前情提要 沉積構造系列01——流體與沉積物的交互關係 沉積構造系列02——層理 沉積構造系列03——波痕 沉積構造系列04——交錯層理 沉積構造系列05——底痕 沉積構造系列06——變形構造 本系列至此之前的文章內容，都是介紹物理性成因的沉積構造，大多由水流和沉積物的交互作用而形成。這篇文章要談的則是由「生物」所產生的沉積構造，總稱為生痕化石（Trace fossil）。 什麼是生痕化石？ 生痕化石泛指生物活動所產生的構造，所以生痕化石其實與化石不一樣。我們一般所講的「化石」，是指體化石（Body fossil），是生物的骨骼、殼體或組織經由深埋、石化的過程而保留在地層中，可以直接看出生物的外型。但是生痕化石並不是真的生物遺骸，而是生物在沉積層中活動所產生的痕跡，例如爬行的痕跡與居住的洞穴等等。因此，體化石是被包夾在沉積岩中，而生痕化石則是屬於沉積岩的一部分。 舉例來說，有一隻恐龍，牠生前在沙地上走路所留下的腳印，日後保存在岩石中就會成為生痕化石；而牠死後，骨骼則會變成體化石。不過，大部分的生痕化石都是保存在海相的沉積岩中，因為陸地上侵蝕作用興盛，因此多數的沉積岩都是在海中堆積的。 生痕化石的描述與分類 生痕化石的描述，除了單純的型態以外，還特別注重生物活動的方式，以及所在的環境，而對於同一種生物而言，後者（環境）又會影響到前者（活動方式）。要知道，同一種生物可以產生不同種類的生痕化石，且同一種生痕化石也可能是不同生物所產生的。前者很容易想像，生物進行不同活動（例如休息、覓食、爬行）或是在不同環境（例如沙地或泥地）下，會有不同的活動型態，因此產生不同種類的生痕化石；另外，不同的生物，若其種類、外型與活動方式類似，就可以產生同一種生痕化石。 生痕化石的分類大多是透過以下的三個準則來區分。在野外看到生痕化石時，可以依照這三個準則來觀察與思考： 外型 眼前的生痕化石是呈現什麼外觀？是管狀嗎？如果是的話，那是直線還是彎曲呢？有沒有分岔？長度與寬度為何？管壁上有沒有壁襯？又或者是其它外觀？例如網狀？螺旋狀？不規則狀？有沒有什麼明顯的特徵？…… 位置 生痕化石是位於沉積岩中的哪個位置？是凸出於上部層面還是下部層面？又或者是位於單層的裡面？是平行層面、垂直層面還是斜交呢？…… 行為 這是描述產生生痕化石的生物活動行為，包括休息、覓食、移動與居住等等活動方式。舉例來說，居住構造通常是海中的底棲生物在砂中挖掘的洞穴，呈現垂直或斜交層面的管狀外觀為主；休息構造則是生物在沉積物表面短暫停留所留下的凹痕…… 關於詳細的生痕化石分類，這裡不贅述，有興趣的朋友可以參考文末提供的資料。 生痕化石的特性 在沉積學中，主要的工作是建構古沉積環境，好比說深海、大陸棚、濱海或陸地環境等等。而相對於體化石而言，生痕化石會是個更好的沉積環境指標。主要原因如下： 體化石可以被搬運，但是生痕化石無法。想像一下，生物死後的殼體或骨骼可以被水搬到其它地方，但是活動痕跡（例如腳印）顯然沒辦法從A地被搬到B地，因為會直接破壞消失。因此，當你在岩層裡面看到體化石，它們不一定是現地堆積的，可能是從其它地方被水搬來的；但岩層中的生痕化石從形成至今就沒有被移動過。 能夠成為化石的生物很少，因為不是每種生物都有殼體或骨骼，也不是每個生物個體的「死相」都很好看。但生痕化石不然，它們可以被大量的製造並保存。因此在野外的露頭中，要找到生痕化石遠比找到化石容易。 生痕化石表現的是生物的活動行為，而這和其所在的環境有很大的關聯。