第四章 沉积岩地区的地质旅行.2

第四章 沉积岩地区的地质旅行.2

白云岩化交代作用而成。

⑤内碎屑白云岩：根据其中的碎属大小又可分为砾屑、砂屑、粉屑白云岩。它

们常以夹层的形态见于一般白云岩层中。形成于浅海上部或潮间带以上的环境中，

其碎屑即由波浪或水流冲击而成。

⑥鲕状白云岩：这是一类次生的白云岩，即由鲕粒石灰岩经白云岩化作用而成。

由于其孔隙度较大，常为石油或地下水的理想储藏层。

上面提到原生白云岩、次生白云岩，是就白云岩的成因而言。从其形成条件而

言，可将白云岩分为三类：原生白云岩：原地沉积的白云岩，是在干燥炎热的气候

（28℃～35℃）下蒸发作用而成。盐度高，水浅（0 ～3 米深的潮汐带上），PH值

高于8.3 的咸化潟湖或海湾中形成，也可在陆上咸湖中形成，并常伴生有膏盐层。

成岩白云岩：在碳酸钙沉淀过程中，被白云石交代而成，通常分布不连续，在

石灰岩层中呈透镜体状或斑块状，有时也成层状分布，延伸一定距离。

次生白云岩：或称后生白云岩，分布局限，常见于断裂构造带。

因此，判别白云岩的成因类型，主要着重于野外的观察研究。

（8 ）盐岩类：纯化学作用的沉积岩，如石膏、石盐、钾盐、芒硝等。形成于

气温高、蒸发量大的环境中，而且随着海水（或咸水）蒸发过程中的逐步浓缩，各

类盐岩相继沉淀而出现，例如水分蒸发掉40％以上时，开始出现石膏、硬石膏；当

蒸发到90％以上时，沉淀岩盐（食盐）；蒸发到99％时，钾盐出现。

所以，凭借盐岩类的存在，可以了解地质时期的某个时候的干旱气候，闭流的

内陆盆地、海湾、潟湖等，对恢复古地理环境极为有效。

四、注意沉积岩区的构造特点

当我们在沉积岩发育地区作地质旅行时，并把地层的层序关系、地层的地质年

代、地层的岩石性质及其名称等大体上搞清楚以后，紧接着就应该研究穿越剖面时

所遇到的地质构造的特点了。

所谓地质构造，实际上就是观察褶皱、节理、断层这三项主要的项目。不言而

喻，这些构造现象在层状岩石中是表现得最为清楚的了。

（1 ）褶皱：岩层受力的挤压而发生弯曲的现象称为褶皱，几乎在任何沉积岩

区都能见到的一种极普通的构造地质现象，只是其规模大小不同而已——大者长达

几十千米，甚至几百千米，小者在标本上就能观察到，甚至在显微镜下可见。不过，

在野外视野所及者，几百米、几千米的规模居多。真正特大的褶皱，在距离较短的

剖面上是看不出来的，必须通过长距离的剖面穿越，或通过填绘地质图以后才能分

析出来，而本书所谈的褶皱，主要是指视野范围之内能观察到的褶皱。

研究褶皱的基本要点，不外乎褶皱的形态、产状、类型、形成的方式以及分布

的特点。

①褶皱的基本形态，只有两种：背斜和向斜。背斜的标志是岩层向上弯曲、核

心部位是老岩层，两侧为新岩层。向斜的标志是岩层向下弯曲，核心部位为新地层，

两侧翼部为老地层。如果岩层被侵蚀风化，在地表暴露出来（以平面图形式表示的

话）时，从中心到两侧，岩层的排列，由老到新，对称出现，是为背斜。相反，从

中心向两侧的岩层，自新到老，对称出现，则为向斜。

认识背斜和向斜构造以后，就可以按照褶皱要素——核部、翼部、转折端、轴

向、倾伏等进行具体的描述了。例如某背斜构造，核部由志留系地层构成，两侧由

泥盆系至石炭系地层构成，轴向东北，向西南倾伏（图4.15）。

然后，再将观察的褶皱进行分类，最常用的褶皱分类是根据褶皱轴面的产状分

为：直立褶皱、歪斜褶皱、倒转褶皱、平卧褶皱、翻卷褶皱（图4.16）。一般说来，

这些褶皱的形态都反映了岩层受力程度的不同。或者说，从直立褶皱到翻卷褶皱，

