地下古生物化石如何探测

① 科学家怎样挖掘化石

化石（fossil） 保存在岩层中的古生物遗体、遗物和活动遗迹。化石一词源自拉丁文fossillis，意为挖掘。化石是古生物学的主要研究对象，它为研究地质时期的动、植物生命史提供了证据。中国古籍中早已有关于化石的记载，如春秋时代的计然和三国时代的吴晋，都曾提到山西省产“龙骨”，“龙骨”即古代脊椎动物的骨骼和牙齿的化石；《山海经》也有“石鱼”（即鱼化石）的记述；南朝齐梁时期陶弘景有对琥珀中古昆虫的记述；宋朝沈括对螺蚌化石和杜绾对鱼化石的起源，已有了正确认识。迄今，发现最早的细菌化石为距今35亿年前的澳大利亚瓦拉翁纳群中的丝状细菌化石。

形成条件 地史时期的生物，只有一小部分与地质环境相适宜，保存下来成为化石：①生物本身必须具有一定的硬体，如无脊椎动物的贝壳、甲壳，脊椎动物的骨骼、牙齿，植物的树干、叶子和孢子、花粉等；②生物死亡后必须迅速地被沉积物埋藏起来，免遭生物、机械或化学作用的破坏；③必须经过较长时间的各种石化作用。生物遗体如果是原地埋藏，就比较容易形成完整的化石，如中国山东临朐晚第三纪中新统山旺组中保存大量完好的动、植物化石。另一种情况是生物死后的遗体可能经受各种搬运作用，这些在异地埋藏的化石，一般都有不同程度的损坏，分选程度较好，有时还有定向排列现象。以生物的遗体、遗迹的埋藏和化石的形成过程作为研究对象的学科，称为埋藏学。

保存类型 化石保存类型一般可分为实体化石、模铸化石、遗迹化石和化学化石。①实体化石是指古生物遗体本身全部或部分被保存下来的化石，如中国抚顺第三纪煤层中琥珀内的昆虫化石，是在严密封闭的情况下保存下来的。西伯利亚第四纪冰期冻土中的猛犸象，是在严寒冷冻的条件下整体保存的。但多数化石仅能保存生物的硬体部分，而且经受了明显的变化，即石化作用。具有几丁质、几丁—蛋白质或蛋白质骨骼中容易挥发的成分（氧、氢、氮）经升溜作用而消失，仅留下碳质薄膜，因而又称炭化作用，如笔石和植物的叶子经炭化作用保存下来。生物硬体的组成物质，部分被地下水溶解，由外来矿物质填充代替，就可以保存原来硬体的微细构造，称为交代作用，如硅化木，其年轮甚至植物细胞形状仍能清晰可见。②模铸化石是指生物遗体在底质、围岩、填充物中留下的印模和复铸物。根据化石与其围岩的关系可以分为若干类型，如印痕化石、印模化石、铸型化石和复型化石。③遗迹化石是指古代生物生活活动时，在底质沉积物表面或内部留下的痕迹和遗物，如脊椎动物的足迹化石、蠕形动物的爬迹化石和动物的排泄物粪化石或卵化石。广义的遗迹化石还包括旧古器时代古人类的劳动工具、文化遗物等。④化学化石是指古代生物的遗体虽然未能保存下来，但组成生物的有机成分经分解后形成各种有机物如氨基酸、脂肪酸等，仍可保留在岩层中，足以证明古代生物的存在。这类化石叫化学化石。

研究意义 18世纪末至19世纪初，英国W．史密斯在地层层序律的基础上，根据化石的纵向分布建立了化石顺序律。这不仅利用化石确定地层时代，且为生物进化提供了证据。古生物学家发现地层层位越高，所含化石类别越多，化石的形态构造越复杂，反映了生物类别从少到多、形态构造从简单到复杂、从低级到高级的进化规律。

