叠层石毕业论文

在中国搞古生物化石研究的学者，应该不会忘了1923年，因为在1923年中国古生物学研究开始真正起步了，首先，1923年11月中国人民的老朋友曾经在中国工作几十年并最终安葬在中国的葛利普教授在当时的热河省凌源进行化石考古和挖掘工作，命名了当时凌源含狼鳍鱼的地层为“热河系”；1928年他进而提出“热河动物群”之名。从此经过百年的考古发现和研究“热河生物群”早已名扬天下。美国地质学家葛利普教授 1923年诞生了中国地质古生物学家最早发表的古生物学学术文章，它就是北京大学地系教授李四光于1923年12月在英文版《中国地质学会志》Bull. Geol. China)的第2卷3-4合期上发表了《鉴定䗴类的图解法及其对华北䗴科研究的一些结果》一文。 在李四光的文中有属种的拉丁文名称，有化石特征的详细描述、比较、讨论，有产地层位的具体记载，有图版和图版说明。该文首先叙述了这类属于原生动物门有孔虫纲化石的特征，其外形像一纺锤（纺织机上的线筒），因此叫它“纺锤虫”。李四光根据中文古代纺锤称为“筳”，在它左边加了一个“形旁”——“虫”，而右边的“筳”是声旁，两者合起来组成了一个形声字——“䗴”，李四光所造的这个字，从那时起就在中国古生物学界沿用至今。论文对8个种及变种都做了描述，并有两个图版（共19个薄片的相片）加以表示。论文记载这些种产自直隶（河北）、山西、山东、河南、甘肃诸省的十多个地点，含化石层层数最少为一层，最多达4层（山西阳泉）。论文将这些种与国外各地之链作了对比，认为它们都属于上石炭统——太原统（相当于乌拉尔统）。 另外，在1923年12月出版的农商部地质调查所《地质汇报》第5号第2册("Bull. Geol. Surv. China,No.5,pt.2”）上有一篇中国地质学家周赞衡写的题为“山东白垩纪之植物化石”（“A Preliminary Note on some Younger Mesozoic Plants fromShantung")的论文，文中描述了产自山东下白垩统的如下植物化石属共计7属11种（其中1旧种，4新种，2相似种，4未定种）。有两页图版，为手描图。李四光和周赞衡的文章发表几乎是同时的，可以并列称为“中国人最早发表的古生物学学术文章。 另外在1923年5月中国古脊椎动物学的奠基者和领路人德日进与桑志华在宁夏灵武水洞沟发现更新世晚期化石群，包括哺乳动物、鸟类及旧石器等，称为“水洞沟文化”。 另外，中国地质古生物学家所写的第一部古生物学专著应该是1924年12月孙云铸发表于《中国古生物志》乙种第1号第4册的论著，题目是《中国北部寒武纪动物化石》这标志着中国古生物学家也能从事深入的古生物鉴定和研究，写出大部头的著作。该书首先简述了中国北方，主要是华北的直隶（河北）省、东北的奉天（辽宁）省和山东省泰安地区与张夏地区的寒武纪地层。其实早在1920年葛利普刚到中国，就在《地质汇报》第2号上发表了两篇古生物学论文，一篇是“中国二叠纪新发现之阔翅类化石”，另一篇是“直隶开平之下二叠纪动物化石”。在前一篇论文中，描述了一个阔翅类昆虫的新种——Eurypte(Anthraconectes?)chinensi(sp.nov.)。在后一篇论文中，描述了苔鲜动物的Polypora属。这应该是中国发表的最早的两篇古生物学论文了 这里介绍一下葛利普，葛利普(1870-1946)是德裔美国地质学家、古生物学家、地层学家。葛利普是一专多能的地质学家，他一生发表近300种学术著作，当时已经50岁的葛利普辞别故园与妻女，于1920年来到中国，任农商部地质调查所古生物室主任，兼北京大学地质系古生物学教授。北洋政府成立中央研究院之后，他1929年任中央研究院地质研究所通讯研究员。1934年任北京大学地质系系主任，从此他为中国地质事业以及古生物研究事业贡献了后半生。 1922年2月3日中国地质学会在北京成立，学会的刊物是《中国地质学会志》，许多古生物学研究论文在这一刊物上发表。该年4月葛利普在中国地质学会的会议上宣读“论震旦纪”的论文，这是对震旦系的第一次全面总结。《中国古生物志》创刊，出版了甲种第一号第一册“南满第三纪初期之植物化石”（傅兰林著），乙种第一号第一册（总第一号）“中国北部奥陶纪动物化石”（葛利普著）和第二号第一册“四射珊瑚化石”（葛利普著）。