1樓：中地數媒
3.1.1確定各地質時代海陸分布
利用不同類群的古生物的生活環境各不相同的事實，判斷埋藏它們的地層是屬於海相還是屬於陸相。海洋生物顯然不同於陸地生物。我國華北地區石炭紀、二疊紀含煤岩係地層中，除產有大量植物化石外，還在不含植物化石岩層的上、下夾層中，找到其他海生無脊椎動物化石。
這一事實說明華北地區在石炭紀、二疊紀時期位於海－陸交替地帶。當海水退去時，陸上生長茂密的植物，植物遺體堆積形成煤層。當海水侵入時，海相生物如、腕足動物等開始繁盛，死亡的生物遺體隨著沉積物埋藏在煤層上、下的夾層中。
3.1.2判別各地質時代水域性質和環境
影響生物生存的主要環境因素有物理因素(包括溫度、水深、光照、底質和海拔等)、化學因素(包括氣體、鹽度、水體型別和離子等)、生物因素(共生、共棲和寄生等)。反過來可以利用古生物化石，通過「將今論古」的方法識別這些環境因素。
(1)確定古海岸線的位置
古海岸線的位置在地史時期不是固定不變的，根據地層中海相與陸相化石的橫向分布，綜合地層的岩性、構造各方面的資料，可大致確定該地質時代古海岸線的位置。
首先就要研究海－陸交界地區古生物群的特徵，在濱海地區，有很多古生物遺跡，一些蟲類與軟體動物的爬行印痕，它們生活時的洞穴和鑽孔，甚至鳥類或其他陸生動物行走的腳印，都能儲存成為化石。濱海潮間帶生物介殼經常被波浪搬運衝擊，以致破碎，所形成的化石是不完整的。為了適應動盪的近岸環境，有些底棲的生物，如雙殼類的牡蠣，具有厚重堅固的殼體。
現代腕足動物舌形貝(海豆芽)生活在熱帶或**帶日照充足、食物豐富的潮汐帶，利用長長的肉莖鑽入潛穴中生活，以保護自己。
(2)確定古海域的含鹽度
現代海生生物對海水含鹽度變化的反映是敏感的，正常海水含鹽度在35左右，一旦鹹化或淡化，生活在其中的生物就有一部分會遷移或死亡。因此，正常鹽度海水中的生物群，與鹹化海和淡化海中的都有區別。有些生物對水介質的鹽度要求十分嚴格，如珊瑚類、頭足類、棘皮類等只能生活在正常鹽度的海水中，稱為狹鹽度生物;有的生物如腹足類、雙殼類、介形類等既可在海水中生活，又可在淡水中生活，稱為廣鹽度生物。
利用不同生物對鹽度的適應性可以判別水介質的鹽度。
(3)推測古海域的海水深度
生物組分與水深的關係也十分密切。造礁珊瑚、鈣質海綿、藍藻、綠藻、紅藻等主要生活在淺水區;而頭足類、放射蟲、有孔蟲則從淺水到深水均可生存。因此，可根據生物組合型別恢復古鹽度和古水深。
(4)分析古海底的性質
不同性質的海底，聚集著不同底棲固著的生物群落，分析古生物介殼的形態特徵，可以判斷古海域的底質。
具有扎根和鑽蝕效能的生物生活在海底比較堅固的區域，營潛穴生活的舌形貝類僅適應於砂泥質的海底。自由躺臥的軟體動物多半生活在粗糙不平的海底，利用介殼表面的複雜裝飾以增強其與海底的摩擦，免受海水衝擊。
生活在3億年前、早已滅絕了的腕足動物長身貝類，腹殼凸，具有排列規則、細密或粗強的刺針;背殼凹，一般無刺，其生活方式是腹殼固著、背殼可以啟閉。腹殼上的針刺，可以如錨扎在底質上，避免殼體移動。
樹枝狀的珊瑚，經常生長在堅固的海底;生活在軟泥中的複體珊瑚，大都呈圓形或半球形，底部寬平，且表面形成褶皺。如我國西南地區志留紀與泥盆紀的泥岩層中所產珊瑚化石多數是複體的，外形近似「麵包」，頂圓底平，顯示當時的海底較為鬆軟。
(5)判斷古水介質的流動性
根據生物化石的形態或化石群埋藏的形式可以大致判斷出水介質的流動性。疊層石的外形同水的流動性有關，澳洲鯊魚灣觀察到靜水中疊層石為水平層理，水流增大時為波狀的表面，攪動性再增大時疊層石成穹窿狀，潮下帶由於常常滾動呈扁豆狀。