受力越来越强，因两侧受力的程度不同，轴面向受力较弱的一侧倾斜。

另一种褶皱形态分类，根据岩层弯曲的形态而定，也是野外观察剖面时常用的，

有圆弧褶皱、尖棱褶皱、箱状褶皱、扇形褶皱及挠曲（图4.17）。

以上所说的褶皱形态，可以说是“小型”的褶皱，即站在褶皱岩层的面前，一

眼看去，就清晰能辨。而实际上，还有“大型”的褶皱，在野外地质旅行，穿越长

剖面时才能辨认的，它们大多是“非单个”褶皱，而是由一系列褶皱复合组成。通

过剖面示意图最能说明此种类型——基本上有两类。

一是复背斜和复向斜，也就是在它们的两翼被一系列次一级褶皱所复杂化，或

者说，大的褶皱轮廓是背斜，但在翼部尚包含若干小的背斜和向斜。反过来，大的

褶皱轮廓是向斜，而在其翼部则尚有次级的背斜和向斜（图4.18）。此类复式的背

斜和向斜，常见于“地槽区”，如我国的秦岭、天山、内蒙中部、喜马拉雅山等地

均有所见。

二是隔挡式褶皱和隔槽式褶皱：一个平行褶皱群内，如果背斜呈紧密褶皱，而

向斜呈开阔平缓的褶皱，称为隔挡式褶皱，如四川东部的褶皱群。而隔槽式褶皱，

则是一系列相间排列的开阔背斜褶皱被一系列紧密向斜所隔开（图4.19）。

在褶皱形态的观察基础上，进一步就是研究形成褶皱的机理，可在地质旅行告

一段落以后作详细的解剖——如纵弯褶皱作用、横弯褶皱作用、柔流褶皱作用、压

肩作用等，此处不作进一步论述。

②怎样研究褶皱？在地质旅行或踏勘剖面时，认识褶皱以后，如何进一步作具

体的研究是一项重要的课题，基本上可从以下几方面入手。

对褶皱形态的研究：其中包括查明褶皱的位置、产状、规模、形态和分布特点，

探讨褶皱形成的方式和形成的时代，了解褶皱与矿产的关系等等。

在这里，需要观察的要点有：查明地层的层序并追索标志层。根据地层内所含

的化石特征以及岩石性质等标志，确定组成褶皱构造的层序关系。进而查明其层序

是正常还是倒转。再观察这些地层的对称排列及其重复关系，确定背斜或向斜的所

在位置。在观察地层层序及其排列关系时，必须抓住某个岩性特征显目、厚度不大、

展布稳定的岩层作为了解褶皱的标志层。褶皱的产状也可根据标志层予以确定。这

些产状，主要是测定褶皱枢纽和轴面的产状，此两者是正确判断褶皱产状和真实形

态的前提。

其次是观察褶皱出露的形态，也就是从褶皱在地面出露的形态作纵横方面的观

察，经过多方分析，恢复其真实面貌。

再次，对褶皱内部的小构造研究也应注意。所谓小构造，指小褶皱、小断裂面、

线理等等。它们分布于主褶皱的不同部位，各自从一个侧面反映出主褶皱的某些特

征，这些内部构造，由于规模较小，易于观察，因此，以小比大，通过对褶皱内部

小构造的研究能进一步了解和阐明主褶皱的某些特征。

（2 ）节理：这是很常见的一种构造地质现象，就是我们在岩石露头上所见的

裂缝，或称岩石的裂缝。这是由于岩石受力而出现的裂隙，但裂开面的两侧没有发

生明显的（眼睛能看清楚的）位移，地质学上将这类裂缝称为节理，只要你一上山，

接触石头，到处都能见到节理。

节理的名称，根据分类的不同原则而异，通用的名称是以节理与岩层的产状要

素的关系而划分为四种：走向节理：节理的走向与岩层的走向一致或大体一致。

倾向节理：节理的走向大致与岩层的走向垂直，即与岩层的倾向一致。

斜向节理：节理的走向与岩层的走向既非平行，亦非垂直，而是斜交。

顺层节理：节理面大致平行于岩层层面（图4.20）。

前三种最为常见。

其次，节理的分类还可以节理的走向与区域褶皱主要方向、断层的主要走向或

