『壹』 古生物學方法
（一）微體古生物化石定量分析
微體古生物化石是古湖泊學研究的一大支柱。傳統的微體古生物分析以「標准化石」和屬種組合的定性分析為主，對於前第四紀的生物地層學和一般性的沉積環境判別起了重要作用。但這種定性分析方法不能滿足古湖泊學定量研究的要求，因此我們採用定量分析方法對微體化石群進行了探討。
定量分析的內容包括化石群的豐度、分異度、優勢度及各類比值，如雙瓣殼/單瓣殼、幼體/成體等。劉傳聯等（1993）由定性到定量，極大地豐富了化石群提供的古環境信息，但定量統計對於微古分析技術提出了新的要求，如岩樣必須充分散開才能取得化石群全貌；化石群應當粒度分級才能便於統計等。
1.豐度（N）
化石豐度，一般認為是沉積速率的標志。在沉積速率高的地方，因沉積物的稀釋作用可使化石豐度降低。當然，影響豐度的原因還有生物群的營養條件、化石群的埋藏條件等，並不只是沉積速率。湖泊沉積形成時往往在湖近岸區給養較豐富，化石眾多，湖中央深水區一般由於貧氧貧營養等原因，底棲生物少。
2.分異度（S和HS）
簡單分異度（S）是指樣品中某一門類化石的種數；復合分異度（HS）既反映種數的多少，又反映各種間個體分布的均勻度，可用下式求得：
中國近海新生代含油氣盆地古湖泊學與烴源條件
式中：HS為復合分異度；Pi為第i個中個數佔全群的比例。
介形蟲群的分異度可反映古鹽度、古深度的變化。
3.各類比值
（1）雙瓣類/單瓣類
此比值可以反映沉積速率的高低和水動力的強弱。一般而言，沉積速率高，生物死亡後迅速埋藏，介形蟲多保存為雙瓣殼；而沉積速率低，底面又較堅硬，介形蟲殼瓣易分離而成單瓣保存。當然，不同屬種介形蟲殼瓣鉸合程度不一，因此在使用時必須注意。水動力強處，介形蟲多經過搬運，以單瓣殼為主，水動力弱，原地埋藏以雙瓣殼為主。
（2）幼體/成體
此值可作為介形蟲化石群是原地埋藏還是異地埋藏的標志之一。介形蟲成體、幼體共生無疑是原地埋藏的標志。
（二）介形蟲化石埋葬學
介形蟲從出生、死亡、埋葬到成為化石，要受到一系列物理、化學及生物作用的影響。這些作用不僅導致化石的數量及種群、群落結構的變化，同時也反映在介形蟲化石在地層中的分布狀況及殼體本身的保存特徵上面。因此在利用化石資料推測古湖泊環境時，除了上述綜合定量分析之外，還需研究生物殼體被破壞、搬運以及最後埋葬的過程，研究埋葬群在地層中石化、變質或風化的作用，以便從埋葬學方面對化石群進行校正。同時，埋藏過程使化石群所含的生態學信息受到了損失，換來的卻是沉積學信息的增加。根據化石在地層中的分布形式及保存特徵可以提取沉積及成岩作用的信息。具體包括殼體產狀和保存狀況兩方面。
1.殼體產狀
（1）層面分布形式
介形蟲產狀的觀察可以為沉積環境提供證據，如地層中呈排隊狀分布的介形蟲化石是沉積物快速堆積的證明，泥岩裂縫中充填介形蟲化石反映沉積環境的急劇變化等。
（2）單瓣殼與雙瓣殼
單瓣與雙瓣殼保存是介形蟲化石的又一個重要特徵，主要與沉積速率及水動力強弱有關。如果沉積速率慢或水動力強時，以單瓣殼為主；沉積速率快、水動力弱時，主要保存為雙瓣殼。當然，樣品處理過程中，也會對雙瓣殼/單瓣比值有所影響，不同屬種殼瓣分散的難易程度也有所不同，在應用時需要謹慎。
（3）殼內充填物