生物化石的古生态研究是重建地史时期古地理、古气候的重要依据。每种生物都是生活在一定的环境，适应环境的结果。各种生物在其习性行为和身体形态构造上都具有反映环境条件的特征。利用这些特征就可以推断生物的生活环境，例如海生生物化石珊瑚、有孔虫等反映海洋环境；陆生植物叶片、树根、昆虫等则反映大陆环境。根据一个地质时期各种生物化石的生活环境和气候条件的研究，就可以推断该时期的海陆分布、海岸线位置和湖泊、河流、沼泽的范围等。古环境和古气候的重建对地质历史的了解是十分重要的。此外，生物的硬体部分还可以形成反映古环境、古气候的岩石标志，如贝壳岩反映海滨环境，生物岩礁反映低纬度暖海环境，泥炭或煤反映潮湿沼泽环境等。

化石资料的大量收集还为古生物的系统分类提供了基础。现代生物是古代生物经过漫长的地质时期发展而成的，各种生物之间都存在着不同程度的亲缘关系，从而建立了一个反映生物界亲缘关系和进化发展的自然分类系统。

化石的类群 古生物与现代生物一样，一般分为低级的原核生物和高级的真核生物两大类，共有5个界，即原核生物界、原生生物界、真菌界、植物界和动物界，界以下依次为门、纲、目、科、属、种等单位。

由于生物是由低级到高级发展到现代的，地史上各个时期的生物门类都不相同，每个时期的化石类群与当时的生物门类相关。不同地史时期有其发达的生物门类，也就有其特征的化石类群，有些门类在该时期占统治地位，有些门类在该时期衰退或灭绝。总之，按时间的进程，生物门类与化石类群的变化，显示了生物演化的系统发展历史。

② 恐龙的化石和恐龙的骨架是怎么被发现的

恐龙的化石是埋藏在很深的地下很难被人们发现，但是在地球缓慢的地质运动中，那些原本是海底的区域也可能变为陆地，如果如果形成断层或者发生地震之后，那些深埋的化石保障就能幸运的被我们发现。

③ 谁能告诉我古生物化石鉴定的方法

确定化石的分类阶元和名称。化石是古生物学的研究对象。化石大多是古代生物的遗体、遗迹或遗物，如硬体组织、身体局部印痕、某些器官及排泄物等经过石化作用的产物。一般仅保存其形态特征。所以，古生物化石的鉴定是以形态为主要依据。在有些门类中，高级分类阶元是按自然系统划分的，而低级的分类，无法按照自然系统进行，就要依据化石的种类、形态等进行鉴别，定立一些形态或器官的种、属，甚至科，如：牙形刺、植物孢粉、足迹等。
各门类古生物化石的具体鉴定方法不尽相同，但一般都要经过下述步骤：①熟悉标本外部形态和内部构造，对大化石的细微构造或微体化石，一般需要借助实体镜、显微镜或电子显微镜进行观察。有时要将化石做连续切片,以便于了解其内部构造特征;②利用所具有的知识并查阅有关文献,确定较大的分类阶元,一般定到科；③利用检索表、图版等文献资料， 将标本进一步检索到属、种；④选择有代表性的种群标本或典型的单个标本进行特征描记，度量各种性状要素及照相。
鉴定化石标本时，主要借助某一类别或某一地层层位中发现的化石的有关专着，并查阅专着出版后发表的有关论文。鉴定人员在进行正确、全面的资料查阅对比后，发现所要鉴定的化石与文献中所描记的某一生物化石完全相同，就可以将该化石归在同一名称之下。如果没有发现相同的特征记述，就可以这批标本为基础，建立新种、新属等新的分类，并给予适当的名称。建立新种的标本称为模式标本，据以命名一个属的种，称为模式种(或属形种、属型)。同样，还有模式属等。
由于种以种群为单位生活，其中存在着连续的个体变异。然而模式标本往往只是某个物种首次发现的标本，不一定全面地反映该种的特征。在这个概念指导下，没有一个个体是种群性状的“典型”。在鉴定物种时，要尽可能多地、全面地采集标本，使得这些标本能大体反映真正种群的总面貌，然后，用各种统计方法来区分种间变异和种群内变异，从而达到鉴定物种的目的。
标本鉴定以后，要进行记述。一个古生物种的完备记述，按顺序包括下列各项：学名、图版、同异名录、模式(种群)标本的编号和保存地点、鉴定要点、描述、度量及其他数据资料讨论、产地和层位。

