古生物地层学讲义.doc
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1、【精品文档】如有侵权,请联系网站删除,仅供学习与交流古生物地层学讲义.精品文档.第一篇 古生物学基础 第一章古生物学的基本概念第一节 古生物学的内容及其研究对象一、古生物的内容 (一) 古生物学及其分科: 1、 古生物学 研究地史时期生物界的科学。它研究的不仅是古生物本身,还包括了各地史时期地层中所保存的一切与生物活动有关的资料。如遗体、遗迹(痕迹、遗物),甚至于旧石器时代猿人的石器。 2、分科:古动物学古无脊椎动物学、古脊椎动物学 古植物学 化石藻类学(低等古植物)、 高等古植物学、孢子花粉学(又可列入微体古生物学)古生物学 微体古生物学:介形虫,牙形刺等 超微体古生物学:超微浮游动物,化石
2、微细构造大,小在10um(微米)以下。1um=1/1000mm 古生态学、痕迹化石学、古生物矿物 严格地讲,古今生物之间很难以一个时间界线截然分开,但为了研究方便,一般以最新的地质时代全新世的开始(距今约1万年),作为古今生物界的分界。 (二)学习古生物的目的与意义1目的:古生物学是学习地球科学的基础课,它担负着为生物学和地质学服务的双重任务。 学习古生物学的目的在于:(1) 阐明各类古生物形态及构造特征,生活习性和生活方式;(2) 了解古生物的地史分布、地理分布,进而总结其进化规律;(3) 结合岩性及其它特性研究,推断地质时期古地理、古气候2、意义:(1) 确定地层的地质时代;(2) 研究古
3、地理、古气候;(3) 为普查找矿和地质勘探服务;(4) 为探索生命的起源提供实际资料和论据(5) 为研究生物进化、物种绝灭等自然界发展规律提供科学依据。二、 古生物学的研究对象:化石fossil (一)化石:保存在地层中的古生物遗体和遗迹。即1必须反映一定的生物特征:形状、大小、结构、纹饰等。但树枝石( 假化石)是硬锰矿树枝状结晶,不是化石。姜结人 黄土中的钙结核 2必须是地史时期的生物遗体、遗迹,它们都保存在地史时期的岩层地层中,并经受了石化作用而形成。(二)化石保存的条件:1生物本身必须具有一定的硬体 2生物死后迅速埋藏(但密封、冷冻、干燥环境下亦可) 3较长时间的石化作用,它有三种方式
4、石化作用有三种方式:(1)矿质充填作用 生物硬空隙为地下水矿物质CaCO3 所填充,变的致密坚硬增加重量,且保留硬体中的微细构造。(2)置换作用 生物硬体原成分为地下水中矿物质所置换,如被Caco3、iO2 、黄铁矿等置换而称为钙化,硅化和黄铁矿化。例如:菊石 骨骼被地下水溶解,并被矿物质Caco3所充填,二种速度近等,并以分子形式置换,则其微细构造得以保存,否则无法保存。硅化木 树木被iO2置换,年轮、细胞清晰可见黄铁矿化的菊石也常见。(3)升馏作用 几丁质骨骼埋藏分解时,其中所含的氧、氢、氮等不稳定成分挥发消失仅留下较稳定的炭质薄膜。例如:笔石、植物叶片等。(三)、化石保存的类型:可以分为
5、以下四种类型: 、实体化石 又分为二种:微变实体 原生物的遗体没有明显变化,完整保留下来。例如:抚顺煤田第三纪煤层琥珀中的昆虫化石;西伯利亚冻土带保存下来的猛犸象(25万年)变化实体 原来的生物遗体经过一定程度的石化作用(矿质充填、置换、升馏等作用),全部或部分硬体保存为化石。大部分化石属此,珊瑚、双壳、腕足,脊椎骨骼等。、模铸化石它们不是实体化石本身,而是生物遗体在岩层或填充物中留下的各种印模和复铸物,又可分为四类:印痕化石:在松软沉积物中留下的印痕,而生物体未被埋葬已销毁。如:叶子、水母等。印模化石:有壳硬体生物在围岩上印压所成的痕迹,又分为:外膜 外表印痕,反映外壳形态构造。内膜 壳内表
