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第29章 琳琅满目——化石大观园众说纷纭——化石杂谈

化石标本的收集

很多青少年梦想拥有一块属于自己的化石,亲手采集的化石无疑是最宝贵的。

青少年如何收集化石标本?收集化石标本有哪些注意事项?首先,我们要知道化石标本的基本知识。通常情况下,标本分为岩石标本与化石标本两类。其中化石标本,在野外采集较为复杂。而且由于化石所属门类各不相同,采集的要求也不尽相同。以下是几种常见的化石标本采集方法。

微体化石

例如蜒、介形虫、轮藻、层孔虫、苔藓虫之类的微体化石,保存较为完整。在这种情况下,挖掘出来的大多是集群性的。因此,采集时要求选择密集程度高、大量集中的块体标本,因为这样的话,可以在处理过程中找到更加理想的整体化石。

珊瑚类标本

此类化石标本个体较大,主要以集群性方式保存在石灰岩层之中,除若干体型较大的单体珊瑚能在风化剥落的露头上找到之外,其他的复体珊瑚应选择化石密集、能看到不同方向切面、特征保存清楚者,因为这样的话,有利于在磨制薄片时找到更理想的化石标本。

腕足动物标本

腕足动物是贝壳类动物的祖先。此类化石常见于石灰质或沙泥质岩层中,因此挖掘地点最好选择化石密集、岩石风化并开始剥落下来的地方,较为完好的“立体”标本大多是来源于这样的地方。尤其是层面与山坡倾斜方向一致的风化面上,更容易找到理想的上品。

此外,为了对腕足动物壳体的内部构造进行研究,最好采集内膜标本或通过切片后能见到内部构造的标本。凡是不同方向保存的印模标本也都应注意收集,这样的话,有利于研究各种定向部位的特征。然而在作正型标本时,也应该对其作一些必要的辅助观察。

软体动物壳体化石标本

这一类化石标本的采集要求与腕足动物极为相似,这里不再作出太多的解释。

三叶虫及其他甲壳类化石标本

三叶虫化石又称洪福石,非常漂亮,名字也喜气。采集这一类型“立体标本”是相当困难的。如此说来,采获连头带尾的整体标本自然也很不简单,再加上三叶虫化石大多是头、胸、尾部分开的。由于此类化石的主要特征就集中在头部及尾部,因此应该多注意采集头部及尾部标本。不过,如果发现完整的胸部标本,自然不可放弃。

昆虫化石

昆虫种类众多。对于昆虫化石标本来说,最重要的就是翅膀标本,所以最好采集脉翅清楚的,因为这是昆虫主要的鉴定特征之一。

特殊的牙形刺标本

对于那些只有用放大镜才能看到的此类化石标本,应该将其看成一般微体化石标本处理。这类化石标本中,有很多牙形刺是无法用肉眼观察到的,所以只好试探性地选择关键层位采集几块即可,再对其进行处理,在处理过程中如发现有确实存在的化石,再按照要求进行系统采集。

植物化石

植物是地球生态最重要的一环,正因为有了植物进行光合作用,地球上才能这样万物升腾,生机勃勃。对于植物化石而言,叶片化石就是最重要的部位,特别是一些高等植物,所以采集时最好选择叶缘完整、叶脉清晰的标本。然而值得注意的是,采掘必须顺层面仔细劈裂,切不可垂直或斜交层面硬挖,因为这样做的话,只会使完好的叶片化石四分五裂。我们常见的植物叶片化石多保存在泥岩或页岩中,此岩石受到水分湿润的影响后会变得柔软易碎,因此在采掘时最好选择地势较高、较为干燥、岩性较硬的地方发掘。有时,由于岩性软弱不宜包装运输,不得不把精美的标本放在盒子里,避免损坏。

蕨类植物曾经在地球上盛极一时。石松和芦木属于蕨类植物化石,其茎部及根部的特征都相当重要,因此在收集过程中要倍加小心。

孢子和花粉在植物化石之中也非常重要,但是由于在野外无法用肉眼观察,只能选择一些富含有机质的层位,挖取岩石标本,将其带回室内进行处理,如有发现孢子和花粉,再对其进行处理。

脊椎动物化石

头骨化石是这类动物化石中最重要的,因此发现出露的脊椎动物时,应特别小心地寻找头骨化石,发掘过程也要特别注意,最好不要对其造成损坏。这类动物的牙齿化石是头骨化石中的最重要部位,发掘之时切要谨慎。

完整的骨架是最理想的脊椎动物化石,由于地质旅行时间有限,发掘工作时间不可太长。然而,在现场观察研究之后,如果认为能够挖掘出完整的骨架,就应该对其作出详细的记录、素描或摄影,以便日后工作的进行,同时向有关方面或当地群众提出保护要求,采取适当的保护措施。如我国第二大恐龙化石——四川马门溪龙,早在抗日战争时期就已经发现,一直到新中国成立后,才开始挖掘。挖掘工作历时3年之久。

