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化石是存留在岩石中的古生物遗体或遗迹,最常见的是骸骨和贝壳等。化石(英文:Fossil)一词来自拉丁语?fossilis?,意思是挖出来。不过化石的形成你知道吗?以下就是我做的整理,希望对你们有用。
化石的形成:
(1)有机物必须拥有坚硬部分,如壳、骨、牙或木质组织。然而,在非常有利的条件下,即使是非常脆弱的生物,如昆虫或水母也能够变成化石。
(2)生物在死后必须立即避免被毁灭。如果一个生物的身体部分被压碎、腐烂或严重风化,这就可能改变或取消该种生物变成化石的可能性。
(3)生物必须被某种能阻碍分解的物质迅速地埋藏起来。而这种掩埋物质的类型通常取决于生物生存的环境。海生动物的遗体通常都能变成化石,这是因为海生动物死亡后沉在海底,被软泥覆盖。软泥在后来的地质时代中则变成页岩或石灰岩。较细粒的沉积物不易损坏生物的遗体。在德国的侏罗纪的某些细粒沉积岩中,很好地保存了诸如鸟、昆虫、水母这样一些脆弱的生物的化石。
化石的分类:
1、实体化石
指古生物遗体本身几乎全部或部分保存下来的化石。原来的生物在特别适宜的情况下,避开了空气的氧化和细菌的腐蚀,其硬体和软体可以比较完整的保存而无显著的变化。例如猛犸象(第四纪冰期西伯利亚冻土层中于1901年发现,25000年以前,不仅骨骼完整,连皮、毛、血肉,甚至胃中食物都保存完整)。
2、模铸化石
就是生物遗体在地层或围岩中留下的印模或复铸物。一类是印痕,即生物遗体陷落在底层所留下的印迹,遗体往往遭受破坏,但这种印迹却反映该生物体的主要特征。不具硬壳的生物,在特定的地质条件下,也可保存其软体印痕,最常见的就是植物叶子的印痕。第二类是印模化石,包括外模和内模两种,外模是遗体坚硬部分(如贝壳)的外表印在围岩上的痕迹,它能够反映原来生物外表形态及构造;内模指壳体的内面轮廓构造印在围岩上的痕迹,能够反映生物硬体的内部形态及构造特征。例如贝壳埋于砂岩中,其内部空腔也被泥沙充填,当泥沙固结成岩而地下水把壳溶解之后,在围岩与壳外表的接触面上留下贝壳的外模,在围岩与壳的内表面的接触面上留下内模。第三类叫做核,上面提到的贝壳内的泥沙充填物称为内核,它的表面就是内模,内核的形状大小和壳内空间的性状大小相等,是反映壳内面构造的实体。如果壳内没有泥沙填充,当贝壳溶解后久留下一个与壳同形等大的空间,此空间如再经充填,就形成与原壳外形一致、大小相等而成分均一的实体,即称外核。外核表面的形状和原壳表面一样,是由外模反印出来的,他的内部则是实心的,并不反映壳的内部特点。第四类是铸型,当贝壳埋在沉积物中,已经形成外模及内核后,壳质全被溶解,而又被另一种矿质填入,象工艺铸成的一样,使填入物保存贝壳的原形及大小,这样就形成了铸型。它的表面与原来贝壳的外饰一样,它们内部还包有一个内核,但壳本身的细微构造没有保存。
