莱芜地区燕子石的成岩挑拣和埋藏条件的研究.docx
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莱芜地区燕子石的成岩挑拣和埋藏条件的研究
(一)三叶虫概述
三叶虫概念:
最有代表性的远古动物,距今5.6亿年前的寒武纪就出现,5亿--4.3亿年前发展到高峰,至2.4亿年前的二迭纪完全灭绝,前后在地球上生存了3.2亿多年,可见这是一类生命力极强的生物。
在漫长的时间长河中,它们演化出繁多的种类,有的长达70厘米,有的只有2毫米。
背壳纵分为三部分,因此名为三叶虫。
三叶虫
(1)三叶虫起源
三叶虫的祖先可能是类似于节肢动物的动物,如斯普里格蠕虫或其它隐生宙埃迪卡拉纪时期类似三叶虫的动物。
早期三叶虫与伯吉斯页岩和其它寒武纪的节肢动物化石有许多类似的地方。
因此三叶虫与其它节肢动物可能在埃迪卡拉纪和寒武纪的交界之前有共同的祖先。
三叶虫化石
(2)三叶虫特征
1.背部
从背部看去三叶虫为卵形或椭圆形,成虫的长为3~10厘米,宽为1~3厘米,小型的6毫米以下。
三叶虫体外包有一层外壳,坚硬的外壳为背壳及其向腹面延伸的腹部边缘。
腹面的节肢为几丁质,其他部分都被柔软的薄膜所掩盖。
一般所采到的三叶虫化石都是背壳。
三叶虫背壳的中间部分称为轴部或中轴,左、右两侧称为肋叶或肋部。
三叶虫壳面光滑,或有陷孔、瘤包、斑点、放射形线纹、同心圆线纹、短刺等。
2.头部
头部多数被两条背沟纵分为三叶,中间隆起的部分为头鞍及颈环,两侧为颊部,眼位于颊部。
颊部为面线所穿过,两面线之间的内侧部分统称为头盖,两侧部分称为活动颊或自由颊。
3.胸部
胸部由若干胸节组成,形状不一,成虫2~10节。
中间部分为中轴,两侧称为肋部。
每个肋节上具肋沟,两肋节间为间肋沟。
4.尾部
尾部是由若干体节互相融合而形成的,形状一般半圆形,但变化很大,可分为一中轴和两肋部。
肋部分节,有肋沟和间肋沟。
肋可具边缘,边缘上亦常有边缘刺。
5.眼部
多数三叶虫有眼睛,它们还有可能用来作味觉和嗅觉器官的触角。
三叶虫的眼睛是由方解石(碳酸钙)组成的。
纯的方解石是透明的,有些三叶虫使用单晶的、透明的方解石来组成其每只眼睛的透镜。
这与大多数其它节肢动物不同,大多数节肢动物使用软透镜的、由甲壳素组成的眼睛。
三叶虫坚固的方解石透镜无法像人的软晶状体的眼睛那样来调节焦距。
但是有些三叶虫的方解石组成一个内部的、复合结构,这个结构可以降低球差,同时提供极好的视觉效果。
典型的三叶虫眼睛是复眼,每个透镜为一个拉长的棱镜。
每只复眼内的透镜数不等,有些只有一个,有些可达上千。
在这样的复眼中其透镜一般排列为六边形.
