古生物化石是地質歷史時期的生物遺體和遺跡形成的。生命是由簡單到復雜、由低級到高級、由水生到陸生進化演化的（圖1.12）。古生物化石為地球生命、生物階段性發展提供了佐證。地球已有46億年的歷史，當地球發展到一定階段，化學作用進化進展到一定水平，生命才隨之產生。最初生命大概是36億年前出現，由于古老生命很難形成一般化石，難以取得可靠證據。地球上發現的最早的具有細胞的可靠化石形成于35億年前（圖1.13），生物處于原核生物（細菌和藍藻）階段?；C明，至少在27億年前，生物發展就完成了由原核到真核的轉變，進而由異養的細菌和自養的藍藻組成的兩極生態系統發展為菌類、植物、動物三極生態系統。這個生態系統是相互依賴、和諧發展的。菌類依靠植物生存，植物又依靠菌類的營養生長，動物是自然界的消費者，雖說沒有動物，植物和菌類仍能存在，但是沒有動物，生物界不可能像現代這樣豐富多彩，而將長期停留在低級水平。

圖1.12 地質年代及生物演化（據沙金庚，2009）

圖1.13 35億年前地球最古老生物化石（據陳均遠，2004）

據研究，在寒武紀大爆發之前存在著一次全球大冰期，開始于距今7億多年前，大約到了6億年前才最后結束。這個時期地表平均溫度在零下50℃以下，整個海洋覆蓋大約厚2～3km的冰層，地球就像一個大“雪球”，有人將這個地球事件稱為“雪球事件”、“雪球地球事件”。

“雪球地球事件”雖然對地球原有的生物及其生態系統帶來了巨大的破壞作用，但其后的環境變化卻為真核生物的大發展帶來了契機。冰期之后溫暖的淺海、多樣化的生態空間、富含磷和其他無機鹽的海水、含氧量的升高，以及生物遺傳物質的快速變異，這些都是真核生物多樣性發生的必要條件，也就為新元古代和寒武紀時代之交出現的四次生物大輻射（圖1.14）提供了背景條件。

圖1.14 生物四次大輻射（據陳均遠，2004）

動物世界從多樣性的黎明到寒武紀大爆發的5000多萬年時間內，先后共發生了四次輻射，分別為：發生于前寒武紀的甕安大輻射、伊迪卡拉大輻射，組成寒武紀大爆發的梅樹村大輻射和帽天山大輻射。

我國貴州省貴陽市東北的甕安，因甕安動物群的發現成為動物黎明之鄉。在甕安陡山沱組含磷段巖層中，保存了不計其數的動物卵和胚胎化石（圖1.15）。這些化石表明甕安一帶淺海海域在5.8億年前曾經是充滿著無限生機的生命樂園，這個樂園成為以后將近6億年生命長河的偉大源頭。

圖1.15 產自貴州甕安陡山沱組甕安含磷段線蟲狀早期卵裂階段胚胎化石（據陳均遠，2004）

發生于5.8億年前的甕安大輻射，導致了生物多樣性的誕生，迎來了動物世界黎明的曙光，揭開了動物世界崛起的序幕。

澳大利亞距今5.5億年前的伊迪卡拉動物化石群中發現有水母、水螅、珊瑚、環節動物、節肢動物等化石，它證明了動物是地球上最后出現的一類生物。

圖1.16 梅樹村大輻射的“小殼動物”化石（據陳均遠，2004）

云南晉寧地區梅樹村，大量毫米級小型片狀或刺狀骨骼化石組成的“小殼動物化石群”的發現（圖1.16），揭示了云南晉寧地區梅樹村距今5.41億年寒武紀生物大爆發序幕的奧秘。梅樹村動物群的特點是，沒有三葉蟲化石，全部為小殼的化石類型，主要包括歸入軟體動物門原始類群的軟舌螺、腹足、單板、雙殼、喙殼類以及分類位置不明的管殼類、骨片類、齒形類、球形類、開腔骨類等，共計10多個類別57屬98種。

梅樹村大輻射與寒武紀初全球海平面上升有關。海域漫布，菌藻迅速擴張，為草食性和腐食性生物提供了充足的食源，草、腐食生物開始了輻射演化和多樣化。進而又誘發了捕食者的復蘇和多樣化的實現，捕食者和獵物之間互為對立“互動”的關系，構成了無處不在的生物輻射演化力量之環。

圖1.17 澄江動物群復原圖（據陳均遠，2004）

云南澄江地區帽天山，5.3億年前地層中澄江動物群化石（圖1.17），見證了寒武紀生物大爆發主幕——帽天山大幅射，不僅導致了動物各門類和亞門生物分類系統的全面建立，為現代生物多樣性的形成構建了框架，而且也為包括人類在內的具有脊梁骨的神奇動物世界的出現開啟了窗口。

