6．4　生物地層對(duì)比的依據(jù)與方法

生物地層單位是一種具有一定時(shí)間和空間延續(xù)范圍的地質(zhì)體。通過生物地層對(duì)比，可以將生物地層單位由其原始定義的地區(qū)或參考剖面向外延伸，將地理上分離的剖面或露頭點(diǎn)上相應(yīng)的生物地層單元聯(lián)系起來，形成一個(gè)統(tǒng)一的生物地層空間格架。通常一個(gè)地層單位是依據(jù)某一特定地點(diǎn)或剖面上某些特殊的地層記錄特征所建立的，這種地層單位必須能夠在空間上進(jìn)行側(cè)向延伸才能發(fā)揮作用。生物地層對(duì)比不一定是時(shí)間對(duì)比，它可以與時(shí)間對(duì)比比較接近，也可以是穿時(shí)的。但是對(duì)于地層對(duì)比來說，與時(shí)間對(duì)比相聯(lián)系的地層對(duì)比更有意義。由于生物地層對(duì)比是以所含化石為依據(jù)的，因此生物演化、生物的生態(tài)及其環(huán)境適應(yīng)性，以及生物地理分區(qū)都直接影響了生物地層的對(duì)比能力。

6.4.1　生物進(jìn)化與生物地層對(duì)比

生物演化的形式和成種作用的方式直接影響到生物作為地層劃分和對(duì)比標(biāo)志的能力。通常情況下，新種是在邊緣生態(tài)域中有地理隔離的條件下產(chǎn)生的，隨后逐漸遷移擴(kuò)散，取代舊種。舊種的消亡也常常是一個(gè)逐漸的過程，當(dāng)某一物種在其主要生活區(qū)退出后，還會(huì)有少數(shù)分子在一些局部地區(qū)殘留。因此新舊物種的更替常常是有一個(gè)過程的，會(huì)有一些先驅(qū)分子和孓遺分子具有比同期的多數(shù)其他物種更長(zhǎng)的地質(zhì)分布時(shí)限。不過，一般情況下，新種的出現(xiàn)和擴(kuò)散速度比舊種的消亡過程更為迅速，所以在化石對(duì)比中常注重新種出現(xiàn)的層位，以求得較好的同時(shí)性對(duì)比。

一方面，在間斷平衡論模式下，新舊物種的更替是快速的。演化突變導(dǎo)致生物類群的快速變異，物種和生物類群的爆發(fā)式新生及生態(tài)領(lǐng)域的快速擴(kuò)展，為生物地層對(duì)比研究提供了良好的條件。愈來愈多的事實(shí)表明，突變是物種和類群新生的主要方式，雖然逐漸積累式的演變新生也是生物進(jìn)化的基本形式，但顯生宙大量的化石記錄體現(xiàn)的是一種間斷平衡式的生物進(jìn)化過程。因此，依賴于生物更替事件生物面的生物地層對(duì)比，通?？梢匀〉幂^高的年代對(duì)比精度。

另一方面，雖然背景滅絕是生物演化發(fā)展的自然趨勢(shì)，但化石記錄表明，在顯生宙生物進(jìn)化歷史上，大滅絕也是生物進(jìn)化過程中的客觀事實(shí)。大幅度超出生物進(jìn)化背景滅絕的生物大滅絕事件，一般都源于某種或某些稀有的外力事件及其所導(dǎo)致的環(huán)境突變。這種外力事件及其所誘導(dǎo)的環(huán)境突變事件，往往在時(shí)間上是瞬時(shí)的，對(duì)生物演化進(jìn)程的影響也是突發(fā)的，產(chǎn)生的結(jié)果是生物的大規(guī)模滅亡。盡管有些事件可能是通過食物鏈或生物之間的相互依賴而產(chǎn)生影響的，但從地質(zhì)時(shí)間尺度來看，所產(chǎn)生的生物滅絕事件面是基本等時(shí)的。因此，一些重要的生物滅絕面也具有重要的生物地層對(duì)比價(jià)值。

生物的進(jìn)化速度不僅決定了生物地層的劃分分辨率，也控制了生物地層的對(duì)比精度。生物的進(jìn)化速度是指單位時(shí)間內(nèi)所形成的新種類群數(shù)目或形態(tài)特征的變化量。研究生物的進(jìn)化速度可以用不同的分類等級(jí)來加以比較，既可以根據(jù)生物分類單元目、科、屬或種的數(shù)目，也可以根據(jù)生物的某些表型特征、形體大小、結(jié)構(gòu)等變化作為依據(jù)。時(shí)間單位可以采用絕對(duì)時(shí)間(萬(wàn)年或百萬(wàn)年)，也可以用相對(duì)時(shí)間(紀(jì)、世、期等)，甚至還可以用地層厚度來估算生物的進(jìn)化速度。但是，各個(gè)門類生物總的進(jìn)化速度可能差別很大;同一門類的生物在不同的地質(zhì)時(shí)期和不同的生活環(huán)境條件下的進(jìn)化速度也不相同;同一生物類群在其發(fā)生、發(fā)展和滅絕的各個(gè)階段，生物的進(jìn)化速度也是不同的。研究生物的進(jìn)化速度，不僅可以評(píng)價(jià)不同生物門類的生物地層學(xué)價(jià)值，估計(jì)生物地層劃分和對(duì)比的精細(xì)程度和可靠性，而且可以據(jù)此研究生物進(jìn)化的階段性和生態(tài)環(huán)境狀況及其變化。

