地层古生物学

学科介绍

　　地层古生物学（stratigraphicalpaleontology）古生物学的一个分支学科，它根据化石的垂向分布，研究生物进化发展的规律。它区别于“描述古生物学”，接近“理论古生物学”。它与生物地层学是互相渗透、互相交叉的姐妹学科。以往这两学科常混为一谈，例如，1909年比利时古生物学家L·多洛在《生态古生物学》一书中建议区分纯古生物学和实用地层古生物学，并称后者为生物地层学。此后，不少学者如Л．Ш．达维塔什维利等把这两个术语视为同义语，也即沿用多洛的建议。1948年R．C．穆尔把研究生物发展历史的古生物学称为地层古生物学。1955年E．尼韦尔森发表的专著《地层古生物学》，按地质时代论述生物的发展和地理分布。但其内容仍然以“实用”为主，多半是生物地层问题。自尼韦尔森以来，探讨生物发展规律的理论论文与日俱增，因此认为有必要把地层古生物学与生物地层学明确区分，前者属于古生物学范畴。后者是地层学的一部分。C．R．达尔文在《物种起源》和C．莱尔在《地质学原理》等名著中阐述的有机界的变迁、进化方式、绝灭机制及地质记录不完全等问题，是地层古生物学的重要内容。古生物学已经积累了极其丰富的进化证据，地层古生物学着重阐述生物进化中的重要事件，生物在进化上的突破和集群绝灭与地质历史的关系。进化方式的研究是地层古生物学的重要课题之一。按照达尔文的理论，在地层中生物的“无数过渡的类型一定曾经存在过”，因此他提出的进化模式是“同一纲中一切生物的亲缘关系常常用一株小树来表示”。达尔文的这个理论近代被称之为谱系渐变论。达尔文当时曾指出他的学说中的一个难点：“如果物种是从其他物种一点点地逐渐变成的，那末，为什么我们没有看到无数的过渡类型呢？”“虽然它们必定曾经在那里存在过，并且可能以化石状态在那里埋存着。”他解释主要原因是“地质记录的不完整”。近年来，N．埃尔德雷奇及古尔德等学者提出异议，他们以间断平衡论来描绘物种进化的过程，认为物种是间断式的跃进，缺乏过渡类型是客观事实。P．C．西尔维斯特-布拉德利（1977）根据古生物资料，综合前两种观点提出第三种进化的模式，他称之为网式物种形成。这个模式的主要过程是祖先物种在爆发式扩展到各地理区后，由于受不同的地理条件的影响而分化，形成不同的变异类型；又由于边缘地区的杂交而成为多型种，经过多次分化，各变异类型在隔离的条件下最后形成许多新种。地层古生物学家还重视各类生物在地史上的演化趋向和发展阶段。化石类群的绝灭，在地史上最大最明显的有两次，一次是二叠纪末期，另一次是白垩纪末期。关于集群绝灭的原因有许多假说。少数科学家试图从宇宙发展寻找原因，大多数地层古生物学家相信地质历史发展是集群绝灭的直接或间接原因。达尔文论断“稀少是绝灭的预告”，为大量化石资料所证实。随着古生物学及生物学理论的深入和新技术、新方法，包括计算机技术的不断进展，古生物化石的新发现，地层古生物学也会随之得到发展。而古生物地理学和古气候学的发展也需要地层古生物学提供的资料。
　　

我国的地层古生物学

　　中国地质大学古生物学与地层学专业创建于50年代，是中国第一个古生物学与地层学专业，历史悠久，师资力量雄厚。现有研究人员25人，其中中国科学院院士2人，教授16人，副教授5人，博士研究生导师12人，具有博士学位者20人，占80%；具有硕士者4人，占16%，8人具有博士后经历。长期的合作研究造就了一个高质量、高层次、结构合理、多学科密切结合、能够解决一些复杂地质问题的学术研究梯队。几十年来一直是培育古生物学与地层学高级技术人才的重要基地，为国家培养了一大批专业技术人员，为国民经济建设做出了重要贡献，毕业生中有一些已经成为中国科学院院士。中国地质大学古生物学与地层学专业又是一个重要的科学研究基地，研究领域宽广，综合性强。除了多门类化石的分类学研究，还利用明显的人才和多学科支撑优势，开展了大量综合性研究。近年来负责和承担了许多国际合作项目、国家“攀登”计划项目、“973”项目，“863”项目和自然科学基金重大项目，取得了丰硕的研究成果。特别是在历史大地构造、生物古地理、古大陆再造、层序地层学和综合地层学、大陆边缘地质以及多层圈相互作用、古地理-古环境演变与沉积矿产资源的形成环境相关性等方面的研究已经达到国际先进水平，有些方面接近国际领先水平。在长期的科学研究活动中，形成了明显的研究方向。
　　

