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第二单元-判断沉积环境的生物标志

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第二 单元 判断 沉积环境 生物 标志
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1第二单元判断沉积环境的生物标志第一节生物与环境的基本概念‹生物在其生活过程中,都需要一定的生存条件,所有生存条件的综合,便构成生物的生活环境。‹生物的生活环境大致可分为水生环境、陆生环境、气生环境和寄生环境。‹在地质学中以水生环境为重要,它大致分为海相环境和非海相环境。¾生物与其生活环境是不可分割的统一体,任何生物都不能离开其生活环境而孤立存在。¾一定的生物类群都生活在与其相适应的环境中,不同环境内必然有不同的生物类群存在。¾生物的生活环境是一系列彼此相关的物理因素、化学因素和生物因素等环境因素构成的。一、生物与环境的关系二、水生生物的环境因素生物的生活环境是由一系列物理因素、化学因素、生物因素等环境因素构成。¾水生环境的物理因素:温度、深度、压力、混浊度、光照度、水体流动性及能量大小、水域基底性质、水体所处的地理位置(经纬度、海拔等)¾水生环境的化学因素:盐度、水体中的氧、氮、二氧化碳、硫化氢等气体和微量元素及有机化合物的含量、胶体状况等。¾水生环境的生物因素:生物的种类、类型和密度、生物的共生关系(共栖关系、互惠关系)、对抗和竞争关系、食物营养供给和依赖关系。¾温度:水域温度不仅影响生物的形态、生理、演化和地理分布,而且影响海洋上层水域(海面至水深200m)中氧和二氧化碳的含量、盐类溶解度等,从而间接影响生物本身。¾盐度:水域盐度不仅影响生物的生存、繁殖、数量变化、属种分布,而且还影响生物个体大小和形态变化。¾深度:水域深度不仅直接影响光照和压力,而且对于温度和盐度也产生一定影响。三、海洋环境因素¾依运动方式和栖息特点,可将生物分为:底栖生物、游泳生物和浮游生物。¾海洋生物的生活环境可分为水层区和水底区。¾水层区随距离海岸远近和海水深度变化,分为近岸区和远洋区,是游泳生物和浮游生物的生活场所。¾水底区,依其物理化学因素和生物因素的差异,分为滨海带(潮间带)、亚滨海带(浅海带)、半深海带和深海带,为各类底栖生物的生活栖所。四、水生生物的生态类型2五、海洋生物生活环境分区自显生宙以来,生活于不同环境(尤其水生环境)中的生物,都或多或少地被保存为遗体或遗迹化石。这些化石不仅能够确定沉积物的地质时代,而且还能提供分析该时期沉积环境的重要有机佐证,从而构成分析环境的生物标志。五、海洋生物生活环境分区3第二节化石的矿物成分及显微结构¾钙镁碳酸盐:组成各门类化石矿物的主体,主要为低镁方解石,高镁方解石和文石极不稳定,易转化为低镁方解石。文石常见于软体动物和绿藻,高镁方解石常见于棘皮动物和红藻;¾钙磷酸盐:见于无铰腕足类、软舌螺、三叶虫、牙形石及脊椎动物的骨骼和牙齿;¾二氧化硅:硅藻、硅鞭藻、放射虫和硅质海绵;¾有机质:几丁质、壳蛋白、胶原¾时间上来看:前寒武纪多为原生白云石、玉髓和石英;震旦纪晚期为有机质;震旦纪至寒武纪间为磷酸盐;寒武纪初才开始出现方解石。组成生物硬体的矿物成分,主要为钙镁碳酸盐、钙磷酸盐、二氧化硅和有机化合物一、化石的矿物成分二、化石的显微结构指组成矿物晶体的形状、大小、排列方式及相互关系。按晶体的空间形态可分为:(1)、粒状结构(2)、纤状结构(柱状结构)(3)、片状结构(4)、单晶结构腹见“生物化石薄片鉴定多媒体”4¾凡具有沉淀或分泌钙质功能,且有钙质包壳骨骼的藻类,统称为钙藻。钙藻往往可以造岩成礁。¾主要有蓝藻、绿藻、红藻和轮藻等,皆为底栖类型。颗石藻为浮游类型。第三节藻类标志藻类是低等植物,是由单细胞或多细胞构成的但细胞体、胶团群体或多细胞体,没有疏导组织和根、茎、叶的分化,但具有各种色素、多数能进行光合作用,是自养型植物。根据所含色素、形态构造和繁殖器官等特征,可分为很多类:1、蓝藻非海相环境到海相环境,前寒武纪到现代都有分布,钙质蓝藻化石主要见于古生代沉积中,少数延续到中生代、新生代极少。