化石骨骼的大小、形態(tài)、構(gòu)造、紋飾的發(fā)展變化，既可以用來估算生物的進(jìn)化速度，也可作為生物地層對(duì)比的依據(jù)。例如，腕足動(dòng)物石燕貝類的殼面裝飾的變化，可以用來確定特定地層的地質(zhì)年代，進(jìn)行地層對(duì)比。古生代石燕貝類的殼飾具有逐步復(fù)雜化的趨向:志留紀(jì)到中泥盆世的Eospirifer殼面的中槽中隆是光滑的，側(cè)區(qū)也沒有放射線;早泥盆世到中泥盆世早期的Acrospirifer中槽中隆仍無(wú)放射飾，但側(cè)區(qū)出現(xiàn)了少量光滑的放射飾;晚泥盆世到早石炭世的Cyrtospirifer中槽中隆上具有細(xì)密的放射線，并呈分枝式或插入式增加，但側(cè)區(qū)的放射線不分叉;早石炭世出現(xiàn)的Eochoristites中槽中隆的放射線不分叉或兩分叉，側(cè)區(qū)放射飾不分叉;晚石炭世的Choristites中槽中隆放射線不分叉，但側(cè)區(qū)放射線一次或多次分叉;石炭紀(jì)和二疊紀(jì)的Neochoristites的殼飾則進(jìn)一步復(fù)雜化，全殼的放射線粗細(xì)不等，而且多次分叉，構(gòu)成簇狀組合。由此可見，根據(jù)石燕貝類的殼面裝飾，也可以進(jìn)行地層的劃分和對(duì)比。

此外，化石的一些細(xì)微特征的變化，經(jīng)過統(tǒng)計(jì)研究，有時(shí)也可以大大地提高地層劃分和對(duì)比的精度，甚至能發(fā)現(xiàn)和估計(jì)地層間斷的大小。一個(gè)經(jīng)典的例子是Brinkmann(1929)對(duì)英國(guó)彼得羅地區(qū)侏羅系牛津?qū)又芯帐疜osmoceras屬的一些種的形態(tài)變異研究。他在對(duì)大量化石標(biāo)本的某些性狀特征的度量和統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行坐標(biāo)投影后發(fā)現(xiàn)，這些性狀特征在剖面1093．5cm處有一明顯錯(cuò)位［圖6－10(a)］，他由此推測(cè)這一層位上存在地層缺失。如果在這一缺失面上補(bǔ)入80cm地層，則兩側(cè)數(shù)據(jù)可以很好地連接起來［圖6－10(b)］，他認(rèn)為這就是缺失的地層厚度。這一結(jié)論得到了后來學(xué)者的證明(Kallomon，1955;Kennedy，1977; Lerman，1965)。

圖6－10　英國(guó)彼得羅附近侏羅系牛津?qū)泳帐疜osmoceras殼征數(shù)據(jù)的地層投影
(轉(zhuǎn)引自齊文同，1995)
(a)殼面外脊與殼緣瘤剌之比值在剖面上的分布(每個(gè)點(diǎn)代表一枚標(biāo)本);(b)同(a)圖，表示可能缺失的地層(cm)

6.4.2　生物相與生物地層對(duì)比

生物相(biofacies)反映了某種特定沉積環(huán)境中生物群的生態(tài)特征，代表了生物群在一定的時(shí)間和空間上的生態(tài)適應(yīng)特征，因而具有古地理學(xué)和地層學(xué)上的雙重意義。

