它反映环境。在一个地层序列内，自然组合，因此它反映环境。在一个地层序列内，组合带可重复出现组合带可重复出现第33页/共49页二、生物地层学单位二、生物地层学单位组合带模式图组合带模式图第34页/共49页二、生物地层学单位二、生物地层学单位（二）生物地层单位（二）生物地层单位5 5、富集带（富集带（abundance zoneabundance zone）某一类或某一群特定分某一类或某一群特定分 类单位的总存在范围中相对富集的那段地层类单位的总存在范围中相对富集的那段地层富集带不代表总延限范围的地层体，而是相对富集的地富集带不代表总延限范围的地层体，而是相对富集的地 层体，如层体，如DidymograptusDidymograptus富集带富集带富集带一般仅在局部地区使用（富集带一般仅在局部地区使用（生物本身和生态环境都生物本身和生态环境都 是造成富集的原因）是造成富集的原因）第35页/共49页二、生物地层学单位二、生物地层学单位（三）生物地层单位的非系统性及与时间的关系（三）生物地层单位的非系统性及与时间的关系 1、生物单位的非系统性、生物单位的非系统性生物地层单位生物地层单位（延限带、间隔带、谱系带、组合（延限带、间隔带、谱系带、组合带、富集带）带、富集带）没有大小级别，没有从属关系没有大小级别，没有从属关系在地层划分中，生物带可以不连续，其时间含义在地层划分中，生物带可以不连续，其时间含义上可以有间隔，也可以有重叠上可以有间隔，也可以有重叠有些生物地层单位局部显示出级别的大小，如组有些生物地层单位局部显示出级别的大小，如组合带可分为组合超带、组合亚带，但未形成严合带可分为组合超带、组合亚带，但未形成严密的分类系统密的分类系统第36页/共49页二、生物地层学单位二、生物地层学单位（三）生物地层单位的非系统性及与时间的（三）生物地层单位的非系统性及与时间的关系关系 2、生物地层单位与时间的关系、生物地层单位与时间的关系生物地层单位中的有些带（延限带、谱系带）生物地层单位中的有些带（延限带、谱系带）能指示地层的相对年代能指示地层的相对年代但这些生物带是否与时间带完全一致？但这些生物带是否与时间带完全一致？大多数情况下是不一致的大多数情况下是不一致的第37页/共49页 Zigzagiceras zigzag Zigzagiceras zigzag延限带限于可见该菊石的地层，而延限带限于可见该菊石的地层，而Zigzagiceras zigzagZigzagiceras zigzag时间时间带则包括带则包括ZigzagicerasZigzagiceras zigzagzigzag总延上所有的地层总延上所有的地层Zigzagiceras zigzagZigzagiceras zigzag延限带内，不同地区该带延续时限亦不一致延限带内，不同地区该带延续时限亦不一致大多数情况下，生物带偏离时间面，甚至可穿时大多数情况下，生物带偏离时间面，甚至可穿时。造成偏离的原因是由于生物的迁移、造成偏离的原因是由于生物的迁移、演化、地理差异、环境改变等演化、地理差异、环境改变等二、生物地层学单位二、生物地层学单位第38页/共49页生物地层学一、生物地层学定义、原理一、生物地层学定义、原理 二、生物地层学单位二、生物地层学单位 三、生物地层学研究方法三、生物地层学研究方法 四、生物地层学研究实例四、生物地层学研究实例 五、生物地层学意义及发展前景五、生物地层学意义及发展前景第39页/共49页三、生物地层学的研究方法1 1、标准化石法、标准化石法生存时间短、分布范围广、数量多、保存完好的生存时间短、分布范围广、数量多、保存完好的化石称为标准化石，如：蜓、牙形石、菊石、化石称为标准化石，如：蜓、牙形石、菊石、笔石、三叶虫等笔石、三叶虫等标准化石法是最简单的生物地层学方法，突出优标准化石法是最简单的生物地层学方法，突出优点是极为经济，简便易行。缺点是受环境的限点是极为经济，简便易行。