钙质蓝藻:蓝藻细胞壁外常具粘液壳,藻体本身不钙化,由于新陈代谢作用使碳酸钙沉淀于粘液壳中,形成钙质包壳;叠层石:由藻丝体捕获粘结细小的钙质颗粒,形成一些特殊的生物沉积构造-叠层石。2、叠层石„藻叠层石的形成,主要是蓝藻生活活动的结果,其次还有菌类、绿藻等参加。„根据层纹形态的不同,广义的叠层石可以分为层纹石(stratifera),核形石(oncolite)及狭义的叠层石(stromatolite)。层纹石的层纹呈波状,核形石的层纹呈球状,狭义的叠层石层纹呈拱形或锥形。‹叠层石‹层纹石‹核形石‹凝块石具有叠层构造的岩石称叠层石(stromatolite)由两种基本层组成:(1)富藻纹层,又称暗层,藻类组份含量多;(2)富屑纹层,又称亮层,藻类组份少。两种基本层叠置出现,即形成叠层构造。它是由蓝绿藻细胞分泌粘液质捕集和粘结沉积质点而成的。叠层石的形态变化多样,明显地受环境因素的制约。基本形态有层状、波状、柱状及锥状。5StromatolitesHamlinPoolHamlinPoolPaulHoffmanPhotoStromatolitesHamlinPoolStromatolitesPre-Cambrian–GreatSlaveLakePaulHoffmanPhoto由富藻纹层(暗层)和富屑纹层(球粒)相间互层而成迭层构造,有藻内溶孔环境:潮坪-局限台地63、绿藻藻体主要含叶绿素,属广盐性藻类,具地质意义的主要为海生粗枝藻类和海松藻类,从寒武纪到现代都有分布。4、红藻藻体主要含藻红素,属喜暖性的海相藻类,绝大多数固着底栖于热带、亚热带浅海,重要的造礁生物之一。5、颗石藻绝大多数生活于开阔海和远洋环境,为海生窄盐性藻类,早侏罗世到现代都有分布。6、轮藻是喜光藻类,淡水环境,晚志留世到现代都有分布。7、硅藻是一类个体微小的单细胞藻类,多含叶绿素、硅藻素,绝大多数细胞壁高度硅化,形成两个相互套合的硅质壳瓣。现代钙藻的环境分布一、有孔虫‹有孔虫属于原生动物门肉足虫纲,是一类单细胞动物。‹盐度:多数生活于正常盐度的海水中,正常浅海相,属窄盐性海生动物,少数为广盐性,可生活于泻湖、海湾、河口和残留海等半咸水环境;‹生活方式:海生有孔虫多为移动底栖、少数营浮游生物;‹适应温度:大多为喜暖的窄温性动物,在热带、亚热带浅海最丰富‹壳质:具微孔钙质壳—正常海相或潮汐较强的滨海边缘半咸水环境;无微孔钙质壳-过咸水(40-50‰)海域或低纬度浅海底栖有孔虫;胶结壳-一般见于半咸水环境,或高纬度低温海域,或CCD面以下的深海带。‹时代:自寒武纪到现代都有分布,石炭纪、二叠纪、白垩纪和第三纪是繁盛时期。第四节无脊椎动物化石标志有孔虫Foraminifers二、海绵动物(Sponge)„海绵动物是原始的多细胞动物,有单体和复体之分。„分布:现代海绵动物分布赤道到两极,绝大多数为海生,均为固着底栖生活,主要分布于热带海区;„生活水深:滨海-5000m,浅海最多,水体轻微至中等动荡、沉积缓慢、浑浊度低的海底;„类型:‹钙质海绵:双射(射:骨针自中心向外散射的方向)、三射、四射,全部海生,水深10-120m正常盐度浅海,常为造礁生物‹玻璃质海绵:硅质,多为六射,少数四射、八射,骨针各轴成直角相交。全部海生、主要分布于半深海和深海,水深500-1000m海底比较丰富‹普通海绵:硅质为主,或为有机质骨丝,单射、双射、三射、四射,骨针各轴间成60°或120°角相交,多为海生,滨海-深海,主要为浅海,部分为淡水。7三、层孔虫(Stromatopra)„属类:已灭绝的群体海生固着底栖动物,属腔肠动物门水螅纲„时代:中寒武世-白垩纪,志留纪、泥盆纪极为丰富,是层孔虫造礁的主要时期;„分布:浅海地区,喜暖,常与珊瑚礁和海生钙质藻类共生„类型:‹较大礁体:海水浑浊度低的水域‹半球状:浑浊度高的水域‹平直状或波状:正常盐度水域‹泡沫状:盐度较高‹透镜状或层状:较动荡的环境‹分枝状:宁静较深水或泻湖环境层孔虫等生物碎屑三、层孔虫(Stromatopra)三、层孔虫(Stromatopra)四、珊瑚„珊瑚属于腔肠动物,有单体和群体之分,为典型的海生固着底栖动物。