化石及其形成的方式

很文博客hinven.com 2022年5月30日08:35:25自然人文评论1593000字阅读模式

人们在偶然的机会中,常常会在地下或悬崖峭壁里发现一些奇怪的物体。这些物体有的像动物,有的像植物,它们不仅石质化了,而且看来似乎是海洋里的东西,现在却在高山的石头中出现了。这就是化石

人们对化石的认识,历史悠久,记载也很多。例如:北魏郦道元所著《水经注》,说湘乡县石鱼山“石色黑而埋若云母,开发一重,辄有鱼形,鳞鳍首尾,宛如刻画,长数寸,鱼形备足”。这是对一种鱼化石的记述。唐朝书法家颜真卿在771年写的《抚州南城县麻姑山仙坛记》中,提到“坛东北有石崇观,高石中犹有螺蚌壳,或以为桑田所变”,意思是说高山上的贝壳化石一度是海洋生物,其后经历了沧海桑田的变化。据说,意大利达·芬奇是欧洲第一个说明化石成因的人,晚我国近千年。这些人是历史上辨认化石最早的代表,然而他们只是感到惊奇,才引起注意,并做出简单的臆想和推断的。彻底揭示化石本来面目,对化石真相进行认真研究,还是近二百年来的事。它是随着古生物学发展而产生的。

“化石”,是西文“Fossil”的译名,就是“挖掘”的意思。严格地说,给化石下一个肯定确切的定义是不容易的,就是研究古生物的人,也难以提出准确的答案。一般说来,凡是生物体的全部或一部分,包括它们生活时所留下的遗迹,经过自然的作用,长期埋藏在地下,后来重新被发掘出来,用以解释某些现象,都可以看作是“化石”。

形成化石,并且能够很好地保存下来,是要一定条件的。就生物本身而言,最好具有骨质的硬体,只有硬体才容易形成化石。肌肉等软体,只有在特定的条件下才能保存为化石。从外界环境来说,最好有掩盖物质把遗体迅速埋藏起来,以免生物、机械和化学的破坏。一般来说,掩盖物质细腻,沉积环境平静,又没有其他破坏因素,容易形成精美的化石。现在,在我国山东临朐的硅藻土里,德国索伦霍芬的石灰岩里,还有世界上其他许多地方,都发现大量罕见的完整化石,原因就是那些地方有着形成化石的良好条件。hinwen2.com

为了研究和使用方便,通常把化石归纳为三类:最常见的是实体化石,代表生物的遗体或其中的一部分;第二类是遗迹化石,它是指古代生物生活时所留下的活动痕迹,如高等动物留下的脚印,低等动物移动时的痕迹,某些动物栖身的孔道和洞穴,以及动物的粪便、蛋、珍珠、胃石等等,甚至还包括古人类使用过的石器和骨器;第三类,即化学化石,也就是说古代生物的遗体有一些因腐烂而消失,但是仍然有残留着的有机物分子,被保存在化石中或掺入沉积岩中,所以有的人也称这类化石为分子化石。应该指出,在地球历史的早期,实体化石极其稀少的情况下,化学化石为追溯生命起源,了解生物在分子进化阶段的过程起了相当大的作用。

如果我们从化石的保存特点着眼,那么化石的分类则是另外三种方式了。第一种为未经过变化保存的化石,它们大体上是生物遗体的原来状态。

例如,十几万年前在北极地区生活过的猛犸象,现在从冻土里发掘出来的标本,就好像是刚从大冰箱中取出来似的,不仅筋骨相互联接,就是血肉还是鲜红的,甚至可以食用。又如我国辽宁抚顺煤田的琥珀,虽然已埋藏达4千多万年之久,但被包裹在松脂里的蚂蚁,仍然同活着的差不多。不过,这种未经过变化保存的化石是不多的。

第二种为经过变化保存的化石。大多数古代生物遗体都是经过变化才形成化石的。当动植物死亡后,肌肉等软体烂掉了,但是骨骼、介壳和木质部等硬体被泥沙掩盖起来,然后由溶解在水中的矿物质填充了硬体的微孔,久而久之,就变成石头了。这样形成化石的过程,称为“化石化作用”。脊椎动物的骨头,软体动物的贝壳,以及许多植物化石都是这样形成的。