營漂浮或游泳生活方式的古生物，如筆石、竹節石等化石，在岩石層面上有時作定向排列，這是受水流的影響所致，長軸順著水流方向，一般尖銳的一端指向逆水流方向。
生物的儲存狀態可以反映介質的動力狀況，在動盪淺水條件下，生物難以原地儲存，僅儲存破碎的化石碎片;而在深水和靜水地帶，化石多原地甚至原位儲存且完整。在石灰岩裡，經常能採集到海百合類化石，但萼部標本十分稀少，大小相似的海百合莖卻常見，且支離分散，顯然是經過了搬運與分選，反映當時海水是動盪不定的。在貴州發現的關嶺動物群中，儲存了大量完整的海百合化石，說明它們是在比較寧靜的海水中沉積並儲存下來的。
(6)判斷古海水的溫度
海水的溫度對生物的類群組合與地理分布也有很大的影響。這就是說，海水的溫度不同，生物的類群也隨之不同。能夠生活在溫度多變的海水中的生物叫「廣溫生物」，只能生活在一定溫度海水中的生物叫「狹溫生物」。
測定古海域水溫，主要是依靠「狹溫生物」。
珊瑚是良好的測定古海域水溫的生物。現代珊瑚礁廣泛分布，生存於現今赤道南、北大約緯度60°的範圍內，也就是熱帶和**帶的淺海地區。這一地區的水溫常年為18～30℃。
在地層中若發現大量的珊瑚化石，就可以推測，這種地層沉積時的環境為熱帶、**帶的淺海環境。有些生物僅生活在中高緯度的低溫水域，如志留紀的腕足動物圖瓦貝是冷水環境的生物。
應用同位素分析法也可有效地測定古動物生活時期周圍海水的溫度。通過測定箭石化石及其圍岩中氧的同位素16o、18o，有人確定了德國、波蘭、澳大利亞、印度、日本、格陵蘭及阿根廷等國的中生代的古海水溫度，發現當時的歐洲有溫度逐漸降低的趨勢，而阿根廷則相反，古氣候屬於**帶的性質。
3.1.3恢復各地質時代古陸的環境
根據古生物恢復古陸的環境，必須首先了解陸相生物群的類別、特徵及其分布規律。定居在陸地上的生物，大致可分為3種型別:①絕大多數的脊椎動物和昆蟲;②淡水動物，主要是生活在湖泊、池沼的腹足類、瓣鰓類、介形類等;③陸生植物。
第一種和第三種由於它們的生活習性不同，在形態上顯示出較大的差別，與海生的同類分子易於區別。第二種海生與陸生的比較近似，主要不同之點是淡水中生活的種類通常屬群比較單調，而繁殖的速度卻很快，經常堆集成為巨厚的介殼層。另外，在淡水沉積中，海生無脊椎動物如珊瑚類、頭足類、腕足動物、棘皮動物等全部消失，苔蘚動物和海綿等也極為稀少。
根據某些淡水生物化石在某一地層中的大量富集和海相生物化石的全部絕跡，劃出這一地層的分布區域，就能夠推斷各地質時代的古陸與湖泊的大致位置和範圍。
對植物來說，一些闊葉的植物主要生活在熱帶，無生長年輪(如現代熱帶的棕櫚等);而有的僅見於溫暖或溫涼氣候條件下，具生長年輪(如現代的松柏類)。
3.1.4研究各地質時代的古氣候
氣候對於生物的類群組合、生長發育、地理分割槽等各方面都有顯著影響。根據各地質時代古生物群的生活習性和分布規律，再結合沉積物型別的特徵以及古地磁、同位素年齡各方面的分析，可以推斷地質歷史時期的古氣候。
化石是研究古氣候變化、劃分氣候帶的有利標誌。但某些能飛的鳥類、善遊的魚類、漂遊不定的無脊椎動物，它們的分布，或隨季節而遷移，或隨洋流而四散，在闡明古氣候時，這類生物化石是應當排除在外的。因此，利用化石資料判斷古氣候必須特別慎重。
一般來說，用來判斷古氣候的化石，植物是最可靠的，其次是底棲固著的無脊椎動物。
下面幾個例子說明這一問題。