其他线形构造的延伸方向等关系而进行，可划分为—纵节理：两者的关系大致平

行。

横节理：二者大致垂直。

斜节理：二者大致斜交。

如果褶皱轴延伸稳定，不发生倾伏的话，则走向节理相当于纵节理，倾向节理

相当于横节理。

在认识节理的形态及其名称以后，也可以适当地作些力学分析研究，如节理与

褶皱的关系，节理的形态与受力的关系等。不过，此类问题的深入研讨，已属专题

性质，非地质旅行时所要了解的范畴了。

一般野外调查应选择节理比较密集（数十条在一起）的地方作为观察点。而对

节理的记录要求，大致有下列各项内容：①节理群所在地的地理位置。②节理与褶

皱或断层的关系：如在褶皱的轴部、翼部、断层的上盘或下盘等等。③节理所在的

岩层时代或层位、岩石的性质、岩层的产状要素。④节理的产状要素。⑤节理面及

充填物的特征。⑥节理的力学性质及旋向。⑦节理组、系归属及相互关系。⑧节理

密度统计（条／米）。⑨备注。

（3 ）断层：断层与节理同属断裂构造，而断层往往是节理的进一步发育所致。

或者说，当节理发生位移，两壁有所错动时，即称为断层。

断层是野外常见的一种重要地质现象。

地质旅行时遇到断层，应如何研究呢？首先要确定断层的几何要素，其内容包

括下列各点：①断层面。所谓断层面，就是两部分岩块沿着滑动方向所产生的破裂

面。断层面的空间位置也像地层的层面一样，是由其走向和倾向而确定的。但断层

面并非一个平整的面，往往是一个曲面，特别是向地下沿伸的那一部分，产状可以

有较大的变化。此外，断层面不是单独存在的，往往是有好几个平行地排列着，构

成所谓断层带，又由于断层带上两壁岩层的位移错动，使岩石发生破碎，因此又称

为断层破碎带。其宽度达几米、甚至几十米。一般情况下，断层的规模愈大，断层

带的宽度也愈大。

②断盘。断层面两侧相对移动的岩块称为断盘。由于断层面两壁发生相对移动，

所以断盘就有上升盘和下降盘之分。在野外识别时，按其位于断层面之上者称上盘

；位于断层面之下者称下盘。当断层面垂直时，就无上盘或下盘之分。

③断层线。断层面与地面相交之线，称断层线。

④位移。这是断层面两侧岩块相对移动的泛称。在野外观察断层时，位移的方

向是必须当场解决的问题之一。特别遇到开矿时，一旦遇到矿脉（或矿层）中断，

往往是断层位移所致，需要立即追查。追查的办法是运用两侧岩层的层序关系来判

断或抚摸断层面上的擦痕等来确定。

在地质旅行时，如何注意断层？怎样研究断层？观察什么内容？此类问题必须

熟练掌握，现分述如下：先讨论断层的标志及两盘相对位移问题。

①构造（线）不连续。各种地质体，诸如地层、矿层、矿脉、侵入体与围岩的

接触界线等都有一定的形状和分布方向。一旦断层发生，它们就会突然中断、错开，

即造成构造（线）的不连续现象，这是判断断层现象的直接标志。

②地层的重复或缺失。这是很重要的断层证据。虽然褶皱构造也有地层的重复

现象，但它是对称性的重复；而断层的地层重复却是单向性的。至于地层的缺失，

凡沉积间断或不整合构造也可造成，但这两类地层缺失都是区域性的，而断层造成

的地层缺失则是局部性的。关键的问题，旅行者应对区域内的地层系统及其分布情

况有一个较为全面的了解（可以在旅行准备时查阅地层表、剖面、地层柱状图之类）。

利用地层的重复或缺失不仅是判断断层的重要手段，而且是判断断层两盘相对

动向的重要方法，借此还可以确定断层的性质——正断层，还是逆断层？基本上有

六种情况，如图4.21所示。

③断层面（带）上的构造特征。这是识别断层的直观证据，即在眼前“方寸”

