地质旅行-第10章
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足迹化石以恐龙类最为常见，如我国的山西大同，四川广元、宜宾，山东莱阳，辽宁朝阳均有发现。
特殊的足迹化石，具有特殊的科学价值。例如1970年在土耳其德密尔帕鲁附近建造水坝时，发现印入火山灰中的人的足迹，测定其火山灰的同位素年龄，为距今25万年，从而确定此人足迹为尼安特德人所遗留。又如1978年2 月24日著名的古人类学家玛丽·利基夫人在华盛顿宣布，英国科学家A。黑尔在坦桑尼亚北部的莱托里尔一层灰黄色的中粒砂岩上面发现350 万年前的人类的足迹，伴存者尚有象、犀、羚羊，食肉类和鸟类的足迹。他提到这样的人的足迹有六个印痕，其特征是比现代人短而宽，脚弓不大发育，大拇趾像人那样指向前方，和直立行走的人的足迹是极相似的。可惜没有找到更有价值的早期人类化石的遗骸，不过，从其绝对地质年代来看，也许这是世界上最早出现的人类化石呢！还有一个很有趣味的例子，1972年澳大利亚科学家在维多利亚州东部一条河边上发现被1971年的大洪水冲刷出来的砂岩中保存着70个足迹化石，经研究，这些足迹化石应属于305000万年前（晚泥盆世）
最古老的两栖类——同鱼石螈（图4。32）有联系的足迹化石。古脊椎动物学家分析了这些化石以后认为：该动物的体长约有1 米，后足为5 趾，前足至少有3 趾，均有蹼。今后有可能在这里找到第一代从水域登上陆地的四足动物。
粪便化石（图4。33）也是一项重要的化石，但极稀少。从粪化石的形态可以了解动物消化道末端的结构和它的食性，也可间接了解动物生存时的周围环境。例如螺旋纹的粪化石可能是鱼类的，螺旋的程度由高到低，一般是板鳃类→肺鱼类→软骨硬鳞鱼类。
另外，分析粪化石中所含食物的残渣——骨碴、鳞片、甲壳、牙齿、介壳及植物等，可以直接了解古动物的食性及其共生生物的关系。特别是粪化石中的孢粉材料，可以恢复当时的景观面貌。
我国境内曾发现过不少粪化石，如贵州桐梓白垩系、陕北三叠系和侏罗系，陕西延安以西安定组中成层的鱼粪化石。山西武乡张村北沟一带泥质砂岩中曾见爬行动物的小型粪化石。其他如山西平陆、武乡、榆社，广西柳城，湖南永顺和河北阳原泥河湾等地均找到过哺乳动物的粪化石。其中以北京猿人洞穴中的鬣狗粪化石为数最多，保存最好而闻名。
无脊椎动物的遗迹化石，这是近年来引为广泛注意的化石，是动物以它的重量、活动作用于沉积物而形成的。其方式有向下的印、压；向侧向下的挖、掘；向内向外的钩、扒；向前向后的移、退；还有吞食和填充。而在地层中造成的后果有足迹、腹迹、尾迹、移迹留存在层面上；在沉积层层内则有窟穴、钻孔和管道。
此类化石形成以后，除了外力的消毁荡平以外，都是原地保存的，不存在搬运或迁移问题。所以，必须反映沉积物是在宁静环境中形成，如有浊流冲刷，则无法保存此类遗迹化石。
当我们在野外遇到此类化石时，应该注意以下几个问题：①一个动物，可以产生不止一个的踪迹，在条件许可时，一个动物甚至可以产生一片地区的全数踪迹。
②一个动物可以制造出一种以上的生活踪迹，即一个动物，既有栖息，又有移动；既有啮食，又有排泄；既有打洞，又有穿窟、觅食、回游。其活动留下的踪迹是各种各样的，即所谓“一物多态”。③踪迹化石可以由同种的多个动物，集体活动所造成。如交叉轨道、分枝窟穴、密集的管道均可能由群体合作制造的。此类化石最为普遍，反映了生物的繁盛、忙碌和喜好群居。④不同种类的动物由于生活方式的相同，或相似的体态可以造成类同的遗迹，如蠕虫的遗迹化石，或蠕虫与某些腹足类的类同遗迹化石；腹足类与双壳类亦有类同遗迹化石；甲壳类和无铰腕足类有类似的窟穴，即所谓“异物同态”。