傅兰林和葛利普是外国人，虽然在中国受中国政府邀请搞研究， 他 们发表的论文是职务行为，这也属于中国发表的最早的几篇古生物学论文。 中国出版的第一部古生物学专著是1922年4月，葛利普的古生物学专著《中国北部奥陶纪动物化石》，以《中国古生物志》乙种第1号第1册的形式出版。葛利普受聘为北京大学的地质系古生物学教授、农商部地质调查所古生物研究室主任，是在中国土地上为中国地质古生物科学事业而工作的，他的研究成果也作为该所的系列出版物而问世，所以，他以上两篇文章和一部专著的出版就标志着中国地质古生物科学事业的发端。李四光说起葛利普他还有以下不朽的成就，比如著名的周口店北京人遗址现在仍在挖掘，人们仍然在不断寻找那丢失的北京猿人头盖骨。而葛利普教授恰是“北京人 (Peking Man) ”的起名者， 当年周口店发现人类化石的消息，之所以能迅速传遍全世界，与这一简单易记的名称是分不开的。第二中国的古生物学者不断在国外权威杂志《自然》、《科学》等杂志上发表根据在辽西发现的恐龙化石的研究成果，而这不能不追溯到葛利普教授早期提出的“热河动物群”。” 1928 年，美国著名地质古生物学家葛利普教授出版了一部科学巨著--《中国地质史》 ( Stratigraphy of China 直译为《中国地层学》 ) 。在这部书里， 他第一次提出了"热河动物群"这一名词， 用来代表分布于东亚狼鳍鱼岩系的综合化石群。 第三在 2005 年整修后重新开馆的中国地质博物馆里， 也陈列着葛利普先生鉴定 的 化 石 (Gymnosolen Grabau,Age: Precambrian, Locality: Jinzhou,Liaoning Province 葛利普裸枝叠层石， 时代： 前寒武纪， 产地： 辽宁金州)第四中国浙江省长兴县人民塑造了一个葛利普教授的塑像， 放在长兴“金钉子”博物馆里。 这是因为葛利普教授在1931 年确定了“长兴灰岩”地层， 它是“二叠系到三叠系地质连续剖面”的代名词。 此后“长兴灰岩”， 成为地质学上一个专用名词，从而载入国际地层学史册，并得到世界公认。 2001 年 3 月，国际地科联过投票，正式将浙江长兴灰岩的 D 剖面确定为全球二叠－－三叠系界线层型及点（英文简称"金钉子"）。长兴“金钉子” 是地球史上最重要的断代界线之一， 也是地球 历史 上六次生物大灭绝中最大的一次绝灭事件和全球变化相联系的点位，2001 年 3 月被国际地质科学联合会正式确定为全球对比标准点位。其意义相当于大英博物馆的铂金米达尺，成了世界标准。第五在美国国家航空和宇宙航行局网站上可以查到月球上以葛利普命名了“葛利普背侧”，一个在月亮上的山脊。葛利普教授逝世已经多年，人们仍然在不在美国国家航空和宇宙航行局网站上可以查到月球上以葛利普命名了“葛利普背侧”，一个在月亮上的山脊。 在北京大学地质系学习的中国地质学先驱之一朱森曾经回忆著名的美籍地质学家A. W. 葛利普 (Grabau) 为他们讲授古生物学、葛利普老师不仅学问渊博，而且待人诚恳，使他们受到很大的教益，他们不仅重视课堂学习而且躬行实践，重视野外现场考察。北京西山是他们实习的重要基地。葛利普、翁文灏曾带他们去热河实习。 有媒体报道：1923年11月初，中国的东北大地被层银白色包裹得分外妖娆，早晨的屋檐下还挂着晶莹的冰柱。在这个时节，从来没有考察队进人热河省进行野外发掘工作。而北京大学的一支小型地质野外考察队此时却悄然抵达此地。他们由葛利普教授和翁文灏带队，乘着吉普车，向热河省凌源县进发。葛利普是国际上大名鼎鼎的地质学家，他此行是为了考察1880年由法国鱼类学家索瓦士研究的发现于此地的狼鳍鱼化石的地层。在凌源附近的山头，葛利普发现并采集了大量狼鳍鱼与尾类蜉蝣化石，但并无其他斩获。辽西化石群1923年，葛利普在《中国地质学》中，把当时热河省凌源县附近含化石的地层定名为热河系。1928年，他又提出了“热河动物群”的名称，用来代表分布于东亚狼鳍鱼岩系的综合动物化石群。后来， 中国的顾知微院士把与热河动物群同时期的植物群也包括进来，统称为热河生物群。