在我国的研究划分

　　1、高分辨率综合地层和年代地层自然界线：
　　以“地球发展阶段论”和“节律观”为指导，重视多学科的相互交叉渗透，充分运用多学科综合研究手段对地球演化突变期的地质记录进行岩石地层、生物地层、事件地层以及生态地层、磁性地层和同位素地层等多学科的高分辨率综合地层研究，揭示地层记录中各种特征演化的自然节律，重建地球演化突变期生物圈与沉积圈的协同演化和各种地质事件之间的相互关系。在此基础上论证重要地层界线位置及其优化方案，使年代地层单元与地球发展演化的自然节律相对应，提高了年代地层对比的精度和可操作性，建立高分辨和高精度地层划分和对比格架，解决一些重要地层界线在不同沉积相区地层的高精度对比问题。把年代地层与地球演化的节律相结合，对现行的确定GSSP方法程序提出深化和改进方案，努力尝试建立反映地球演化自然节律的新一代地质年代表。在这个地球科学的根本问题上有所建树。以地球演化突变期重大地质事件及其关键科学问题的综合研究为突破口，以带动学科的深入发展，侧重地球浅层系统的相互作用和环境演变过程研究。
　　2、层序地层和海平面变化：
　　以露头层序地层为主，对各种沉积相区进行深入细致的层序地层学研究，建立高分辨地层序列和地层格架与海平面变化旋回，在层序地层学及其促进相关学科的发展方面形成一套较为系统的理论和方法，进一步完善了层序地层级别体系及其与天文周期的可能联系，试图使年代地层系统反映地球和天体相互影响的自然周期。加速推广露头层序地层学在油气资源与沉积矿产勘探和区域地质制图方面的实际应用。从而在露头层序地层学的理论、方法、实践等方面提出新的认识，努力建立中国层序-年代地层系统，充实和完善地质年表。使我国在露头层序地层学研究理论、研究方法和研究实践上继续保持国际领先地位。
　　3、古地理和古大陆再造：
　　以“全球构造活动论”的地球演化观为指导，以全球古大陆再造为重点，综合运用古地磁、生物古地理、沉积和古气候等资料，重视GIS和计算机自动成图等新技术和新方法的开发和应用，通过地球演化突变期沉积作用、地层格架、生物古地理、地球化学研究分析，研究大地构造分区和不同大地构造单元之间的演化关系。把古地理研究与地球动力学相结合，探讨地球表层的行为及其与深部作用之间的关系。把古地理研究与盆地分析、岩浆活动、火山作用与地球的深部过程联系起来，重建地史时期地球动力学演化特征，揭示地球的整体演化规律。这项研究将推动相关学科，包括历史大地构造、沉积古地理、生物古地理、古地磁及相关地理信息系统等研究的综合发展。
　　4、微体古生物学：
　　除了微体古生物系统分类研究外，主要致力于微体古生物学综合研究体系的建设，以微体古生物类群的系统古生物学、古生态学和生物地层学研究与古海洋环境、古全球变化研究相结合为特色，重点研究有孔虫、钙质超微化石、沟鞭藻等微体生物门类的生态学、地层学、气候学和海洋学意义，特别重视在能源勘查以及海洋资源评价中的应用研究。可能将在海洋生物壳体的微量元素（Cd/Ca、Sr/Ca）、同位素（44Ca/48Ca）特征与海洋生产力的关系、古厄尔尼诺（ElNino）的生物和生物化学信号识别、白垩/第三纪的界线事件和特提斯海的最高海相层层位研究等方向取得重要突破。
　　5、进化古生物学：
　　在进化古生物学方面的主要研究领域为软体动物系统古生物学、古生态学及遗迹化石学、古植物学、第四纪哺乳动物、古人类学及第四纪地质学。在系统古生物学、中生代生物地层学、华夏植物群和陆相遗迹化石与环境关系、热河动物群生态环境及埋藏、以及地史关键时期生物的绝灭-残存-复苏-辐射型式等方面有望取得突破性的成果。在进化古生物学研究领域，除了要巩固我校的研究特色以外，还要在下列几个方面不断拓展：（1）古生物学新概念、新理论、新技术方法的研究；（3）古生物学重大问题和热点问题研究；（3）古生物学研究与重大地质问题研究的结合。
　　6、古海洋学：
　　重点研究南海海域的生物化石记录、沉积地球化学记录与高频气候变化，西太平洋—北印度洋表层热传输及其对华南地区气候变化的影响，孟加拉湾古海洋学信号对青藏高原构造隆升的响应。将在15万年以来西太平洋—北印度洋温盐传输体系的变化特征及其对我国西南地区的降雨影晌、350万年以来孟加拉湾水域表层水团化学性质和营养度的变化与青藏高原隆升的耦合关系等方向可能取得重要突破。