第四章 沉积岩地区的地质旅行.3

第四章 沉积岩地区的地质旅行.3

螺旋纹的粪化石可能是鱼类的，螺旋的程度由高到低，一般是板鳃类→肺鱼类→软

骨硬鳞鱼类。

另外，分析粪化石中所含食物的残渣——骨碴、鳞片、甲壳、牙齿、介壳及植

物等，可以直接了解古动物的食性及其共生生物的关系。特别是粪化石中的孢粉材

料，可以恢复当时的景观面貌。

我国境内曾发现过不少粪化石，如贵州桐梓白垩系、陕北三叠系和侏罗系，陕

西延安以西安定组中成层的鱼粪化石。山西武乡张村北沟一带泥质砂岩中曾见爬行

动物的小型粪化石。其他如山西平陆、武乡、榆社，广西柳城，湖南永顺和河北阳

原泥河湾等地均找到过哺乳动物的粪化石。其中以北京猿人洞穴中的鬣狗粪化石为

数最多，保存最好而闻名。

无脊椎动物的遗迹化石，这是近年来引为广泛注意的化石，是动物以它的重量、

活动作用于沉积物而形成的。其方式有向下的印、压；向侧向下的挖、掘；向内向

外的钩、扒；向前向后的移、退；还有吞食和填充。而在地层中造成的后果有足迹、

腹迹、尾迹、移迹留存在层面上；在沉积层层内则有窟穴、钻孔和管道。

此类化石形成以后，除了外力的消毁荡平以外，都是原地保存的，不存在搬运

或迁移问题。所以，必须反映沉积物是在宁静环境中形成，如有浊流冲刷，则无法

保存此类遗迹化石。

当我们在野外遇到此类化石时，应该注意以下几个问题：①一个动物，可以产

生不止一个的踪迹，在条件许可时，一个动物甚至可以产生一片地区的全数踪迹。

②一个动物可以制造出一种以上的生活踪迹，即一个动物，既有栖息，又有移动；

既有啮食，又有排泄；既有打洞，又有穿窟、觅食、回游。其活动留下的踪迹是各

种各样的，即所谓“一物多态”。③踪迹化石可以由同种的多个动物，集体活动所

造成。如交叉轨道、分枝窟穴、密集的管道均可能由群体合作制造的。此类化石最

为普遍，反映了生物的繁盛、忙碌和喜好群居。④不同种类的动物由于生活方式的

相同，或相似的体态可以造成类同的遗迹，如蠕虫的遗迹化石，或蠕虫与某些腹足

类的类同遗迹化石；腹足类与双壳类亦有类同遗迹化石；甲壳类和无铰腕足类有类

似的窟穴，即所谓“异物同态”。

目前，研究无脊椎动物的遗迹化石的最困难问题是——追寻它的主人是谁？这

里，有若干尚在探讨的专门研究的方法，此处不作细述。当然，这些观察，不能脱

离同层位，甚至同层面上留下的动物化石的种类，配合现代生物的活动印迹而进行。

七、标本的采集与整理

观察剖面，作信手剖面以后，就要将有意义的标本顺便采集，带回可作进一步

研究。这些标本，基本上包括两类：一是岩石标本，一是化石标本。

岩石标本，选择有代表性的岩层露头采集，凡颜色、成分、结构、构造都能看

得清楚的，比较新鲜的标本均可供选择。正规地质标本的大小有一定规格，通常是

3厘米×6厘米×9 厘米，相当大。不过地质旅行时采集的标本可以不在此限，灵活

掌握，可大可小，根据需要而定。如项目较多，比如除肉眼观察外，尚需分析、磨

片之用，则宜大宜多，增加采集量。

如果为了说明某种特殊的地质现象，如波痕、交错层理、断层擦痕、小型褶皱

之类，则显然需要采集较大的标本，以能说明问题为准。

矿化或矿物标本，也不一定按规格采集，而是选择能说明问题，表示矿化与矿

物特征者。不过，既然是地质旅行，不是普查、勘探，这类标本只要少量采集，足

以说明某种矿产有存在的可能就行了。

化石标本，这是野外采集时比较复杂的一类标本，根据化石所属门类的不同，

采集的要求也不一样。

微体化石，如蜒、介形虫、轮藻、层孔虫、苔藓虫之类，容易采到完整的，一

旦如有发现，也都是集群性保存的。因此，采集时要求选择密集程度高、大量集中

的块体标本，以便带回室内加工（磨片、挑样）处理时可以找到理想的整体化石。

珊瑚类标本个体较大，多以集群性方式保存在石灰岩之内，除若干体型较大的

单体珊瑚能在风化剥落的露头上找到以外，其他的复体珊瑚应选择化石密集、能看