只有行星才能产生生命必须的水和养分

近年来微生物成矿作用越来越受到重视，它是现代成矿作用的一种重要类型。世界各国一些矿床，如中国的东川铜矿和滇黔桂微细浸染金矿的形成与微生物活动关系十分密切。80年代以来，随着生物学、环境科学、古生物学和一些矿床的深入研究，愈来愈多的新资料表明，尽管沉积矿床的最终形成是多因素、多阶段作用的结果，但早期的生物作用却是最重要的因素和作用阶段。生物成矿作用的研究现已开始受到广泛重视，正在成为当前地质科学研究的一个新的前沿和生长点。

1）微生物成矿作用研究的背景和意义

作为地球表层最活跃的地质营力之一，生物作用可以直接形成可燃有机矿产。一些非金属矿产如硫、磷的生物成矿作用研究也相继取得了一系列成果，对金属矿床的生物成矿作用研究也正深入开展。微生物可以在许多阶段（如沉积、成岩、构造和变质作用、成矿和风化等）参与作用。但在不同的成矿阶段微生物成矿作用的重要性和表现形式则完全不同。具体到某个特定的矿床的某个成矿阶段，可能是某种生物作用占主导。现代生物学研究和各种实验结果（如生物成矿试验和工业废水微生物处理试验），都说明微生物及其有机质对P、Fe、Mn、Mg、Cu、Pb、Zn、V、U、Cr、Ni、Mo、Co、Au、Ag、Pt、Hg、S、As、Se、Sb、I及许多稀有分散元素的析离、运移和沉淀都有很强的能力和显著作用。概括起来，微生物参与形成矿床的方式主要有以下几种（朱士兴，1993）：

（1）微生物直接聚集成矿元素的作用：微生物因生理的需要对许多元素或矿物质具有直接吸收和吸附的功能。微生物对许多金属元素都具有惊人的富集能力。在不同的环境条件下，它们的富集系数有较大的变化，并存在选择富集作用。例如，在主要由藻类和细菌组成的海洋生物群中，许多元素的富集浓度可以比海水中的浓度高几百倍到几十万倍。美国和加拿大的一些实验研究证明，海藻特别是小球藻对金具有很强的吸附能力，许多微生物聚金能力惊人，如加利福尼亚州菲格罗阿湖的藻席含金达18kg/t。目前对微生物聚集金属元素研究较多的除了Fe、Mn外则是Au、Ag、Cu和Pb等。微生物成矿作用中微生物固定金属的机制不外是两种：一种是通过介质起作用；另一种是细胞直接与金属作用。许多金属元素对生物都有很大的毒性，但生物在某些环境下有很大的抗毒性。生物学家们研究发现，生物可以通过许多途径来消除这些不利因素而对某些毒性很大的金属有很强的吸收能力。微生物这些抗毒性机制为生物参与成矿提供了可能，因为在一些不利的环境中（如金属浓度很高），生物的抗毒性功能会打破金属在固液相之间的平衡，从而导致金属在固相中富集起来。