目前，研究无脊椎动物的遗迹化石的最困难问题是——追寻它的主人是谁？这里，有若干尚在探讨的专门研究的方法，此处不作细述。当然，这些观察，不能脱离同层位，甚至同层面上留下的动物化石的种类，配合现代生物的活动印迹而进行。
七、标本的采集与整理
观察剖面，作信手剖面以后，就要将有意义的标本顺便采集，带回可作进一步研究。这些标本，基本上包括两类：一是岩石标本，一是化石标本。
岩石标本，选择有代表性的岩层露头采集，凡颜色、成分、结构、构造都能看得清楚的，比较新鲜的标本均可供选择。正规地质标本的大小有一定规格，通常是3厘米×6厘米×9 厘米，相当大。不过地质旅行时采集的标本可以不在此限，灵活掌握，可大可小，根据需要而定。如项目较多，比如除肉眼观察外，尚需分析、磨片之用，则宜大宜多，增加采集量。
如果为了说明某种特殊的地质现象，如波痕、交错层理、断层擦痕、小型褶皱之类，则显然需要采集较大的标本，以能说明问题为准。
矿化或矿物标本，也不一定按规格采集，而是选择能说明问题，表示矿化与矿物特征者。不过，既然是地质旅行，不是普查、勘探，这类标本只要少量采集，足以说明某种矿产有存在的可能就行了。
化石标本，这是野外采集时比较复杂的一类标本，根据化石所属门类的不同，采集的要求也不一样。
微体化石，如蜒、介形虫、轮藻、层孔虫、苔藓虫之类，容易采到完整的，一旦如有发现，也都是集群性保存的。因此，采集时要求选择密集程度高、大量集中的块体标本，以便带回室内加工（磨片、挑样）处理时可以找到理想的整体化石。
珊瑚类标本个体较大，多以集群性方式保存在石灰岩之内，除若干体型较大的单体珊瑚能在风化剥落的露头上找到以外，其他的复体珊瑚应选择化石密集、能看到不同方向切面、特征保存清楚者，以便磨制薄片时可以获得理想的标本。
腕足动物标本，多保存在石灰质或砂泥质岩层中，最好是选择化石密集、岩石风化并开始剥落下来的地方挖掘，那里往往可获完整的“立体”标本。特别是层面与山坡倾斜方向一致的风化面上，更易寻找到所企求的佳品。
为了进一步研究腕足动物壳体的内部构造，我们也要注意采集内膜或通过切片后能见到内部构造的标本。为了研究各种定向部位的特征，凡不同方向保存的印模标本也都应注意收集，除作正型标本外，作辅助观察也是十分需要的。
软体动物壳体化石标本，其要求基本上与腕足动物相似，不再赘述。
三叶虫及其他甲壳类化石标本，欲采获“立体标本”是极困难的。当然，采获连头带尾的整体标本也很不容易，况且三叶虫化石多是头、胸、尾部分开保存的，这时候，应该注意采集头部及尾部标本，因为化石的主要特征就集中在这里，遇有完整的胸部标本，当然也不能放弃。
昆虫化石，重点是翅膀标本，应择其脉翅清楚者采之，因为鉴定特征时主要是靠它。
特殊的牙形刺标本，除少数用放大镜能看到的按一般微体化石标本的要求采集外，相当多的牙形刺是无法用肉眼观察的，于是只好试探性地选择关键层位采取几块，带回经室内处理以后，发现有化石存在时，再根据要求进行系统采集，然而这已不是地质旅行的任务了。