到不同方向切面、特征保存清楚者，以便磨制薄片时可以获得理想的标本。

腕足动物标本，多保存在石灰质或砂泥质岩层中，最好是选择化石密集、岩石

风化并开始剥落下来的地方挖掘，那里往往可获完整的“立体”标本。特别是层面

与山坡倾斜方向一致的风化面上，更易寻找到所企求的佳品。

为了进一步研究腕足动物壳体的内部构造，我们也要注意采集内膜或通过切片

后能见到内部构造的标本。为了研究各种定向部位的特征，凡不同方向保存的印模

标本也都应注意收集，除作正型标本外，作辅助观察也是十分需要的。

软体动物壳体化石标本，其要求基本上与腕足动物相似，不再赘述。

三叶虫及其他甲壳类化石标本，欲采获“立体标本”是极困难的。当然，采获

连头带尾的整体标本也很不容易，况且三叶虫化石多是头、胸、尾部分开保存的，

这时候，应该注意采集头部及尾部标本，因为化石的主要特征就集中在这里，遇有

完整的胸部标本，当然也不能放弃。

昆虫化石，重点是翅膀标本，应择其脉翅清楚者采之，因为鉴定特征时主要是

靠它。

特殊的牙形刺标本，除少数用放大镜能看到的按一般微体化石标本的要求采集

外，相当多的牙形刺是无法用肉眼观察的，于是只好试探性地选择关键层位采取几

块，带回经室内处理以后，发现有化石存在时，再根据要求进行系统采集，然而这

已不是地质旅行的任务了。

植物化石的最重要部位是叶片化石，尤其是高等植物，因此采集时选择叶缘完

整、叶脉清晰的标本带回。采掘必须顺层面细心劈裂，切忌垂直或斜交层面硬挖，

这样做，会使完整的叶部化石割裂得不成样子。植物叶片化石多保存在泥岩或页岩

中，此类岩石受水湿润以后极为柔软易碎，所以采掘时竭宜选择地势高、干燥、岩

性稍硬的部位发掘。有时，采出的标本极精美，但因岩性软弱不宜包装运输，于是

要用盒子盛装，避免损坏。

蕨类植物化石的石松和芦木之类，茎部乃至根部的特征均极重要，采集时应予

注意。

至于植物化石中的孢子和花粉，在若干未见“大化石”的“哑层”中极为重要，

当然是采集的对象。可是野外无法用肉眼观察，于是只好选择一些富含有机质的层

位，挖取岩石标本带回室内处理以后再看，如有发现，下一步再作道理了。

脊椎动物化石，最重要的是头骨化石，所以在地质旅行过程中发现有脊椎动物

出露时，应千方百计去寻觅头骨化石，发掘时要特别细心，不致损坏。哺乳类的牙

齿化石又是头骨化石中的最重要部位，更宜谨慎发掘。

最理想的脊椎动物化石莫过于完整的骨架。一般地质旅行时，来去匆匆，不可

能久留发掘。不过，当现场观察研究以后，如能判断有希望挖到完整的骨架时，就

应详细记录、素描或摄影，以待来日再进一步工作，并尽可能向有关方面或当地群

众提出保护要求，采取保护措施。例如四川的马门溪龙（目前我国第二大的恐龙化

石），早在抗日战争时期即已发现其“苗头”，直到解放以后，花了三年时间才将

其整体挖掘出来。

话得说回来，在地质旅行时采集化石，不可能要求像专题研究那样把发现的化

石尽量采集，以至“扫光”。实际上，重点应放在如何善于发现化石方面，能采到

若干关键性的能解决地质问题的化石也就足够了。所以，要求参加地质旅行的人能

像高明的新闻记者一样，有一双善于观察的“慧眼”和一双善于做记录的“能手”，

随时随地捕捉到化石的“踪影”，待来日再行挖掘也未尝不可。

这里，就有个“群众路线”问题，即要向群众做科普工作，宣传化石的基本知

识，发动群众一起找寻化石，获悉化石产地等等。许多地质古生物工作者在这方面

曾经尝到过许多“甜头”，经历过有趣的遭遇。总之，这是一条成功的经验，值得

推广。

至于采得化石以后，必须写好标签，用棉花垫上化石。包装运输之类是人们都

熟悉的，这里不必烦琐，恕我从略了。

八、研究有用矿产的层位

不少有用矿产是以地展形式出露于剖面上，因此在野外地质旅行穿越剖面时竭

宜注意。常见的有以下几类：①石灰岩。作为工业原料用的石灰岩，要求成分纯净，

含氧化钙的量较高。因此，具有开采价值的石灰岩一般均呈灰白色或稍带微红色，