殼內充填是前第四紀介形蟲化石保存的一個特色。充填物的有無及類型反映了不同的沉積水體條件，同一種充填物的不同結晶程度又代表不同的成岩作用階段。
2.保存條件
（1）殼體顏色
現生介形蟲殼體通常呈白色、無色半透明或淺黃色。因此，介形蟲化石也是以淺色或白色的居多。但是在地層中還可見到黑、灰、紅等顏色的介形蟲化石，它們各具自身的成因。如黑色來源於細微的黃鐵礦晶體，反映沉積物中的還原環境，紅色或橙色一般是在暴露於水面的氧化環境下鐵質或磷酸鹽浸染所造成，對於沉積與成岩環境的研究具有指示意義。
（2）大殼與小殼
介形蟲一般經過8次蛻變才達到成年期，因此一個成熟的介形蟲應有一個成年殼（大殼）和8個未成年殼（小殼）。但是樣品中的種群的大殼與小殼比例多變，受該種的生命史和埋葬過程中多種因素的影響，包括吞食和搬運作用等，因此，此項比例也可以作為古環境分析的一種依據。
（3）殼體的完整程度
物理、化學和生物的破壞作用都會破壞介形蟲的殼體，而其破壞的形式各不相同，經過辨認後同樣可以提供水動力、碳酸鹽飽和度和食物鏈方面的信息，使不可鑒定的化石碎片也為古環境分析服務。
介形蟲化石埋葬學研究的領域很廣，除上面內容外，化石群中雌雄個體數量比例、左瓣與右瓣殼的比例，正常殼與變形殼的比例都可以在不同程度上說明沉積環境。
（三）孢粉相分析
用孢粉分析的樣品處理和顯微鏡觀察方法研究分散於沉積物中的顆粒狀有機質，被稱為孢粉相分析。通過這一分析，可以確定這些有機屑的性質和成因，並且根據鑒定統計得出的有機屑組合及豐度，既能解釋沉積物形成的環境條件，又能指示沉積地層的生烴潛力。因此，孢粉相分析被視為評價烴源岩和分析沉積環境的一項有效的方法。
孢粉相分析的鏡下鑒定對象包括成因和形態不同的三類：有機壁微體化石、植屑和無定形有機質。有機壁微體化石是指耐鹽酸和氫氟酸處理的微體化石，其外壁由類幾丁質的β胡蘿卜素和胡蘿卜素脂組成。主要有植物的孢子、花粉（來自集水區及其周邊的陸地植物），浮游藻類為主的生物體（大多來自沉積水體內部）。植屑是指具有形態結構的沉積有機質。鏡下為半透明至不透明，可以是殼質的，也可以是木質的和煤質或惰質的。植屑主要源自集水區內的陸生植物體。無定形有機質是指無一定形態結構的沉積有機質。鏡下多是不規則的微粒，漸變的模糊邊緣，形成凝塊或絮團。大多數無定形有機質是浮游植物成因的，這類植物不具備耐分解的支撐組織，生成於水體表層透光帶，生長繁殖速度極快，往往是湖泊生物產量的最大組成部分。
沉積有機屑可以有不同的分類命名方案（王開發等，1989），表3-3列出的是Tyson（1989）主要根據母質類型提出的分類命名。
表3-3 沉積有機屑分類命名
（四）浮游藻類分析
分析對象主要是指有機壁微體化石分析中見到的各種浮游藻類，包括海相溝鞭藻類、非海相溝鞭藻類、淡水綠藻類和屬於疑源類的球藻。浮游藻類是水域內部的原地植物群，其興盛衰亡直接受制於水體本身的環境要素，如鹽度、營養、光照和溫度等。因此保存於沉積記錄中的浮游藻類化石可以為研究古環境提供直接證據。