三叶虫化石
6.习性
三叶虫最早是随着寒武纪初期的小壳动物群而出现的,这些动物给三叶虫带来了丰富的食源,在那时的海洋中,三叶虫还没有遇到有力的竞争对手,因此它们迅速发展,整个寒武纪成了三叶虫的世界。
由于三叶虫化石常常与珊瑚、腕足动物、头足动物共同出现,表明它们都喜欢生活在比较温暖的浅海。
(3)分类
三叶虫纲可以分为7目:
球接子目、莱得利基虫目、耸棒头虫目、褶颊虫目、镜眼虫目、裂肋虫目及齿肋虫目。
(4)演化与灭绝
三叶虫生于寒武纪(6亿年)至奥陶纪(4.5亿年)最盛,“三叠纪”晚灭绝(1亿8千万年)。
三叶虫灭绝的具体原因不明,但是志留纪和泥盆纪时期两腭强大,互相之间由关节连接的鲨鱼和其它早期鱼类的出现与同时出现的三叶虫数量的减少似乎有关。
三叶虫为这些新动物可能提供了丰富的食物。
此外到二叠纪后期时三叶虫的数量和种类已经相当少了,这无疑为它们在二叠纪——三叠纪灭绝事件中灭绝提供了条件。
此前的奥陶纪——志留纪灭绝事件虽然没有后来的二叠纪——三叠纪灭绝事件那么严重,但是也已经大大地减少了三叶虫的多样性。
(二)莱芜地区地层概况
(1)地层
莱芜位于鲁西地层分区内,区内具多坳多隆和多凹多凸相间展布的特点。
。
莱芜地区寒武纪地层发育,其中出露于黄羊山上寒武统地层剖面层序清楚,保存完好,富含典型的生物化石。
_黄羊山剖面岩石地层自上而下可划分为三山子组、炒米店组、崮山组和张夏组。
三山子组:
剖面46层,岩性为灰褐色白云岩,厚度为2.25m(未测全)。
炒米店组:
剖面45~12层,下部为薄层泥晶灰岩、条带状灰岩夹藻灰岩、鲕粒灰岩,上部为藻灰岩、云斑泥晶灰岩、虫迹灰岩夹灰质白云岩。
厚度为276.12m。
崮山组:
剖面11~6层,主要岩性为黄绿色页岩与灰色中薄层泥晶灰岩、砾屑灰岩、瘤状泥质灰岩、鲕粒灰岩互层。
厚度为72.74m。
张夏组:
剖面5层,岩性为黄灰色薄层瘤状灰岩、砾屑灰岩等。
厚度为5.16m(未测全)。
莱芜九龙山剖面
剖面位于山东莱芜市颜庄镇南偏西4000m,炒米店组之下的崮山组厚107.12m,自下而上分为6层,第6层厚5.28m,为灰色中厚层砾屑灰岩、生物碎屑灰岩、链条状泥纹灰岩互层,夹黄绿色页岩
(2)三叶虫化石
黄羊山剖面
三山子组浅褐灰色中厚层白云岩,产三叶虫化石
炒米店组_浅褐灰色中薄层砾屑白云质灰岩,产三叶虫化石
_崮山组黄灰色薄层泥晶灰岩夹黄绿色页岩,产三叶虫
张夏组黄灰色薄层瘤状灰岩、含砂砾屑灰岩,产三叶虫化石
莱芜九龙山剖面
灰色中厚层砾屑灰岩、生物碎屑灰岩、链条状泥纹灰岩互层,夹黄绿色页岩,含三叶虫等
(三)莱芜地区三叶虫化石形成分析
(1)三叶虫化石的形成综述
地质历史时期的古生物遗体或遗迹在被沉积埋藏后可以随着漫长地质年代里沉积物的成岩过程石化成化石。
但是,并不是所有的史前生物都能够形成化石。
化石的形成过程及其后期的保存都要求一定的特殊条件。
三叶虫化石的形成及保存首先需要一定的生物自身条件。
具有硬体的生物保存为化石的可能性较大。
无脊椎动物中的各种贝壳、脊椎动物的骨骼等主要由矿物质构成,能够较为持久地抵御各种破坏作用。
此外,具有角质层、纤维质和几丁质薄膜的生物,例如植物的叶子和笔石的体壁等,虽然容易遭受破坏,但是不容易溶解,在高温下能够炭化而成为化石。