具微晶结构，层厚且延伸稳定。例如华南与长江流域一带所见的中、上石炭统的石

灰岩就可作为水泥、化工原料的上品，具有很高的经济价值。不过，作水泥原料的，

略带一些泥质的石灰岩，呈灰色者也可用。

②白云岩。大量的用于冶金炼钢工业。要求质地纯净，含碳酸钙镁的量较高，

层厚而分布稳定。如华南及长江流域震旦纪晚期的白云岩，宁镇山脉地区寒武纪的

白云岩均是目前开采的白云石矿。

③石英砂岩。为玻璃工业的重要原料，有些亦可作耐火材料之用。要求二氧化

硅的含量较高，杂质很少，即其他矿物含量甚少，颜色纯白，有一定厚度，延伸稳

定。如华北地区一些晚元古代的石英砂岩层，华南及长江流域晚泥盆世的石英砂岩

层均有开采价值。

④铝土页岩。为含三氧化二铝成分较高的页岩，作为耐火材料、陶瓷原料之用，

如含量特高者，则可作为铝土矿开采。通常呈红褐色、红色、暗灰色、绿灰色等，

手摸有滑腻感。最常见的铝土页岩与煤系地层有密切关系，或者与富含植物化石的

地层有关。如华北石炭纪和二叠纪的煤系地层中即富产铝土页岩，故煤矿附近均有

名瓷出产，如唐山、淄博均有瓷器问世，并闻名海外。

⑤煤层。在野外自然露头上很少看到巨厚的煤层，这是由于煤层极易风化剥蚀

的缘故，所以常见的只是一些“煤线”，我们在野外旅行或踏勘时要注意这样的有

希望找到煤层的“蛛丝马迹”，适当追索它的延伸方向，是否比较稳定，结合当地

的地质构造特点，判断其有无经济价值。

⑥油气层。在自然界露头上是很难见到出露油气的地层，而能见到的多是含有

沥青质的岩层，如臭灰岩、油页岩之类，有时也能在裂隙间看到一些渗透出来的油

迹，用纤维吸油，甚至可燃。又一种情况，裂隙间充填“沥青脉”，可闻沥青气味。

这些，都不能算找到油气层，只能算发现“油苗”。真正的含油气的岩层，均深埋

于地下，需要运用构造地质原理去勘探。只不过，“油苗”为我们提供了有希望的

油气层的根据。

⑦盐类地层。即含有食盐、钾盐、硫酸钠和苏打等的地层。在天然露头上常以

盐霜、溶蚀洞穴，盐碱土之类出现为标志，如附近有水洼地，则水溶液中含有某种

盐类，会发出异常的气味，根据这些迹象再作地质特征的观察。

⑧铁矿层。暴露于地表的铁矿层，因风化剥蚀而成为铁矿石碎块、碎屑，或经

氧化以后而成为褐铁矿的团块、赤色的土层，可作为找矿的标志。如遇磁铁矿，则

有磁性异常反应，可进一步追寻。

⑨含铜砂岩或含铜页岩。它们多见于杂色的碎屑沉积岩系中，常在红色岩层间

显示出浅绿色、灰绿色或灰色的岩层。甚至在局部地段出现翠绿色、深蓝色的如孔

雀石、铜蓝等矿物。个别情况还可见自然铜胶结的砾岩。

⑩锰矿层。沉积的锰矿层多见于铁质岩石、硅质岩石和碳酸盐类岩石间。它们

的风化露头，尤其在潮湿而温暖的气候条件下，锰会形成大量薄膜状和结核状的聚

集体。在强烈氧化情况下，则形成碳酸盐和硅酸盐的氧化物——锰帽。锰帽为黑色，

常为粉末状，易污手，所以在地质旅行时极易识别此类含矿层。

⑾磷矿层。地层中最主要的含磷岩层是浅海相的磷块岩，往往含在石灰岩、钙

质砂岩、燧石、燧石质泥岩内，有时则形成结核状、胶膜状而出现。野外的鉴定方

法极为简便，先滴一点硝酸，然后再滴一点钼酸铵，出现黄色（磷酸铵）粉末状溶

液者即显现磷灰石存在，色浓者示含磷量高。磷矿是制造农业肥料的主要原料，地

质旅行时应十分注意。我国西南地区及中南、华东各地寒武纪早期，震旦纪及早二

叠纪地层中均有发现，前者规模极大。这些磷矿层的附近，往往出现密集的小壳动

物群，特别是软舌螺类化石最多，它们就成为找矿的标志。

⑿硅藻土层。主要由化石硅藻组成，硅藻壳的主要成分是蛋白石。岩层呈白色、

浅黄色，质轻而软，孔隙度大，吸收性强，具薄层理。硅藻土在制糖、食品、石油

工业中作漂白剂之用，还可作绝热、隔音材料。我国的硅藻土矿多见于第三纪及第

四纪的湖泊相地层中，如吉林延边、山东临朐等地均有出产。

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