化石采集之后,应该写好标签,用棉花垫上化石。最后,对其进行包装运输工作。

琥珀如何形成

琥珀是松柏科植物的树脂所形成的化石,最少有5000万年的历史。特别是一种茂盛于2000万~6000万年前的新生代第三纪的松树(PinusSuccinifera)的树脂,经过压力和热力变质而形成琥珀。

世界最古老的琥珀,约为3亿年前的产物,被发现于英国的诺森伯兰郡及西伯利亚。琥珀是人类最古老的饰物之一,在爱沙尼亚发现纪元前3700年由琥珀制成的墬饰、珠子、纽扣等,在埃及并发现纪元前2600年由琥珀制成的宝物。

琥珀是中生代白垩纪至新生代第三纪松柏科植物的树脂,经过地质作用后而形成的一种有机化合物的混合物。通俗点说,它的祖先是松树。琥珀的形成一般有三个阶段,第一阶段树脂从柏松树上分泌出来;第二阶段树脂脱落被埋在森林土壤当中,在此阶段内发生了石化作用,在这一作用下化石树脂的成分、结构和特征都发生了强烈变化;第三阶段是石化树脂被冲刷、搬运和沉淀,成岩作用形成了琥珀。

琥珀是由碳、氢、氧组成的有机物,也含有Al、Mg、Fe、Mn等微量元素。琥珀有各种不同的外形,如肾状、结核状、瘤状、圆盘状。琥珀很软,其硬度为2~25,也比较轻,相对比重为105~109,树脂光泽,透明至半透明。琥珀的颜色也多种多样,常见金黄、黄至褐色、浅红、橙红、黑色等,蓝、浅绿、淡紫色少见。琥珀加热至150℃变软,开始分解,在250℃时就会熔融,产生白色蒸汽,并发出一种松香味。最丰富也最有意义的是琥珀内部的包裹体,有植物包体,如伞形松、种子、果实、树叶;也有动物包体,如甲虫、苍蝇、蚊子、蚂蚁、马蜂等。有气液两相包体,如圆形、椭圆形的气泡和液体;有漩涡纹,多分布在昆虫包体的周围,这是昆虫挣扎时留下的痕迹;还有许多的杂质,如泥土、沙砾和碎屑。这些丰富的包裹体不仅构成了美丽的图案,也为科学地研究当时环境提供了最直接的证据。目前,科学家们已成功地从琥珀所含的化石中提取出一些生物的遗传密码DNA,这对生物演化的研究产生了巨大影响。美国科幻影片《侏罗纪公园》就讲述了科学家在琥珀中包裹着的一只吸了恐龙血的蚊子中提取了DNA,然后利用遗传工程繁殖出恐龙,最后恐龙成灾……

琥珀因密度低,戴之很轻,加上颜色均匀,晶莹剔透,其饰物为西方和阿拉伯人所喜爱。如果其内部有完整的动物包体,还有挣扎的迹象,栩栩如生,将会成为珍品备受青睐。人们赋予这种琥珀“外射晶光,内含生气”的赞美。目前世界上最大的琥珀,重1525千克,取名“缅甸琥珀”,而实际上是约翰·查尔斯·鲍宁于1860年在中国广东用300英镑购买的,现珍藏于英国伦敦历史博物馆。它也被载入《吉尼斯世界之最大全》。无论是在中国还是在欧洲其他国家,琥珀都被视为珍贵的宝石。琥珀按其拉丁文来译,意为“精髓”。也有另一种说法认为是来自阿拉伯文,意为“胶”,在中国古代琥珀被视为“虎魄”。

世界最古老的琥珀,大约出现在1亿年前,在英国及西伯利亚发现。在人类历史之中,琥珀是最古老的饰物之一。例如在爱沙尼亚发现的公元前3700年由琥珀制成的坠饰、珠子、纽扣等;在埃及发现的公元前2600年前由琥珀制成的宝物。

现在的松树上也可以发现一些如胶水一样的树脂,也叫做“松香”。说得简单一些,琥珀也就是中生代白垩纪至新生代第三纪松柏科植物的树脂,经过地质作用后而形成的一种有机化合物的混合物,其祖先是松树。

通常情况下,琥珀形成需要经过以下三个阶段:

第一阶段,树脂从柏松树上分泌出来。

第二阶段,树脂脱落之后被森林土壤所掩埋,在这一阶段内发生了石化作用,树脂的成分、结构和特征在这一作用下都发生了明显变化。

第三阶段,石化树脂被冲刷、搬运和沉淀,再经过成岩作用,便形成了琥珀。

一把双刃剑——化石燃料

煤、石油被称为化石燃料。化石怎么会成为一种燃料呢?事实上,化石燃料也被称为矿石燃料,是一种碳氢化合物或其衍生物。化石燃料所包括的天然资源有煤炭、石油以及天然气等。化石燃料的运用不仅能够取代水车和风车,而且也能促进大规模工业发展,为人类提供热能。