总的来说,外模和内模所表现的纹饰凹凸情况与原物正好相反。外核与铸型在外部形状上和原物完全一致,但原物的内部构造被破坏消失,其物质成分与原物也不同。至于外核和铸型的区别在于前者内部没有内核,而后者内部还含有内核。
3、遗迹化石
指保留在岩层中的古生物生活活动的痕迹和遗物。遗迹化石中最重要的是足迹,此外还有节肢动物的爬痕,掘穴,钻孔以及生活在滨海地带的舌形贝所构成的潜穴,均可形成遗迹化石。遗物化石方面,往往指动物的排泄物或卵(蛋化石);各种动物的粪团,粪粒均可形成粪化石。我国白垩纪地层中恐龙蛋世界闻名,过去在山东莱阳地区以及近年来在广东南雄均发现成窝垒叠起来的恐龙蛋化石。
4、化学化石
古代生物的遗体有的虽被破坏,未保存下来,但组成生物的有机成分经分解后形成的各种有机物如氨基酸、脂肪酸等仍可保留在岩层中,这种视之无形,但它具有一定的化学分子结构足以证明过去生物的存在的化石称为化学化石。随着近代化学研究的进展,科学技术的提高,古代生物的有机分子(指氨基酸等),可从岩层中分离出来,进行鉴定研究,同时产生了一门新的学科?古生物化学。
5.特殊的化石
琥珀?古代植物分泌出的大量树脂,其粘性强、浓度大,昆虫或其他生物飞落其上就被沾粘。沾粘后,树脂继续外流,昆虫身体就可能被树脂完全包裹起来。在这种情况下,外界空气无法透入,整个生物未经什么明显变化保存下来,就是琥珀。
中药店的龙骨?被人们用作中药的龙骨,其实主要是新生代后期尚未完全石化的多种脊椎动物的骨骼和牙齿石,绝大部分是上新世和更新世的哺乳动物,诸如犀类(Rhinocerotidae)、三趾马(Hipparion spp.)、鹿类(Cervidae)、牛类(Bovidae)和象类(Proboscidae)等的骨骼和牙齿,甚至偶然还掺杂少量人类的材料。至于视为上品的五花龙骨或五花龙齿,颜色不像一般呈单调的白、灰白或黄白,而是在黄白之间尚夹杂有红棕或蓝灰的花纹.比较好看,则是象类的门齿。
典型的化石:
昆虫远祖:抚仙湖虫
抚仙湖虫是澄江动物群中特有的化石,属于真节肢动物中比较原始的类型,成虫体长10厘米,有31个体节,外骨骼分为头、胸、腹三部分,它的背、腹分节数目不一致,与泥盆纪直虾类化石类似,而直虾是现代昆虫的祖先,这间接表明了抚仙湖虫是昆虫的远祖。侯先光还发现,抚仙湖虫消化道充满泥沙,这表明它是食泥的动物。
? 九眼精灵:微网虫
微网虫属于叶足动物门,因身上多边形的鳞状骨片而得名,体长可达8厘米,具有9对矿化骨片和10对足,这些骨片起到连接腿和关节的作用,目前只有在澄江才发现有这种生物完整的化石。
有专家认为,这些骨片是一种繁殖后代用的储卵器,不过参照现代节肢动物繁殖器官多集中在一个部位的特点,储卵器不可能这样分散。也有专家认为,这些骨片是具有感光作用的多眼,所以有了?九眼精灵?的美称。不过动物的眼睛一般集中在头部,和微网虫类似的生物在地球上还没有找到。
微网虫曾登在《自然》杂志封面上,成为化石明星。《纽约时报》曾经这样评论微网虫:?一些寒武纪生物很容易就扮演科幻小说里的角色,最奇怪的家伙就是一种身上长着10对足和覆盖有鳞片状骨骼的蠕形动物。?