1)北極和南極的氣候嚴寒，但並非自古以來如此。在位於北極圈內的格陵蘭等地，在距今約1000萬年的地層中，發現有大量植物化石，其中竟有生活在熱帶的木蘭、棕櫚等常綠喬木，說明當時的北極是終年遍披綠裝的。
2)晚石炭世至早二疊世(距今約3億年前)，隨著高等植物的迅速繁盛，其分布範圍日益擴大。在北半球的煤田地區採集到大量的植物化石，推測當時蕨類植物茂密、具有高大的樹幹和密厚的枝葉。從植物的器官分析，它們還缺少完善的防止水分蒸發的表皮層，木質部分和厚壁細胞均不發育，沒有年輪，多數為喬木狀植物。
由此推斷，當時的氣候是既溫暖又潮濕，大約相當於現今的熱帶與**帶。然而，當時的南半球景觀卻不是這樣，從地層中採到的植物化石以舌羊齒為主，屬於旱生植物，大都是矮小的灌木狀或類似草本的型別，樹葉緊密排列，而且堅厚，木質部分具有年輪，植物群的種類相當單調，數量貧缺。由此推斷，石炭紀和二疊紀時南半球的氣候可能寒冷而乾燥，與北半球相比差別是很明顯的。
由此可見，古生物化石是重建古地理的重要依據。但在運用化石恢復古地理時，必須注意要區分化石是原地埋藏還是異地埋藏。
原地埋藏的化石是指示古生物生活環境最好的標誌，異地埋藏的化石只能指示埋藏古生物遺體的環境，二者雖都具有研究古地理的價值，但意義不同。在區分化石屬原地埋藏還是異地埋藏時，要結合儲存化石的沉積岩一起研究，因為沉積岩的成分和結構能夠反映其沉積環境的特徵。如果化石屬於原地埋藏，則化石儲存較完整;表面細微構造往往未遭破壞，表面無磨損現象;成蟲與幼蟲共生，化石個體大小混雜堆積在一處;化石保持原來生活時的狀態(圖3.
1);沉積岩的沉積環境與其所儲存的古生物的生活環境是一致的。例如，造礁珊瑚的生活環境為海洋，水深不超過100m，水溫在18℃以上，海水清澈，水流平靜，這種環境裡的沉積物則為比較純淨的碳酸鈣和各種生物含鈣的硬體(如各種介殼)。因此，可以認為比較純的介殼灰岩中含大量造礁珊瑚化石時，就是原地埋藏，其分布地區就是溫暖氣候下海水流暢平靜而清淨的淺海。
如果是異地埋藏，則化石往往被磨蝕;不同種類化石混雜;大小具有分選性;化石所反映的生態環境與沉積環境不一致。例如，碎屑岩中出現的零星的造礁珊瑚化石，可能是破碎的珊瑚骨骼被海潮帶到濱海地區儲存下來的，要進一步證實這一設想，還需要仔細研究碎屑岩的成分及各種沉積特徵。
圖3.1 單體四射珊瑚在地層中的埋藏位置(據e.a.ивацова，1958，轉引自楊式溥，1993)
近年來，隨著生態地層學的發展，利用古生物群落研究生物的生活環境，使對古地理、古環境的研究精度大大提高，古生物群落中生物的豐度和分異度可敏感地反映介質的物理化學條件。在溫暖、淺水、動盪、富氧及水質清潔的海域，生物大量繁殖，因此生物豐度高，生物量巨大，分異性強;在水體侷限或滯流、深水、靜水、貧氧、水質混濁的水體中，生物繁殖困難，因此生物豐度低，生物量小，分異性差。
除了實體化石之外，遺跡化石也可用於恢復沉積環境，根據遺跡化石組合(遺跡相)(圖3.2)及生物擾動強度可以判別海水的相對深度，進而解釋沉積環境。一般來說，陸生動物(如恐龍)的足跡指示陸地環境;濱海和潮坪地區常見較深的潛穴，潛穴以簡單的垂直和u形為主，由淺海到半深海、深海，潛穴逐漸變為平行於層面分布，形態趨於複雜。
圖3.2 主要沉積環境中某些遺跡化石的分布(據heckel，1972)
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