煤系生物相

煤系岩石中可反映沉积环境的古生物特征。不同生物组合指示水盆地的含盐度、古水深和古水温等沉积环境。根据现代海洋和陆地不同环境其生物群和生态特征不同的现象，运用将今论古的类比方法，可据以推断古代地层中生物生活时的环境。绝灭门类的化石所反映的沉积相，通常根据其共生组合、沉积物分布和岩性特征进行判断。

生物群的指相作用古生物化石是区分海相和非海相环境的突出标志。①高等植物化石的大量出现是陆相的标志。②沿层面分布的完整的植物叶部化石，指示湖泊等平静的水体环境。③植物根部化石大量出现，是沼泽相的特征。④大量植物碎片的出现，则可能是河流边滩或浅湖沉积。⑤树干常见于河床沉积物中。⑥孢子花粉主要见于陆相和过渡相沉积。⑦在藻类化石中，蓝绿藻适应能力最强，它可在不同环境中生存; 叠层状，表明海和盐湖环境; 而树枝状或分离的团块状藻类，则是淡水环境的特征;绿藻中海松科和伞藻科以及红藻，是海相的，而轮藻则主要是陆相的。⑧脊椎动物化石中除了一部分鱼之外，主要指示陆相。⑨无脊椎动物化石中，原生动物门的有孔虫亚纲、放射虫亚纲，腔肠动物门，腕足动物门，苔藓动物门，软体动物门的掘足纲、原软体纲、有板类、头足纲，节肢动物门的三叶虫纲，甲壳超纲的蔓足亚纲和棘皮动物门等许多门类都指示海相，海绵类主要也是海相的。古杯类、层孔虫等一些绝灭的门类，是典型的海生生物。含有大量的浮游生物化石的沉积物，主要为深海成因的。某些苔藓虫、舌形贝和移动的棘皮类，能够生活在从正常含盐度到淡化、咸化的海水环境中。有孔虫主要是海相生物，少数属种也能适应半咸水条件，但常与非海相的软体动物、介形虫和轮藻等共生。类生物主要生活于正常盐度的浅海环境，少数可适应半咸水环境。软体动物、介形虫在不同环境中都可以生存，可根据它们的形态、种属和数量等进一步区别海相、陆相或过渡相，腹足纲的后鳃亚网主要生活在海相环境，而有肺亚纲则生活在陆相淡水环境; 瓣鳃纲的节齿目主要生活在海相环境。⑩当陆生和海生软体动物混杂出现时，往往代表滨海环境。海相与陆相介形虫混生是滨海环境的特点;在半咸水环境中生活的介形虫种属虽不多，但数量很多。

利用古生态判断古水盆地的含盐度①、古杯类、珊瑚、层孔虫、有铰纲腕足动物、棘皮动物、头足动物、三叶虫、钙质红藻、钙质绿藻等只能适应正常盐分的生物，称为狭盐性生物。盐分稍有变化，这些生物就不能生存。②瓣鳃动物、腹足动物以及介形虫等可适应盐分变化的生物，称为广盐性生物。③正常盐分的古海洋中，生物化石门类多，属种丰富，而淡化海中化石门类大量减少，属种贫化，而且很多生物往往会失去碳酸钙硬壳，骨骼成分有所改变。当海水盐分比正常海稍有增加时，珊瑚、棘皮动物和头足动物等狭盐性生物全部死亡;腕足动物、苔藓动物则大量减少，而瓣鳃动物和介形虫等广盐性生物反而增加。当海水盐分继续增加时，狭盐性生物全部灭绝;腹足动物、瓣鳃动物贫化，只有蠕虫、特殊的甲壳动物和某些菌藻类等极少数生物能够适应50‰以上的高盐分环境中生活。1