神奇的腔肠动物:栉水母
栉水母是一种食肉的腔肠动物,目前对澄江发现的栉水母化石仅限于描述,对其进化意义还未研究清楚。
它的身体上有类似楼梯一样的褶子,身体辐射对称,这在海洋生物中非常特殊。因为辐射对称的动物在海洋中保持平衡很难,捕食就更加不容易。栉水母身体顶端长了一个石质的平衡球,依靠它来掌握平衡。现代栉水母叫?海胡桃?,是最古老的无脊柱动物。
寒武纪海洋巨无霸:奇虾
奇虾是一类已经灭绝的大型无脊椎动物,化石表明这种动物口器有十几排牙齿,直径有25厘米,粪便化石长10厘米,粗5厘米。由此推测,奇虾体长可能超过2米。奇虾最初在加拿大发现,当时只发现一只前爪的化石,被误认为是虾的尾巴。科学家还想像了一个虾头,由于它不是虾,所以命名为奇虾。1994年,我国科学家在帽天山发现完整的奇虾化石,纠正了从前的错误,所谓的?尾巴?其实是它的爪子。
科学家在奇虾粪便化石中发现小型带壳动物的残体,这说明它是寒武纪海洋中的食肉动物,是海洋世界的统治者和食物最终的消费者。奇虾的发现表明,当时海洋确实存在完整的食物链。新的研究发现,奇虾的捕食肢能弯曲,腿在海底行走,不过它的附肢没有分化,节之间缺少关节。
人类远祖:云南虫
云南虫,身体呈蠕形,一般长3至4厘米,大者可以长到6厘米,1991年侯先光研究员发现并命名。它的头部在化石上不易保存,开始曾被认为是特殊的蠕虫。1995年,陈均远等研究者发现它有7对腮弓,可以呼吸,并把食物留在口腔里,这是脊索动物的重要特点,提出了?云南虫是脊索动物?的观点。
云南虫原始的脊索是脊椎的前身,相当柔软,容易受到外力的伤害,似于如今脊髓中的软性物质,身体神经单元集中的脊索上,肢体的感觉可以通过脊索传到全身,脊索的出现提高了动物控制身体和对环境的适应能力。云南虫的发现证明了在澄江动物群中蕴涵着脊椎动物的起源,这是生命演化史上的重大突破。
中国学者曾在《自然》杂志发表数篇文章,集中展现对云南虫的研究成果。1995年《纽约时报》发表一篇名为《从云南虫到你之路》的文章,文中说:?如果云南虫夭折,动物的中枢神经系统将永远得不到发展,地球将像遥远的月球一样永远寂寞冷清。?
梦幻生物:怪诞虫
怪诞虫属于叶足动物门,头很大,躯干背侧具有7对斜向上生长的强壮的长刺,最早发现于加拿大,它是寒武纪最著名的动物。
由于最初的化石保存不好,当英国古生物学家莫瑞斯1977年看到它身体上规则分布的两排刺时,误当成了用来走路的腿,而把本用来走路的腿误作装饰品。他认为这样的奇幻生物?只有做梦才能梦到?,所以命名为怪诞虫。
我国科学家在澄江发现的怪诞虫化石订正了这种错误的解释。后来,侯先光先生对采自澄江的最好的块标本修理后揭示,原先复原的怪诞虫头尾也颠倒了。在讨论动物演化时,怪诞虫被作为?寒武纪大爆发产生了比现代多得多的门(门一级生物),后来大部分灭绝?这一观点的理论基础。
石化了的生命:古生物遗迹
化石是保存在地层中的古代生物的遗体、遗物或生活痕迹。
在漫长的地质年代里,地球上曾经生活过无数的生物,这些生物死亡后的遗体或是生活时遗留下来的痕迹,许多被当时的泥沙掩埋起来。
在随后的岁月中,这些生物遗体中的有机物质分解殆尽,外界的矿物质进入坚硬的部分如外壳、骨骼的缝隙中,一起经过石化变成了石头,但是他们原来的形态、结构(甚至一些细微的内部构造)依然保留着。
同样那些生物生活时留下来的痕迹也可以这样保留下来,我们把这些石化的生物遗体、遗迹就称为化石。因此化石是被埋在地层中的生物遗体、遗物或生活痕迹,经过若干万年的复杂变化而形成的。
恐龙蛋化石
恐龙蛋化石是非常珍贵的古生物化石,最早于1869年发现于法国南部普罗旺斯的白垩纪地层中,由于在全世界范围内发现的恐龙蛋化石的数量不多。
