形成与发展

6．1　生物地层学的基本概念、形成与发展

生物地层学(biostratigraphy)是根据地层中生物化石的时空分布特征和规律来进行地层划分对比，并确定地层形成相对时代的地层学分支学科。生物地层学运用的基本原理是生物进化的不可逆性和阶段性特征。生物地层学的主要任务是研究地层记录中化石的时空分布，并根据地层中所含化石的特性将岩层编制成若干地层单元，确定地层的相对地质时代。

生物地层学的基本思想萌芽于18世纪后期。英国工程师史密斯(William Smith，1796)在开凿运河的土地测量工作中，运用尼古拉斯·斯泰诺1669年提出的地层叠覆律和侧向连续性原理，总结所收集到的化石在地层中的分布规律，认识到不同岩层中所含的化石各不相同，可以根据相同的化石来进行地层对比并判别地层的时代，这就是后来被广泛接受的化石层序律(law of fossil succession)。史密斯的重要发现开创了生物地层学研究方法的先例，并且很快在欧洲广为传播和发展，从而开辟了地层学研究的新领域。进入19世纪后，生物地层学思想的广泛流行和应用，不仅使得生物地层学的方法和体系迅速成熟和发展，而且带动了地层学中其他相关学科和领域的进步。例如，英国地质学家Charles Lyell(1833)根据化石组合成功地将西欧盆地的第三系划分为始新统、中新统和上新统，并将其应用到了不同的沉积盆地的地层研究中。法国自然学家Alcide d＇Orbigny(1849－1852)还根据化石序列将全球显生宙划分为许多“地质阶”(geological stages)。几乎与此同时，瑞士地质学家Amanz Gressly(1838)引入了“相”的概念，并指出:即使是同时代的地层，由于相的差异也可能具有不同的动物群。德国古生物学家Albert Oppel(1856－1857)则根据化石的一般序列提出了一种独立于任一地区的地层划分体系——生物带和标准化石，并成功应用于侏罗纪地层的研究中，这是最早的关于生物地层学思想的升华。后来，英国古生物学家Charles Lapworth(1879－1880)也将Oppel的“生物带”分析方法成功地应用到早古生代地层的研究中。

但是，生物地层学这一术语是后来的比利时古生物学家Louis Dollo(1904)在《环境古生物学》(La Paléontologie Ethologique)中最先提出来的。他建议将古生物学区分为“纯古生物学”和“应用地层古生物学”，并将后者称为生物地层学。他指出:“我所称的生物地层学一般理解为地层古生物学，与纯古生物学是不同的。我把纯古生物学称作简单古生物学。”由此可见，Dollo将生物地层学作为古生物学的一个分支，通过研究生物的发展历史来确定地层的层序和年代。随后，生物地层学一词逐步为地质工作者们所接受和采用，并逐渐发展成为一门独立的分支学科。虽然20世纪早期一些著作仍赞同Dollo的思想，即将生物地层学作为古生物学的一个分支学科，但20世纪50年代之后，多数学者认为生物地层学应该作为地层学的一个分支。我国学者杨遵仪和徐桂荣在1962年编写我国第一部《生物地层学》的教材中也认为:“生物地层学是地层学的一个分支，它的任务是根据生物发展历史及其空间分布规律，阐明地层的发育顺序，并研究生物化石在地层划分和对比中的原理和方法。”由此可见，生物地层学主要是通过研究化石来解决地层学的问题，因此，它是地层学的分支学科之一。

生物地层学的研究不仅为地层序列的建立、划分和对比提供了最常用的可靠手段，而且为研究生物演化的过程和机制，重建地质历史时期的古构造、古地理和古环境格局提供了具体的时空格架。同时，生物地层学也是区域地质调查和矿产资源普查勘探中进行基础地质学研究最基本的、有效的地层学工具。因此，生物地层学研究具有重要的理论指导意义和实际应用价值。