生物沉積

生物沉積（biogenic deposit）是指由生物活動結果形成的沉積物。它包括由生物遺體或遺物（如糞便）直接形成的沉積物，如硅藻土、貝殼層、鳥糞層、泥炭、煤等；也包括與生物生命活動有密切關係的各種沉積物，如磷塊岩，某些石灰岩、石油等。生物沉積物多形成於海洋中，部分形成於湖沼中。

基本介紹

• 中文名：生物沉積
• 外文名：biogenic deposit
• 如：硅藻土、貝殼層、鳥糞層、
• 具有：堅硬的介殼

生物簡介

海洋沉積生物海洋沉積生物，體形較小、具有堅硬的介殼或骨骼並構成海洋生源沉積的海洋生物。海洋沉積生物是一個包括多個門類的海洋生態類群的統稱，其主要成員為原生動物的有孔蟲、放射蟲、鞭毛蟲。軟體動物的翼足類、異足類；節肢動物的介形蟲；以及苔蘚蟲、顆石類、硅藻類。它們中有的終生營浮游生活，也有的營底棲生活。浮游種類大部分是遠洋性的，種類雖少，但數量巨大，是構成世界各大洋鈣質軟泥和矽質軟泥的主要生源成分；營底棲生活的種類繁多，自濱岸瀉湖至深海盆均有分布，主要集中於大陸架區，但對構成所起的作用，則遠遜於浮游類群。

研究簡史

萌芽階段

大致可分為 3個階段： ①萌芽階段。早在公元前 5世紀，希臘哲學家希羅多德就注意到用以築成金字塔的岩石，主要由貨幣蟲(Nummulites)組成。到了18世紀中葉，林奈記述了15種有孔蟲。19世紀上半葉，學者們確定有孔蟲為原生動物，作了系統分類，首次描述了放射蟲，隨後發表了一些著作。19世紀下半葉，科學家們建立了現代介形蟲的分類系統，發表了研究有孔蟲、放射蟲等一系列報告。為海洋沉積生物的形態分類描述奠定了基礎。

套用階段

自20世紀20年代至第二次世界大戰，石油勘探事業的需要促進了有孔蟲、介形蟲以及其他沉積生物（如硅藻）研究的迅速發展。在形態描述、分類、親緣關係等方面的研究更加深入，進一步建立和完善各類沉積生物的分類系統，並套用於石油地質工作上。

綜合階段

50年代下半葉以來，隨著對世界各大洋大規模調查工作的進行，沉積生物研究發展很快，尤其是的實施，使海洋沉積生物研究與現代海洋學、生態學、生物地層學、和古氣候學等學科緊密結合；電鏡的使用，擴大了對沉積生物超微結構的認識。因此，海洋沉積生物研究有了新的發展。

矽質沉積生物

構成矽質軟泥的有機體。主要有硅藻和放射蟲，還有矽鞭毛蟲類。在北緯 40以北的北太平洋亞寒帶，水深4000～7000米的洋底，和大約在南緯50～60之間的南亞寒帶、水深約4000米的洋底，都覆蓋著矽質軟泥。其中南亞寒帶海域沉積物所含的硅藻殼量比北太平洋高。三大洋硅藻軟泥的覆蓋面積約為3100萬平方公里；放射蟲軟泥的覆蓋面積約為 700萬平方公里，主要分布在太平洋和印度洋赤道海域水深超過4000～5000米的海盆。

硅藻

硅藻 (Bacillariophyceae)。具矽質藻殼的單細胞藻類，容易保存。現代硅藻和古硅藻共約有 600屬、2萬種，其中現代種約占1/4。硅藻殼大小差異很大，從幾微米至近2毫米，大多數在10～100微米。依藻殼的形狀可分為輻射硅藻和羽紋硅藻兩大類。輻射硅藻的紋飾呈輻射對稱形，絕大多數為浮游種；羽紋硅藻的紋飾沿中線兩側對稱，多數為底棲種。在深海沉積中的硅藻殼，最主要的是圓篩藻(Coscinodiscus)[圓篩藻])、彎角藻(Eucampia)和根管藻 (Rhizosolenia)暖水性硅藻殼體大而薄，冷水性硅藻殼體則小而厚。硅藻的數量在赤道區遠少於寒帶、亞寒帶。在世界許多白堊紀和第三紀油田地層中，常發現豐富的硅藻化石群。