1984年在中国出土一件有6500万年的历史的“恐龙蛋窝”化石。本“恐龙蛋窝”化石出土之后,几经辗转流失到中国境外,此件“恐龙蛋窝”化石包含22枚恐龙蛋,其中19枚恐龙蛋中可见初具雏形的恐龙胚胎。
古生物化石是地质历史时期保存的动植物化石。即根据保存在地层中的化石,研究地史时期生物的形态、构造、分类、分布、进化关系等。新疆古生物化石门类繁多,叠层石、植物及孢粉、三叶虫、笔石、珊瑚、腕足类、头足类、双壳类、层孔虫、苔藓虫、 类、有孔虫、介形虫、叶肢介、牙形石、鱼类、两栖动物、爬行动物、哺乳动物等都有发现。新疆最早的化石见于距今 10 多亿年的中元古代长城系(14 亿~ 18 亿年)中,为微古植物和叠层石。前者指藻类植物,后者指蓝藻本身及其生命活动遗迹所形成的综合结构物,其常在灰岩、白云岩中形成同心状的叠层构造。最晚的化石见于第四纪地层中,主要为孢子花粉和哺乳动物化石等。新疆许多古生物化石和遗迹在国内外都有较高的知名度。例如,早古生代的小壳、三叶虫、笔石;晚古生代的 类、珊瑚、腕足类、牙形石、植物、鱼类和两栖类;中生代的爬行类、古森林遗迹;新生代的牡蛎动物群、古新世植物及哺乳动物等。
1. 石树森林、恐龙秘窟:奇台硅化木—恐龙化石园
位于新疆准噶尔盆地东北缘,卡拉麦里山以南的将军戈壁上,行政区划属昌吉回族自治州奇台县管辖。北距奇台县城约 90 千米,交通便利,总面积约 3700 多平方千米。典型地质剖面主类,古生物化石保存地亚类,硅化木—恐龙化石(图 8-3-1,图 8-3-2)。
地质特征:硅化木属中生代地层中常见的植物化石,但此处硅化木化石数量之多,树干之大,分布面积之广,保存之完整堪称国内之首。
该区出露地层主要为中侏罗统石树组,由紫红色含砾砂岩、粉砂泥岩组成,产状平缓,由于季节性雪融水和雨水冲刷切割,加上风蚀作用,把地面雕凿成各种奇特的形态——雅丹地貌。残丘和沟壑发育,致使埋藏在地层中的硅化木因剥蚀而大面积出露地表。在 300 公顷的范围内,分布硅化木(又名石树)近千株,而且根茎枝俱全,最为奇特的是直立的树桩连着完整的根系,而根系又深深扎根于古老的“土壤”之中。可以看到两个生长层面。
下层:分布在沟口冲洪积平原处,面积约 100 公顷,有石树残体,200 余株。硅化木产于紫红色砂岩层中,因剥蚀而外露,横七竖八,有平躺全露的,有部分外露的,有直立风化后成硅化木碎石堆的,一堆土石就是一棵树的全部,根茎枝全在其中。身临其境大有进入遭劫被毁的森林之感。所见石树多为柏型树木化石,树干粗大,直径 1.5 ~ 2 米,根、茎、树皮完整,年轮清晰,多为百岁大树。一般树皮颜色略浅,呈灰白、赭红色,粗糙,厚约 2 厘米,木质部分呈褐、灰褐、黑、灰白、青灰色,年轮清晰,像玛瑙之纹丝,颜色深浅交替更换。最长的一棵石树树干完整,根部直径 1.8 米,上段直径 0.5 米,仅下部外露部分就长达 21 米,上端还埋在砂岩层中的部分估计长度不小于 8 米。直立的石树多已就地风化成树段和碎石块,一树一堆组成大小不一的硅化木堆,难以见到完整的树形,硅化木横向节理发育,把完整的树干横切成2 米长短的树段。不论树皮树干内均可见到再交化的石英细脉,有些石树表皮还可见到硅化前火烧的痕迹。
上层:分布在由剥蚀残丘顶部组成的夷平面上,高出下层约 20 米,面积约 200 公顷,石树分布密度约 0.4 棵 / 平方米。因泥质岩松软不耐风化而流失,硅化木几乎全部暴露地表。这个生长面的特点是直立带根的树桩多,树桩茎干粗大,直径 1.8 ~ 2 米左右,高约 1.8 米,根系完整,并可看到下部的“土壤”,有些树干根系露出地面,蜿蜒曲折伸长达 5 米以上。折断的树干四处可见,长短不一,直径都在 1 米以上,部分树干仍可见到火烧痕迹。石树横断面年轮清晰,从年轮看树茎都在 100 年以上。树木仍以柏型树为主。树皮、木质部分多为灰黑、灰白色,因风化比较破碎,比下层硅化木破碎得多。远处望去是一片残存的树桩,就好像刚刚被乱采滥伐过的森林。