而动物的内脏和肌肉等软体容易被氧化和腐蚀,除了在极特殊的条件下就很难保存为化石。
化石的形成和保存还需要一定的埋藏条件。
生物死亡后如果能够被迅速埋藏则保存为化石的机会就多。
如果生物遗体长期暴露在地表或者长久留在水底不被泥沙掩埋,它们就很容易遭到活动物的吞食或细菌的腐蚀,还容易遭受风化。
时间因素在化石的形成中也是必不可少的。
生物遗体或是其硬体部分必须经历长期的埋藏,才能够随着周围沉积物的成岩过程而石化成化石。
有时虽然生物死后被迅速埋藏了,但是不久又因冲刷等各种自然营力的作用而重新暴露出来,这样它依然不能形成化石。
沉积物的成岩作用对化石的形成和保存也很有影响。
一般来说,沉积物在固结成岩过程中的压实作用和结晶作用都会影响化石的形成和保存。
其中,碎屑沉积物的压实作用比较显著,所以在碎屑沉积岩中的化石很少能够保持原始的立体状态。
化学沉积物在成岩中的结晶作用则常常使生物遗体的微细结构遭受破坏。
今天在全世界发现的三叶虫化石可以分上万种,由于三叶虫的发展非常快,因此它们非常适合被用作标准化石。
三叶虫是最早的、获得广泛吸引力的化石,至今为止每年还有新的物种被发现。
在英属哥伦比亚、纽约州、中国、德国和其它一些地方发现过非常稀有的、带有软的身体部位如足、鳃和触角的三叶虫化石。
(2)莱芜地区三叶虫化石形成分析
燕子石色泽有深绿、浅绿、紫褐数种,虫体微黄,凸出石面,形如飞燕。
石质细腻,沉透如玉,抚这如凝脂,叩之有铜声。
虫体从1厘米到十几厘米不等,羽翅须翔栩栩如生。
其主产区在大汶河流域的圣井、磁窑、大汶口等地,又以大汶口河床人出产为为最佳。
据1928年版《重修泰安县志》记载:
“大汶口之三叶虫化石,俗称燕子石。
其石黝润,居淄石右,其石在坑底者尤佳。
”其间又常有蛤蚌、蝴蝶等化石出土,较为珍贵。
莱芜地区燕子石的形成与上面所提到的燕子石形成的几个必要条件都是密切相关的。
下面我们就来具体的分析。
首先从三叶虫自身条件分析,三叶虫体外包有一层外壳,坚硬的外壳为背壳及其向腹面延伸的腹部边缘。
腹面的节肢为几丁质,其他部分都被柔软的薄膜所掩盖。
坚硬的外壳具有很大的可能保存为化石。
具有几丁质的腹面节肢虽然容易遭受破坏,但是不容易溶解,在高温下能够炭化而成为化石。
而我们在考察过程中所看到的三叶虫化石一般都是背壳。
莱芜地区底部以粉砂质页岩、白云岩、泥质灰岩、砂屑灰岩、豹皮状灰岩向上逐渐演变为泥晶灰岩、生屑灰岩、泥质条带灰岩、砾屑灰岩、泥质白云岩,说明当时的莱芜地区环境相对潮湿,有利于当时生物的生存。
这也就使得在想同地质演变情况下,莱芜地区有更大的机会在地质变化中遗留下生物化石,并且还能保证种类及数量相对丰富度。
具体到三叶虫化石也是这样,主要为泻湖和局限台地沉积的沉积相非常适于三叶虫的生活。
在莱芜地层分析里,我们知道,莱芜燕子石主要分布在灰岩之中。
其他还有白云岩,页岩少量分布。
各类灰岩大部分形成于开阔台地、潮坪、泻湖、局限台地等此类条件下,这类岩相的形成条件非常适宜生物生存。
对于三叶虫来说,适宜的生长环境加上丰富的食物,促进了三叶虫的繁衍发展。
同时,在这种稳定的条件下,能够比较好的保留三叶虫遗迹。
进而保持原始的立体状态,形成化石。
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