生物的生存、演變和分布受環(huán)境制約，不同生態(tài)的生物各自適應(yīng)于一定的環(huán)境條件，因此以生物為基礎(chǔ)的生物地層單位也受限于生態(tài)環(huán)境的空間分異和歷史變遷?？梢哉f生物地層單位也是一種受古環(huán)境制約的時(shí)空地層單元。但是，生物地層單位與生物相具有不同的含義。生物相所依據(jù)的是生態(tài)環(huán)境特征，強(qiáng)調(diào)的是環(huán)境和生態(tài)的時(shí)空差異性;而生物地層單位所強(qiáng)調(diào)的是生物分布的時(shí)空統(tǒng)一性，即包含特定生物群的連續(xù)地質(zhì)體，其邊界體現(xiàn)的是生物相的變異。由于生物的分布和演變強(qiáng)烈受到特定生物的生態(tài)環(huán)境的時(shí)空限定，生物地層單位既有了特定的時(shí)間含義，同時(shí)又有了橫向延展的局限。于是，最具有生物地層學(xué)價(jià)值的標(biāo)志性生物的生態(tài)特征是:既有廣泛的空間分布，又有狹窄的生態(tài)域。因此，遠(yuǎn)洋漂游相和正常淺海陸棚相中的生物地層單位，其所包含的特征性生物群最具有生物地層對(duì)比能力。一些營(yíng)漂游生活或快速游泳生活的生物化石通常形成具有生物地層意義的“標(biāo)準(zhǔn)化石”，例如古生代的筆石、古生代到三疊紀(jì)的牙形石、中生代的菊石、中－新生代的浮游有孔蟲等，都是各時(shí)代具有生物地層對(duì)比意義的“標(biāo)準(zhǔn)化石”。同時(shí)，一些狹適性的正常淺海相底棲生物也具有重要的生物地層對(duì)比價(jià)值，如古生代的三葉蟲、腕足類、四射珊瑚等，這些狹適性生物類群分異度大，演替迅速，生態(tài)特征明顯，常在區(qū)域上形成一些具有一定分布范圍的生物相，如分布在湘西北地區(qū)晚奧陶世的Ovalocephalus－Cyclopyge三葉蟲相。

由此可見，具有空間延展性和時(shí)間局限性的生物相與生物地層單位之間是密切相關(guān)的?？缟锵嗟纳锏貙訂挝唬鋾r(shí)間對(duì)比精度通常會(huì)明顯降低，但它卻十分有利于生物地層對(duì)比。由于生物的生存受到環(huán)境的嚴(yán)格制約，多數(shù)沉積盆地中生物相的分異是顯著的，不同生物相區(qū)生物帶難以直接對(duì)比。例如，從貴州北部到貴州南部，三疊紀(jì)的古地理從北往南逐步由碳酸鹽臺(tái)地經(jīng)臺(tái)緣斜坡過渡到碎屑巖盆地(圖6－11)，從而導(dǎo)致了南北方向強(qiáng)烈的生物相分異。于是，從黔北到黔南的三疊紀(jì)生物地層序列很不相同。與此同時(shí)，隨著時(shí)間的演變，古地理格局及生物相帶也在發(fā)生變化，因此形成了空間上明顯分異、隨時(shí)間不斷變化的復(fù)雜生物地層格架(圖6－12)。

6.4.3　古生物地理分區(qū)與生物地層對(duì)比

研究史前生物的地理分布、區(qū)域特征及其遷移變化歷史的科學(xué)稱為古生物地理學(xué)(paleobiogeography)。生物相的分化是由于生物適應(yīng)不同生態(tài)環(huán)境所產(chǎn)生的生態(tài)類群的分異，而生物地理區(qū)的產(chǎn)生則通常是由于長(zhǎng)期的地理阻隔，使得在一些特定區(qū)域形成特定的生物群。生物地理分區(qū)的主要特征是它所含的生物分類群的局限性分布。

在長(zhǎng)期的地質(zhì)歷史背景下，各個(gè)生物地理區(qū)的生物分類群通常獨(dú)立演化，于是在地層記錄中形成獨(dú)特的生物地層序列。地理阻隔是導(dǎo)致生物地理分區(qū)形成的重要因素，從大的范圍來看，陸生生物的阻隔為海洋，海洋生物的阻隔為大陸或?yàn)槊芏炔煌睦渑罅鞣植?。時(shí)間則是生物地理分區(qū)形成的必要條件，地理阻隔不僅要達(dá)到一定時(shí)間后才會(huì)導(dǎo)致生物群的性狀變異和分離，而且在經(jīng)歷長(zhǎng)時(shí)間的性狀分離后，即便當(dāng)?shù)乩碜韪粝r(shí)也不會(huì)迅速?gòu)浐仙锏乩韰^(qū)之間的差異。著名的華萊士線(Wallace＇s line，圖6－13)就是地理阻隔的例子。這條形成陸生動(dòng)物地理分區(qū)的界線位于東南亞的加里曼丹與蘇拉威西島之間，該線兩側(cè)生物群的面貌特征截然不同。實(shí)際上華萊士線是歐亞板塊和岡瓦納板塊在新生代拼合的縫合線，分界線兩側(cè)的地區(qū)曾被廣闊的海洋所阻隔而形成了各自獨(dú)特的生物地理區(qū)。此外，緯度差異、氣候(溫度)條件和冷暖洋流也是形成海生和陸生生物地理分區(qū)的重要阻隔因素。因此，在地史時(shí)期一直存在低緯度的赤道溫暖生物區(qū)與高緯度的極地冷水生物地區(qū)及其間若干過渡區(qū)的分異。這種緯度差異導(dǎo)致的生物地理分區(qū)還密切反映了地史時(shí)期的全球氣候特征和板塊分布格局。