植物化石的最重要部位是叶片化石，尤其是高等植物，因此采集时选择叶缘完整、叶脉清晰的标本带回。采掘必须顺层面细心劈裂，切忌垂直或斜交层面硬挖，这样做，会使完整的叶部化石割裂得不成样子。植物叶片化石多保存在泥岩或页岩中，此类岩石受水湿润以后极为柔软易碎，所以采掘时竭宜选择地势高、干燥、岩性稍硬的部位发掘。有时，采出的标本极精美，但因岩性软弱不宜包装运输，于是要用盒子盛装，避免损坏。
蕨类植物化石的石松和芦木之类，茎部乃至根部的特征均极重要，采集时应予注意。
至于植物化石中的孢子和花粉，在若干未见“大化石”的“哑层”中极为重要，当然是采集的对象。可是野外无法用肉眼观察，于是只好选择一些富含有机质的层位，挖取岩石标本带回室内处理以后再看，如有发现，下一步再作道理了。
脊椎动物化石，最重要的是头骨化石，所以在地质旅行过程中发现有脊椎动物出露时，应千方百计去寻觅头骨化石，发掘时要特别细心，不致损坏。哺乳类的牙齿化石又是头骨化石中的最重要部位，更宜谨慎发掘。
最理想的脊椎动物化石莫过于完整的骨架。一般地质旅行时，来去匆匆，不可能久留发掘。不过，当现场观察研究以后，如能判断有希望挖到完整的骨架时，就应详细记录、素描或摄影，以待来日再进一步工作，并尽可能向有关方面或当地群众提出保护要求，采取保护措施。例如四川的马门溪龙（目前我国第二大的恐龙化石），早在抗日战争时期即已发现其“苗头”，直到解放以后，花了三年时间才将其整体挖掘出来。
话得说回来，在地质旅行时采集化石，不可能要求像专题研究那样把发现的化石尽量采集，以至“扫光”。实际上，重点应放在如何善于发现化石方面，能采到若干关键性的能解决地质问题的化石也就足够了。所以，要求参加地质旅行的人能像高明的新闻记者一样，有一双善于观察的“慧眼”和一双善于做记录的“能手”，随时随地捕捉到化石的“踪影”，待来日再行挖掘也未尝不可。
这里，就有个“群众路线”问题，即要向群众做科普工作，宣传化石的基本知识，发动群众一起找寻化石，获悉化石产地等等。许多地质古生物工作者在这方面曾经尝到过许多“甜头”，经历过有趣的遭遇。总之，这是一条成功的经验，值得推广。
至于采得化石以后，必须写好标签，用棉花垫上化石。包装运输之类是人们都熟悉的，这里不必烦琐，恕我从略了。
八、研究有用矿产的层位
不少有用矿产是以地展形式出露于剖面上，因此在野外地质旅行穿越剖面时竭宜注意。常见的有以下几类：①石灰岩。作为工业原料用的石灰岩，要求成分纯净，含氧化钙的量较高。因此，具有开采价值的石灰岩一般均呈灰白色或稍带微红色，具微晶结构，层厚且延伸稳定。例如华南与长江流域一带所见的中、上石炭统的石灰岩就可作为水泥、化工原料的上品，具有很高的经济价值。不过，作水泥原料的，略带一些泥质的石灰岩，呈灰色者也可用。
②白云岩。大量的用于冶金炼钢工业。要求质地纯净，含碳酸钙镁的量较高，层厚而分布稳定。如华南及长江流域震旦纪晚期的白云岩，宁镇山脉地区寒武纪的白云岩均是目前开采的白云石矿。
③石英砂岩。为玻璃工业的重要原料，有些亦可作耐火材料之用。要求二氧化硅的含量较高，杂质很少，即其他矿物含量甚少，颜色纯白，有一定厚度，延伸稳定。如华北地区一些晚元古代的石英砂岩层，华南及长江流域晚泥盆世的石英砂岩层均有开采价值。