放射蟲

放射蟲(Radiolaria)。屬於原生動物的輻足蟲綱(Actinopoda)，包括等幅骨蟲(Acantharia)、泡沫蟲（Spumellaria）、 罩籠蟲（Nassellaria）、 稀孔蟲(Phaeodaria=Tripylea) 和分類地位尚未十分確定的棒矛蟲（Sticholonche）等類。等幅骨蟲骨骼的成分為硫酸鍶，稀孔蟲骨骼為矽和有機質的混合物，兩者的遺骸在深水中均易於溶解；泡沫蟲和罩籠蟲骨骼成分為二氧化矽蛋白石，可保存在大洋沉積物中。已記錄的放射蟲現代種及化石種達7180種。從大洋表層至幾千米深水層均有分布，分廣深性種和狹深性種；其種類和數量在熱帶和大洋環流區最為集中，尤以水深25米到數百米的水層數量最多，可達820萬個/米。表層種骨骼殼棘刺多、飾物繁雜；深層種棘刺和飾物都較簡單，骨骼殼較堅實[ 放射蟲]）。放射蟲是海流、水團和水層深度的良好指示生物。60年代末以來，新生代放射蟲地層學研究有了新的發展。在熱帶大洋區從古新世至更新世可劃分出若干放射蟲帶。

矽鞭毛蟲類

矽鞭毛蟲類（Silicoflagellata）是微小的（20～100微米）單細胞生物，前端有一活動鞭毛,由圓盤形或半圓形的空心矽質骨架承載整個細胞質團，含有金褐色素體，能進行光合作用，但其線狀偽足亦可攝食，是自養性兼異養性的混養性生物。主要生活於大洋 0～300米水層,分布廣，在高緯度大洋中數量較多。現代有58種。暖水性的網路矽鞭毛蟲(Dictycha)與冷水性的光端矽鞭毛蟲(Distephanus)的比率,可用以研究古氣候的變化。

鈣質沉積生物

有孔蟲

有孔蟲 （Foraminifera）　屬於原生動物的粒網蟲綱（Granuloreticulosa）， 除少數網足蟲亞目(Allogromiida)的成員為淡水種外，其餘全部生活于海洋。有浮游和底棲兩大生態類群，種類繁多，已記錄的約34000種。其中現代種約4600種，主要是底棲種,浮游的約40種。底棲有孔蟲自濱岸潮間帶至深海盆均有分布，以中、外陸架區的種類和數量最多。它們在陸架碳酸鹽沉積的組成上，有時可占一定份量；但在深海沉積物的組成上，則不及 1%。隨著深度的變化，底棲有孔蟲的種類和數量有明顯的差異，能指示不同的深度，成為很好的海深指示生物。　浮游有孔蟲均是大洋性種類，它們的分布受大洋環境和水團的制約,其中在低緯度海域種類和數量最多浮游有孔蟲軟泥分布在北緯45與南緯45之間的洋底，浮游有孔蟲占這類軟泥組成的30%以上，平均分布深度約3600米。浮游有孔蟲的動物地理區系與太平洋、大西洋各大水團的分布範圍頗為一致，兩大洋的區系基本相對應,只在區系的種類組成上略有差異，如現在仍分布於印度-太平洋熱帶區的緊格方球蟲(G loboquadrina con-lomerata)和六萃方球蟲(G.hexaona)，在最近一次冰期從大西洋消失了。浮游有孔蟲能指示海流的方向和位置，是很好的海流指示生物，有的學者曾用以判別阿根廷沿岸流、巴西暖流與馬爾文寒流的大致界限，以及南大西洋亞熱帶水與亞寒帶水輻聚區的地理位置。根據浮游有孔蟲殼體的旋向、殼壁孔的大小和密度等形態特徵，可闡明海洋古氣候的變化。