圖6－11　貴州中—南部中三疊世古地理和生物相分異圖
(據(jù)童金南，1997修改)
Ⅰ．黔西－黔北分區(qū)閉塞—半閉塞臺(tái)地碳酸鹽巖相;Ⅱ．黔中分區(qū)巖隆生物灘(礁)碳酸鹽巖相;Ⅲ．黔南分區(qū)灘(礁)前斜坡過渡相;Ⅳ．黔南分區(qū)開闊陸架陸源碎屑巖相。橫線上下分別為拉丁期和安尼期主要化石類別和巖石地層單元

沒有一個(gè)物種是真正世界性分布的。大多數(shù)生物屬種，甚至科和目，都局限在一個(gè)生物地理區(qū)的范圍內(nèi)，因此，建立于不同生物地理區(qū)的生物地層系統(tǒng)通常也有較大差別。例如，在早寒武世的亞洲、澳洲和地中海地區(qū)發(fā)育的以Redlichia為代表的三葉蟲生物地層序列與西歐、北美地區(qū)的以O(shè)lenellus為代表的三葉蟲生物地層序列，就是典型的生物地理分異的產(chǎn)物。

圖6－13　華萊士線
(轉(zhuǎn)引自張永輅等，1988)粗虛線表示華萊士線，表明東方區(qū)(左)和澳大利亞區(qū)(右)的界線。斜線表示陸地，細(xì)曲線表示大陸架邊界

雖然生物的分布明顯受生物地理區(qū)和生物相的控制，但不同類型生物對(duì)地理區(qū)和生物相的依賴性仍存在較大差別。多數(shù)廣適性的生物都具有跨地理區(qū)和跨相區(qū)分布的能力，但它們通常有比較低的進(jìn)化速率，因而削弱了其生物地層學(xué)價(jià)值。不過也有一部分廣適性生物在生物地層學(xué)上具有比較重要的價(jià)值。例如，先前作為三疊系底界標(biāo)志的菊石Otoceraswoodwardi，雖然該種在生物地層學(xué)上用以建立比較重要的化石帶，在一些地區(qū)可進(jìn)行很好的生物地層對(duì)比，但該帶的分布明顯受生物地理區(qū)的控制，它主要適用于高緯度生物地理區(qū)的生物地層對(duì)比，而在廣大的低緯度地區(qū)無(wú)法使用。于是，殷鴻福等(1988)提出以牙形石Hindeodus parvus作為全球三疊系底界的標(biāo)志。由于Hindeodus parvus具有跨古地理相區(qū)的分布，即在高緯度地區(qū)和低緯度地區(qū)都存在(圖6－14)，甚至該種化石還有一定的跨生物相分布，其不僅在正常淺海相區(qū)廣泛分布，在極淺水的微生物巖相區(qū)也比較常見，其生物地層定義比較明確，因此，最后被確定為全球三疊系底界的定義物種(Yin et al．，2001)。

6.4.4　生物地層對(duì)比方法

由于生物地層單位是建立在某一地史時(shí)期的生物基礎(chǔ)上的，因此進(jìn)行生物地層對(duì)比就是要發(fā)掘該生物的時(shí)空分布規(guī)律，尋求與該生物在時(shí)空上有關(guān)聯(lián)的其他生物，以及將它們相互聯(lián)系起來的途徑。在實(shí)際工作中，生物地層對(duì)比研究的方法一方面是借助于生物分類單元本身的時(shí)空分布屬性，來延伸和對(duì)比生物地層單位;另一方面是采用經(jīng)驗(yàn)的數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)分析方法，來提煉生物地層單位的延伸和對(duì)比信息。常用的分析方法主要有以下幾種:

(1)標(biāo)準(zhǔn)化石法。即通過地層中所識(shí)別的標(biāo)準(zhǔn)化石進(jìn)行地層對(duì)比的方法。在生物地層學(xué)研究中，標(biāo)準(zhǔn)化石是最理想、最重要的生物標(biāo)志。標(biāo)準(zhǔn)化石演化迅速，在地層中的垂直分布時(shí)限短，便于較精確地進(jìn)行地層劃分和等時(shí)對(duì)比;標(biāo)準(zhǔn)化石擴(kuò)散遷移速度快、地理分布廣，因而有利于進(jìn)行較大區(qū)域的等時(shí)性地層對(duì)比;標(biāo)準(zhǔn)化石在地層中數(shù)量眾多、鑒定特征顯著，易于在巖層中發(fā)現(xiàn)、識(shí)別和鑒定，有利于進(jìn)行區(qū)域上的延伸和對(duì)比。