之地内所能见到的若干构造现象，最常见的有以下几种：断层擦痕：就是断层两侧

岩块相互滑动和磨擦时留下的痕迹，由一系列彼此平行而且较为均匀的细密线条组

成，或为一系列相间排列的擦脊与擦槽构成。在坚脆岩石的断层擦痕的表面，往往

平滑明亮，发光如镜。并常覆以炭质、硅质、铁质或碳酸盐质的薄膜。有时，也在

断层的擦面上见到不规则的阶梯状断口，其上覆以纤维状的矿物（如方解石之类）

晶体。

断层擦痕对于决定两盘位移方向颇有用处，如用手抚摸时，感到光滑的方向乃

是对盘活动位移的方向。或自粗而细，自深而浅的方向乃示对盘活动位移的方向。

或者利用阶梯状断口，阶梯形陡坡之倾向指示对盘相对滑动的动向。

构造岩：当断层两壁相对移动之时，岩石发生破碎，在强大的压力下，矿物出

现定向排列，并有重结晶作用。也就是说，由于动力作用而发生变质，形成一系列

新的岩石，即称为构造岩。

构造岩的种类很多，如构造角砾石（角砾形状不规则，大小不一）。碎裂岩

（破碎的程度比前者更高，主要是原岩中的矿物颗粒的破碎，常见于逆断层或平移

断层的断裂带中）。糜棱岩（破碎极细，用显微镜观察）。更进一步的破碎即片理

化岩（具有片状构造的构造岩）。

此外，还有牵引构造：是断层带中的一种伴生构造，它是由于断层两壁发生位

移时使地层造成弧形的弯曲现象，可以指示断层的位移方向，如图4.22所示。

与断层带有关的，还有一种断层的伴生构造，主要是断层旁侧的节理及拖曳褶

皱。这些节理常与断层斜交，其锐角所指的方向指示本盘滑动的动向。

其他标志，主要是指地貌或水文上的一些特征，不过，此种地质现象只能说明

有断层存在，不易说明其两盘的运动方向，诸如三角面山，河流的突然改向，山脊

的突然中断，众多的温泉或泉水的定向分布，小型的火成岩体的入侵及其伴生的变

质作用、矿化现象及矿脉的定向分布等等均示断层的存在，特别是从较大的地貌现

象所反映的断层特征，有时在航空照片甚至卫星照片上都能看到。

认识断层的证据、判断断层的存在以后，就可以进一步将断层进行分类，这也

是野外观察断层时必须解决的问题。

一般最常用的断层分类法，是根据两盘岩块相对移动的性质而定，分为三种：

正断层、逆断层和平移断层（图4.23）。如果断层面的倾角小于30°，则又称为逆

掩断层。若规模很大的逆断层（推移数千米以至数十千米者），又称为推覆体。这

是“地槽区”常见的一种构造现象，如阿尔卑斯地区是世界上最闻名的推覆体所在

地。

不过，野外所见到的断层，往往并非单个出现，而是以组合的形态出现居多，

比如有下列各类最为普通。

①阶梯断层。此类组合由一系列正断层构成，多见于地壳块断运动上升地块的

边缘，地貌上的表现，是山脊与山谷的相间排列（图4.24）。

②地堑与地垒。两条大致平行的断层，其间有一共同的下降盘，称为地堑；其

中如有一共同的上升盘，则为地垒。一般形成地堑与地垒的断层多为正断层，也有

逆断层，或为正、逆断层的结合。许多由新生代地层组成的盆地，多被地堑构造所

控制（图4.25），例如我国的汾河、渭河地堑盆地。当然，也有视野所能及的小型

地堑与地垒构造。后者在地质旅行路线上亦有机会相遇。

③叠瓦状构造。由若干条平行排列的逆断层构成，其上盘在剖面上构成一个接

一个的叠瓦状（或称覆瓦状）构造，我国四川龙门山地区有此种构造存在。

除三者比较常见外，在某些特殊场合还能见到以下几种类型：环型断层及放射

状断层，多见于火山活动区的火山锥附近或穹隆构造的周围，也见于侵入体的周围。

近年来，不少地质学家认为天体撞击地球以后的陨击坑周围亦有此种断裂构造，有

人认为太湖四周也能见到，故太湖也可能属天体撞击形成的。

旋扭断层，多见于较大的断裂之旁，是一种规模小的弧形断层，好似主断层派

生出来。