近年来,化石燃料多用于发电。在燃烧化石燃料的过程中,能够产生大量的能量,从而带动涡轮机产生动力。过去的发电机往往将蒸汽作为燃料推动涡轮机。而在今天,大多数发电站都已经直接使用燃气涡轮引擎。

20世纪至21世纪,世界逐渐向现代化转变,化石燃料的不可再生性带来能源短缺的危机。其中以石油提炼出来的汽油最为严重,是导致全球石油危机的一个重要原因。如今,世界正趋向发展可再生能源和核能,这可以增加全球能源需求。

长久以来,人类一直在使用燃烧化石,导致温室气体——二氧化碳越来越多,是全球变暖的原因之一。另外,生物燃料中的二氧化碳成分多来源于大气层,因此生物燃料的发展可以大大减少大气层中的二氧化碳含量,温室效应也就可以得到遏制。

全球各地所用的燃料差不多都是化石燃料,例如石油、天然气以及煤。在自然界中化石燃料的形成要经历几百万年甚至更多时间,由于人类的大量开采,几百年内被人类全部用尽。研究表明,现在地下已没有正在形成的煤和石油。

石油也可称为原油,是一种黄色或黑色的可燃性黏性液体,往往与天然气共存,是一种混合物,其构成极为复杂。其性质因不同的产地而不同,密度、黏度和凝固点具有很大的差别,例如凝固点有时高达30℃,有时低至-66℃。此外,石油中各成分的沸点也具有很大的差别,从25~500℃。碳和氢是构成石油的主要元素,前者占83%~87%;而后者占11%~14%。不仅如此,原油中还含有少量的硫、氮、氧以及微量金属元素等。从广义上来讲,天然气指埋藏在地层中自然形成的气体的总称。然而我们通常所提到的天然气,是指贮藏在地层较深部的可燃性气体(气态的化石燃料)以及与石油共存的气体(常称油田伴生气体)。天然气的主要成分是甲烷。另外,不同地质条件下的甲烷,也含有数量不同的乙烷、丙烷、丁烷、戊烷、己烷等低碳烷烃以及二氧化碳、氮气、氢气、硫化物等非烃类物质。

任何事情都是利弊同行的,化石燃料虽然给人类带了很多方便,但是,也同样给地球带来了严重的污染。

兔子祖先之谜

蒙古戈壁位于蒙古人民共和国与中国内蒙古自治区锡林郭勒草原的西部,这里地层厚度巨大,沉积类型多样,生物化石种类繁多。早在1921年美国纽约自然历史博物馆组织的“中亚古生物考察团”就这里做了大量的工作,收获颇丰。他们首次发现了恐龙蛋化石,证实了恐龙是卵生的爬行动物,为恐龙的研究写下了精彩的一笔。这项工作开展了10年,直到1932年才结束了这次考察。迄今各国的考察活动还在不断进行,不断给我们带来惊喜。

德国柏林洪堡大学的专家与美国纽约自然历史博物馆的古生物学家在蒙古戈壁发现的一具距今5500万年前的兔子祖先的化石,该种动物以前曾有发现,但如此完整的化石还是首次发现。

化石的研究者,德国柏林洪堡大学的罗伯特·阿斯教授等人在最新一期《科学》杂志中,对这具标本进行了描述。这种动物名为钉齿兽。其属名可以阐明该动物牙齿的特征。钉齿兽的标本保存得相当完整,其骨骼与现生的兔子相似,其后腿长度是前腿的两倍以上。但它有一条长长的尾巴,而它的牙齿与其说像兔子,不如说与松鼠更相似。

阿斯教授称钉齿兽与现代的兔类有极为紧密的关系,它的发现有力地支持了“现代胎盘类动物出现于恐龙灭绝之后”的理论。

木化石如何形成

树木很难在漫长的历史中保存下来。但是在某种条件下,木头也能变成石头。木化石也可以称为硅化木,属隐晶族,硬度为55~65,比重为265~266,折射率为154~155。其形成过程是地质历史时期的树木通过地质变迁,被埋藏在地层中,经历地下水的化学交换、填充作用使这些化学物质结晶沉积在树木的木质部分,将树木的原始结构保存下来,这样就形成了木化石。

在古代,树木被饱含二氧化硅的水所淹没。后来,石英家族的石髓、蛋白石等置换了木头里的细胞,虽然外观并没有发生什么大的变化,其实已经是真正的石头(石英)了。对此,西方神秘学家们认为,本来是一块腐烂的石头,但在石英置换之后,竟会变成不朽的宝石。所以,将木化石认为具有永恒、长寿、永生的能量的特点。

一般情况下,木化石都有较多裂缝或缺口,往往有些地方木头化石已被别的物质,例如玛瑙等填塞或置换,这些自然产物,都是经过漫长岁月而形成的,并没有进行人为填补,所以不应该将其视为瑕疵,而这恰恰是它的奇特之处。

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