圖6－14　二疊紀(jì)—三疊紀(jì)之交重要牙形石和菊石屬種的全球分布圖
(據(jù)殷鴻福等，1988修改)
Ⅰ．Otoceras:1．阿拉斯加北部;2．埃爾斯米爾島;3．格陵蘭東部;4．斯匹次卑爾根;5．東維霍揚(yáng);6．華南長(zhǎng)興煤山;7．藏南色龍;8．尼泊爾;9．克什米爾。Ⅱ．Pseudotirolites:10．華南(除浙江煤山、貴州安順、廣西來賓、陜西西鄉(xiāng)之外的其他產(chǎn)地);11．伊朗庫(kù)－依－阿里巴什。Ⅲ．Paratirolites:12．貴州安順、廣西來賓、陜西西鄉(xiāng);13．伊朗庫(kù)－依－阿里巴什;14．伊朗阿巴德;15．外高加索。Ⅳ．Hindeodus parvus:16．外高加索;17．意大利蒂羅爾南部;18．伊朗阿巴德;19．巴基斯坦鹽嶺;20．克什米爾;21．西藏聶拉木和色龍;22．華南;23．匈牙利

一般來說，標(biāo)準(zhǔn)化石法是最簡(jiǎn)單的生物地層學(xué)研究方法，其突出優(yōu)點(diǎn)是較為經(jīng)濟(jì)，簡(jiǎn)便易行。由于標(biāo)準(zhǔn)化石通常是定義各類生物地層單位的核心，因此它是生物地層對(duì)比的主要依據(jù)。但是，應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)化石進(jìn)行地層對(duì)比也有一定的局限性。首先，化石的時(shí)代分布都是根據(jù)生物地層工作長(zhǎng)期積累的資料得出的，但隨著研究工作的深入，許多過去認(rèn)為標(biāo)準(zhǔn)的化石實(shí)際上并不十分標(biāo)準(zhǔn)。例如Leptodus過去被認(rèn)為是晚二疊世的標(biāo)準(zhǔn)化石，后來在中二疊世也發(fā)現(xiàn)了;Monograptus過去認(rèn)為是志留紀(jì)的標(biāo)準(zhǔn)化石，后來在早泥盆世地層中多處發(fā)現(xiàn);Claraia過去認(rèn)為是早三疊世的標(biāo)準(zhǔn)化石，后來在晚二疊世深水相地層中也有發(fā)現(xiàn)。因此，這些標(biāo)準(zhǔn)化石的含義發(fā)生了重要改變。其次，多數(shù)物種從其產(chǎn)生到向外擴(kuò)散遷移都有一個(gè)時(shí)間差，而且許多物種的擴(kuò)散和遷移常常也是一個(gè)緩慢的過程，從而造成一個(gè)物種在不同地點(diǎn)的首次出現(xiàn)生物面是穿時(shí)的。同樣地，一些物種的滅亡通常也是逐漸萎縮的，有些在少數(shù)地區(qū)特殊的環(huán)境條件下還可殘存或孓遺。由此可見，運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)化石進(jìn)行地層對(duì)比通常與地層的時(shí)間對(duì)比之間存在一定的差距。不過，在當(dāng)前它仍是一種應(yīng)用最廣泛且最為行之有效的地層對(duì)比方法。

(2)生物組合法。最初人們用標(biāo)準(zhǔn)化石區(qū)別地質(zhì)年代和進(jìn)行地層對(duì)比時(shí)，較少考慮同層內(nèi)共生的其他化石，但當(dāng)人們發(fā)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化石受到局限時(shí)，就逐漸意識(shí)到同層共生化石的重要性。綜合研究表明，在缺乏最典型、最精確的生物標(biāo)志時(shí)，多門類的生物群組合可以提供許多有用的生物地層學(xué)信息。即使在存在標(biāo)準(zhǔn)化石的情況下，綜合分析生物群全貌，也能為建立空間上生物群之間的聯(lián)系提供更多的時(shí)間演變和地理環(huán)境分布信息，因而對(duì)于地層時(shí)代的確定和生物地層對(duì)比具有十分重要的作用。

利用化石群或化石共生組合來確定地層層位和進(jìn)行地層對(duì)比的方法比較簡(jiǎn)便，已被廣泛應(yīng)用。但需要注意的是，這種方法主要適用于化石豐富(化石種類和化石數(shù)量都比較豐富)的地層中。通過分析其中各類化石在時(shí)間演變上與地層界線的一致性和在地理分布上與環(huán)境梯度之間的關(guān)系，同時(shí)應(yīng)盡量與標(biāo)準(zhǔn)化石法配合使用，可以獲得更好的地層對(duì)比效果。

