鈣質超微化石

1～35微米大小的碳酸鈣質化石。包括顆石藻類所產生的顆石及與其相似的化石，也包括與顆石化石共生並且大小相近，但形狀不同，歸屬不明的絕滅類別如白堊紀的微錐石類與第三紀的盤星石類等。

基本介紹

• 中文名：鈣質超微化石
• 定義：1～35微米大小的碳酸鈣質化石
• 重要性：古海洋學研究主要材料
• 發現時間：1836年

研究簡史

當 C. G. 埃倫貝格 1836年發現白堊紀中鈣質超微化石時，以為是無機成因的物體，稱作形石(Morpholithe);直到19世紀60年代發現顆石結合成球狀的顆石球(coccosphaere)並在熱帶大洋中發現現生具顆石球的生物時才最終確定了顆石的生物成因。然而直到1954年，美國M.N.布拉姆萊特與W.R.里德爾提出鈣質超微化石的地層意義後，方才開始受到重視。尤其是60年代後期深海鑽探開始、掃描電子顯微鏡套用於生物學以來，受到地質界，特別是海洋地質界的廣泛注意，已經成為中、新生代海相地層與古海洋學研究的主要材料之一。

中國超微化石的研究於70年代晚期、80年代初期開始於東海與台灣地區，接著又在南海北部和華北地區的晚新生代、新疆地區的第三紀等地層中開展工作，為石油勘探，地層對比與古地理變遷研究提供了重要根據。

鈣質超微化石

鈣質超微化石圖片

鈣質超微化石圖片

顆石

形態

金藻門顆石藻綱單細胞生物的產物。顆石藻既具載色體，可以製造營養；又有鞭毛可以運動。因而長期以來被動物學家視為動物，被植物學家歸為植物。但近年來多被列為藻類並採用植物學命名方法。顆石藻在細胞的外層分泌出顆石，並排列成球面狀，形成顆石球，每個顆石藻所含顆石數量不等,最多可達200餘枚，即使同一種的個體其顆石數量亦有一定幅度變化。顆石藻在生命周期的不同階段具有不同的構造，一般非活動期具有顆石，活動期不具顆石或者具有另一類型的顆石。顆石藻生長迅速，主要以細胞分裂的方式進行繁殖，一天之內可分裂1～5次，然而也有有性生殖的報導。顆石藻靠光合作用自養，但也有攝食細菌和更小藻類的。

鈣質超微化石

組成

在電子顯微鏡下觀察，顆石由許多細小的方解石晶體排列而成。按晶體形狀顆石可分兩大類:一類全由形狀、大小相似的晶體構成，稱為同晶顆石另一類由不同類型的晶體配合而成,稱為異晶顆石。有時；同一種顆石藻可以產生這兩種顆石,如遠洋顆石Coccolithus pelagicus是異晶顆石，屬非活動期的產物；而其活動期則產生同晶顆石(圖1b)，同晶顆石易於溶解散失，雖然自中生代以來的地層中均有發現,但相當少見,通常在鈣質超微化石群中出現的，多屬異晶顆石。其基本構造系由一圈細小的晶體聯結成環，由一個或數個同心環聯結成盾。通常的顆石由上、下兩個盾相疊而成，在中央由中心管相連。貼近細胞的盾往往內凹,稱近極盾;靠外的盾常外凸，稱遠極盾。在顯微鏡正交偏光下觀察,顆石的盾顯示出四條消光帶,其位置隨載物台的旋轉而移動。由於各種顆石形狀不一，盾的數目、形狀、厚度、晶體的排列方式、數目、形狀不同，加以顆石中央可以有橋、十字或篩狀等等不同的構造，可以根據顆石在正交偏光下的干涉圖象和在單偏光下的透視圖象進行比較，作出鑑定。

鈣質超微化石

形狀

典型的顆石為上述的雙盤型，通常呈橢圓形，如顆石（Coccolithus、橋石（Gephyrocapsa,）、艾氏石（Emiliania）；也有呈圓形者，如鈣盤石（Calcidiscus）；亦有呈螺旋形者，如螺球石（Helicosphaera）。由於盾或者中央構造的形態，可以成為邊緣加厚的盤石形，如條球石（Syracosphaera）及邊緣高聳的籃石型，如籃石（Scyphosphaera）或長菱形的舟石型，如舟石（Scapholithus）和長棒形的棒石型,如棒石（Rhabdosphaera,）等。

