古生态学演示文稿(第四章遗迹化石)课件.ppt

1、 遗迹化石是地史时期的生物产生在沉积物表面或其内部的各种生物活动的痕迹。它既不包括生物体变成的遗体化石，也不包括各种自然营力（物理的和化学的）形成的无机沉积构造。因此可以说遗迹化石是指地史时期各种生物成因的沉积构造。一、遗迹化石的特征 1）遗迹化石虽然并非生物实体部分，但它是生物成因，是由各种生物活动造成的沉积构造。这些活动的记录比遗体化石更能直接的反映造迹生物的习性或生态类型。（例如指示生物的居住、运动、觅食、保护等习性）。2）绝大多数遗迹化石（除粪化石或部分潜穴）从产生到保存为化石，永久不会移动，它们都是原地保存的，不象许多遗体化石可能会被搬运而异地埋藏，因此遗迹化石更能准确的被用来说明原

2、来生物的沉积条件，反映其沉积环境。3）由于遗迹化石的地史分布一般比遗体化石的时间长，因此不象遗体化石经常可以作为生物地层的“标准化石”但它们具有更好的指相意义。当地史时期相近的基本环境条件重复出现时，相似的遗迹化石群落就会在地史的不同时期重复出现，可以用作相分析比较。4）遗迹化石即可以由具硬体的生物形成，也可以由缺乏硬体，只有软体的生物形成。不象绝大多数遗体化石那样是由具硬体的生物形成的，现代生活着的蠕虫动物门类繁多，由于不具硬体很少保存为遗体化石，但在地史时期它们的遗迹非常普遍。5）在遗迹化石中除少数形态上同造迹生物部分体态的停息迹（如五辐射的海星迹）可以清楚的指明是由何种动物造成以外，绝大

3、多数遗迹很难确定造迹生物的系统分类，即使如此，我们根据遗迹化石的形态功能分析，还是可以提供许多有关造迹生物的生活习性的特征。三叶虫形成的二叶石迹（上）；复理石层面上保存的蠕形迹（下）二、遗迹化石的分类和命名 遗迹化石虽然早就被发现，但研究进展缓慢。最早时期许多人把它作为一种藻类来描述，后来由于现代遗迹研究的进展，才把某些地层中的遗迹化石归入遗迹化石的研究范围。特别是本世纪20年代以后这一学科才有了比较明显的进展，形成了一个比较完整的体系。遗迹化石具有三个重要的方面或三个基本特征，因此遗迹化石具有三种独特的分类：即A.自然分类（生物系统分类，造迹生物的系统分类），这种分类由于遗迹化石在绝大多数情

4、况下不与造迹生物同时保存，所以一般造迹生物的种类很难判别。B.保存情况分类（根据它们的保存情况从形态上分类）。可以分为四种类型。C.习性分类：由于遗迹化石是生物活动的表现，因此遗迹化石可以按生物的生态习性分类。Seilacher(1953)根据习性分为五大类，（1）停迹停迹（Cubichnia)动物静止、栖息、隐蔽或伺机捕食时停留的痕迹，表现为低浅的凹痕，反映动物复侧轮廓，如海星迹;(2)爬迹爬迹(Repichnia)动物在层面或其中爬行运动时产生的足迹、移迹或通道，常表现为足趾印痕，有方向性的弯曲凹沟，两侧对称的或左右交互排列的足迹，为脊椎动物或无脊椎动物沿层面上形成;(3)牧迹牧迹(Pas

5、cichnia)食沉积物的动物沿沉积物的表层一面爬行一面潜穴，一面食表层附近的有机质，表现为整齐系统的蛇曲形，放射形或网格形花纹，如古网迹、始网迹；(4)觅食迹觅食迹(Fodinichnia)食沉积物的动物，深入一层内，有目的的探索富含有机质的潜穴活动所形成的觅食构造，如Chondrites,Zoophycos及与摄食有关的各种生物扰动构造，一般表现为盘旋状、弯曲或直线状的凸出或凹入层面内的管状痕迹；(5)居住迹居住迹(Donmichnia)依靠水流带来食物的滤食性的内生生物，为了保护和觅食的目的，在地层内形成的永久性的潜穴或钻孔，表现为垂直或斜向的管穴，U形或分枝的潜穴，往往坚韧和具有衬里。