(3)百分比統(tǒng)計(jì)法。即根據(jù)兩個(gè)區(qū)域各個(gè)地層單元中所含化石群之間的相似性的比較，建立地層對(duì)比關(guān)系的方法。這是生物地層學(xué)中常用的、最簡(jiǎn)單的統(tǒng)計(jì)學(xué)方法，尤其在采用孢粉、介形蟲等微體化石進(jìn)行含油氣地層劃分對(duì)比中應(yīng)用廣泛。

現(xiàn)在的百分比統(tǒng)計(jì)法主要使用在化石延限較長(zhǎng)但要求詳細(xì)劃分地層的工作中，同時(shí)該方法還要求研究地層中應(yīng)含有一定數(shù)量的化石，能夠?qū)⑺芯康牡貙又械幕M(jìn)行全面鑒別和統(tǒng)計(jì)。百分比統(tǒng)計(jì)法的對(duì)比步驟是，先選擇一個(gè)地區(qū)中出露最完整、研究最詳細(xì)的剖面作為基準(zhǔn)剖面，逐層采集化石，詳細(xì)鑒定描述，列出剖面各層中所含種屬的名稱目錄。然后，將其他剖面也制成相應(yīng)的化石種屬分布的產(chǎn)出層位圖表，并計(jì)算各個(gè)剖面中與基準(zhǔn)剖面相同的化石種屬數(shù)目和所占的百分比。如果一個(gè)剖面中的某層化石與基準(zhǔn)剖面某層相比具有最高的相同種屬百分比，則認(rèn)為該層與基準(zhǔn)剖面的某層相當(dāng)(圖6－15)。

在圖6－15中，通過研究和統(tǒng)計(jì)顯示，B剖面中的某段地層X所含化石分別與A剖面中1～5層所含化石相當(dāng)?shù)陌俜謹(jǐn)?shù)分別是3%、4%、13%、19%和7%。顯然，B剖面中X段地層與A剖面中第4層對(duì)比的可能性最大，而與第1、2層對(duì)比的可能性最小。

百分比統(tǒng)計(jì)法還可以用來研究一些未知層的地層序列。如圖6－16中，A代表已知的現(xiàn)代生物群，B代表4段新生代地層剖面。通過詳細(xì)研究和統(tǒng)計(jì)，可以判定這4段地層中所含化石與現(xiàn)代生物群A有不同的相似百分比。當(dāng)然，所含現(xiàn)代生物分子越少的地層其時(shí)代越老，相反則年代較新。據(jù)此便可以確定各段地層的時(shí)代順序。

圖6－15　利用百分比統(tǒng)計(jì)法將研究剖面B的地層X與標(biāo)準(zhǔn)剖面A的已知層序1～5進(jìn)行對(duì)比
(據(jù)吳瑞棠等，1994)

圖6－16　利用百分比統(tǒng)計(jì)法比較未定剖面B中1～4段地層中的化石與現(xiàn)代生物群A的百分含量建立地層序列
(據(jù)吳瑞棠等，1994)

百分比統(tǒng)計(jì)法的優(yōu)點(diǎn)是直觀，在小范圍內(nèi)使用相當(dāng)準(zhǔn)確，尤其適合于石油、煤田等領(lǐng)域的微體化石統(tǒng)計(jì)研究。在沒有標(biāo)準(zhǔn)化石的情況下，當(dāng)要求詳細(xì)劃分和對(duì)比地層時(shí)可以得出結(jié)果，甚至在不知道化石分類名稱的情況下，僅以代號(hào)參照也能進(jìn)行對(duì)比。但其明顯不足是:過于機(jī)械，不考慮不同化石門類在時(shí)代分布和標(biāo)準(zhǔn)性方面的差異。該方法也不宜進(jìn)行遠(yuǎn)距離的對(duì)比，當(dāng)巖相和生態(tài)等條件相似時(shí)會(huì)使化石分子相似，從而導(dǎo)致對(duì)比偏差;而在不同巖相和生態(tài)條件下，同時(shí)代地層之間的差別則會(huì)增大。因此，在運(yùn)用百分比統(tǒng)計(jì)法進(jìn)行地層分析時(shí)，應(yīng)對(duì)所研究地層進(jìn)行客觀具體的分析，與其他方法相互驗(yàn)證使用，力戒機(jī)械簡(jiǎn)單化，以免有誤。

(4)譜系演化法。是依據(jù)化石出現(xiàn)的順序和個(gè)體發(fā)育特征，恢復(fù)化石譜系演化的關(guān)系，用以進(jìn)行地層劃分和對(duì)比。