澄江動物群是寒武紀生命大爆發主幕產物的代表，其保存十分精美的多門類、軟驅體構造化石，既包含了較低等的海綿動物、櫛水母動物、刺腔動物，更有各種各樣的三葉形動物、甲殼形動物、葉足動物、腕足動物，蟲類原口動物類群，還產出了棘皮動物的始祖類群古囊類、半索動物、尾索動物、頭索動物、真脊椎動物等高等動物類型。

山東古生物化石

由于生物演化的階段性、進化性、繼承性和變異性，特別是不可逆性，故利用古生物化石劃分地層、確定地層形成的時代，重塑地球歷史，具有十分重要的意義。

有的化石具備時代分布短、特征明顯、數量眾多、地理分布廣泛等條件，極利于地層劃分對比，這類能據以確定地質年代的化石，則稱為“標準化石”。其中有些重要的標準化石，分布時限更短，可據其在地層中延伸范圍或極盛范圍，作為生物帶的劃分依據，這樣的化石稱為帶化石。山東省寒武紀地層以往研究程度比較高，其劃分了21個生物帶，都是以三葉蟲化石為劃分依據。

不同的自然地理環境，生活著不同的生物組合或不同特征生物體，也沉積著不同的沉積物，形成不同的沉積相，生物對其生活環境變化的反映較沉積物更為明顯，是自然地理環境的最好指示者，如珊瑚化石的存在，指示當時為海洋沉積環境。這些能指示生物生活環境特征的化石，就稱為指相化石。

除利用古生物化石劃分對比地層、確定地層時代、指示找礦外，有些礦產的形成與生物有直接關系，如煤、石油、天然氣等重要能源，實際上就是一類古生物化石。

化石不僅有著重要的科研科普意義，還有著重要的美學意義。山東萊蕪市寒武紀地層中的三葉蟲化石，尤其是崮山組的蝙蝠蟲化石，有的像翱翔的海燕，有的像穿柳的春燕，所以人們便形象地將這種三葉蟲化石稱為“燕子石”。該化石石質細膩，呈暗綠色，溫潤如玉。燕子形體清晰，狀如浮雕，栩栩如生。人們便選此石為材，借飛燕施以巧技，精雕成硯臺、筆筒、印章、石瓶、座屏、壁掛、盆景等工藝品，古樸典雅，獨具風趣，倍受當代藝術名流推崇，暢銷海內外。山東特別是萊蕪的燕子石工藝品在國內外非常有名，獨具特色。

自然界的巖石多種多樣,按照成因可以劃分為巖漿巖、沉積巖和變質巖三大類。絕大多數古生物化石保存在沉積巖中。

沉積巖，三大巖類的一種，又稱為水成巖，是三種組成地球巖石圈的主要巖石之一。是在地殼發展演化過程中，在地表或接近地表的常溫常壓條件下，任何先成巖遭受風化剝蝕作用的破壞產物，以及生物作用與火山作用的產物在原地或經過外力的搬運所形成的沉積層，又經成巖作用而成的巖石。

在地球地表，有70%的巖石是沉積巖，但如果從地球表面到16公里深的整個巖石圈算，沉積巖只占5%。沉積巖主要包括石灰巖、砂巖、頁巖等。沉積巖中所含有的礦產，占全部世界礦產蘊藏量的80%。

古生物化石，地質學專業術語，指是人類史前地質歷史時期形成并賦存于地層中的生物遺體和活動遺跡，包括植物、無脊椎動物、脊椎動物等化石及其遺跡化石。

它是地徠垍頭樤球歷史的見證，是研究生物起源和進化等的科學依據。古生物化石不同于文物，它是重要的地質遺跡，是我國寶貴的、不可再生的自然遺產。

古生物化石是存留在巖石中的古生物遺體、遺物或遺跡，最常見的是骨頭與貝殼等。 化石，古代生物的遺體、遺物或遺跡埋藏在地下變成的跟石頭一樣的東西。研究化石可以了解生動物的演化并能幫助確定地層的年代。保存在地殼的巖石中的古動物或古植物的遺體或表明有遺體存在的證據都謂之化石。從一古時候到現在都有化石出現。 簡單地說，化石就是生活在遙遠的過去的生物的遺體或遺跡變成的石頭。在漫長的地質年代里，地球上曾經生活過無數的生物，這些生物死亡之后的遺體或是生活時遺留下來的痕跡，許多都被當時的泥沙掩埋起來。在隨后的歲月中，這些生物遺體中的有機質分解殆盡，堅硬的部分如外殼、骨骼、枝葉等與包圍在周圍的沉積物一起經過石化變成了石頭，但是它們原來的形態、結構（甚至一些細微的內部構造）依然保留著；同樣，那些生物生活時留下的痕跡也可以這樣保留下來。我們把這些石化了的生物遺體、遺跡就稱為化石。從化石中可以看到古代動物、植物的樣子，從而可以推斷出古代動物、植物的生活情況和生活環境，可以推斷出埋藏化石的地層形成的年代和經歷的變化，可以看到生物從古到今的變化等等。 化石有三葉蟲化石，植物化石，貝殼化石，足印化石，恐龍化石，魚化石等。

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