（2）微生物的生物化学沉淀作用：微生物在改变环境的物化参数上对成矿具有普遍意义。它的新陈代谢作用不仅能引起有关元素组合关系的转变和生成新矿物，还能改变周围溶液的酸碱度和氧化-还原电位，从而造成一个有利于某些新矿物沉淀的微环境，如硫化细菌可使硫氧化形成硫酸根，并由此形成硫酸盐矿物；而厌氧呼吸型的反硫化细菌则能使硫酸盐还原而生成硫化氢，后者与金属作用会生成各种金属硫化物，形成还原型金属矿物。微生物在氧化条件下不仅形成局部的还原环境，并有一个使化学条件起变化的界面。

（3）微生物的生物物理沉淀作用：现代叠层石的研究表明，具粘液鞘的丝状构造叠层石微生物，由于它们的能动作用（颤动和趋光滑动），对海水中的矿物颗粒或含矿岩屑有很强的粘结和捕获作用。微生物形成的叠层石柱体和由它们组成的礁体由于使水动力状况发生突然变化（变小），从而使被搬运的矿物质或含矿碎屑在叠层石柱体之间或其礁体前后因受阻而发生物理沉积和富集作用。

（4）微生物产生有机质参与成矿作用：微生物的代谢作用或死亡后被分解能生成各种有机质，如有机酸、有机碱、有机质胶体和含碳物质。这些有机质热稳定性低，在成矿元素的活化、迁移、沉淀和富集过程中起着重要作用。这些有机质，有的与金属形成络合物-螯合物进入沉积物中，在成岩作用时释放出金属或被置换形成更稳定的络合物；有的（有机胶体和微粒）可通过物理吸附作用而富集大量金属离子。有的（如有机碳）是还原剂，使易溶的高价离子还原成难溶的低价离子，从而使它们沉淀和富集。例如：日本用含腐植酸的泥浆处理重金属废水，对Hg、Cd、Cu、Ni、Zn等离子的去除率达98%以上，中国有人用腐植酸煤和腐植酸树脂处理含Hg、Pb、Cd、Cu、Zn、Cr、Ni和Co等离子的工业废水试验也获得理想的结果。近年来，对矿床中流体包裹体中有机质的研究，更进一步说明了有机质是微生物参与成矿的证据之一。

2）微生物成矿作用研究内容

（1）生物成矿作用的证据和标志。为了开展本项工作首先必须要有生物成矿作用的充分证据和标志。为此，需进行3个方面的研究：①对矿床全面开展古生物学及其生物沉积构造（如叠层石、核形石、珠粒、凝块石等）的研究，提出生物成矿作用的直接证据；②对含矿岩系、含矿层和夹层分别开展生物矿物晶体学、微量元素、稳定同位素和有机地球化学的研究，确定生物成矿作用的间接标志及其标志物的类型和特征；③通过对含矿岩系与非含矿岩系以及与其他矿种含矿岩系的比较，确定与该矿床有关的古生物、生物沉积构造以及生物地球化学标志物的特点和专属关系。

（2）生物成矿作用的方式和机理。①将上述古生物和生物地球化学资料与矿床形成的地质背景、岩相古地理和矿石结构、构造资料相结合，对生物成矿作用方式和机理问题提出推理性的意见；②进行模拟实验，结合其他实验结果（如大量的处理工业废水的试验资料）丰富和完善上述推理性的认识，并最终提出科学的关于生物成矿作用方式和机理的意见。

（3）矿物分带与生物相分带关系。为了探讨新的找矿标志，还要进行以下的工作：①研究矿床中的矿物分带，了解其具体的时空分布规律；②研究矿床中古生物相与沉积相的分带，阐明其与矿物相分带的关系；③研究并确定不同矿物带生物地球化学和生物标志的特点（朱士兴，1993）。

通过上述研究，最终以新的资料和观点总结出不同矿床的分布规律和找矿方向。既有科学的成矿理论又可指出实用的找矿标志。在以上各项研究中，应以生物成矿作用的证据和标志的研究为主，因为它们是形成结论的出发点和最基本的立足点。