譜系演化法是生物地層學(xué)研究中一種比較重要而且較為可靠的地層劃分和對(duì)比研究方法。利用譜系演化法進(jìn)行生物地層學(xué)研究，首先必須建立生物演化譜系。建立生物演化譜系的方法是，在化石豐富地區(qū)進(jìn)行詳細(xì)地層分層，系統(tǒng)采集化石標(biāo)本，以建立化石形態(tài)或其他表征在剖面中的相互關(guān)系和梯度變化;結(jié)合化石個(gè)體發(fā)育過程中形態(tài)特征的變化，確定不同化石物種之間的演化關(guān)系和物種的形成及滅絕順序。在可能的條件下，進(jìn)一步總結(jié)形態(tài)特征演化的趨向和規(guī)律，以及生物演化的階段特征，據(jù)此可將含這些化石的地層進(jìn)行劃分。根據(jù)化石的譜系演化進(jìn)行地層對(duì)比，可提高對(duì)標(biāo)準(zhǔn)化石可靠性的認(rèn)識(shí)，防止由于先驅(qū)和孑遺等現(xiàn)象所造成的對(duì)比誤差。利用同一演化譜系的一些種進(jìn)行對(duì)比，可以使地層對(duì)比的精度、可靠性和準(zhǔn)確性大為增加。例如近年來用牙形石建立化石帶時(shí)傾向于選擇同一屬的一些種作代表，大大提高了這些化石帶的地層精度。

盡管運(yùn)用譜系演化法劃分地層常因古生物資料的不完備而遇到困難，但在大量的古生物學(xué)資料的基礎(chǔ)上，在長(zhǎng)期的生物地層學(xué)的實(shí)踐中，不乏應(yīng)用實(shí)例。如在寒武紀(jì)應(yīng)用三葉蟲的演化，在奧陶紀(jì)和志留紀(jì)應(yīng)用筆石的演化，在泥盆紀(jì)應(yīng)用牙形石的演化，在石炭紀(jì)和二疊紀(jì)應(yīng)用類的演化，在二疊紀(jì)－三疊紀(jì)之交采用牙形石的演化，在中生代應(yīng)用菊石的演化，以及在新生代應(yīng)用哺乳動(dòng)物的演化等，都有比較成功的運(yùn)用譜系演化法劃分地層的實(shí)例。

(5)圖解對(duì)比法(graphic correlation)。系由Shaw(1964)建立，故也稱為“Shaw對(duì)比法”。該方法采用二維坐標(biāo)投影的方法，將若干地層剖面上所有化石的分布點(diǎn)綜合起來，形成一個(gè)“復(fù)合標(biāo)準(zhǔn)剖面”(composite standard section)。借此復(fù)合標(biāo)準(zhǔn)剖面，一方面可以判定各個(gè)化石分類單元的綜合時(shí)限，另一方面也可以進(jìn)行地層對(duì)比。

圖解對(duì)比法的基礎(chǔ)是，所有沉積地層剖面的地層厚度都是時(shí)間的函數(shù)，每個(gè)化石分類單元在各剖面上的分布都處于同樣的時(shí)間區(qū)間內(nèi)。因此，以時(shí)間為對(duì)應(yīng)參照標(biāo)志，可以在一個(gè)二維空間坐標(biāo)系中將兩個(gè)同時(shí)形成的地層剖面以地層厚度為標(biāo)尺對(duì)比起來，而兩剖面上各化石單元的分布區(qū)間端點(diǎn)(首現(xiàn)點(diǎn)和末現(xiàn)點(diǎn))成為兩剖面時(shí)間對(duì)比的參照點(diǎn)(圖6－17)。

圖解對(duì)比法的工作步驟即為“復(fù)合標(biāo)準(zhǔn)剖面”的產(chǎn)生過程:第一，建立各研究剖面上各化石分類單元的分布區(qū)間，作為圖解對(duì)比的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)是每個(gè)分類單元在各剖面上的首現(xiàn)點(diǎn)和末現(xiàn)點(diǎn);第二，選擇兩條化石記錄比較好的剖面，以剖面地層厚度為坐標(biāo)軸，將所有化石的首現(xiàn)點(diǎn)和末現(xiàn)點(diǎn)分別投影到坐標(biāo)軸上，求出對(duì)比曲線［圖6－17(a)］;第三，通過對(duì)比線對(duì)兩條剖面化石的豐富程度、記錄完整性和延限長(zhǎng)短等進(jìn)行分析和比較，選擇其中較優(yōu)的一條剖面作為復(fù)合剖面［如圖6－17(b)中的x軸］，通過對(duì)比線，將另一條剖面上的化石首現(xiàn)點(diǎn)和末現(xiàn)點(diǎn)投影到復(fù)合剖面軸上。于是在復(fù)合剖面上每個(gè)化石可能會(huì)有兩個(gè)首現(xiàn)點(diǎn)位和兩個(gè)末現(xiàn)點(diǎn)位?？紤]到化石記錄可能的不完備性或其他原因，每個(gè)化石的延限應(yīng)取外側(cè)點(diǎn)位。因此，每個(gè)化石在復(fù)合剖面上就有一個(gè)新的分布區(qū)間。進(jìn)一步地，以該復(fù)合剖面為基礎(chǔ)，將其與其他剖面進(jìn)行逐個(gè)對(duì)比，將其他剖面上的化石點(diǎn)也逐個(gè)投影到該復(fù)合剖面上來。直到完成了所有剖面的對(duì)比復(fù)合工作后，就形成了一條既包含所有剖面的化石和地層分布信息，但又獨(dú)立于所有實(shí)體剖面的一條抽象的“復(fù)合標(biāo)準(zhǔn)剖面”。根據(jù)該“復(fù)合標(biāo)準(zhǔn)剖面”，我們就可以分析每個(gè)化石分類單元在研究區(qū)域的時(shí)間分布范圍和先后順序。同時(shí)，通過該剖面我們還能將所有的剖面對(duì)比起來。