非顆石類

與顆石類形狀不同而與之共生，一般構造比較簡單，大多由少量的方解石晶體構成，個體也往往較大，如五個片狀晶體構成的五邊石型（如五邊石或布拉魯德石Brarudosphaera），兩個晶體組成鉤形或馬蹄形的角狀石型（如角狀石Ceratolithus）,幾個長形晶體構成的星石型(如盤星石Discoaster),短柱楔形的楔石型 (如楔石Sphenolithus)等等。有的已經查明屬性,如由多邊形晶體組成空球狀的胸球石（Thoracosphaera屬於鈣質甲藻）。

鈣質超微化石

分類

對於鈣質超微化石屬以上的分類，並無一致意見，因此有些學者寧可按字母為序排列屬種。按W.W.海(1977)統計,共40科，230屬；K.佩克－尼爾森(1985)列出有地層意義的類別,計：中生代23科、196屬，新生代20科，120屬。

意義及套用

介紹

可靠的鈣質超微化石始於侏羅紀，但在古生代與三疊紀地層中亦曾有零星發現，如中國南部泥盆系中便曾有報導。鈣質超微化石個體微小，數量極多，在1立方厘米現代大洋鈣質軟泥中可含多達1萬億枚的顆石，在淺海沉積中亦可達10億枚，因此一般取樣幾分之一毫升即可，適用於海底鑽孔和岩屑、壁心樣品。加以超微化石分布廣泛、演化迅速，是深海鑽探和海上石油勘探中生物地層工作的主要依據之一。

泥灰質海相沉積

用於鈣質超微化石分析的樣品以泥灰質海相沉積為最好，但凡含有細粒沉積物的海相地層均可使用，唯不含鈣質或重結晶、變質的岩層不能適用。通常使用的分析方法極其簡單，只需取米粒大小的樣品加水，用塗片法製片或加入加拿大樹膠制固定片後,即可在放大600～1000倍左右的偏光顯微鏡下觀察鑑定；只在作詳細研究或對第四紀等地層中特別細小的超微化石作鑑定時，才需使用電子顯微鏡放大數千、上萬倍觀察。

侏羅紀以來的海相地層

鈣質超微化石的套用亦局限於侏羅紀以來的海相地層，其中侏羅紀的已描述70屬，但目前尚缺乏成熟的化石劃分方案。白堊紀時超微化石的屬種最為豐富，H.西辛格(1977)根據西歐剖面分為26個化石帶 (CC1-CC26)，P.H.羅思 (1978)據北大西洋材料分出23個化石帶(NC1-NC23)；新生代的化石分帶運用最廣,E.馬蒂尼(1971)據陸地剖面分出早第三紀25個化石帶 (NP1- NP25)和晚第三紀以來21個化石帶（NN1- NN21）；D. 布克里(1973，1975) 以及大方和布克里(1980)以深海剖面為主分出早第三紀19個帶(CP1- CP19)和晚第三紀以來15個帶(CN1-CN15) 。在中生代地層中，分帶化石除顆石類外有微錐石（Nannoconus）等；在第三紀地層中，主要靠盤星石(Discoaster)、螺球石 (Helicospheare)、楔石(Sphe-nolithus)等。其中特別重要的是盤星石類化石,演化迅速、規律明顯，以古新世到上新世由笨重變細弱，古新世- 始新世時的類型枝數多，枝間縫合線彎曲、呈玫瑰狀，中新世- 上新世枝數變少，枝間縫合線直、呈星狀，是第三紀地層劃分的良好根據。中國如南海北部與台灣的第三紀，鈣質超微化石已是地層劃分的主要依據之一。然而鈣質超微化石個體過小,容易再沉積和污染,亦易於溶解、重結晶和自生加大，為鑑定和套用帶來困難；加以大多屬種限於溫暖海區，上述化石分帶主要只適用於較低緯度區。

鈣質超微化石

顆石藻屬海相浮游生物

現代顆石藻屬海相浮游生物，主要生活在開放性海域，但海灣、瀉湖、河口甚至淡水中也有，唯屬種急劇減少。在現代大約200種顆石藻中僅兩種見於淡水,且不能保存為化石。鈣質超微化石大量地與浮游有孔蟲共生；但在缺乏浮游有孔蟲的近岸地層中，如台灣與南海北部的漸新統,仍可有鈣質超微化石產出並指示地層年代;甚至在早第三紀的渤海灣盆地非海相地層中，也有屬種單調的顆石類化石產出，可能系海水短暫影響的產物。

鈣質超微化石

鈣質超微化石對溫度反應靈敏，因而可以按屬種分布作古溫度定性分析，也可以用各種的百分含量通過轉換函式等數學方法求得古溫度定量數值，還可以用鈣質超微化石的氧同位素δO測定古溫度。此外，鈣質超微化石還有大洋水團的指示性種，如薄形傘球石Umbello-sphaera tenuis的普遍存在指示現代東海的外海水屬於北太平洋水團。因此，在古海洋學研究中有廣泛的套用。