現代的溝鞭藻絕大多數能適應從大洋到淡水的各種水環境，顯然溝鞭藻作為一個類群可以適應如此大的環境變化，但對於一些屬種而言，往往只能適應一定溫度或鹽度的環境。因此，大洋、淺海、鹹水和淡水中的溝鞭藻屬種或生物群各不相同。一般熱帶亞熱帶海洋中的溝鞭藻生物群分異度高，而高緯度帶和淡水中的分異度低，並且常見在鹹水和淡水環境中單個類型勃發的情況。現代的盤星藻、葡萄藻、雙星藻等一般生活在淡水環境中。徐金鯉等（1993）按生態特徵將東營凹陷的沙河街組的浮游藻類化石劃分成兩大類，一類是鹹水性質的，主要由顆石藻和溝鞭藻組成；另一類是淡水性質的，由綠藻類和疑源類組成。從分布上看，鹹水類分布較廣，尤其是其占據凹陷中央，淡水類主要分布在凹陷邊緣。古湖泊擴張和萎縮可以通過兩類藻類的含量變化得以表現。沙河街組沉積時期東營古湖有三個擴張和萎縮旋迴。古湖擴張階段以溝鞭藻豐度增加為標志，而萎縮階段以淡水藻類豐度增加為標志（圖3-1）。所以，浮游藻類分析在對湖平面波動，湖岸線變遷，以及入湖徑流分布的研究中是頗有成效的。
現代浮游藻類的某些種類，在適宜環境下，特別是在水體富營養條件下，短時期內大量繁殖，稱之為「勃發」或「水華」。其數量之多可使大面積水域表面改變顏色，造成表層水缺氧，導致浮游生物的大量死亡。典型的實例是現代海洋中主要由甲藻類引起的「赤潮」。現代湖泊中有時也會出現類似的情況。浮游藻類在一定條件下繁殖很快，乃至達到「勃發」的程度，實際上是水體的高生產力。保存於沉積序列中的富藻層段，可作為高生產力水體存在和「勃發」事件的真實記錄。這些富藻層段的主要特徵是其具有異常高的浮游藻類/孢粉比值（徐金鯉等，1993）。
（五）遺跡化石及生物擾動構造半定量分析
遺跡化石早已成為地層對比、古生態與古環境分析中十分有用的工具，而近年來又發展到對於生物擾動構造作半定量分析。通過沉積地層「生物遺跡組構（ichnofabrics）」的研究，可以確定生物擾動構造的分級，從而進行生物擾動構造指數的半定量分析（Taylaor等，1993），為古湖水底層含氧程度及水體分層現象提供有力的證據。有著不同溶解氧濃度的三種環境條件可以有相應的遺跡化石組合（王慧中，1993）。
圖3-1 東營凹陷沙河街組各段浮游藻類相對豐度與湖平面變化關系
充氧的環境適宜於各類生物生存，該條件下形成的沉積物中的遺跡化石種類繁多，孔徑大小不一，下潛深度各異，表現出明顯的多樣性，其中既有直接從水柱中食取懸浮質的生物，又有在沉積物內以沉積物為食的生物。當底質或孔隙水含氧濃度下降進入貧氧環境時，底質生物多樣性明顯變差，生物潛穴直徑及下潛深度顯著變小，且以食沉積物的生物為主。此時大體上可以形成兩類痕跡化石組合。其中某些活動能力較強，能漫遊的底棲生物，可通過其覓食及攝食過程形成各種牧食跡。這種牧食跡可以是表面移跡，也可以是層內移跡。當水體底部含氧量進一步減少，以致沉積物孔隙水中的氧化還原界面上升到沉積界面之上，甚至水體底部也處於嚴重缺氧時，就不再可能有底棲生物生存，因而可以十分完好地保存沉積物的紋泥或紋層狀構造。與此同時，隨著含氧量的降低，沉積層內的有機碳含量及沉積物顏色發生變化。這些標志可以與上述的生物遺跡化石組合一起判別當時水體底部的氧化-還原條件（王慧中，1993）。
有多種方法可以對遺跡化石進行半定量分析，較常用的是生物擾動構造指數方法。表3-4中列出了Taylor（1990）採用的生物擾動構造指數。該方案主要依據潛穴的密度、分異度、潛穴疊復程度及原生沉積組構的清晰度等，對遺跡化石構造的發育劃分了等級，使其既適用於生物完全擾動（100%）非均質化岩層，也適用於完全擾動的均質化岩層。
表3-4 生物擾動構造指數（BI）表