有孔蟲

翼足類和異足類

細小的浮游軟體動物，屬腹足綱(Gastropoda)。翼足類是後鰓亞綱 (Opisthobranchia)的一個目，包括真殼類(Euthecosomata)和假殼類(Pseudothecosomata)等，真殼類的殼體為文石質，能保存為化石。異足類則屬前鰓亞綱(Prosobranchia)。現代真殼翼足類約有38種,現代異足類約有32種,大多數為暖水種,主要分布於熱帶和亞熱帶。冷水種和深水種很少,螺(Limacina helicina)是典型的兩極種。後彎螺 (Limacina retroversa)是亞寒帶種。中國近海共發現翼足類35種和 6個變種，異足類有20種,都是暖水種,分布在南海和東海暖流區（圖2[翼足類]）。

顆石類

顆石類(Coccolithophorida)。　超微單細胞生物，是自養性生物，有一對金褐色色素體和兩根活動鞭毛，依靠鞭毛活動。現代顆石類有 150多種，除極少數種生活於淡水或半鹹水外，都是大洋性浮游種，主要分布於大洋水體的真光層。在0～50米水層，密度最大,每升可達 5～50萬個。它們繁殖迅速、產量甚高，是中的初級生產者。細胞體分泌極其微細的鈣質盾板，稱為顆石(Coccolith)，大小僅1～15微米。這些顆石全部或部分地包裹在細胞表面，形成一個顆石球，平均直徑 10～100微米。細胞死後，顆石球在沉降過程中解體成顆石，沉積于海底。顆石的形態多樣，有十多種基本類型。顆石非常微小（圖3[艾氏石(放大)]）,但因其數量浩大，是堆積成大洋底鈣質軟泥的主要成分。顆石類多數生活於暖水區（南緯40至北緯40），熱帶和亞熱帶的種數約比南、北亞寒帶多 3倍。20世紀70年代初以來，對顆石類的研究迅速發展，顆石類化石被有成效地運用於新生代地層的劃分。

介形蟲

介形蟲 (Ostracoda)。　屬於節肢動物的甲殼綱(Crustacea)，其介殼一般呈長卵形、腎狀或豆狀,大小一般為0.15～2毫米，少數現代浮游種長達 25毫米，多數為具鈣質介殼的底棲種。主要分布於近岸、內陸架淺海,少數種生活於深海,在淡水、半鹹水也有分布。浮游的種類不多,介殼為幾丁質，在一定水深即被溶解,不能保存於大洋沉積中。半深海-深海介形蟲動物群,常被認為是世界性深海冷水圈動物群，一般分布於1000～1500米海底，水溫在4～6C。介形蟲在地層學上可指示深水環境。

苔蘚蟲

苔蘚蟲 (Bryozoa)。　苔蘚蟲的蟲室多為鈣質組成，蟲體很微小，群體則結聯成片，其骨骼在個別陸架區沉積中占一定比例。如在澳大利亞南岸外海苔蘚蟲骨骼是鈣質砂沉積的主要成分。

類群和特性

可分為鈣質沉積生物和矽質沉積生物兩大類群。構成海底鈣質軟泥的有機體。主要有浮游有孔蟲、翼足類和超微的顆石類，另外還有介形蟲和苔蘚蟲等。如果主要成分為浮游有孔蟲殼，則稱為抱球蟲軟泥；如果主要成分為翼足類-異足類殼,則稱為翼足類軟泥。 顆石類普遍與浮游有孔蟲或翼足類-異足類殼共存於遠洋沉積物中，而且其數量遠遠超過前兩類殼體。因此,上述兩類軟泥又分別稱為浮游有孔蟲-顆石軟泥和翼足類-顆石軟泥。

鈣質沉積生物絕大部分為暖水性種類。在北緯 45與南緯 45之間的暖水帶遠洋底部，鈣質軟泥最厚。估計世界三大洋海盆中浮游有孔蟲－顆石軟泥覆蓋面積達1.2億平方公里。翼足類-異足類介殼為文石質，一般在水深超過 2000米就溶解了，故三大洋海底翼足類-異足類軟泥覆蓋面積估計僅有 200萬平方公里。主要分布於中大西洋隆脊、地中海、加勒比海、灣流系（北緯 25～35之間）、印度洋西部和東南太平洋。