还有一种在地质旅行时不易见到而在研究板块构造时大范围内认识的转换断层，

特别在研究海底地质构造时十分重要，此处不再详述了。

关于断层的野外观察，还有一类特大的断层，属于地壳上的深断裂带，也应注

意。就目前所知的这些著名的深断裂带，如西太平洋海沟构成的“深断裂带”，北

起千岛群岛，向南经日本、琉球、我国的台湾至菲律宾，长达7000千米以上。又如

东非大裂谷，南自莫桑比克向北经坦桑尼亚至乌干达以北，长达6000千米。我国东

部郯城（山东）至庐江（安徽）的大断裂，呈东北方向延伸，长达2400千米。还有

一条，自浙江丽水至广东海丰的大断裂，长度亦可达500 千米以上。

这样巨大而延伸遥远的深而大的断裂，能否在短距离的地质旅行中也能有所认

识呢？可以。

因为如此巨大的断裂，并非一时发育起来的，而是经过长时间的发展才形成的。

因此，在巨大断裂的两侧的沉积岩层的特征就明显地反映出差异性。它们的沉积建

造，几乎从元古代到古生代这样长的地质历程中都不相同，其他如火成岩活动、成

矿作用等也都反映出明显的差异性。所以，当我们在地质旅行穿越剖面时，特别要

注意在近距离内，有如上述断层的两侧沉积建造等方面的差异性。

在地质旅行时，除了认识和判断断层的存在、类型、性质等外，还要进一步查

清断层发生（或形成）的时间。其方法是根据地层的年代。总的来说，凡被断层切

断的地层，这些断层的发生年代应在被切断的最新地层之后，在未被切割的最老地

层之前。例如某断层切穿三叠纪地层，而未断及侏罗纪地层，则此断层形成的时间

应在三叠纪末较妥（图4.26）。

断层年代的确定，对于研究区域地质发展史、成矿作用的时期等都十分重要。

而年代问题的确定，主要是在野外解决。

五、怎样在沉积岩区作野外记录和信手剖面

每一位对地质发生兴趣者，在地质旅行之时，必须养成随手记录，随手作剖面

示意图的习惯。这两件事，也是地质基本功内容，不能忽视。因为这是帮助我们收

集地质资料的不可缺少的手段，也是帮助我们记忆的最好方法，作为地质调查报告

或学术论文的胚胎，就从这里开始孕育。

野外记录内容：除了旅行日期、旅行地点、经过路线等共同项目外，在沉积岩

区观察时，主要还是记载所遇到的岩石和构造地质方面的内容，其具体项目，已如

上述，此处不再重复。

此外，还应注意岩性、构造与地貌的关系，比如当地为何高峰突起，为何万丈

深渊，到底受什么岩性影响还是受什么构造控制，都应记录清楚。

再如当地岩石的风化、侵蚀、搬运等地质作用和过程，跟水文地质或工程地质

的关系也应注意，并作些记录。例如页岩、泥岩发育的地区，若遇地形陡峻，则经

常出现滑坡；特别当大雨过后，在松软岩层之下有坚硬岩层作为隔水层，其地层倾

斜方向又与地形坡度一致时，极易发生灾害性滑坡。在这些斜坡上，往往可见树干

倾斜的小树林，即所谓“醉汉林”景象都值得我们注意记录，是工程地质的“感性

材料”（图4.27）。

有趣的是，水文地质条件与工程地质要求往往发生矛盾，比如说泉水往往出露

于断层带上，而这里正是工程地质所忌讳的。可能造成施工困难，此类地质现象都

不能忽视。

当然，与矿产有关的岩层，或某些本身就具有重要意义的“经济”岩层，更要

作详细记录，将在下面再作叙述。

至于信手剖面，应画哪些内容？作画时的步骤如何？大致叙述如下（图4.28）：

当你走过一段路程以后，就可以着手作图，首先要根据路程的长短（也就是剖面的

长短），大致确定比例尺，再注意剖面上的地形起伏情况，画出尽量接近实际地形

的曲线，并用罗盘测出剖面的方向，在图上表示出来。

第二步，在上述地形起伏线之下，表示出各地层层位、成套岩系或不同组的地

层的分界线，尤其要注意这些界线所在地与地形起伏的关系。

第三步，把各组内的岩性符号画出来，此时，要注意地层界线与符号的倾斜角