④铝土页岩。为含三氧化二铝成分较高的页岩，作为耐火材料、陶瓷原料之用，如含量特高者，则可作为铝土矿开采。通常呈红褐色、红色、暗灰色、绿灰色等，手摸有滑腻感。最常见的铝土页岩与煤系地层有密切关系，或者与富含植物化石的地层有关。如华北石炭纪和二叠纪的煤系地层中即富产铝土页岩，故煤矿附近均有名瓷出产，如唐山、淄博均有瓷器问世，并闻名海外。
⑤煤层。在野外自然露头上很少看到巨厚的煤层，这是由于煤层极易风化剥蚀的缘故，所以常见的只是一些“煤线”，我们在野外旅行或踏勘时要注意这样的有希望找到煤层的“蛛丝马迹”，适当追索它的延伸方向，是否比较稳定，结合当地的地质构造特点，判断其有无经济价值。
⑥油气层。在自然界露头上是很难见到出露油气的地层，而能见到的多是含有沥青质的岩层，如臭灰岩、油页岩之类，有时也能在裂隙间看到一些渗透出来的油迹，用纤维吸油，甚至可燃。又一种情况，裂隙间充填“沥青脉”，可闻沥青气味。
这些，都不能算找到油气层，只能算发现“油苗”。真正的含油气的岩层，均深埋于地下，需要运用构造地质原理去勘探。只不过，“油苗”为我们提供了有希望的油气层的根据。
⑦盐类地层。即含有食盐、钾盐、硫酸钠和苏打等的地层。在天然露头上常以盐霜、溶蚀洞穴，盐碱土之类出现为标志，如附近有水洼地，则水溶液中含有某种盐类，会发出异常的气味，根据这些迹象再作地质特征的观察。
⑧铁矿层。暴露于地表的铁矿层，因风化剥蚀而成为铁矿石碎块、碎屑，或经氧化以后而成为褐铁矿的团块、赤色的土层，可作为找矿的标志。如遇磁铁矿，则有磁性异常反应，可进一步追寻。
⑨含铜砂岩或含铜页岩。它们多见于杂色的碎屑沉积岩系中，常在红色岩层间显示出浅绿色、灰绿色或灰色的岩层。甚至在局部地段出现翠绿色、深蓝色的如孔雀石、铜蓝等矿物。个别情况还可见自然铜胶结的砾岩。
⑩锰矿层。沉积的锰矿层多见于铁质岩石、硅质岩石和碳酸盐类岩石间。它们的风化露头，尤其在潮湿而温暖的气候条件下，锰会形成大量薄膜状和结核状的聚集体。在强烈氧化情况下，则形成碳酸盐和硅酸盐的氧化物——锰帽。锰帽为黑色，常为粉末状，易污手，所以在地质旅行时极易识别此类含矿层。
⑾磷矿层。地层中最主要的含磷岩层是浅海相的磷块岩，往往含在石灰岩、钙质砂岩、燧石、燧石质泥岩内，有时则形成结核状、胶膜状而出现。野外的鉴定方法极为简便，先滴一点硝酸，然后再滴一点钼酸铵，出现黄色（磷酸铵）粉末状溶液者即显现磷灰石存在，色浓者示含磷量高。磷矿是制造农业肥料的主要原料，地质旅行时应十分注意。我国西南地区及中南、华东各地寒武纪早期，震旦纪及早二叠纪地层中均有发现，前者规模极大。这些磷矿层的附近，往往出现密集的小壳动物群，特别是软舌螺类化石最多，它们就成为找矿的标志。
⑿硅藻土层。主要由化石硅藻组成，硅藻壳的主要成分是蛋白石。岩层呈白色、浅黄色，质轻而软，孔隙度大，吸收性强，具薄层理。硅藻土在制糖、食品、石油工业中作漂白剂之用，还可作绝热、隔音材料。我国的硅藻土矿多见于第三纪及第四纪的湖泊相地层中，如吉林延边、山东临朐等地均有出产。
第五章 火成岩区的地质旅行
一、岩浆和岩浆作用的基本概念
在地壳表面出露的岩石中，除了沉积岩占据最大的面积以外，火成岩要数得上第二位了。因此，在地质旅行中仍有较多的机会跟火成岩打交道，对它们的容貌、内在特征，以及与人类生活的关系诸方面，不能不做一些基本了解，特别是许多重要的金属矿产资源还是火成岩的“亲家”呢！
什么是火成岩？可以用一句最简单而明确的话语概括——火成岩是地下的岩浆或火山喷溢的熔岩冷凝结晶而成的岩石。
那么，什么是岩浆呢？地质学家研�
