钙质超微化石（钙质超微化石）

详细信息

碳酸钙质化石，包括颗石藻类（coccolithophorid）所产生的颗石（coccolith）及与其相似的化石，也包括与颗石化石共生并且大小相近，但形状不同，归属不明的绝灭类别如白垩纪的微锥石类(nannoconids)与第三纪的盘星石类(discoasters)等。

研究简史

　当 C. G. 埃伦贝格 1836年发现白垩纪中钙质超微化石时，以为是无机成因的物体，称作形石(Morpholithe);直到19世纪60年代发现颗石结合成球状的颗石球(coccosphaere)并在热带大洋中发现现生具颗石球的生物时才最终确定了颗石的生物成因。然而直到1954年，美国M.N.布拉姆莱特与W.R.里德尔提出钙质超微化石的地层意义后，方才开始受到重视。尤其是60年代后期深海钻探开始、扫描电子显微镜应用于生物学以来，受到地质界，特别是海洋地质界的广泛注意，已经成为中、新生代海相地层与古海洋学研究的主要材料之一。

中国超微化石的研究于70年代晚期、80年代初期开始于东海与台湾地区，接着又在南海北部和华北地区的晚新生代、新疆地区的第三纪等地层中开展工作，为石油勘探，地层对比与古地理变迁研究提供了重要根据。

颗石

　金藻门颗石藻纲单细胞生物的产物。颗石藻既具载色体，可以制造营养；又有鞭毛可以运动（图1a）。因而长期以来被动物学家视为动物，被植物学家归为植物。但近年来多被列为藻类并采用植物学命名方法。颗石藻在细胞的外层分泌出颗石，并排列成球面状，形成颗石球，每个颗石藻所含颗石数量不等，最多可达200余枚，即使同一种的个体其颗石数量亦有一定幅度变化。颗石藻在生命周期的不同阶段具有不同的构造，一般非活动期具有颗石，活动期不具颗石或者具有另一类型的颗石。颗石藻生长迅速，主要以细胞分裂的方式进行繁殖，一天之内可分裂1～5次，然而也有有性生殖的报道。颗石藻靠光合作用自养，但也有摄食细菌和更小藻类的。

钙质超微化石

在电子显微镜下观察，颗石由许多细小的方解石晶体排列而成。按晶体形状颗石可分两大类：一类全由形状、大小相似的晶体构成，称为同晶颗石另一类由不同类型的晶体配合而成，称为异晶颗石。有时；同一种颗石藻可以产生这两种颗石，如远洋颗石Coccolithus pelagicus是异晶颗石，属非活动期的产物；而其活动期则产生同晶颗石(图1b)，同晶颗石易于溶解散失，虽然自中生代以来的地层中均有发现，但相当少见，通常在钙质超微化石群中出现的，多属异晶颗石。其基本构造系由一圈细小的晶体联结成环，由一个或数个同心环联结成盾。通常的颗石由上、下两个盾相叠而成，在中央由中心管相连。贴近细胞的盾往往内凹，称近极盾；靠外的盾常外凸，称远极盾(图1c)。在显微镜正交偏光下观察，颗石的盾显示出四条消光带，其位置随载物台的旋转而移动(图1d)。由于各种颗石形状不一，盾的数目、形状、厚度、晶体的排列方式、数目、形状不同，加以颗石中央可以有桥、十字或筛状等等不同的构造，可以根据颗石在正交偏光下的干涉图象和在单偏光下的透视图象进行比较，作出鉴定。

典型的颗石为上述的双盘型，通常呈椭圆形，如颗石（Coccolithus,图2c、桥石（Gephyrocapsa,图2f）、艾氏石（Emiliania，图 2a等）；也有呈圆形者，如钙盘石（Calcidiscus，图2b）；亦有呈螺旋形者，如螺球石（Helicosphaera，图 2e）。由于盾或者中央构造的形态，可以成为边缘加厚的盘石形，如条球石（Syracosphaera，图 3a）及边缘高耸的篮石型，如篮石（Scyphosphaera,图3b）或长菱形的舟石型，如舟石（Scapholithus，图3c）和长棒形的棒石型，如棒石（ Rhabdosphaera, 图3d）等。

钙质超微化石

非颗石类钙质超微化石

　与颗石类形状不同而与之共生，一般构造比较简单，大多由少量的结石晶体构成，个体也往往较大，如五个片状晶体构成的五边石型（如五边石或布拉鲁德石Brarudosphaera，图3e），两个晶体组成钩形或马蹄形的角状石型（如角状石Ceratolithus，图2d）,几个长形晶体构成的星石型(如盘星石Discoaster,图3f),短柱楔形的楔石型 (如楔石Sphenolithus, 图3g)等等。有的已经查明属性，如由多边形晶体组成空球状的星星石（Thoracosphaera属于钙质甲藻，图3h）。

分类

　对于钙质超微化石属以上的分类，并无一致意见，因此有些学者宁可按字母为序排列属种。按W.W.海(1977)统计，共40科，230属；K.佩克－尼尔森(1985)列出有地层意义的类别，计：中生代23科、196属，新生代20科，120属。

经济意义及应用

　可靠的钙质超微化石始于侏罗纪（图4）,但在古生代与三叠纪地层中亦曾有零星发现，如中国南部泥盆系中便曾有报道。钙质超微化石个体微小，数量极多，在1立方厘米现代大洋钙质软泥中可含多达1万亿枚的颗石，在浅海沉积中亦可达10亿枚，因此一般取样几分之一毫升即可，适用于海底钻孔和岩屑、壁心样品。加以超微化石分布广泛、演化迅速，是深海钻探和海上石油勘探中生物地层工作的主要依据之一。

钙质超微化石

用于钙质超微化石分析的样品以泥灰质海相沉积为最好，但凡含有细粒沉积物的海相地层均可使用，唯不含钙质或重结晶、变质的岩层不能适用。通常使用的分析方法极其简单，只需取米粒大小的样品加水，用涂片法制片或加入加拿大树胶制固定片后，即可在放大600～1000倍左右的偏光显微镜下观察鉴定；只在作详细研究或对第四纪等地层中特别细小的超微化石作鉴定时，才需使用电子显微镜放大数千、上万倍观察。

钙质超微化石的应用亦局限于侏罗纪以来的海相地层，其中侏罗纪的已描述70属，但目前尚缺乏成熟的化石划分方案。白垩纪时超微化石的属种最为丰富，H.西辛格(1977)根据西欧剖面分为26个化石带 (CC1-CC26)，P.H.罗思 (1978)据北大西洋材料分出23个化石带(NC1-NC23)；新生代的化石分带运用最广,E.马蒂尼(1971)据陆地剖面分出早第三纪25个化石带 (NP1- NP25)和晚第三纪以来 21个化石带（NN1- NN21）；D. 布克里(1973，1975) 以及大方和布克里(1980)以深海剖面为主分出第三纪19个带(CP1- CP19)和晚第三纪以来15个带(CN1-CN15) 。在中生代地层中，分带化石除颗石类外还有微锥石（Nannoconus）等；在第三纪地层中，主要靠盘星石(Discoaster)、螺球石 (Helicospheare)、楔石(Sphe-nolithus)等。其中特别重要的是盘星石类化石，演化迅速、规律明显，以古新世到上新世由笨重变细弱，古新世- 始新世时的类型枝数多，枝间缝合线弯曲、呈玫瑰状，中新世- 上新世枝数变少，枝间缝合线直、呈星状，是第三纪地层划分的良好根据。中国如南海北部与台湾的第三纪，钙质超微化石已是地层划分的主要依据之一。然而钙质超微化石个体过小，容易再沉积和污染，亦易于溶解、重结晶和自生加大，为鉴定和应用带来困难；加以大数据限于温暖海区，上述化石分带主要只适用于较低纬度区。

现代颗石藻属海相浮游生物，主要生活在开放性海域，但海湾、泻湖、河口甚至淡水中也有，唯属种急剧减少。在现代大约200种颗石藻中仅两种见于淡水，且不能保存为化石。钙质超微化石大量地与浮游有孔虫共生；但在缺乏浮游有孔虫的近岸地层中，如台湾与南海北部的渐新统，仍可有钙质超微化石产出并指示地层年代；甚至在早第三纪的渤海湾盆地非海相地层中，也有属种单调的颗石类化石产出，可能系海水短暂影响的产物。

钙质超微化石对温度反应灵敏，因而可以按属种分布作古温度定性分析，也可以用各种的百分含量通过转换函数等数学方法求得古温度定量数值，还可以用钙质超微化石的氧同位素δ18Ｏ测定古温度。此外，钙质超微化石还有大洋水团的指示性种，如薄形伞球石Umbello-sphaera tenuis的普遍存在指示现代东海的外海水属于北太平洋水团。因此，在代海洋学学研究中有广泛的应用。