④ 野外发掘古生物化石的一般流程是什么

(1)在野外发现大型脊椎动物骨骼化石后,确定化石的分类位置、记录埋藏状况、估算化石大概年代与地层层位,对其原始埋藏状况进行拍照和摄像,并根据发现地点和发掘日期及发现顺序进行野外编号。

(2)用稀胶(硝基清漆1份加硝基稀料8～12份搅匀即可)对暴露在岩层表面遭受风化作用的化石进行渗透式加固。其原理是,渗透性强的硝基稀料使硝基清漆渗过化石表层,进入化石内部,充填在化石矿物颗粒之间的孔隙中,干涸后对矿物颗粒起到连接作用。现在国内外大规模的野外发掘均采用这种方法对化石进行加固,但该方法使用的前提条件是化石和岩层必须干燥无水分。在实施加固前需要对原地破碎的化石进行对茬复原,并复位。

图3-1 恐龙化石发掘现场(地点为云南禄丰县,照片由高源提供)

(3)在大致确定所发现化石个体的分类位置及头、躯干、四肢和尾部的埋藏走向之后,在离化石边缘5～10厘米的地方向下开凿发掘槽。槽宽是化石个体宽度的2～3倍,槽深是化石厚度的1.5倍。发掘槽完成后,化石个体在发掘槽中应该是一个孤岛状态,孤岛根部的横截面呈倒梯形,以便化石孤岛在经浸满石膏浆的麻袋布缠绕多层并固结后,翻转时不致漏空。

(4)将5～6层软包装纸铺在化石表面,用笔刷沾水把软纸按化石的形状浸透,使湿的包装纸与化石之间紧密贴合,无缝隙。这样,在经石膏浆麻袋布多层缠绕后,软纸便起到隔离层的作用。如果化石体积和重量较大,应在浸透石膏浆麻袋布缠绕时,中间加木片或者树枝进行加固,以便在日后运输搬运过程中保持化石的坚固性和整体性。此过程又称为制作“皮劳克”。对于十分珍贵或者完整的化石,也可以采用套箱法,即做一个无底无盖的木箱,将化石孤岛套在中间,再将化石孤岛和木箱内壁之间的空间用石膏浆灌满,当固结为一个整体后再钉盖,整体翻转后再钉底。在条件允许的情况下可以使用聚氨酯发泡材料充填,以减轻套箱的重量,便于运输。

(5)用15～20厘米宽、100厘米左右长的浸透石膏浆的麻布袋将化石孤岛缠绕5～6层,待固结后,用锤子和钢钎沿化石层底部没有被石膏麻袋布缠绕的部分平行凿开,也就是将已被石膏麻袋布缠绕保护的化石层与下部接触岩层分开。翻转过来后,再把刚刚暴露出来的化石层围岩用石膏麻袋布封口,使“皮劳克”成为一个完整的整体。