第三种为模铸化石。是指古代生物遗体留在周围岩石上的印模,以及遗体溶蚀后留下空隙的充填物。模铸化石常见于上面说过的实体化石的围岩和充填物中。多数遗迹化石(如脚英孔穴等)都可以模铸的方式保存下来。

总而言之,化石的种类很多,保存的方式也各不相同,它们现在都成了我们了解远古时代生命的钥匙。

化石——大自然一本特殊文字的“史书”一谈到历史,许多人自然想起存放在图书馆里厚厚的一本本的历史书。

在那些古代史书中,记载着历史上发生过的重大事件,人们从中可以了解各个朝代政治、经济和社会兴衰更替的过程。殊不知,就在我们人类居住的大地上——自然界中,也蕴藏着一本用特殊文字记载的巨大“史书”,书页就是地层,文字就是化石。由地层和化石组成的这部巨著,为我们很好地叙述了地质时期各种古代生物起源、发展、灭亡和相互演替的事实真相。

有关化石知识,已在前面“化石及其形成的方式”中向大家介绍了。研究化石是古生物学家的事情。关于地层,是指地壳中构成层状的岩石。我们这里所说的地层,主要是指沉积岩形成的地层,它是由泥和沙等从老到新一层一层堆积起来,在很长的时间内变为泥岩沙岩而形成的。作为地史学的一个分支——地层学,研究的就是地壳里的各个地层。目前,地史学家、古生物学家通过对地层积叠顺序和包含在地层中化石的研究,已经从这本被称为“自然界特殊文字的史书”中,大体上查明了远古时代地球上生物进化的历史。

如果你有机会乘车或乘船到大自然去旅行,凭窗远眺,一定使你目不暇接。在远处的山坡、断崖上,几乎都能看到重重叠叠的地层现象。

一般来说,地层形成以后,在正常情况下,总是越下部的地层年代越老,越上部的地层年代越新。我们把一层又一层的地层比作书页,正是根据地层的这个特点。不过自然界中的这本史书与普通书不一样,它的第一页在下面,而不是在上面。但是,情况往往很复杂,已经形成的地层,经受重大的地质运动以后,常常被褶皱倒转。地层不再是原来正常的水平状态,而是直立,甚至下面的老地层被翻到上部来了。然而,这也没有关系,经古生物学家的研究,根据不同地质时期里包含不同化石的特点,他们会把颠倒了的地层整理清楚,理顺它们之间的关系。就像是一本书前后页被颠倒了,按照页码依着顺序再恢复原样。

假如我们能把世界上所有的地层,按照新老时代顺序堆积在一个地方,就会形成一个巨大的岩柱。此时,你会发现,构成这个岩柱的岩石会随着包含其中化石的不同而呈现出渐次的改变,有时还会遇到断裂变化,就好像把一本历史书按照不同历史时期分了若干章节一样。科学家们就是利用化石在地球历史上的这些突然改变,把漫长的地质时代划分为大小不同时期的。

常用的地质时期是“纪”,“纪”下面再分“世”。由几个“纪”合并为更长的时期,这就是所谓的“代”。把地质时代划分开来,并冠于不同的名称,如新生代,第三纪,古新世,也就是这样得名的。应该说,有了地质分期,自然界里由化石这种特殊文字印刻在地层里的“史书”,“阅读”起来就方便多了。

然而,仅凭化石并不能告诉我们地质时代的具体年龄,化石只能说明各地质时期的新老关系,所谓新老仅是相对的。因此,利用化石判断出来的地质时期,只能称为“相对年代”。

那么,我们说某个地质时期,是在几亿年前或几千万年前,这是怎么知道的呢?原来,这是由岩石和矿物中某些放射性元素(如铀)含量,和它们的放射性蜕变产物(如铅)含量之间的比例关系计算出来的。这也是一门专门的学科,名字叫“同位素年代学”。因为只有“同位素年代学”才能测出地质时代的绝对年龄,所以又称它为“绝对年代学”。

现在,我们已经知道地球历史始于45亿年前,而最早的生命诞生在大约38亿年前的原始海洋中,目前居住在地球上的所有生物都是从最早的生命进化来的。我们说自然界有一本用化石记载的“史书”,指的就是这个意思。

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