6、上述5种习性类型简明扼要的概括了动物的停栖，运动，居住和觅食方式，今年来还补充的游泳迹（natichnia)，飞行迹（volichnia)，运动迹（movichnia)以及逃逸迹（fugichnia),例如逃逸迹是指动物在沉积层内向上或向下快速挖掘运动时产生的遗迹，目的是为防止被快速沉积掩埋或侵蚀而逃走的痕迹。每种遗迹化石，根具形态功能分析均可确定属于那种习性，但一种造迹生物，可以根据生活需要造成一种或多种遗迹。例如三叶虫可以形成爬迹、觅食迹、停迹等。并且不同的习性遗迹间也存在着一定的联系，如停迹是爬迹的终止或准备，停迹与居住迹是时间长短的关系，爬迹即同运动有关也可能有觅食的目的。遗迹化石的习

7、性分类示意图.垂直地层的柱形石针迹（Skolithos)；.觅食潜穴系统（hondrites）；.螺旋形牧迹或触食迹（oophycos）；.海星五角形停息迹（seract）；.三叶虫停迹皱饰迹（usophycus）;.三叶虫爬行觅食迹克鲁斯迹（ruziana）按保存情况分类（根据它们的保存情况从形态上分类）。可以分为四种类型。、内生生物遗迹（ndichina）保存在岩层内部的生物扰动构造。、外生生物遗迹（xichnia）保存在该岩层以外的生物扰动，后来被冲刷重新埋藏，如粪化石。、表（上）生遗迹（pichnia）保存在岩层顶面上的凸脊或凹沟。、底（下）生遗迹（ypichnia）保存在岩层底面上的

8、生物扰动，可以是凸脊或凹沟。在习惯上对于遗迹化石也象遗体化石一样，采用二名法来命名遗迹属和遗迹种，同时也按照国际动物命名法则来描述遗迹化石，但遗迹化石的属和种完全是形态上的相似而不一定具有亲缘系统关系。为了区别遗体化石和遗迹化石的属种命名,Seilacher等曾经建议遗迹属命名的字尾加上ichnus或ichnum(轨迹）以示区别，中文属名之后最好用“遗迹”表示。三、遗迹化石对地质学科的意义 近年来对遗迹化石的研究证明可以为地质学科多方面提供有用的资料 1）古生物学方面的应用古生物学方面的应用：遗迹化石的研究大大的丰富了生物化石群落的丰度，因为许多的动物没有硬体，所以难以保存为化石，但是它们作为

9、生物群落中的一员，对群落的生态、发展是有影响的，有的可能还使群落的重要成员，但通过遗迹化石的研究可以判断它们的存在和某些生活习性，推断它们的生态特点。特别是对寒武纪以前的地质历史中古生物的研究更具有特别的意义。2）地层学方面的应用地层学方面的应用：可以补充遗体化石在划分对比地层方面的不足，因为许多的地层中缺乏遗体化石。如一些古生代的砂岩、石英砂岩、中新生代的复理石、浊积岩中遗体化石贫乏而遗迹化石往往很丰富。但遗迹化石对比地层的作用仅限于一个盆地内。如我国云南、四川等地的寒武系最底部遗迹化石的发现对震旦系和寒武系的界线划分提供了重要的证据。3）沉积岩石学方面的应用沉积岩石学方面的应用：在地层中遗

10、迹化石作为生物成因的构造特征，其重要意义至少可以和无机的沉积构造相提并论，生物成因的构造在成岩作用中始终对沉积物既有破坏和改造作用，也有建造作用。当潜穴和钻孔在上部被截切的情况下，说明侵蚀作用非常强烈。相反如果这些潜穴或钻孔的底部不断的抬高，说明沉积的速度较快，动物必须尽快的向上提高潜穴。废弃原来下部的部分，以便不被快速的沉积所掩埋。所以我们根据潜穴上下移动的痕迹，可以追索沉积作用和剥蚀作用的变化。生物在沉积物内部的扰动作用强弱同水的动能的强弱及沉积速度有关。近岸地区波浪潮汐作用强烈,沉积内部常见有垂直的潜穴，浪基面以下能量降低,沉积物中含有丰富的食物，才有可能形成生物扰动。大量密集的生物扰动