6、面印痕,反映壳内面形态构造。 凹凸与实物相反核化石:常见于两壳、两瓣齐全的生物体,分为两种:内核 贝体掩埋后,泥砂充填两壳之空腔,石化后其充填物形成内核,表面显示内模。外核 贝体被埋,两壳内无充填物,但壳体溶解后留下一个同形空间,再被外来物质充填,石化后形成外核,其外形与壳饰与原核体一致,但内部没有任何生物结构。铸型化石: 已形成了外模、内核后,壳体被溶化所成空间被其它物质所充填,石化形成铸形。大小和内外表面的构造与实体化石相似,但无壳质结构。 3、遗迹化石:保留在岩层中的古生物生活活动的痕迹和遗物。足迹,爬痕,潜穴,粪便,蛋化石等。4、化学化石:古生物被分解而成的各种有机质,如氨基酸、脂肪酸
7、等 意义: 探讨地史进程中生命的起源了解生物发展演变的历史 解决生物的自然分类(亲缘关系) 划分和对比地层 第二节 古生物的分类与命名1、有两类分类方法: 系统发生分类 (自然分类) 根据亲缘关系、演化体系划分的,科学合理。 形态分类(器官分类) 按形态特征和形态功能,以化石间形态的相似性而作的人为归类。例:又分为形态属 不同生物的相同部分按它们的形态相似归入同一属。如:古植物有一属叫石果 Carpolithus 所有古代植物种子均称石果,随研究程度深入,现在正在分化。还有器官属 据某植物单独保存的器官所建立之属,如鳞木,它的叶、茎、根、繁殖器官分列五属:鳞木 Lepidodendron (茎
8、或枝) 鳞木叶 Lepidophyllum (叶,营养叶) 痕木(脐根座) Stigmaria (根) 鳞孢穗 Lepidostrobus (孢子束穗) 鳞孢叶 Lepidostrobophyllum (生殖叶)2、生物的主要分类(也适用于古生物)根据自养或他养分为两个界:动物界、植物界。界:最大的分类单位,界以下分类单位按大小顺序为: 门、 纲、 目、 科、 属、 种共性越来越小,亲缘关系越疏。辅助性过渡单位:亚门、亚纲、亚目、亚科、亚属、亚种;或分别合并几个主要单位而成超门、超纲、超目、超科。种:是最基本的分类单位,生物学上物种的四个标准:(1)物种存在形式是种群,不是个体;(2)具共同的
9、形态构造;(3)种群上有一定的空间;(4)种内间能交配繁殖,物种之间则为生殖隔离。3、古生物的命名原则:(1)各级分类单位采用统一的学名,并以拉丁文或拉丁化文字命名;(2)属和属以上分类单元采用单名法,第一字母大写;(3)种名采用双名法,即属名+种名;例:Schwagerina chihsiaensis Lee(4)属以上的单位要用正体字,姓名用正体字;(5)种和亚种都用斜体,姓名都用正体。第三节 生物与环境 一、生物与环境的关系1生物与环境的关系是相互作用、相互制约、密切相关的。2生物与环境是矛盾的统一体: 环境的变化影响着生物的存在;生物界不断地影响着周围的环境。二、影响生物的环境因素1物