3）微生物成矿作用研究新进展

微生物成矿作用研究得较多的矿种主要有Fe、Mn、Au、Cu、S、P等（殷鸿福等，1994）。

对铁矿来说，微生物成矿作用是肯定的，沼铁矿、湖铁矿和海相铁矿都曾被看作是细菌成因的。在前寒武纪条带状含铁建造中已发现了越来越多的微化石，如中国、澳大利亚和加拿大均有这类与微生物作用有关的铁矿床。但构成生物成矿的直接证据不多，尚有赖于沉积环境中存在的“生物成因构造”。近年来发现一类能在其细胞内合成磁铁矿的趋磁细菌（magnetotactic bacteria），为细菌参与成矿作用提供了直接证据，这是铁的生物成矿研究中进展较大的一点。日本和中国学者分别报道了现代生物成因的条带状铁矿和古代微生物成因的铁矿（宣龙式）二者的结构有不少相似之处。

对锰矿的生物成矿作用研究也较多，如乌克兰Nikopol，奥地利Tannengebirge地区的矿床，格鲁吉亚的Chiatura，澳大利亚的Groote Eylandt矿床以及中国的湘潭式锰矿，但多数是根据生物成因构造推断其为生物成矿的。中国南方震旦纪碳酸锰矿床中已经发现了比较明确的沉积和同位素地球化学证据，表明有机质积极参与成矿过程。近年来，从大洋底锰结核中分离出了一系列氧化锰细菌，并进一步发现了许多锰结核是锰质超微叠层石，这一发现开辟了锰的生物成矿作用研究的新方向-超微叠层石与锰矿的关系。近年在太平洋东部克拉利昂-克里帕顿盆地发现多金属结核中的锰矿物是生物成因的，结核的壳层是生物叠层石，并首次鉴定出太平洋螺球孢菌和中华微放线菌仅存在于叠层石的柱状体和文层等生物结构范围内，说明其为生物成因结核，并认为结核中的Fe、Mn等成矿元素是洋底纳米级微生物从海水溶液中吸取到体内，并在死亡后继续保留下来的产物。中国学者还提出了Fe和Mn分异的微生物学证据。

金通常是不活泼元素，但它在生物学上是非常活跃的。金具有显著的亲生物性，能够聚金的生物很多，金的生物成矿作用研究得较多的有南非的Witwatersrand砂砾岩型金铀矿床，该矿床中的许多纤维状晶粒显示出生物的结构。砂金的生物化学成因研究也较多，如阿拉斯加和中国一些地区的砂金矿被认为是与细菌作用有关的。在阿拉斯加砂金矿中发现了金矿化的微生物结构，金被彻底溶解后可以见到类似土微菌（Pedomicrobium）的一种芽孢菌存在，这是金的微生物成矿作用研究中最重大的进展。在30届国际地质大会上有多篇论文涉及微生物与金矿的成因联系。近年来，国内、外不断取得重要进展，如在块金中发现了细菌微生物的结构，还报道了某些种属的藻类明显具有富集金的能力。中国四川白孔隆沟金矿中分离出来的细菌和霉菌均有很强的聚金能力，它们具双重作用，在其生长的初期和中期吸附和聚积金，而在生长后期，则对金进行还原。

对铜、铅、锌等硫化物矿床来说，首先，生物及其有机质能够还原 或代谢有机硫化物提供S2-；其次，许多微生物如真菌的孢子和菌丝能够吸收数量可观的铜、铅、锌。生物成矿作用研究主要集中在元古代与叠层石有空间联系的层控铜矿床、含铜页岩中的铜矿床、密西西比河谷型铅锌矿床、同生喷气成因铅锌矿床。在现代洋中脊的热泉喷口附近可见这种微生物成矿作用，这里生活着摄取从喷口喷出的Cu、Pb、Zn的细菌等微生物。

