七、火成巖的野外工作要點

以上所談的，屬於火成巖的基本常識，當我們在地質旅行時，特別作觀察記錄的時候，又應該註意哪些問題呢？

對於侵入巖（巖漿巖）來說，基本上要包括以下幾方面內容：

①憑肉眼（借助於放大鏡）鑒定巖石的名稱。

②進一步描述巖石的性質，如顏色、礦物成分、結構、構造等。

③侵入巖產狀的初步確定。

④考察侵入體與圍巖的關系，初步確定侵入體形成的地質時代。如果有兩個以上的侵入體或脈巖存在，大致查明它們的先後關系。

⑤侵入體與成礦的關系，包括砂礦。

⑥侵入體的地貌特征，風化侵蝕後所造成的景觀。與水文地質（如裂隙性泉水的出露）及工程地質的關系。

⑦侵入體的構造地質特點，脈巖的產狀。

⑧侵入體所在範圍內的生物特點，特別是植被面貌。

遇到火山噴出巖時，應注意以下幾方面內容：

①憑肉眼鑒定巖石的名稱。

②描述巖石性質，如顏色、礦物成分，結構，構造等。

③確定此類巖石的產狀，測量其產狀要素。

④註意火山巖與相鄰沈積巖的關系，初步確定其噴發時的地質年代。如遇沈積凝灰巖，註意采集其中所含的動、植物化石，借此鑒定火山巖系的地質時代。如浙江東部出露廣泛的火山巖系中，經常可以發現晚侏羅世至早白堊世的魚類、軟體動物、植物等化石。

⑤如果發現火山巖系內有一套或幾套沈積巖層出現（往往作為火山巖系內的夾層），則可確定火山噴發的次數或期數，劃分出火山噴發期與間斷期。

⑥如果發現火山巖與侵入體共存，則應搞清楚它們之間的先後關系。

⑦火山巖系中的礦產。除金屬礦產外，有時甚至出現噴發間斷時形成的煤系地層或夾於其中的煤層。

⑧火山巖系中的構造地質特點。

⑨火山巖系的水文地質與工程地質的特點。

⑩根據火山巖的名稱、結構、構造、產狀等特點，恢覆古火山的位置，再造古火山的輪廓。

當然，以上各項內容，並不是說通過一條剖面的穿越，就能全部解決，獲得滿意的答案。能做到什麽樣的程度，要看地質旅行的主觀條件和客觀條件而定了。

六、化石的觀察與記錄

在沉積岩發育地區作地質旅行，對化石的搜尋固然重要，而且對化石的觀察和記錄也不能忽視。因為研究化石不僅可以確定遇到的地層的年代，而且可以瞭解沉積岩系的形成環境，乃至某些沉積礦產的成因及其找礦方向。所以，化石的研究也是基礎地質資料，極為重要，現分述如下：

植物化石：陸相地層，特別是煤系地層中植物化石最為豐富，除用於鑒定地層的相對地質年代外，在研究其群落組合的基礎上，也是作為指示古地理、古氣候、古緯度的重要手段。因此，採集植物化石時，首先要注意植物群的面貌，盡可能多地採集屬種成分。植物化石主要是葉的印痕，而某些類型，其莖部的特徵，如鱗木類也十分重要。甚至其根部化石，如痕木也不能忽視。

如遇莖幹或樹根化石時，則宜注意其埋藏情況，也就是注意其莖幹與層面的關係——平行還是垂直，由此判斷此類化石是原地埋藏還是經過搬動。尤其在研究煤田地質時，此項觀察極為重要，比如莖幹化石分散零亂，橫斜無序，則屬搬運堆積；如莖幹與層面垂直，則為原地埋藏；如枝莖略具傾斜，可能是靜水盆地（湖、沼）中沉積；如葉片捲曲或彎曲，舒展不開來，則可能是風浪環境中堆積而成。

值得一提的是，不能簡單地把大樹幹化石集中的地區就認定為森林區，因為有可能是經過流水搬運而聚匯起來的。

研究植物化石與古氣候的關係，是地質學的重要課題之一，其原則與方法就是「將今論古」，例如蘇鐵類植物生長於熱帶或亞熱帶地區；棕櫚是溫暖氣候或炎熱氣候的標誌。不過，研究時，也不能單純以某一化石的發現就斷定某種氣候環境，應以「組合」面貌為準，例如在蘇聯（即前蘇聯）阿納德爾河流域的白堊系內有一種體型較小的蘇鐵類植物就不是熱帶的產物，而可能生長在溫涼甚至比較寒冷的氣候環境中。當然，這類問題不一定全能在野外解決，但有時候也能在野外采化石時作出判斷，或注意問題的關鍵，為此，地質旅行中也不應忽視。