(6)待“皮劳克”被野外阳光晒干后,再进行编号、登记、运输。

⑤ 如何找到动物的化石

化石通常根据生物所属的分类的不同，而分别被称为古无脊椎动物化石、古脊椎动物化石、古植物化石，及按不同生物门类而统称的如珊瑚化石、龟鳖化石、松柏化石等。同时，还根据生物个体大小的不同，将能用于研究的化石叫大化石，如腕足动物、三叶虫、高等植物、脊椎动物等的化石；但对于这些生物的微细构造进行研究时仍然要使用显微镜，如珊瑚化石和具介壳动物的壳的构造等。对于必须利用显微镜才能进行观察和研究的微小的化石，称为微体化石，如有孔虫、介形虫、硅藻等。某些大生物的微小部分如轮藻的藏卵器，植物的孢子、花粉，虫牙（虫颚）、牙形石等，甚至小的鱼鳞、鱼牙等也常属于微体化石。这一名词的使用并没有严格的限制，例如某些群体生物如苔藓虫、层孔虫，还有如竹节石、软舌螺等，有些学者视其为微体化石，有些学者仍把它们视为大化石。近年来随着石油地质勘探和海洋地质调查工作的发展以及电子显微镜等技术的应用，在地层中发现了许多极为微小的化石，它们的直径在30～10μm以下，被称为超微化石。超微化石包括颗石、盘星石、微锥等。
将古生物遗体或遗迹保存为化石的各种作用被称为化石化作用。形成化石的条件：①古生物要具有能保存为化石的硬体才能保存为化石，不具硬体的古生物在特殊的条件下也可以形成化石，但机会极少。②死亡生物的遗体要能在绝氧的环境下被保存，并不被机械作用破坏。③要有足够的时间，使古生物遗体在沉积物成岩过程中及成岩作用后具有更为坚硬的物理特性和更具化学稳定性。④在以后的地球内、外力的作用下没有被再次破坏而终于保存下来。一个动物群死亡后，首先形成死亡群。死亡群中一部分或大部分尸体经搬运或仍在原地堆积形成尸积群。尸积群中未被有机和无机条件破坏而保留下来的硬体被沉积物掩埋的就叫埋藏群，被搬到远离原来生物生活地区的叫异地埋藏，否则叫原地埋藏。被埋藏的生物遗骸或遗迹在成岩过程中和以后未被破坏而保存下来的就构成了一个化石群。由此又可以看出，能形成化石的只是当时生物群的一小部分，而每一化石群的组成可能是很复杂的。
地层中的化石按其保存特点可分为实体化石、模铸化石、遗迹化石和化学化石。化石是自然产物，它的出现及保存状态以及种类等都不是人的力量所能左右的。其时代下限为1万年左右，上限近40亿年。

⑥ 化石是如何发现的特别是微生物的化石

磨岩石薄片观察的是微体化石，如有孔虫、硅藻等，也包括大型生物的器官如孢粉这样的微小组分，大小约为几十微米到几毫米。大多为于原生生物界中有硬质外壳的生物遗体。另外还有超微化石，为需在扫描电镜下观察的化石，典型如颗石藻，大小约为几微米到几十微米。比细菌一般要大一个数量级。但主要问题不是大小，而是细菌的细胞壁是有机质的，而非上述生物的钙质、硅质。古生物学上有不少细菌化石的报道，实体化石需要特异埋藏，如黄铁矿化保存，磷酸盐化保存等。一些特殊成因的岩石即微生物岩中也可观察到，典型如叠层石中的蓝藻。除了大型微体化石如蜓类有孔虫，以上化石肉眼（放大镜下）均不可观察，但可以通过岩石判断有某种化石的概率大，如采牙形石要在灰岩，采孢粉要在陆相沉积中。而后带回室内处理分析，当然，最后什么都没发现的几率也是不小的。

⑦ 在我国人们是怎样发现大型古生物化石的

2011年11月15日，我国贵州省务川县大坪镇甘禾村鹿池头组村民田秋强在挖地基放炮时，炸开一个深约3米的大洞。

出于好奇，两村民用梯子下到溶洞中，只见该洞属于典型的喀斯特地貌，洞深约300米，到处是晶莹剔透的石头，像牙齿，但已明显石化，白得有点像瓷器。

两村民在洞中继续寻找时，又发现一大块牙齿化石，这块化石都由成排的牙齿组成，化石长约0.2米，宽约0.1米，重约500克。他们还发现了一些头骨一样的东西和几块已钙化的小块古生物化石。