11、和缓慢长期的沉积作用是相关的。4）在古生态和古环境解释方面的应用在古生态和古环境解释方面的应用：遗迹化石在这方面最成功的应用是赛拉赫（Seilacher,1965、1967）提出的根据遗迹化石群确定古海洋的深度分带，他根据北非、北美和西欧的实践经验总结出下面6个古海洋深度遗迹相带，每个遗迹相带是按遗迹群落中特征的遗迹化石命名的。a.Scoyenia遗迹相：产在近岸红层或非海相层，是由两栖的节肢动物、昆虫和脊椎动物的足迹组成的。b.Skolithos遗迹相：产在近岸潮间带和近海滨砂质沉积中，以低分异度的密集垂直潜穴管为特征。在这个地区的泥质沉积中往往以U形潜穴为特征，在坚硬的崖岸或石质基底上产生

12、大量钻孔为特征。c.Glossifungites遗迹相：这个相带是以近岸滤食动物潜穴为特征。并以垂直潜穴占优势，主要是一种潮间带的环境。盐度、温度和光照每日变化大，海底被波浪和潮汐改造。d.Cruziana遗迹相：产于开阔的陆棚浅海、波浪影响显著的浅水区，以各种无脊椎动物的爬行迹、停息迹和觅食构造的混合为特征。水平觅食迹多于垂直潜穴，倾斜的潜穴较多。盐度正常，温度按季节变化，氧含量较高，海底稳定，但当有风暴时可有较强烈的扰动。e.Zoophycos遗迹相：产于半深海大陆斜坡附近，浪基面以下，由于波浪作用微弱，环境宁静，偶有扰动，食物开始大量的下沉，以系统水平的觅食构造为主，低氧水深，其它动物的

13、竞争不激烈，温度和光照基本无变化。主要是一些浊流沉积。f.Nereites遗迹相：产于较深海或深海盆地浊流沉积和复理石相中，表现为各种复杂而系统的沿海底食沉积物的牧迹。环境宁静基本上无扰动,无氧或低氧。根据遗相指示的海洋深度分带，左为海岸，向右方海水加深 赛拉赫的深度分带的根据是从近岸滤食性动物的垂直潜穴向岸外静水深水中食沉积物动物的觅食构造的过渡，无疑是对遗迹化石研究的一个进步，并且经过二十多年的考验，基本上是正确的，但其经验主要是根据地槽区，仅强调食性和水深关系，近年来也有一些例外的情况发现，例如，Zoophycos遗迹在陆台区经常发现在水浅的地区，我国石碳系（罗城寺门煤系，北方本溪组下部

14、、太原组上部）发现大量煤系地层经常见的遗迹化石Zoophycos，中国地质大学的杨式傅认为它是极浅的海滨地区的产物。赛 拉 赫 自 己 也 在 1 9 7 8 年 补 充 认 为Zoophycos也可以产在有障壁的浅海区。温度和盐度的变化对遗迹化石反应强烈。近岸三角洲、河口和潮间带的生物为了躲避每天阳光、温度、盐分的剧烈变化，垂直深潜穴成为有效的避难所。深度的变化同溶解在水中的氧含量有关，随深度的增大，氧含量降低，古代地槽中心或深水盆地生物化石很少，只含有少量食泥动物的遗迹。遗迹生物居住的底层性质，包括颗粒度分布，有机质食物的含量，压实和固结程度对遗迹化石的分布有一定的控制作用，在松软的基底内潜穴发育，在硬石质的基底上钻孔发育。粒度的粗细和固结的程度对遗迹化石的保存起一定的作用。另外，近年来在遗迹化石的研究中，把淡水沉积遗迹以及同有机食物和地球化学微量元素的分布联系起来，对研究有用沉积矿产（石油、煤田、锰矿、钾盐等）的沉积条件有一定的作用。研究现代和古代的钻孔的强弱程度对工程地质岩层变形有直接的关系。