至於植物化石中的孢子和花粉，是恢復古環境、古氣候、古生態的主要材料，所以，在陸相（有時海濱相）地層中極宜注意此類化石。一般來說，凡有機質比較豐富的地層、泥巖類地層，都是孢粉化石比較集中的處所。當然，只能把樣品帶回實驗室分析鑒定以後才能瞭解其地質意義。

無脊椎動物化石：無論海相地層，或陸相河湖沼澤中形成的地層中，無脊椎動物化石是最豐富的了，平常在野外旅行時最易遇到，採集也方便。不過，應注意以下幾個問題：

第一，屬種成分與沉積環境的關係，如屬種成分（即名稱）比較單調，但數量很多的話，則可能系閉流或半閉流盆地環境，往往是淡化或鹹化盆地所特有。有時，也可在淺水海灘上見到某種貝殼類化石特多，如牡蠣灘，但與上述情況有所不同。

其次，要注意化石的形態特徵，借此可以瞭解化石的埋藏地是否是動物的生活地區，比如化石殼體大小的分選現象相當清楚，則指示埋藏時的水體是流動的，波浪的擺動使之分選。若使貝殼破碎，則更證明是流動環境。然後還可以參看岩層的構造特點，論證其水動力條件。

某些貝殼類的大小也與氣候因素有關，一般來說，大型厚殼體多生活於溫暖水域中，小型殼體多生活於寒冷水域中。若遇某些種類的殼體比常規者偏小，則可能由於水體鹽度的變化所致，不一定是氣候的因素。

化石殼體的厚度往往也與環境有關，如石灰質的厚殼化石表示碳酸鈣濃度大，氣溫較高，生活於淺水地帶的類型。所以生活於熱帶海洋礁體上的貝殼類的殼體厚度較寒冷地區者為厚。

另外，在水動力條件較強地區的貝殼類的殼體厚度也大，這是防備衝擊磨蝕殼體所必需的。況且殼體加厚，體重增加以後，水流不易搬動，動物不致受傷。

相反，營漂浮生活的貝殼類動物，一般殼體較薄，這是減輕體重所必需的。棲居於污泥質水底、水動力較差的貝殼類，特別是穴居者，殼體也特別輕薄，甚至為半透明狀態。

我們還可以從動物殼體的表面飾紋研究其與生活環境的關係，例如生活於海岸地帶的動物，其殼體的飾紋傾向於粗糙；穴居埋沒不深的動物，其貝殼後部常具飾紋。在靜水中生活，或者在水底表面生活的類型，不僅殼體較薄，而且飾紋也逐漸稀少。深度較大的海生貝類，其殼體的飾紋很細。淡水中生活者，一般來說，較海水中生活者飾紋要細，惟有在砂質河底中生活者才有粗糙的紋飾。

此外，還可注意化石保存情況，比如從殼體的排列特點——聚集、分散、零亂無序、規則定向等等可以瞭解其埋藏情況。屬於原地掩埋還是經過一段搬運以後的掩埋、浪擊、岸流對埋藏有無影響？還可以從化石殼體的破損情況瞭解其埋藏環境。

脊椎動物化石：脊椎動物化石，以魚類、爬行類和哺乳類最為常見。魚類的埋藏情況，基本上是原地的，多屬湖泊沉積岩層。水生的爬行類化石，也多屬原地埋藏。而應注意者，陸生的爬行類及哺乳類化石，它們多以零散的骨骼、牙齒、蹄、角之類的硬體出現，在野外就要判斷其埋藏情況，原地還是經過搬運？識別的辦法是看其完整個體還是零散的硬體？即使「散架」的，也應看其「零部件」基本上在小範圍內都能找到，大體可以「並接」；還是極散，無法復原，甚至看骨骼、牙齒等有無磨損破壞。這些特徵，都有助於認識含化石地層的形成過程及其成因類型，對恢復古環境關係比較重要。

脊椎動物，特別是哺乳動物的組合面貌，與環境的關係極為密切，從其類別構成可以推測當時是森林、森林-草原、草原的景觀。所以，在採集大型化石時，一些微小的化石也不能放過，例如齧齒類的小牙齒應注意搜檢，不然，恢復動物群的組合面貌就不全面，或反映不真實了。

問題是脊椎動物化石一般不及無脊椎動物或植物化石那樣容易找尋，所以一旦發現其一鱗半爪，就要仔細分析其巖性、古地貌以及相鄰區域的地質情況，估計其埋藏的可能條件，順籐摸瓜，以窺全貌。這裡，就有個尋找化石的經驗問題。根據前人的經驗，不妨提示若干。