生物會演化，因此體化石在不同的時代下會有不同的外型與特徵，但是這些不同的生物在相同的環境下，仍可以產生類似或一樣的生痕化石。因此，生痕化石是個相當好的沉積環境指標。 不過，以上的優點，同時也隱含許多缺點。例如我們很難透過生痕化石來了解它們是由哪一種生物所產生，因為化石幾乎不會和其造成的生痕化石一起出現。當然，我們還是可以猜測，例如海星、海膽或蝦子，但是很難確定種類，也不知道它們確切來說是長什麼樣子。因此，在古生物與演化的學門中，生痕化石可以提供的線索不多。 生痕化石與沉積環境 前面提到生物在不同環境下會有不同的行為，因此研究生痕化石族群的特性，就能夠了解沉積環境。影響生物行為的因素很多，包括底質特性（是砂還是泥？堅硬嗎？穩定度高嗎？容易崩塌嗎？……）、海水的深度、鹽度、溶氧量、酸鹼值、光線強度、沉積速率以及水流能量等等。而深度又是最重要的，因為水深可以影響大多數其它的因素。 至此，我們已經了解生痕化石的種類與沉積環境有很大的關係。前人利用了這些概念，提出了「生痕化石相」（Ichnofacies）。生痕化石相指的是一群具有類似特徵，並可以指示特定沉積環境的生痕化石組合，這裡指的沉積環境則主要受控於水深。舉例來說，Nereites是深海的生痕相，Zoophycos是半深海（約為大陸斜坡）的生痕相，Skolithos是淺海的生痕相，Scoyenia則是陸相的生痕化石組合。每一種生痕相，都由許多種類的生痕化石所組成。在野外，觀察露頭中的不同種生痕化石，便可以大致由生痕相的概念來推敲沉積環境。 補充 如果想看更多關於生痕化石的資料，可以前往以下的網站，我覺得他們都整理得相當清楚： 生痕化石----阿山的地科研究室 地質季刊32卷1期----經濟部中央地質調查所 臺灣的生痕化石----經濟部中央地質調查所 以下的圖片，便是在野外或網路上找到的一些生痕化石照片。我對生痕化石的辨認是門外漢，所以不一定有附上學名，如果有誤的話也歡迎在留言區更正。 圖一、手指尖端的蜿蜒痕跡就是生痕化石。這應該是屬於深海Nereites相的生痕化石，為覓食痕跡。（墾丁層中的砂岩岩塊，保力溪） 圖二、*Ophiomorpha*。這可能是臺灣分佈最廣，也是最常見的生痕化石，是一種居住構造，出現在淺海相的砂岩中。可能是由蝦子類的生物所產生。圖中可以清楚看到洞穴的管狀樣貌。（大寮層，野柳） 圖三、一樣是*Ophiomorpha*。可以清楚看到分岔的洞穴，且管壁上有很多顆粒，那些是生物為了避免洞穴崩塌而製造的壁襯。（大寮層，野柳） 圖四、*Schaubcylindrichnus coronus*。（大寮層，野柳） 圖五、在適合生物生存的淺海環境，大量的底棲生物生活在沉積層中，將原本的層理等沉積構造破壞殆盡，產生了塊狀的岩層。這種在砂質或泥質沉積岩中，由生痕化石組成的生物擾亂現象，稱為生物擾動（Bioturbation）。圖中不僅能看到大量的生痕化石，還能在鏡頭蓋左上方看到殘存的交錯層理。（大寮層，野柳） 圖六、發育在層面上的生痕化石（管狀的那條）以及波痕。（圖片摘自臉書社團「沉積/Sedimentology」） 圖七、美國柯羅拉多州Dinosaur Ridge的恐龍腳印生痕化石。（圖片摘自[維基百科](https://en.wikipedia.org/wiki/Dinosaur_Ridge "維基百科")） 繼續閱讀 沉積構造系列08——濁流岩（尚未建立）
