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化石是怎樣形成的

日期:2017-09-19 16:28:43　　點(diǎn)擊:

振興仿真藝術(shù)制作工廠與您分享——化石是怎樣形成的。

      1841年，英國(guó)科學(xué)家理查德·歐文 在研究幾塊樣子像蜥蜴骨頭化石時(shí)，認(rèn)為它們是某種史前動(dòng)物留下來(lái)的，并命名為恐龍，意思是"恐怖的蜥蜴"。我們根據(jù)化石來(lái)研究恐龍，探索歷史，那么化石是怎樣形成的呢？

      化石是埋藏在地層里的古代生物的遺物。最常見的化石是由牙齒和骨骼形成的。古代動(dòng)物死后，尸體的內(nèi)臟、肌肉等柔軟的組織很快便會(huì)腐爛，牙齒和骨骼因?yàn)橛袡C(jī)質(zhì)較少，無(wú)機(jī)質(zhì)較多，卻能保存較長(zhǎng)的時(shí)間。如果尸體恰好被泥沙掩埋，與空氣隔絕，腐爛的過(guò)程便會(huì)放慢。泥沙空隙中有緩慢流動(dòng)的地下水。水流一方面溶解巖石和泥沙內(nèi)的礦物質(zhì)，另一方面將水中過(guò)剩的礦物質(zhì)沉淀下來(lái)或成為晶體，隨著水流會(huì)逐漸滲進(jìn)埋在泥沙中的骨內(nèi),填補(bǔ)牙齒和骨骼有機(jī)質(zhì)腐爛后留下的空間。如果條件合適，由外界滲進(jìn)骨內(nèi)的礦物質(zhì)在牙齒和骨骼腐爛解體之前能有效地替代骨骼原有的有機(jī)質(zhì)，牙齒和骨骼便完好地保存成為化石。由于化石中的大量礦物質(zhì)是極為細(xì)致地慢慢替代其中的有機(jī)質(zhì)，所以能完整地保存牙齒和骨骼原來(lái)的形態(tài)，連電子顯微鏡才能看清的組織形態(tài)都能原樣保存。天長(zhǎng)日久，骨骼的重量不斷增加，由原來(lái)的牙齒和骨頭變成了還保存牙齒和骨頭原有的外形和內(nèi)部結(jié)構(gòu)的石頭，這個(gè)過(guò)程被稱作“石化過(guò)程”。

     除了牙齒和骨骼外，有的動(dòng)物的糞便也能成化石。例如，有的肉食動(dòng)物吃肉時(shí)是連著碎骨一起吞下的，糞便里有許多沒(méi)有被消化掉的碎骨，碎骨不容易腐爛，所以也能成為化石。腳印也能成為化石。人或動(dòng)物踩在泥沙上，造成腳印。泥沙干后，腳印又被另外的物質(zhì)填滿。兩種物質(zhì)都被后來(lái)滲進(jìn)去的礦物質(zhì)石化后保存下來(lái)，但是兩種物質(zhì)的性質(zhì)不同，軟硬不同，容易風(fēng)化或破壞的程度也不同。一種物質(zhì)被風(fēng)化或破壞后，另一種物質(zhì)便表現(xiàn)為腳印化石。
      化石是由地制裁歷史時(shí)期生物的遺體或其他生活活動(dòng)的遺跡被沉積物埋藏之后，在沉積物的壓實(shí)、固結(jié)成巖過(guò)程中，經(jīng)過(guò)石化作用形成的。

      那么，是不是所有生物的遺體，或者每種生物所有的組成和器官都能成為化石呢？不是的，化石的形成和保存需要一定的條件。條件不同，所形成化石的類型也不同。

      現(xiàn)在，我們來(lái)看一看化石形成和保存所需要的條件。化石的形成和保存主要與以下條件有關(guān)：

⑴生物體是否具有由化學(xué)性質(zhì)較穩(wěn)定的物質(zhì)組成的硬體（如貝殼、骨骼等），具有硬體的生物保存為化石的可能性較大；

⑵生物遺體或遺跡所在環(huán)境的物理化學(xué)條件是否適合于保存，波浪作用強(qiáng)烈的水域環(huán)境不利于生物遺體和遺跡的保存；當(dāng)環(huán)境介質(zhì)的PH值小于7.8時(shí)，由碳酸鈣組成的生物硬體容易受到溶蝕，故也不利于生物遺體的保存；氧化條件下不利于有機(jī)質(zhì)的保存；

⑶生物死亡后是否迅速被埋藏，如果生物死亡后，它的遺體能夠被迅速而長(zhǎng)期埋藏，那就比較容易形成化石；

⑷沉積物的類型對(duì)化石的形成和保存也有重要影響；如果生物遺體被化學(xué)沉積物（如CaCO3）或生物成因的沉積物所掩埋，形成化石的可能性比較大；

⑸在沉和物固結(jié)成巖的化石過(guò)程中，強(qiáng)烈的壓實(shí)作用和重新結(jié)晶的作用，不利于化石的形成和保存。

      由于形成化石的條件不同，保存在巖層中的化石也有不同類型。按化石保存特點(diǎn)不同，大致有實(shí)體化石、模鑄化石、遺跡化石和化學(xué)化石四種類型。其中研究得比較深入、意義比較的是實(shí)體化石。在實(shí)體化石中，生物遺體全部保存為化石的十分罕見，較常見的只保存了生物體的某一部分，如一顆牙齒、一塊骨頭、一枚貝殼或一片葉子等。

      1901年在西伯利亞第四系凍土層里發(fā)現(xiàn)的猛犸象化石，不僅骨骼完整，皮、毛、血、肉，甚至胃中的食物也保存了下來(lái)。這是由于約25 000年前在該地生活的猛犸象死亡之后，被迅速地埋藏在凍土中所致。

      在我國(guó)遼寧省撫順煤田的主煤層中，含有大量精美的由松脂固結(jié)變成的琥珀，其中常保存完整的昆蟲（如蚊、蜂等）。

      必須指出，在化石石化過(guò)程中，生物硬體原來(lái)的成分可能部分或全部被地下水中的礦物質(zhì)所取代，或者其中穩(wěn)定性較低的含氮、含氧物質(zhì)經(jīng)分解和升溜作用而揮發(fā)消失、僅留下了穩(wěn)定性高的碳質(zhì)部分，如植物的葉子化石通常是碳質(zhì)和薄膜。由于化石的形成和保存需要苛刻的條件。因此，保存在巖層中的化石實(shí)際上只是當(dāng)時(shí)生存物的非常少的一部分，這就是生物史記錄的不完備性。盡管如此，我們?nèi)钥赏ㄟ^(guò)化石的研究，揭示不同地質(zhì)歷史時(shí)期生物界的概貌。