随后，这两名村民向县文物保护中心报告了此事。11月23日上午，县文物保护中心工作人员实地考察后，判断这些化石属于大型古生物化石。考察人员还从洞里找到了几颗牙齿、腓骨和一些骨头碎片。

目前，当地政府已对该溶洞进行了保护等待上级专家对这些化石作进一步考证。

务川县是仡佬族聚居地，2004年贵州省考古专家在务川县发现了丰乐院子青史前文化遗址，估计遗址文化为旧石器晚期——新石器时期，距今10000年左右。

该遗址的发现，填补了黔北地区史前人类活动的历史，这也说明在务川这片土地上古人类早有活动。

⑧ 如何鉴定化石

本文专门写给对化石很感兴趣的网友，希望能够回答很多有志于学习古生物学，有兴趣于化石鉴定的人们的一般性问题。化石鉴定涉及的问题很多，本文仅仅是简单的介绍，供网友参考。化石，简单的说，就是地质历史时期生物的遗体或遗迹，是过去的生物在石块上留下来的一种印记。化石的形成和生物密切相关，同时，也涉及到了地质的历史。因此，研究化石就不得不了解一些必要的地质学和生物学的基础知识。化石的生物要依据现代生物学进行系统分类和描述，因此，尽管面对的是枯燥冰冷的石块，化石所代表的却是栩栩如生的生命。从事化石研究的人一定要有一个思想上的前提，那就是化石也是一种生物，只是这种生物生活在遥远的过去。另外，由于生物体本身的复杂性，在保存成为化石的时候不可能毫无保留。很多化石都是残缺不全的，甚至只是当时生物的一小部分，也很可能来自很多生物的不同部分。比如，很多植物化石仅保存了一片叶子或是一个枝条，很多哺乳动物的化石仅仅保存了牙齿……我们常见各种绘制精美的古生物复原图，甚至也搬上了影视作品中。但是，我们不可忘记，这些复原图中含有大量的假定，是古生物学者根据相关的知识和经验推测出来的，毕竟遥远的生物究竟长什么样没有人见过。可以理解的是，不是所有的化石都可以准确鉴定的，需要一些关键的特征才能把化石生物明确的鉴定出来。这就需要对不同生物门类的了解。化石是如何形成的？了解一些这样的知识有助于我们分辨哪些是化石，哪些不是。化石的形成通常要经历生物体的死亡、快速掩埋、封闭压实等过程。常见的是在水的作用下生物的遗体被水流的作用冲积、掩埋等等，大部分的植物化石都是这样形成的。但是有些生物，如鸟，昆虫等能够飞行的生物又是怎么保存成为化石的呢？这里通常涉及到一些灾害现象，如火山喷发出了大量的火山灰，是生物窒息并埋藏了起来。后来又经历了沉积作用，最终形成了各种各样的化石。当我们拿到一块石头的时候，不能被石块的形状像某种生物所迷惑，要知道地质中的沉积作用也具有鬼斧神工的能力。如果是生物成因的，大部分都会在岩石上保存大量的炭质（通常是黑色的），如果用放大镜（普通的，放大10倍就可以了）观察，可以看到一些特殊的条纹或是网格——这都是很常见的生物结构。另外，生物化石很少单独、单一保存的，如果你在一个地方发现了某种化石，绝大多数情况下都会在附近也找到一些相关的生物化石的。了解一些沉积岩的知识是必要的。很多精美的假化石其实都是矿物的结晶而已。含有矿物的地下水在岩石的缝隙中就会发生结晶作用，在各种岩石表面会形成各种图案——看似化石。一般来说，学习古生物的本科生（研究生）通常要学习：地质学（岩石、矿物、构造、地球历史）、岩石学（沉积岩、火成岩、变质岩等的特征，鉴别）、古生物学（化石生物门类、特征、鉴定）、生物学的系统分类（生物演化、系统分类、命名）、历史地质学（地球的演变、古地理、板块构造）……所有的这些都是与化石相关的基础知识。化石的鉴定最初时属于博物学的范畴，换句话说，就是一些有钱有闲的人吃饱撑的之后，相互炫耀自己的收藏，讨论化石的形成。在从前，也只有有钱有闲的人才能够有机会进行大量的阅读和书写。