度尽量符合实际情况（即真倾角）。

第四步，把岩层内发现的化石所在地也用适当的符号（一种或几种）在示意剖

面图上表示出来。如果岩层内有含矿现象、矿化现象、矿层也要着重标明。

第五步，当若干剖面连接在一起时，注意构造地质现象，如褶皱的形态，轴面

的倾斜及其与地形起伏的关系。又如遇到断层，其具体位置、形态、性质与地形起

伏的关系等都要在图上的适当位置上表示出来。与此类似，如有不整合面、假整合

面、整合面的所在部位，形态与地形的关系等也都在信手剖面图上表示出来。

其他，如泉水出露的位置、滑坡发生的位置等均需标明。

一个善于制作或勤于画出信手剖面的地质工作者都十分重视剖面图工作，它不

仅减少文字记录，而且可以一目了然旅途上的地质特征。

六、化石的观察与记录

在沉积岩发育地区作地质旅行，对化石的搜寻固然重要，而且对化石的观察和

记录也不能忽视。因为研究化石不仅可以确定遇到的地层的年代，而且可以了解沉

积岩系的形成环境，乃至某些沉积矿产的成因及其找矿方向。所以，化石的研究也

是基础地质资料，极为重要，现分述如下：植物化石：陆相地层，特别是煤系地层

中植物化石最为丰富，除用于鉴定地层的相对地质年代外，在研究其群落组合的基

础上，也是作为指示古地理、古气候、古纬度的重要手段。因此，采集植物化石时，

首先要注意植物群的面貌，尽可能多地采集属种成分。植物化石主要是叶的印痕，

而某些类型，其茎部的特征，如鳞木类也十分重要。甚至其根部化石，如痕木也不

能忽视。

如遇茎干或树根化石时，则宜注意其埋藏情况，也就是注意其茎干与层面的关

系——平行还是垂直，由此判断此类化石是原地埋藏还是经过搬动。尤其在研究煤

田地质时，此项观察极为重要，比如茎干化石分散零乱，横斜无序，则属搬运堆积

；如茎干与层面垂直，则为原地埋藏；如枝茎略具倾斜，可能是静水盆地（湖、沼）

中沉积；如叶片卷曲或弯曲，舒展不开来，则可能是风浪环境中堆积而成。

值得一提的是，不能简单地把大树干化石集中的地区就认定为森林区，因为有

可能是经过流水搬运而聚汇起来的。

研究植物化石与古气候的关系，是地质学的重要课题之一，其原则与方法就是

“将今论古”，例如苏铁类植物生长于热带或亚热带地区；棕榈是温暖气候或炎热

气候的标志。不过，研究时，也不能单纯以某一化石的发现就断定某种气候环境，

应以“组合”面貌为准，例如在苏联（即前苏联）阿纳德尔河流域的白垩系内有一

种体型较小的苏铁类植物就不是热带的产物，而可能生长在温凉甚至比较寒冷的气

候环境中。当然，这类问题不一定全能在野外解决，但有时候也能在野外采化石时

作出判断，或注意问题的关键，为此，地质旅行中也不应忽视。

至于植物化石中的孢子和花粉，是恢复古环境、古气候、古生态的主要材料，

所以，在陆相（有时海滨相）地层中极宜注意此类化石。一般来说，凡有机质比较

丰富的地层、泥岩类地层，都是孢粉化石比较集中的处所。当然，只能把样品带回

实验室分析鉴定以后才能了解其地质意义。

无脊椎动物化石：无论海相地层，或陆相河湖沼泽中形成的地层中，无脊椎动

物化石是最丰富的了，平常在野外旅行时最易遇到，采集也方便。不过，应注意以

下几个问题：第一，属种成分与沉积环境的关系，如属种成分（即名称）比较单调，

但数量很多的话（图4.29），则可能系闭流或半闭流盆地环境，往往是淡化或咸化

盆地所特有。有时，也可在浅水海滩上见到某种贝壳类化石特多，如牡蛎滩，但与

上述情况有所不同。

其次，要注意化石的形态特征，借此可以了解化石的埋藏地是否是动物的生活

地区，比如化石壳体大小的分选现象相当清楚，则指示埋藏时的水体是流动的，波

浪的摆动使之分选。若使贝壳破碎，则更证明是流动环境。然后还可以参看岩层的

