随着沉积物成岩作用，埋藏在沉积物内的生物体在成岩作用时经过物理化学作用的改造，即石化作用而形成化石。但是，不是所有地史时期的生物都能形成化石，能否形成化石并保存下来取决于多方面的条件。一、化石形成的条件1.生物本身条件从生物本身条件来说，最好具有硬体，因为软体部分容易腐烂、分解而消失，而硬体主要由矿物质组成，能够比较持久地抵御各种破坏作用。但硬体矿物质成分不同，保存为化石的可能性也不同，如方解石、白云石、石英、甲氰磷酸钙和蛋白石等矿物在成岩和石化过程中比较稳定，容易保存成为化石。而霰石和含镁方解石等不稳定矿物，它们易于溶解，保存成化石的可能性则小。具有机质硬体如角质层、木质和儿丁质薄膜的生物，虽易遭受破坏，但在成岩过程中可炭化保存成为化石，如植物叶子、笔石体壁等。在某些极为特殊的条件下，一些动物的软体部分有时也能保存成为化石，如我国抚顺松脂包裹的昆古尼沥青湖中的披毛犀化石（图1-1之虫化石（图1-1之1）：波兰斯大）（图1-1之3，4）等。2），西伯利亚第四纪冻土中的猛犸象化石42图1-1完整实体化石（Scott，1978：河北师范大学生物系，1975：夏树芳，1978）1.號珀中的昆虫化石2.沥青湖中的披毛犀化石3，4.冻土层中的猛鸦象化石.5
2.生物死后的环境条件生物死后户体所处的物理化学环境直接影响到化石的形成和保存。在高能水动力条件下，生物户体因来回移动而容易被磨损破坏；水体pH小于7.8时，碳酸钙组成的硬体易遭溶解；氧化环境下有机质因氧化而腐烂，而还原条件下有机质易保存下来。此外，当时生活着的动物吞食和细菌的腐食作用也影响化石的保存。3.埋藏条件生物死后掩埋的沉积物不同，保存为化石的可能性也不同。如果生物户体被化学沉积物、生物成因的沉积物所埋藏，那么，除软体外，硬体比较容易保存下来，如我国山东山旺中新世硅藻土中保存的玄武蛙、中新蛇化石，云南早寒武世的澄江动物群，加拿大中寒武世的布尔吉斯动物群，德国侏罗纪索伦霍芬灰岩中的始祖鸟化石都是罕见的完整化石。但若被粗碎屑物埋藏，则由于粗碎屑的滚动、摩擦和富孔隙，生物尸体易遭破坏。但在一些特殊的沉积物中（如冰川冻土、沥青、松脂等），一些生物的软体也能完整地保存下来（图1=1）。4.时间因素生物死后被迅速埋藏，才有可能保存为化石：被埋藏的生物户体还必须经过长时期的石化作用后才能形成化石。有时生物死后虽被迅速埋藏，但不久又因冲刷等各种原因被暴露出来而遭受破坏，也不能形成化石。有一些保存在较古老岩层中的化石，因岩层的变形和变质作用，使化石遭到破坏。5.成岩条件沉积物在固结成岩作用过程中，压实作用和结晶作用都会影响化石的石化作用和保存。孔隙度较高、含水分较多的碎屑沉积物压实作用显著，因而保存在其中的化石变形作用明显，很少能保持原始的直立状态。碳酸盐沉积物在成岩中的重结晶作用，保存在其中的由碳酸钙组成的生物体也发生重结晶，常使生物遗体的微细结构遭受破坏，尤其是深部成岩、高温高压的变质作用和重结晶作用，可使已形成的化石遭到严重破坏，甚至消失。只有在压实作用较小且未经过严重重结晶作用的情况下，才能保存完好的化石。二、化石的石化作用化石的石化作用（fossilization）是指埋藏在沉积物中的生物遗体在成岩过程中经过物理化学作用的改造而形成化石的作用。主要有以下3种类型。1.矿质充填作用（permineralization）生物硬体中的有机质常在埋藏后散失殆尽，使原来硬体疏松多孔。随后孔.6.E