圖6－17　兩條剖面的圖解對(duì)比(a)和復(fù)合標(biāo)準(zhǔn)剖面的數(shù)據(jù)生成圖解(b)
(據(jù)Carney＆Pierce，1995)

在圖解對(duì)比法的研究中，有幾個(gè)問題值得注意:第一，剖面對(duì)比依賴的是各剖面之間共有的化石類別(一般為種)，因此要求參與對(duì)比的剖面應(yīng)該有較好的生物地層研究基礎(chǔ)，并且各剖面間有一定量的相同化石類別。第二，兩條剖面對(duì)比時(shí)，由化石首現(xiàn)點(diǎn)和末現(xiàn)點(diǎn)產(chǎn)生的坐標(biāo)投影往往并不在一條直線上，對(duì)比線應(yīng)該是由這些點(diǎn)或其中部分關(guān)鍵點(diǎn)產(chǎn)生的一條線性回歸線。對(duì)比線的形態(tài)能很好地反映對(duì)比剖面的沉積特征(圖6－18):對(duì)比線的斜率反映了對(duì)比剖面的地層沉積速率與區(qū)域平均沉積速率之間的關(guān)系;如果對(duì)比線呈折線形，說明對(duì)比剖面的地層沉積速率較區(qū)域平均沉積速率發(fā)生了分化;如果對(duì)比線呈階梯狀，說明對(duì)比剖面上存在沉積間斷或沉積凝縮層。第三，在兩條剖面進(jìn)行復(fù)合對(duì)比時(shí)，化石首現(xiàn)點(diǎn)總是取較低的點(diǎn)，末現(xiàn)點(diǎn)取較高的點(diǎn)。因此，最后在復(fù)合標(biāo)準(zhǔn)剖面上形成的各個(gè)化石分類單元的時(shí)間分布是其在該區(qū)域內(nèi)的最大時(shí)限，它可能大于該單元在所有實(shí)際剖面上的分布區(qū)間。通過區(qū)域內(nèi)剖面復(fù)合對(duì)比產(chǎn)生的復(fù)合標(biāo)準(zhǔn)剖面并不能反映有關(guān)化石分類單元在研究區(qū)外的分布時(shí)限。

運(yùn)用圖解對(duì)比法可以更準(zhǔn)確、有效地對(duì)比地層，發(fā)現(xiàn)剖面中的地層缺失和化石保存及采集中的問題，得出一個(gè)比所有剖面都更完全的復(fù)合標(biāo)準(zhǔn)剖面，以及各個(gè)化石在該研究區(qū)的最大時(shí)限。該對(duì)比法并非以數(shù)學(xué)取代了生物地層學(xué)，而是與其他方法一樣依賴于詳細(xì)測(cè)量剖面、仔細(xì)采集和正確鑒定化石。在確定對(duì)比線的位置時(shí)，也必須運(yùn)用地層研究者的經(jīng)驗(yàn)來解釋年代地層對(duì)比的結(jié)果。采用圖解對(duì)比法，可以很快地積累化石的出現(xiàn)和時(shí)限數(shù)據(jù)。當(dāng)數(shù)據(jù)量比較多時(shí)，還可以用計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理。

圖6－18　圖解對(duì)比法中一些常見的對(duì)比線類型及其地質(zhì)解釋
(據(jù)Carney＆Pierce，1995)
(a)表明該對(duì)比剖面(y軸)具有連續(xù)而較快速的沉積;(b)表明該對(duì)比剖面具有連續(xù)而較慢速的沉積;(c)兩個(gè)線段之間的水平臺(tái)階代表對(duì)比剖面(y軸)存在一個(gè)地層不連續(xù)，如斷層、不整合或強(qiáng)烈的凝縮層;(d)兩個(gè)線段之間的水平臺(tái)階代表了一個(gè)典型的逆斷層，顯示對(duì)比剖面上的地層有重復(fù);
(e)該“狗腿狀”折線表明沉積速率發(fā)生了顯著的變化;(f)表明對(duì)比剖面的地層發(fā)生了倒轉(zhuǎn)