构造特点，论证其水动力条件。

某些贝壳类的大小也与气候因素有关，一般来说，大型厚壳体多生活于温暖水

域中，小型壳体多生活于寒冷水域中。若遇某些种类的壳体比常规者偏小，则可能

由于水体盐度的变化所致，不一定是气候的因素。

化石壳体的厚度往往也与环境有关，如石灰质的厚壳化石表示碳酸钙浓度大，

气温较高，生活于浅水地带的类型。所以生活于热带海洋礁体上的贝壳类的壳体厚

度较寒冷地区者为厚。

另外，在水动力条件较强地区的贝壳类的壳体厚度也大，这是防备冲击磨蚀壳

体所必需的。况且壳体加厚，体重增加以后，水流不易搬动，动物不致受伤。

相反，营漂浮生活的贝壳类动物，一般壳体较薄，这是减轻体重所必需的。栖

居于污泥质水底、水动力较差的贝壳类，特别是穴居者，壳体也特别轻薄，甚至为

半透明状态。

我们还可以从动物壳体的表面饰纹研究其与生活环境的关系，例如生活于海岸

地带的动物，其壳体的饰纹倾向于粗糙；穴居埋没不深的动物，其贝壳后部常具饰

纹。在静水中生活，或者在水底表面生活的类型，不仅壳体较薄，而且饰纹也逐渐

稀少。深度较大的海生贝类，其壳体的饰纹很细。淡水中生活者，一般来说，较海

水中生活者饰纹要细，惟有在砂质河底中生活者才有粗糙的纹饰。

此外，还可注意化石保存情况，比如从壳体的排列特点——聚集、分散、零乱

无序、规则定向等等可以了解其埋藏情况（图4.30）。属于原地掩埋还是经过一段

搬运以后的掩埋？浪击（图4.31）、岸流对埋藏有无影响？还可以从化石壳体的破

损情况了解其埋藏环境。

脊椎动物化石：脊椎动物化石，以鱼类、爬行类和哺乳类最为常见。鱼类的埋

藏情况，基本上是原地的，多属湖泊沉积岩层。水生的爬行类化石，也多属原地埋

藏。而应注意者，陆生的爬行类及哺乳类化石，它们多以零散的骨骼、牙齿、蹄、

角之类的硬体出现，在野外就要判断其埋藏情况，原地还是经过搬运？识别的办法

是看其完整个体还是零散的硬体？即使“散架”的，也应看其“零部件”基本上在

小范围内都能找到，大体可以“并接”；还是极散，无法复原，甚至看骨骼、牙齿

等有无磨损破坏。这些特征，都有助于认识含化石地层的形成过程及其成因类型，

对恢复古环境关系比较重要。

脊椎动物，特别是哺乳动物的组合面貌，与环境的关系极为密切，从其类别构

成可以推测当时是森林、森林- 草原、草原的景观。所以，在采集大型化石时，一

些微小的化石也不能放过，例如啮齿类的小牙齿应注意搜检，不然，恢复动物群的

组合面貌就不全面，或反映不真实了。

问题是脊椎动物化石一般不及无脊椎动物或植物化石那样容易找寻，所以一旦

发现其一鳞半爪，就要仔细分析其岩性、古地貌以及相邻区域的地质情况，估计其

埋藏的可能条件，顺藤摸瓜，以窥全貌。这里，就有个寻找化石的经验问题。根据

前人的经验，不妨提示若干。

鱼类化石，较多的是保存在稍为坚硬的页岩或泥质砂岩层内，有时也在泥岩中，

少数情况见于石灰岩中。采掘时注意沿层面逐层劈采，这时，要特别注意把层面跟

节理面分开，如误将节理面作层面发掘，那么，就可能把完整的鱼化石破坏得不像

样子了。采掘的工具宜用劈刀，交替插入薄层，敲下大片岩层才有希望获取完美的

化石。有时碰到纸状页岩，标本容易破碎，则直准备小盒盛放或胶水加固。

两栖类化石，由于其脊椎骨对鉴定类别颇有作用，研究分类也重要，不宜不顾。

另外，其四肢骨中空，并不坚实，采掘时要细心。

爬行类化石，中生代地层最多，大型化石居多，寻找时宜在断崖、冲沟、植物

少的山坡地方搜索，所谓不毛之地，岩层裸露，容易发现化石。尤其在岩层倾角不

大，有大面积风化露头的地方，尤可注意。地层倾角大的岩层，即使露出残体，采

掘的难度大，也不易采得完美的化石。

恐龙类化石多与坚硬岩层固结一起，具体的采掘有“断块取骨法”，“套箱法”