利用生态判断古海洋的深度目前能利用生态判断深度的还只限于陆棚区，因为在现代海洋深度小于200m的范围内，海生生物比较繁盛，便于古今对比。现代底栖藻类的分布以15～50m左右最丰富，估计古代藻类的生存环境应是近岸的浅水带。现代其它海洋生物则绝大多数集中在陆棚上部，大致在100m的深度范围内，特别是0～50m范围内有大量底栖有孔虫、瓣鳃类、腹足类、造礁珊瑚、钙质海绵和无铰纲腕足动物。100～200m深度之间，生物逐渐减少，但仍有很多苔藓虫、有铰纲腕足动物、海绵和海胆等。200m以下深处的底栖生物主要是硅质海绵、少数薄壳腕足动物，也可出现海百合。据此，通过古今类比，可判断古海洋深度。

古水盆地基底的坚硬程度，可通过研究底栖动物固着或移动的生活方式来加以判别，坚硬光滑的海岸和水底往往被波浪冲刷侵蚀得缺少沉积物，除了牡蛎等少数能粘附固着的生物外，大多数是营钻孔生活的生物。海岸附近的流砂不适于动物固着，却适应活动性大的生物采取埋藏方式营潜穴生活。静水区松软的泥质基底，往往适应薄壳小动物生活，只有泥、砂混合的基底，同时适于居住固着、移动和潜穴生物生活。

确定古气候和古海洋温度亚热带、热带的植物化石群可指示古陆地上的温暖、炎热气候。古生代的节蕨植物、石松植物，中生代的真蕨植物、苏铁植物，新生代的棕榈和樟树，都是热带气候的指示性植物。气候在地表上的分带，对于海洋生物的分布同样具有重要意义。它决定着不同生物区系的生物种类和数量。一般情况下，热带海洋中可以大量繁殖造礁生物和许多厚壳无脊椎动物。因此，巨厚的石灰岩沉积和礁相石灰岩通常是温暖浅海的产物。根据寒带古脊椎动物化石确定寒冷气候，特别是对新生代冰期地层，往往得到准确的判断。由于水中氧同位素比值O/O和碳同位素比值C/C随温度降低而减小，因而有的学者利用化石介壳碳酸钙中的O/O比值和沉积碳的C/C比值来测定古水温。

遗迹化石保存在沉积岩中的生物活动和生存的遗迹、主要有足迹、爬迹、潜穴和根痕等。①足迹。是脊椎动物的行迹。②爬迹。包括无脊椎动物爬行的痕迹和觅食行迹。③潜穴。是生物栖息时在沉积物中挖掘的虫孔。按其形态，可分为管状潜穴、U形潜穴、枝状潜穴和蛇形潜穴等;按其与层面的关系，可分为水平潜穴、斜交潜穴和直立潜穴。④根痕。是植物生长的遗迹，它是煤系地层特有的遗迹化石。遗迹化石是判别沉积相的良好标志。足迹多见于干旱的湖泊、河漫滩和潮上带。深的直立的潜穴在滨海、潮间带最常见，因为那里波浪、潮汐作用强，温度、盐度变化大，生物要生存必须挖掘直穴。浅海区，环境因素变化小，底栖生物潜穴较浅而平。在陆棚、中深海区，由于环境相对安定，食泥生物在层面上留下各种弯曲状、网状或螺旋状的觅食迹和爬迹。缺乏遗迹化石则是深静水的证据(下图)。2

利用古生物群和生态特点来推断沉积相和古水盆地的性质，虽有效却又并非万能。首先，现代某些生物属于海相或陆相，并非绝对，因为有些海鱼往往回游到河流中产卵。其次，某些生物古今生活环境有所差异，现代主要属陆相的轮藻，在古生代曾是海相生物。再次，化石群的埋葬群和反映环境的生物群之间有时并不一致，陆相生物的遗骸可以被河流带入海洋;海生生物也有可能被潮汐水流带上陆地，所以生物相的确定也有一定的局限性。

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李兵 - 副教授 - 西南大学