魚類化石，較多的是保存在稍為堅硬的頁岩或泥質砂岩層內，有時也在泥巖中，少數情況見於石灰岩中。採掘時注意沿層面逐層劈采，這時，要特別注意把層面跟節理面分開，如誤將節理面作層面發掘，那麼，就可能把完整的魚化石破壞得不像樣子了。採掘的工具宜用劈刀，交替插入薄層，敲下大片岩層才有希望獲取完美的化石。有時碰到紙狀頁岩，標本容易破碎，則直準備小盒盛放或膠水加固。

兩棲類化石，由於其脊椎骨對鑒定類別頗有作用，研究分類也重要，不宜不顧。另外，其四肢骨中空，並不堅實，採掘時要細心。

爬行類化石，中生代地層最多，大型化石居多，尋找時宜在斷崖、沖溝、植物少的山坡地方搜索，所謂不毛之地，岩層裸露，容易發現化石。尤其在岩層傾角不大，有大面積風化露頭的地方，尤可注意。地層傾角大的岩層，即使露出殘體，採掘的難度大，也不易採得完美的化石。

恐龍類化石多與堅硬岩層固結一起，具體的採掘有「斷塊取骨法」，「套箱法」等，非一般地質旅行時所能解決，此處不細述。

哺乳類化石最主要的是牙齒，中生代與新生代早期者多見於「紅層」中，找尋的方法與爬行類相同，而產於新生代晚期者，多見於半固結或未固結的砂性地層或土狀地層中，至於洞穴或岩石裂隙中的堆積物內，也常有發現。由於這些岩層比較松弱，易受風化侵蝕，故在陡崖斷壁之處，尤其在雨後放晴之時，多有采獲機會。

一旦發現其暴露殘體，應在其周圍細心地挖去岩石或土狀堆積物的碎屑，不使化石受損，如有斷裂破壞，注意縫合銜接，盡量使其復原。

第四紀的哺乳動物化石多埋藏於洞穴堆積內，應予以特別注意。況且不少有價值的古人類化石也多發現於洞穴堆積物中，如北京猿人便是一例。

為了使野外採集化石盡量能獲得完整的、關鍵的部位，我們必須熟悉各類動物骨骼的基本構造，比如從脊椎骨的暴露可以看出頭骨的埋藏位置，從頭骨的某個部位的暴露可以推測牙齒的埋藏位置等等。這樣，發掘之時，胸有成竹，便可得心應手了。

遺物和遺跡化石，這類化石的主要作用在於深入瞭解動植物的生態特點，瞭解古地理、古環境面貌。所以，在地質旅行的路途上，接觸到沉積岩層之時，除了採集化石標本外，遺物和遺跡標本也不能忽視。現將幾種常見的此類化石簡述如下，在旅途中可以引起必要的注意。

第一類是人類活動的遺跡，主要是石器、骨器、火燒的獸骨、灰燼、燒土等。如何識別早期人類使用的石器（舊石器）十分重要，因為它的外形非常接近於天然的石頭碎片，其最重要的特點在於石器的表面留有人類加工的痕跡，器形有一定形狀，便於手握使用，或作砍砸、或作刮削、或作割裂等。既然是石器，一旦發現，總不可能是孤零零的單個存在，而是眾多的堆積在一起。由於石器的埋藏地多少總與古人類活動有關，因此，還應聯繫起來考慮。此外，還應注意石器埋藏地的地質環境，比如中國猿人洞中曾發現數以千計的以石英為原料的小型尖狀石器、刮削石器等，而周圍儘是石灰岩，顯然石英原料是由猿人有意識地從外地搬來、在洞穴內加工製作而遺留下來的。

恐龍蛋一旦被發現，不要忙於發掘，它往往是成窩埋藏的，而且各窩之間有一定的間距。例如山東萊陽的短圓蛋，每窩之間的距離約為2米；廣東南雄的大型橢圓形蛋每窩之間距離有7～8米。從恐龍蛋的分佈密度可以獲悉恐龍下蛋的習慣，甚至可以推測其類別。

每窩內的蛋的排列方式亦應注意，如有呈放射狀的重疊排列，各層之間有土掩蓋，可見恐龍生下一層蛋後，蓋上薄土再生第二層蛋，南雄的恐龍蛋窩就有此特點。但也有無規則的散亂恐龍蛋，與現代龜鱉類相似，這肯定是不同種類的恐龍了。

野外即使找不到完整的恐龍蛋，碎片也不宜遺棄，因為通過蛋殼的顯微結構也能辨識不同的種類。

足跡化石是動物的歷史腳印，往往是化石的珍品，雖然它難以鑒定動物的屬種名稱，但可瞭解其歸屬的大類。更有意思的是，從足跡的真實形象、保留的密度，瞭解動物是群居還是獨處的習性；從足跡分佈的規律，瞭解動物是漫步、奔跑、跳躍等行動的習性。從不同足跡的保存情況，可瞭解其生存競爭、弱肉強食的情況，如此等等，都是很有價值的資料。