缺点是受环境的限止；标准性随研究程度而变；孓遗和先躯时代止；标准性随研究程度而变；孓遗和先躯时代的不标准性的不标准性尽管有不少缺点，尽管有不少缺点，标准化石迄今仍是生物地层学标准化石迄今仍是生物地层学中最基本、最常用的方法之一中最基本、最常用的方法之一第40页/共49页三、生物地层学的研究方法2 2、生物组合法、生物组合法对地层所含化石进行系统研究和综合分析，确对地层所含化石进行系统研究和综合分析，确定组合特征，用生物群的整体特征来划分地定组合特征，用生物群的整体特征来划分地层，即为生物组合法层，即为生物组合法应用要注意：应用要注意：适用于化石丰富的地层，尤其对含微体化石适用于化石丰富的地层，尤其对含微体化石丰富的地层更有效丰富的地层更有效 化石成分的明显更替应与地层界线一致化石成分的明显更替应与地层界线一致 尽量与标准化石配合使用尽量与标准化石配合使用第41页/共49页三、生物地层学的研究方法3、数理统计法、数理统计法 对化石进行数理统计，根据一定数量的化对化石进行数理统计，根据一定数量的化石划分若干界线的方法石划分若干界线的方法百分比法是生物地层学中常用的最简单的数百分比法是生物地层学中常用的最简单的数理统计方法理统计方法将所要研究的地层中的化石进行全面统计，将所要研究的地层中的化石进行全面统计，与已知时代之剖面中的化石作分层比较，求与已知时代之剖面中的化石作分层比较，求其相同的百分含量，以此来确定时代其相同的百分含量，以此来确定时代第42页/共49页三、生物地层学的研究方法3、数理统计法、数理统计法A A、一已知剖面、一已知剖面 B B为一未知剖面为一未知剖面 通过研究和统计，通过研究和统计，B B剖面中某一段地层（剖面中某一段地层（X X）中所含化石分别与）中所含化石分别与A A剖面剖面1-51-5层中所含层中所含化石相当的百分数分别为化石相当的百分数分别为3%3%，4%4%，13%13%，19%19%，7%7%。显然，。显然，B B剖面地层剖面地层X X与与A A剖面第剖面第4 4层相层相当的可能性最大，而与当的可能性最大，而与1 1、2 2层相当的可能性最小层相当的可能性最小第43页/共49页三、生物地层学的研究方法3、数理统计法、数理统计法利用所含化石的百分比对地层进行划分和对比是定量利用所含化石的百分比对地层进行划分和对比是定量地研究地层的方法之一，它是标准化石法和化石组地研究地层的方法之一，它是标准化石法和化石组合法有效的补充合法有效的补充不足：不足：作为对比标准的已知剖面，可能因环境变化而含化作为对比标准的已知剖面，可能因环境变化而含化石的数量有差异，即与未知剖面相当的层位可能因石的数量有差异，即与未知剖面相当的层位可能因环境不适宜，恰好化石稀少环境不适宜，恰好化石稀少 已知剖面各层位中所含化石的数量与这些化石的标已知剖面各层位中所含化石的数量与这些化石的标准化未必一致，出现化石虽多，但时间标志较差准化未必一致，出现化石虽多，但时间标志较差在应用数理统计时应作具体分析，尽量与其他方法相在应用数理统计时应作具体分析，尽量与其他方法相互验证，力戒机械简单，以免有误互验证，力戒机械简单，以免有误第44页/共49页三、生物地层学的研究方法4、种系发生法、种系发生法种系发生是指生物发展演化进程中的演化系列和彼此间所种系发生是指生物发展演化进程中的演化系列和彼此间所存在的亲缘关系存在的亲缘关系种系发生法种系发生法地层中丰富的化石，经研究找出它们在演地层中丰富的化石，经研究找出它们在演化上的内在联系，根据祖先和后代之间的亲缘关系，划化上的内在联系，根据祖先和后代之间的亲缘关系，划分出不同的演化阶段。据演化阶段，对地层进行划分分出不同的演化阶段。据演化阶段，对地层进行划分实例：实例：纪应用三叶虫的演化阶段纪应用三叶虫的演化阶段 头大、尾小（小型尾）、胸节多头大、尾小（小型尾）、胸节多1 1 头稍大、尾变大（异型尾）、胸节数减少头稍大、尾变大（异型尾）、胸节数减少2-32-3 头鞍向前扩大、尾大（等尾型）、胸节头鞍向前扩大、尾大（等尾型）、胸节8-98-9O O 第45页/共49页三、生物地层学的研究方法三、生物地层学的研究方法4、种系发生法、种系发生法实例：实例：O O、S S纪应用正笔石胞管的演化阶段（形态）纪应用正笔石胞管的演化阶段（形态）正笔石类胞管腹缘平直正笔石类胞管腹缘平直O O1 1 正笔石类胞管腹缘内弯正笔石类胞管腹缘内弯O O2-32-3 正笔石类胞管腹缘外弯正笔石类胞管腹缘外弯S-DS-D1 1第46页/共49页三、生物地层学的研究方法三、生物地层学的研究方法4、种系发生法、种系发生法实例：实例：C C、P P纪应用蜓类的演化阶段纪应用蜓类的演化阶段 蜂巢层蜂巢层C C2 2P P1 1 拟旋脊拟旋脊P P2 21 1 副隔壁副隔壁P P2 22 2第47页/共49页三、生物地层学的研究方法三、生物地层学的研究方法4、种系发生法、种系发生法实例：实例：MzMz应用菊石的演化阶段（据缝合线类型）应用菊石的演化阶段（据缝合线类型）KzKz应用哺乳类的演化阶段应用哺乳类的演化阶段但因古生物资料的不完备性，种系发生法的应用常遇到困难（尤但因古生物资料的不完备性，种系发生法的应用常遇到困难（尤其在细分时）其在细分时）第48页/共49页感谢您的观看！第49页/共49页