10、理因素 温度、水深度、水压力、光照、水动力条件、底质性质、经纬度2化学因素 含盐度(水)、含氧量、其它气体成分,氢离子浓度、氧化还原电位3生物因素 生物数量和密度、生物共生组合、对抗、竞争、食物营养依赖关系等三、生态系统与能量转换1生态系统:指一定范围的环境因素及其生物的综合。2能量转换:由下面三个环节组成:生产者(植物)消费者(动物)分解者(细菌)3生态平衡:在生态系统内,生产者、消费者、分解者及非生物环境之间在一定条件下,相互依存,并保持着相对稳定的状态叫生态平衡。4食物链: 在一个生态系统中,生物之间围绕食物而发生的相互依存的关系叫食物链,又分为捕食链、寄生链、腐生链。四、环境类型(一)
11、大陆环境1陆地环境:山,丘陵,平原,低地。2河流环境:各种水系 。3湖泊环境: 咸水湖,淡水湖,滨海泻湖, 沼泽。(二) 海洋环境1滨海区 高低潮线之间,又称潮间带 2浅海区 低潮线至水深200m左右地区3半深海区(水深2002000m)4深海区 2000 m以下包括水深2000 m以下的海区海底5远海区 离岸较远的海洋上层,主要是半深海、深海的水层,多为游泳生物、漂浮生物。五、水生生物的生活方式生物生活方式又称生态类型,主要指习性、行为,如摄食方式、居住类型、运动方式等。(珊瑚) (腕足) (腹足)(海胆) (船蛆)底栖生物: 固着、 躺卧、 爬移、 抱穴、 钻孔;游泳生物: 自游生物、运动
12、器官发育、身体流线型;浮游生物: 随波逐流、身体微小、薄壳或骨骼不发育;水母六生物的埋藏(一)名词解释1生物群:生活在同一环境,彼此密切相关的一群生物,它们互相适应,又相互伤害。2死亡群:各种原因死亡后尸体的堆积,不一定是同一个生物群。3埋藏群:死亡群经一定损失(风化破坏、搬运破碎、地下水溶解、动物吞食),被沉积物覆盖叫埋藏群。有原地、异地之别。4化石群:埋藏群上周围沉积物经成岩作用变成化石群。 (二)原地埋藏和异地埋藏为了进行古生态研究,必须区分化石群是原地还是异地埋藏,主要标志为:1化石保存完整程度:细微构造、两壳闭合、破损等2个体排列情况:大小分选程度3壳的分散性:壳瓣比例4化石在岩层中
13、的保存位置珊瑚生长方向 五房贝5今昔对比6保存化石的围岩性质,应与化石生态环境一致。第二章 常见的古无脊椎动物分类 第一节 原生动物门 一、原生动物的特点1最原始、最低等的动物,是由单个细胞或由单细胞联合群体所组成的完整有机体。2具有类器官,可进行新陈代谢、刺激感应、运动、繁殖等机能,如鞭毛、伪足、纤毛即是运动类器官。3个体微小,一般在250um以下,大的可达30-60mm。4一般不具硬壳,仅少数具骨骼或外壳。5生活环境分布广泛,主要生活在海水、淡水,也有寄生在其它生物体内,或土壤中。二、原生动物门的分类:根据运动细胞器的有无和类型,分为四个纲: 1鞭毛虫纲 具鞭毛,如眼虫2纤毛虫纲 具纤毛,
14、如草履虫3肉足虫纲 具伪足,又分为若干亚纲,其中以有孔虫亚纲最重要4孢子虫纲 无运动细胞器,孢子繁殖,如单房孢子虫三、有孔虫亚纲1特征(1)具伪足(分枝多)的微小单细胞动物,多具矿物质硬壳,少数外壳具有房室。(2)壳形繁多。(3)多数海生,少数生活在泻湖、河口半咸水中,极个别生活淡水中。2有孔虫亚纲的分类目 壳壁部分 壳壁分层性,隔壁褶皱、旋脊 时代网足虫目 假几丁质、薄膜状 不分层 3现代串珠虫目 胶结壳 不分层 3现代内卷虫目 分泌钙质壳 不分或分层,可具假旋脊 OT蜓目 分泌钙质壳 分层,隔壁褶皱,具旋脊拟旋脊 CP小粟虫目 分泌钙质壳 不分层 C现代轮虫目 分泌钙质壳 一般分层 C现代