对硫、磷等矿种的微生物成矿作用研究也较多。另外，对一些铀矿、钨矿、银矿、铝土矿等的微生物成矿作用的研究也取得了一些成果。

4）微生物成矿作用的重点研究方向

微生物成矿理论研究开展较晚，需要研究的领域较多，以下几个方面可进行重点研究（殷鸿福，1994）：

（1）“生物-有机质-流体”成矿系统的研究。目前生物成矿作用研究虽已获得了许多微生物参与成矿的证据，但尚缺少生物成矿作用的系统研究，孤立的生物成矿作用研究很难有大的突破，必须从发展的角度来研究生物成矿作用的演化，因此，“生物-有机质-流体”成矿系统的研究显得尤为重要。这是从成矿系统发展和联系的观点来研究生物成矿作用的演化，即系统地研究从活生物体的成矿作用（如预富集作用）到生物体演化为各种有机质的成矿作用（如溶解、富集作用），再到演变成有机流体时有机流体的成矿作用。

“生物-有机质-流体”成矿系统常见于盆地-造山带中。早在70年代初人们就已注意到了油气矿床和某些金属矿床可能的成因和空间联系问题。例如，加拿大西北部的阿尔伯特油田附近发现了派恩帕特大型铅锌矿，在索马里含油气区发现了科罗拉多高原型钾钒铀矿床等。近年来，不仅在油气区找到了一些金属矿床，并进一步发现了油气田可能与某些活泼金属矿床存在成因联系。目前，该项研究已发展到探讨含油气盆地中有关金属矿床产出的相对位置及普查标志阶段，涉及到Hg、Sb、U、Mo、Au、Cu、Pb、Zn等许多矿床。与油气矿床相伴的金属矿床中包裹体的研究表明，金属矿床的成矿流体类似于油田卤水，成矿流体中的有机质亦具有相似的性质。“生物-有机质-流体”成矿系统的研究揭示了这两类矿床的本质联系：在原始盆地接受沉积时，大量生物体为油气的形成奠定了物质基础，同时对金属成矿物质进行预富集作用，又为金属矿床的形成提供物质基础；在成岩过程中，生物体转化为有机质及有机热流体，对金属成矿物质具溶解、萃取和富集作用；在原始盆地-造山活动中，有机热流体向造山带运移，流体携带大量成矿物质，使金属成矿物质发生迁移；各种不同流体（如油气盆地的有机流体、造山带富含金属的流体等）的循环、汇合，最终会导致金属矿床的形成。这种成矿系统的研究不仅能完善和深化生物成矿以及前述的流体成矿的理论，而且还能指导找矿。

（2）综合对比研究现代的与古代的生物成矿作用的机制和条件。将今论古是地学研究领域的一项重要原则，许多生物成矿作用的认识也都是来自对现代生物成矿作用直接观察和研究，如洋中脊海底热泉喷口区的生物成矿现象，大洋锰结核的细菌成因说，砂金矿的细菌或生物-化学成因说，合成磁铁矿的趋磁细菌的发现等。对现代生物成矿现象的研究可以了解到生物成矿的机制，如生物富集、沉淀金属的方式以及参与成矿作用的生物生理学、形态学特征。只有在解决了这些问题的基础上，才可能对古代典型矿床进行令人信服的生物成矿作用的研究，了解古代生物在岩石沉积、成岩、变质等不同阶段所发生的变化及所起的作用，了解古代生物成矿作用的过程，从而避免只从形态学特征来讨论生物成矿作用。因此，现代和古代地质历史上的生物成矿作用，即与生物作用形成的矿床联系起来研究，是生物成矿理论一个很重要的研究方向。

（3）从生物地质学的其它相关分支学科角度综合研究微生物成矿作用：生物成矿学是一门生物学与矿床学之间的边缘学科。其研究必须与生物地质学中相关学科如生物矿物学、生物地球化学等结合起来。例如，某些细菌在吸附金离子以后会把它还原并长成晶体，金晶体长大以后就会从细菌上脱落下来，因此，必须从生物矿物学角度详细研究这些细菌成因的金晶体，才能区别这些矿物的有机和无机成因，为生物成矿作用提供证据，使生物成矿理论得以发展。

总之，必须从两方面研究发展生物成矿理论，一是研究生物成矿作用的机制、过程等生物本身的内部因素，二是研究生物成矿作用发生的外部条件如沉积环境等。一句话，系统地、综合地、对比地研究生物成矿作用的演化是发展生物成矿理论的关键所在。