新疆准噶尔盆地侏罗系普遍含有硅化木化石,但多数地区只是一些树枝树干。见到根系完整,原地直立生长,数量多,树干粗大的仅在一处,而且有两个生长层,这对研究新疆侏罗纪地史和古气候是十分难得的。此点硅化木森林遗迹有力地证明,在距今 1.2 亿年前,这一带曾经是一片茂密的森林区。大量恐龙化石的发现,说明与植物发育相伴的大型爬形类动物也是繁盛时代,仅上侏罗世的地层中就出现两层森林生长面,说明其间曾发生过环境的变化。下层森林面因地壳下降埋藏在地下后,经过若干年地壳又上升,在新沉积层上又生长出了茂密的植物、树木,再一次形成林海。上侏罗世末地壳再次下降,森林被全部埋入地下。今天我们从再次暴露到地表的地层产状看,岩层几乎近于水平状,而当年的树木虽已变成硅化木但仍保持着直立的姿态,根系完好,全部硅化,泥上尚存全部石化。证明地壳的运动主要是垂直升降,大致可分为四个阶段:森林生长阶段,地壳下降掩埋阶段,成岩阶段——树木石化阶段,风化剥蚀暴露阶段。
此硅化木森林遗迹保存的完整程度较高,据说在美国、加拿大也发现有类似的硅化木化石点,但参观过此点的外国友人都说不及此处保存完好。因此将军庙的硅化木森林遗迹不论从地质研究角度,还是从观赏方面都具有重要的价值。
成因分析:侏罗纪晚期,气候湿润,水草丰盛,沿准噶尔盆地边缘为茂盛的森林植被区。后因地壳下降,使森林全部被洪水所携的泥砂埋没,继而接受沉积,若干年后地壳微有上升趋势,露出水面,其上又变成一片茂密的森林。晚侏罗世,地壳再以下降,又经历一次大的沉降运动,致使森林植被全部埋入地下。在漫长的地质岁月中,在成岩作用的同时,岩石中压缩出的水分形成地下水的一部分,水中溶解有大量的偏硅酸分子,在一定的温度、压力下,埋藏在地层中的树木纤维逐渐被地下水中的硅质代替,树木原形未变但组分全部被二氧化硅交代,在成岩的同时,树木逐渐变成石树,以后的岁月,尤其第四纪以来的风化剥蚀才使其有幸暴露于地面。其发展演化,大致可分成四个阶段:①森林生长阶段;②地壳下降掩埋阶段;③成岩阶段—树木石化阶段;④风化剥蚀暴露阶段。
2. 无水戈壁的绿色记录:哈密大南湖—土屋铜矿一带侏罗纪植物化石遗迹
位于哈密市大南湖—土屋铜矿一带,分三个区块分布 。典型地质剖面主类,古生物化石保存地亚类,侏罗纪植物化石遗迹。
地质特征:第Ⅰ区块:中粗粒砂岩中发育大量银杏、苏铁类植物茎干化石,地表可见化石最大长(节)5.5 米,直径大于 2 米,节理和裂隙发育,节理间距一般在 0.10 ~ 0.80 米。化石具弱硅化和泥化,主干颜色以土**—粉红色为主,树皮和年轮被褐黑色铁质交代,风蚀后化石体形成假山状,花纹图案酷似山水画。此外,该区块内还能偶见钙质结核,呈乳白色,发育指纹状微细条纹,近似玛瑙。
第Ⅱ区块:砂岩中发育菱铁矿层和少量硅铁化木。菱铁矿有结核和块状体两种。结核以浅褐、钢灰色为主,常形成葡萄状集合体,部分形成多种图案的同心纹,颜色有双色或多色,块体(集合体)一般直径 20 ~ 30 厘米,块状菱铁矿多数呈蜂窝状或不规则假山状,长、宽、高尺度为 10 ~ 80 厘米不等。风蚀改造后的各种菱铁矿体均具极大的观赏价值。硅化木地表可见长 20 ~ 50 厘米,一般直径 5 ~ 20 厘米,呈浅褐色。
第Ⅲ区块:偶见似银杏茎干化石,硅铁化较强,可见茎干最大长 3 米,直径 0.2 ~ 1.10 米,节理发育,年龄清晰。颜色以灰褐—褐色为主,一处地点见有灰黑色光滑木干。
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