15、 四、蜒目(Fusulinida)1一般特征 (1)蜒又称纺锤虫,是有孔虫较高等类型,浅海底栖,伪足运动,少数漂; (2)仅出现在CP纪,现已绝灭;(3)钙质壳,大小如麦粒,最小不足1mm大者可达20-30 mm2蜒壳形态和构造(1)形状:多房室的包旋壳,分为:长轴型 壳长壳宽 如纺锤形 Fusulina短轴型 壳长壳宽 如透镜形、长方形 Ozawainella等轴型 壳长=壳宽 如球形 Verbeekina(2)大小划分壳级 微小 小 中等 大 巨大 特大壳长(mm) 20(3)壳的基本构造初房 发育初期分泌的第一个房室,既最初的壳室 旋壁 房室的外壁。隔壁 旋壁绕一假想轴生长时,到一定程度
16、向内转折弯曲而形成隔壁。房室 隔壁之间狭长空间叫房室,又叫壳室。壳口 隔壁中央近底部的一长形小孔,又称为口孔。通道 前后房室壳口互相沟通则称为通道。旋脊 通道两侧从内至外盘旋堆积的两条隆脊。列孔 隔壁底部一排整齐的小孔。拟旋脊 列孔两旁相当于旋脊的堆积物。轴积 部分旋脊不发育的蜒,轴部四周的次生钙质充填物。前壁 壳体最后一个壳室,前方之壁称前壁,实际上每个隔壁在蜒生长过程中都曾是前壁 。 隔壁褶皱 隔壁有的平直、有的褶皱;褶皱仅限于隔壁下部者为轻微褶皱;上下全部褶皱为强烈褶皱。隔壁沟 旋壁开始弯折为隔壁时,在壳表面形成下凹的纵沟。3旋壁的微细构造旋壁是分层的,它是蜒进行分类的主要依据之一:原生
17、壁包括致密层、透明层、蜂巢层蜒壳壁,次生壁内疏松层、外疏松层旋壁分为以下几层:原始层 不太透明、疏松、多孔的Ca质层,颜色比透明层深,比致密层浅,不如蜂巢层清楚, 为原始蜒类型所有。致密层 薄而致密黑色层,是旋壁主要组成部分透明层 在致密层之下,为一层浅色透明壳质,镜下为一壳线,为较低级蜒所有,C2较多蜂巢层 致密层下,较厚的似蜂巢状壳层,C22出现,它再发展便成副隔壁(P1)疏松层 壳壁的次生堆积,为不太疏密,不均一的灰黑色半透明层,分两种: 外疏松层:附于疏密层之上,壳壁之外表面 内疏松层:附于疏密层或透明层之下,壳壁之内表面4、旋壁分层的组合类型一层式 仅有致密层或原始层二层式 古纺锤蜒
18、型 致密+透明 希瓦格蜒型 致密+蜂巢 新希瓦格蜒型 致密+蜂巢+副隔壁三层式 原小纺锤蜒型或假史塔夫蜒型 致+内+外 费伯克蜒型 致密+蜂巢+内疏松层四层式 小纺锤蜒型 致+透+内+外5分类及代表属1)纺锤蜒超科 小泽蜒科 Ozawainella 苏伯特蜒科 Palaeofusulina 纺锤蜒科 Fusulinella 希瓦格蜒科 Schwagerina 2)费伯克蜒超科:费伯克蜒超科 Verbeekina 新希瓦格蜒科 Neoschwagerina 6蜒的演化及地史分布(1)演化趋势:壳体变大 OzawainellaNeomisellina,C2 P2(P1)壳形变化:由短轴等轴长轴发展
19、 始史塔夫蜒C1 小纺锤蜒 C2 苏门答腊蜒P2( P12) Eostaffella Fusulinella Sumatrina透镜状 粗纺锤状 长轴状旋壁构造复杂化单层 三层式 四层式 蜂巢式 副隔壁Eostaffella ozawainella Fusulina Tritisites NeoschwagerinaC1出现 C21出现 C2多 C22 出现 P2( P1) 隔壁褶皱增强平直C2 两端褶皱C2 全面褶皱 P2( P1)Ozawainella Fusulinella Parafusulina 小泽蜒 小纺锤蜒 拟纺锤蜒旋脊的变化,两种变化 :大而明显 渐小 消失Fusulinel
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