„有中寒武世到二叠纪末的皱纹珊瑚(四射珊瑚)、只限于古生代的横板珊瑚、中三叠世到现代的硬珊瑚和侏罗纪到现代的八射珊瑚。„珊瑚依其生态可分为造礁珊瑚和非造礁珊瑚两大类。8四射珊瑚RudosecoralsRudosecorals生物礁,下石炭统旧司组,独山县甲刀寨五、腕足动物(Brachiopoda)„海生底栖单体动物,具两瓣大小多不等且多两侧对称的几丁磷灰质或钙质的外壳。„时代:寒武纪到现代都有分布,从古生代到现代逐渐减少,古生代礁相中,数量多,中生代中减少,现代礁体中,数量稀少。扭月贝石燕9六、双壳动物(Bivalve)„寒武纪到现代都有分布,自中泥盆世开始出现半咸水或淡水类型;‹海相:等壳、不等壳,等侧、不等侧之分,形态多样,壳面纹饰发育多样,有同心状、放射状、网格状和壳刺;‹非海相:多为等壳不等侧,常见形态有圆三角形、卵形或楔形等,壳面纹饰同心状为主。双壳类Bivalvia七、苔藓动物(Bryozoa)大多为海生,具钙质骨骼,奥陶纪到现代都有分布;大多数繁盛于温暖的正常盐度浅海,一般水深20-80m的水底区最多。八、三叶虫(Trilobita)„已灭绝的海生节肢动物,从寒武纪到二叠纪都有分布,常与珊瑚、腕足等海生动物伴生。„底栖为主,游泳或浮游为次。10九、腹足动物„从早寒武世到现代都有分布,自石炭世开始出现陆相类型。„腹足动物有移动底栖、钻蚀底栖、固着底栖和浮游生活等生态类型,但以浅海移动底栖者居多。十、棘皮动物Echinodermata59第五节遗迹化石标志60生物成因构造:生物在沉积物内部或表面活动时,常把原来的构造加以破坏或变形,留下它们的痕迹,这些构造称为生物成因构造。(1)生物遗迹构造:停息、爬行、居住、觅食、啮齿(2)生物绕动构造:(3)生物生长构造:叠层构造(4)植物根茎痕1161一、生物遗迹构造(痕迹化石、遗迹化石)生物遗迹构造,是指保存在沉积物层面上及层内的生物活动的痕迹,如保存在沉积物层面上的爬迹及停息迹,保存在层内的居住迹、钻孔迹等。生物遗迹构造都是原地形成的,不被搬运转移,因此是判断沉积环境的良好标志。它们能在水深、盐度、能量等级、沉积速度以及底层性质和气体状况等方面,提供环境解释的重要资料。根据习性特征,把遗迹化石划分为五个主要组合:停息痕迹、爬行痕迹、穴居构造、觅食痕迹、啮食构造。62它是由蓝绿藻(隐藻)细胞分泌粘液质陷捕和粘结沉积质点而成的。由两种基本层组成:(1)富藻纹层,又称暗层,藻类组份含量多;(2)富屑纹层,又称亮层,藻类组份含量小。二、生物生长构造—叠层构造63三、生物扰动构造底栖生物的活动使沉积物层理遭到破坏,同时产生新的构造面貌,称为生物扰动构造。四、植物根茎痕植物根呈碳化残余或枝杈状矿化痕迹出现在陆相地层中,是陆相的可靠标志。第六节各种环境的生物标志„湖泊环境:‹潮湿气候的湖泊多为淡水湖,生物化石有:蓝藻、轮藻、羽纹硅藻、高等植物、腹足动物、双壳动物、叶肢介、介形虫、昆虫、鱼类、两栖类等。‹干旱地区的湖泊一般是咸水湖,常见的化石有植物碎片、耐盐性的腹足动物、双壳动物、介形虫、硬鳞鱼、龟,少量蓝藻等。„河流环境:树干化石,硅化木,潜穴、觅食迹等。12①②③部分古生物与沉积环境的关系(据裘怿南,1996)反映潮汐、波浪强的沉积环境不连续的柱状体反映潮汐、波浪弱的沉积环境层状隐藻席藻席和叠层石特征典型的超咸水环境瓣鳃类中鳃足亚纲无甲目、蓝绿藻、介形虫组合典型的微咸水环境腹足、瓣鳃、介形虫、胶结壳有孔虫硅藻、蓝绿藻组合与广海毗邻并稍受限制的海水环境少数苔藓、钙质有孔虫、藻类、移动的棘皮组合正常海环境钙质红、绿藻、球石藻、放射虫、钙质有孔虫、钙质海绵、珊瑚、苔藓、腕足、头足等组合中,存在少数未搬化石生物组合多生活在海洋、底栖固着生长温暖浅海,水深30~50m;固着生长沉积缓慢浅海,温暖、浊度低;固着生长水体安静、清洁、温暖,盐度2.7%~4.8%,浅潮坪环境海绵、古杯、层孔虫、珊瑚、苔藓多为海洋环境,底栖生活,少数为浮游生活离岸不远的正常盐度、清水旋回性海洋环境,水深20~70m。有孔虫蜓生活习性和生活环境沉积环境或水体深度古生物依据
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