等，非一般地质旅行时所能解决，此处不细述。

哺乳类化石最主要的是牙齿，中生代与新生代早期者多见于“红层”中，找寻

的方法与爬行类相同，而产于新生代晚期者，多见于半固结或未固结的砂性地层或

土状地层中，至于洞穴或岩石裂隙中的堆积物内，也常有发现。由于这些岩层比较

松弱，易受风化侵蚀，故在陡崖断壁之处，尤其在雨后放晴之时，多有采获机会。

一旦发现其暴露残体，应在其周围细心地挖去岩石或土状堆积物的碎屑，不使

化石受损，如有断裂破坏，注意缝合衔接，尽量使其复原。

第四纪的哺乳动物化石多埋藏于洞穴堆积内，应予以特别注意。况且不少有价

值的古人类化石也多发现于洞穴堆积物中，如北京猿人便是一例。

为了使野外采集化石尽量能获得完整的、关键的部位，我们必须熟悉各类动物

骨骼的基本构造，比如从脊椎骨的暴露可以看出头骨的埋藏位置，从头骨的某个部

位的暴露可以推测牙齿的埋藏位置等等。这样，发掘之时，胸有成竹，便可得心应

手了。

遗物和遗迹化石，这类化石的主要作用在于深入了解动植物的生态特点，了解

古地理、古环境面貌。所以，在地质旅行的路途上，接触到沉积岩层之时，除了采

集化石标本外，遗物和遗迹标本也不能忽视。现将几种常见的此类化石简述如下，

在旅途中可以引起必要的注意。

第一类是人类活动的遗迹，主要是石器、骨器、火烧的兽骨、灰烬、烧土等。

如何识别早期人类使用的石器（旧石器）十分重要，因为它的外形非常接近于天然

的石头碎片，其最重要的特点在于石器的表面留有人类加工的痕迹，器形有一定形

状，便于手握使用，或作砍砸、或作刮削、或作割裂等。既然是石器，一旦发现，

总不可能是孤零零的单个存在，而是众多的堆积在一起。由于石器的埋藏地多少总

与古人类活动有关，因此，还应联系起来考虑。此外，还应注意石器埋藏地的地质

环境，比如中国猿人洞中曾发现数以千计的以石英为原料的小型尖状石器、刮削石

器等，而周围尽是石灰岩，显然石英原料是由猿人有意识地从外地搬来、在洞穴内

加工制作而遗留下来的。

恐龙蛋一旦被发现，不要忙于发掘，它往往是成窝埋藏的，而且各窝之间有一

定的间距。例如山东莱阳的短圆蛋，每窝之间的距离约为2 米；广东南雄的大型椭

圆形蛋每窝之间距离有7 ～8 米。从恐龙蛋的分布密度可以获悉恐龙下蛋的习惯，

甚至可以推测其类别。

每窝内的蛋的排列方式亦应注意，如有呈放射状的重叠排列，各层之间有土掩

盖，可见恐龙生下一层蛋后，盖上薄土再生第二层蛋，南雄的恐龙蛋窝就有此特点。

但也有无规则的散乱恐龙蛋，与现代龟鳖类相似，这肯定是不同种类的恐龙了。

野外即使找不到完整的恐龙蛋，碎片也不宜遗弃，因为通过蛋壳的显微结构也

能辨识不同的种类。

足迹化石是动物的历史脚印，往往是化石的珍品，虽然它难以鉴定动物的属种

名称，但可了解其归属的大类。更有意思的是，从足迹的真实形象、保留的密度，

了解动物是群居还是独处的习性；从足迹分布的规律，了解动物是漫步、奔跑、跳

跃等行动的习性。从不同足迹的保存情况，可了解其生存竞争、弱肉强食的情况，

如此等等，都是很有价值的资料。

足迹化石以恐龙类最为常见，如我国的山西大同，四川广元、宜宾，山东莱阳，

辽宁朝阳均有发现。

特殊的足迹化石，具有特殊的科学价值。例如1970年在土耳其德密尔帕鲁附近

建造水坝时，发现印入火山灰中的人的足迹，测定其火山灰的同位素年龄，为距今

25万年，从而确定此人足迹为尼安特德人所遗留。又如1978年2 月24日著名的古人

类学家玛丽·利基夫人在华盛顿宣布，英国科学家A.黑尔在坦桑尼亚北部的莱托里

尔一层灰黄色的中粒砂岩上面发现350 万年前的人类的足迹，伴存者尚有象、犀、

羚羊，食肉类和鸟类的足迹。他提到这样的人的足迹有六个印痕，其特征是比现代

人短而宽，脚弓不大发育，大拇趾像人那样指向前方，和直立行走的人的足迹是极

相似的。可惜没有找到更有价值的早期人类化石的遗骸，不过，从其绝对地质年代

来看，也许这是世界上最早出现的人类化石呢！还有一个很有趣味的例子，1972年

澳大利亚科学家在维多利亚州东部一条河边上发现被1971年的大洪水冲刷出来的砂

岩中保存着70个足迹化石，经研究，这些足迹化石应属于305000万年前（晚泥盆世）

最古老的两栖类——同鱼石螈（图4.32）有联系的足迹化石。古脊椎动物学家分析

了这些化石以后认为：该动物的体长约有1 米，后足为5 趾，前足至少有3 趾，均

有蹼。今后有可能在这里找到第一代从水域登上陆地的四足动物。

粪便化石（图4.33）也是一项重要的化石，但极稀少。从粪化石的形态可以了

解动物消化道末端的结构和它的食性，也可间接了解动物生存时的周围环境。例如