一段灰岩剖面里拣到几枚小壳,长 10–30 毫米,有人立刻据此报出时代。常见的问题不在鉴定,而在标本是不是原地埋的:磨圆、破碎、与围岩不同色的化石,可能是从更老地层冲出来再沉积的,用它定层位会偏老。
先确认化石是原地埋藏,再谈用它定时代
标准化石要满足几条:演化快、地质延限短、地理分布广、数量多、易保存易认。笔石、菊石、䗴与三叶虫常担此任,浮游或游泳的类群比底栖的跨区对比更可靠。延限短、分布广两条同时成立,才有定年价值。
先查保存状态:壳面纹饰清楚、未被磨圆、与围岩同期胶结,是原地埋藏;壳体滚圆、表面有磨蚀、被后期胶结物包住,多为再搬运。再沉积化石只能给出不早于其原生层位的上限,不能定所在层的时代。
延限带画的是首现到末现的时间,与岩性界线不重合
延限带以某分类单元的首次出现到末次出现之间的地层体为依据,标的是一段时间,不是一套岩性。同一层灰岩可以跨好几个延限带,同一个延限带也能横跨几个岩性段。延限带界线与组、段的界线不重合。
岩石地层单位按岩性划分,界线常穿时;生物地层单位按化石首现末现划分,更接近等时。野外要在连续剖面上逐层采样,单层厚常 10–50 厘米,采样间距 0.2–1 米,把每层的化石组合与位置记下来。
首现、末现与共存延限三条线交叉,定层位最硬
单个属的延限带偏宽,把两个或三个属的延限叠起来取共存区间,层位就卡得更窄,这类叫共存延限带。谱系带则取演化序列中的一段。共存延限带比单一延限带更能定层位,是分带对比常用的做法。
定层位还要靠上下层序与多门类互证:下老上新是前提,笔石、菊石、䗴各给时限,几组一致才敢报。高精度化石带可短到 1–3 百万年,长的延限跨数十百万年,精度差得远,记录时须写明依据。
指相化石与长延限分子最容易被误当标准化石
指相化石反映的是环境,不是时代:造礁珊瑚、某些底栖有孔虫、叠层石形态都随水深与盐度变,同一组合能在不同纪反复出现。把它们当标准化石,会把浅海相误报成某个固定时代,也丢掉环境信息。
长延限的分子同样不能定年:海豆芽一类从古生代延续至今,跨度超过 500 百万年,几乎不提供时间分辨率。反过来,一个属在某区的末次出现也可能只是本地消失。先分清指相、长延限与再沉积三类,再谈定带。
关键数据
下列数值为常见范围,随类群与剖面完整程度变动。记录时写明采样层位、标本保存状态、首现末现位置与共生化石;只写拣到几枚化石,事后无法复核,也难与邻区剖面的化石带对比,更无从判再沉积。
- 常见可采标本壳径 10–30 毫米,灰岩单层厚常 10–50 厘米。
- 剖面逐层采样间距常 0.2–1 米,连续出露可达 10–50 米。
- 高精度化石带可短到 1–3 百万年,长延限可跨数十百万年。
- 延限带依据首现到末现,岩石地层单位依据岩性,两者界线不重合。
- 海豆芽一类延限超过 500 百万年,几乎不能用于定年。
- 寒武纪约 539–485 百万年、奥陶至志留纪约 485–419 百万年、石炭至二叠纪约 359–252 百万年各有常用标准化石。
边界
化石记录本身不完整:采样不足会让一个属的末次出现显得偏早、首次出现显得偏晚;不同地区的迁移与生物地理分区又让首现末现并不完全等时。硬壳易保存、软体难保存,组合天然有偏,单枚标本不足以划带。
延限带只给相对先后,绝对年龄要靠同位素测年标定,二者不能混为一谈。本文判断:单一门类的单个标本不足以报精确时代,宜用共存延限带加上下层序,并注明依据究竟是生物带还是岩性段。
参考文献
- 龚一鸣, 张克信 主编.《地层学基础与前沿》. 中国地质大学出版社, 2007. —— 生物地层单位与延限带。
- 刘本培, 全秋琦 主编.《地史学教程》(第三版). 地质出版社, 1996. —— 标准化石与地层对比。
- 《中国地层典》编委会.《中国地层典》. 地质出版社. —— 各纪化石带与层型。
- International Commission on Stratigraphy. International Chronostratigraphic Chart (stratigraphy.org). —— 地质年代数值。