⑨ 如何寻找化石

人们最初只是在耕田或开山的时候遇到化石，与化石接触纯属偶然，作为古生物研究者和化石爱好者，我们知道了它们的用途和价值，或出于爱好和接触大自然的活动，便开始有意识的寻找化石，那么如何发现化石呢？

首先我们需要认识清楚岩石。尽管岩石变化万千，都归属于三大类：火成岩 、变质岩和沉积岩。

火成岩是地球内部的岩浆向上侵入到地球表面或喷出地面后冷却凝固形成的，所以又叫岩浆岩。化石与火成岩是无缘的。

变质岩是地球上的岩石在地下深处经过高温高压等作用，使成分结构发生改变后形成的岩石。在变质岩中极少发现完整的化石，即使发现也失去了应有的价值。

沉积岩是在地表条件下，有各种各样的沉积物形成的岩石。沉积岩是唯一能够保存化石的岩石。沉积岩分为碎屑沉积岩、化学沉积岩、生物沉积岩。生物沉积岩是有生命活动结果所形成的沉积岩，这种岩石保存化石的机会很大。因此我们在寻找化石的时候，应把注意力放在沉积岩中，特别是生物沉积岩中。

那么如何在苍茫大地上寻找化石呢？化石在那里？目前我们虽然没有透视地层的仪器，但任何事物都是有规律可循的。一个经验丰富的化石猎人总是有办法唤醒沉睡在地下的化石。

第一， 出发前应该看看有关的地层地质图或有关的书籍，或通过网络搜集一下有关化石的信息或化石产地，看看你要找的化石在什么地方有过出露。或通过朋友介绍熟悉的化石点，这样可以事半功倍。

第二， 到任何地方采集化石都要依靠当地老百姓，要做到和他们多聊天，他们是化石出露的第一个目击者，他们提供的线索最重要。山东莒南左山岭恐龙足迹化石就是老百姓在取石的过程中发现的。

第三， 要寻找到化石露头，化石虽然埋藏在地下，但是不断运动中的地壳总会把化石暴露在地球表面，这是化石的自我招供。况且现在大面积的开山修路，人为的制造出大量的地质剖面和露头。

第四， 要紧紧的抓住断崖和冲沟。一个有经验的化石猎人总是沿着断崖、冲沟、河床跑上跑下，因为这些地方都是被大自然的风化作用破坏后形成的，象切开的西瓜，把地层里埋藏的化石清楚的暴露在地表。山东龙骨涧的恐龙化石就是在冲沟中发现的。在中生代地层中经常可以看到这种冲沟。

第五， 在野外寻找脊椎动物化石时，要特别注意地层层次变化比较多的地方，特别是一些丘形堆积，因为这些地方很容易找到化石。如果地势平坦，岩性一致，颜色也没有变化，这种情况很难找到化石。如果一片地方有砂岩烁岩等互层，而且岩石的颜色也各有深浅，这时很容易找到化石。

第六， 在野外寻找化石时要注意结核。它们一般是由铁质、钙质、磷质组成，在结核中常常含有第四纪哺乳动物化石。江苏句容的裂齿鱼化石就是保存在结核里的典型。

第七， 洞穴是哺乳如动物化石的仓库。一定要留心到洞穴中去寻找哺乳动物化石和古人类化石。我国着名的北京人、山顶洞人、和县人都是在山洞中找到的。并且伴有大量的哺乳动物化石。一般说在洞口和洞的深处都比较容易找到化石。

化石爱好者们，到大自然中亲自去寻找化石吧，这是把爱好和大自然紧密结合的一项完美活动。丢弃一些凡人俗事的理由，给自己一个放松的心情，去享受自然、享受爱好、享受生活吧