隙被溶于水中的矿物质充填，使得硬体变得致密和坚实，增加了硬体的重量。这种充填作用可发生在生物硬体结构之中，如贝壳微孔、脊椎动物骨骼在髓质消失后留下的空间等：也可发生在硬体骨恪之间，如有孔虫壳的房室、珊瑚的隔壁之间等。2.置换作用（replacement）原来生物体的组成物质逐渐被溶解，由外来矿物质填充的作用。如果溶解和填充速度相等，以分子形式交换，则原来生物体的微细结构可以被保存下来。如华北二叠纪的硅化木，其原来的木质纤维均被硅质置换，其细微结构如年轮以及细胞轮廓均清晰可见（图12之1）。如果置换速度小于溶解速度，生物体的微细构造不会保存，仅保留外部形态。常见的置换作用有硅化、钙化、白云石化和黄铁矿化等。3.碳化作用（carbonization）埋藏后生物遗体组分中的成分，经分解和升馏作用而挥发消失，仅留下较稳定的碳质薄膜而保存为化石。例如以几丁质成分（CisH26N,O）为主的笔石和以糖类为主的植物叶子，经升馏作用，H、N、O挥发逃逸，留下碳质薄膜化石（图1-2之2）。1图1-2石化作用1.置换作用（硅化木）2.碳化作用（笔石）三、化石埋藏学研究生物死亡后埋藏在沉积物中随同沉积物变为岩石而本身经石化作用形成化石过程的学科称为化石埋藏学（taphonomy）（图1-3）。生物从死亡到形成化石同样要受各种因素的影响。由于各种原因而死亡的生物尸体堆积称为死亡群（thanatocoenose）。死亡群可能属于同一生物群（biota），也可能包括几个生物群死后的尸体。现代海.7
图1-3化石形成过程(Moody,1987)1.生活时的生物2.生物死亡3.生物埋藏和腐烂4.经历压实和成岩变形作用5.经历岩浆烘烤、地下水溶蚀和馨露风化等过程滨介壳滩或冲刷到河口附近的生物尸体堆积就是死亡群的典型实例。死亡群经过外力作用的风化破坏、搬运过程中的破碎及溶蚀或被其他动物所吞食等，往往有一定的损失。一个死亡群还可能与其他死亡群相混合，然后被沉积物覆盖形成埋藏群（taphonocoenose），埋藏群和死亡群的生物面貌不一，即使是死亡群就地被沉积物掩埋所形成的原地埋藏群，也会有一些成分损失掉，例如许多没有硬体的生物，死后很快就因细菌的侵蚀而腐烂，绝大部分损失了。经过搬运的异地埋藏群损失就会更大。随沉积物的成岩作用，埋藏群本身经石化作用形成化石群（oryctocoenose）。化石群的成员和理藏群没有什么区别，只是经过地下水的矿化作用或其他地球化学作用，改变了生物遗体的物质成分。化石群如是由生物群死亡后埋藏在原生活位置的为原地埋藏（autochthonousburial），化石群的成员与原来生物群的成员一致，几乎全部未经移动，此化石群称原地化石群（autochthonousoryctocoenose）。若化石群中保存着原来生物群中的大部分成员，且保存着原地生活状态，但一小部分被搬运走了，这种原地埋藏的化石群称残留化石群（lipto-oryctocoenose）。生物死亡后经过搬运，离开原地而成异地埋藏（heterochthonousburial）。形成的化石中大部分成员属同一生物群，并未经搬运，但混人了搬运来的生物，其中有同时期的，或有不同时再沉积的，这种化石群叫混合化石群（mixedoryctocoenose）（图1-4）。有些化石群是生物全部搬运后再形成，它们可能来自几个同时代的生物群，此化石群称为搬运化石群（transportedoryctocoenose）。原地埋藏的化石群对确定地层时代及恢复当时的环境非常有用。搬运化石群和混合化石群对研究古环境可提供有益的资料，.8
如水流强度、水流方向、能量高低和沉积来源等。原地化石群原地埋藏【残留化石群生物群一一死亡群一一埋藏群混合化石群异地埋藏搬运化石群2图1-4混合生物群(Ager,1963)1.连续岩层中各时代的化石2.经蚀搬运作用后再在新的沉积物中聚合从地层中发现一个化石群，研究及应用时首先应该判别它是原地埋藏还是异地埋藏，其辨别的主要标志如下。1.化石保存的完整程度一般埋藏在原地的化石，保存完整，很少受到破坏，且保存原生活时的状态，如石炭纪森林中的鳞木（Lepidodendron），根部化石呈原位保存（图1-5之1）；又如山东山旺中新世硅藻土中产出的玄武蛙（图1-5之2），不仅具图1-5原地埋藏（Gall，1976：武汉地质学院古生物教研室，1980）1.石炭纪森林中的鳞木（Lepidodendron）呈原位保存2.山东山旺中新世玄武蛙9