足跡化石以恐龍類最為常見，如我國的山西大同，四川廣元、宜賓，山東萊陽，遼寧朝陽均有發現。

特殊的足跡化石，具有特殊的科學價值。例如1970年在土耳其德密爾帕魯附近建造水壩時，發現印入火山灰中的人的足跡，測定其火山灰的同位素年齡，為距今25萬年，從而確定此人足跡為尼安特德人所遺留。又如1978年2月24日著名的古人類學家瑪麗·利基夫人在華盛頓宣佈，英國科學家A.黑爾在坦桑尼亞北部的萊托裡爾一層灰黃色的中粒砂岩上面發現350萬年前的人類的足跡，伴存者尚有象、犀、羚羊，食肉類和鳥類的足跡。他提到這樣的人的足跡有六個印痕，其特徵是比現代人短而寬，腳弓不大發育，大拇趾像人那樣指向前方，和直立行走的人的足跡是極相似的。可惜沒有找到更有價值的早期人類化石的遺骸，不過，從其絕對地質年代來看，也許這是世界上最早出現的人類化石呢！還有一個很有趣味的例子，1972年澳大利亞科學家在維多利亞州東部一條河邊上發現被1971年的大洪水沖刷出來的砂岩中保存著70個足跡化石，經研究，這些足跡化石應屬於305000萬年前（晚泥盆世）最古老的兩棲類——同魚石螈（圖4.32）有聯繫的足跡化石。古脊椎動物學家分析了這些化石以後認為：該動物的體長約有1米，後足為5趾，前足至少有3趾，均有蹼。今後有可能在這裡找到第一代從水域登上陸地的四足動物。

糞便化石也是一項重要的化石，但極稀少。從糞化石的形態可以瞭解動物消化道末端的結構和它的食性，也可間接瞭解動物生存時的周圍環境。例如螺旋紋的糞化石可能是魚類的，螺旋的程度由高到低，一般是板鰓類→肺魚類→軟骨硬鱗魚類。

另外，分析糞化石中所含食物的殘渣——骨碴、鱗片、甲殼、牙齒、介殼及植物等，可以直接瞭解古動物的食性及其共生生物的關係。特別是糞化石中的孢粉材料，可以恢復當時的景觀面貌。

我國境內曾發現過不少糞化石，如貴州桐梓白堊系、陝北三疊系和侏羅系，陝西延安以西安定組中成層的魚糞化石。山西武鄉張村北溝一帶泥質砂岩中曾見爬行動物的小型糞化石。其他如山西平陸、武鄉、榆社，廣西柳城，湖南永順和河北陽原泥河灣等地均找到過哺乳動物的糞化石。其中以北京猿人洞穴中的鬣狗糞化石為數最多，保存最好而聞名。

無脊椎動物的遺跡化石，這是近年來引為廣泛注意的化石，是動物以它的重量、活動作用於沉積物而形成的。其方式有向下的印、壓；向側向下的挖、掘；向內向外的鉤、扒；向前向後的移、退；還有吞食和填充。而在地層中造成的後果有足跡、腹跡、尾跡、移跡留存在層面上；在沉積層層內則有窟穴、鑽孔和管道。

此類化石形成以後，除了外力的消毀蕩平以外，都是原地保存的，不存在搬運或遷移問題。所以，必須反映沉積物是在寧靜環境中形成，如有濁流沖刷，則無法保存此類遺跡化石。

當我們在野外遇到此類化石時，應該注意以下幾個問題：１一個動物，可以產生不止一個的蹤跡，在條件許可時，一個動物甚至可以產生一片地區的全數蹤跡。２一個動物可以製造出一種以上的生活蹤跡，即一個動物，既有棲息，又有移動；既有嚙食，又有排泄；既有打洞，又有穿窟、覓食、回游。其活動留下的蹤跡是各種各樣的，即所謂「一物多態」。３蹤跡化石可以由同種的多個動物，集體活動所造成。如交叉軌道、分枝窟穴、密集的管道均可能由群體合作製造的。此類化石最為普遍，反映了生物的繁盛、忙碌和喜好群居。４不同種類的動物由於生活方式的相同，或相似的體態可以造成類同的遺跡，如蠕蟲的遺跡化石，或蠕蟲與某些腹足類的類同遺跡化石；腹足類與雙殼類亦有類同遺跡化石；甲殼類和無鉸腕足類有類似的窟穴，即所謂「異物同態」。

目前，研究無脊椎動物的遺跡化石的最困難問題是——追尋它的主人是誰？這裡，有若干尚在探討的專門研究的方法，此處不作細述。當然，這些觀察，不能脫離同層位，甚至同層面上留下的動物化石的種類，配合現代生物的活動印跡而進行。