化石是如何形成的
化石是如何形成的
說到化石，大家腦海里第一個想起的肯定是恐龍化石。很多人都不太了解那么化石是什么，尤其是好奇化石是由什么組成的。下面由學(xué)習(xí)啦小編為你詳細(xì)介紹化石是怎么形成的。
化石的形成過程
化石是存留在巖石中的古生物遺體、遺物或遺跡，最常見的是骨頭與貝殼等。
化石，古代生物的遺體、遺物或遺跡埋藏在地下變成的跟石頭一樣的東西。研究化石可以了解生物的演化并能幫助確定地層的年代。保存在地殼的巖石中的古動物或古植物的遺體或表明有遺體存在的證據(jù)都謂之化石。從一古時候到現(xiàn)在都有化石出現(xiàn)。
簡單地說，化石就是生活在遙遠(yuǎn)的過去的生物的遺體或遺跡變成的石頭。
在漫長的地質(zhì)年代里，地球上曾經(jīng)生活過無數(shù)的生物，這些生物死亡之后的遺體或是生活時遺留下來的痕跡，許多都被當(dāng)時的泥沙掩埋起來。在隨后的歲月中，這些生物遺體中的有機質(zhì)分解殆盡，堅硬的部分如外殼、骨骼、枝葉等與包圍在周圍的沉積物一起經(jīng)過石化變成了石頭，但是它們原來的形態(tài)、結(jié)構(gòu)(甚至一些細(xì)微的內(nèi)部構(gòu)造)依然保留著;同樣，那些生物生活時留下的痕跡也可以這樣保留下來。
我們把這些石化了的生物遺體、遺跡就稱為化石。從化石中可以看到古代動物、植物的樣子，從而可以推斷出古代動物、植物的生活情況和生活環(huán)境，可以推斷出埋藏化石的地層形成的年代和經(jīng)歷的變化，可以看到生物從古到今的變化等等。
化石有三葉蟲化石，植物化石，貝殼化石，足印化石，恐龍化石，魚化石等。
化石的形成條件
雖然一個生物是否能形成化石取決于許多因素，但是有三個因素是基本的：
(1)有機物必須擁有堅硬部分，如殼、骨、牙或木質(zhì)組織。然而，在非常有利的條件下，即使是非常脆弱的生物，如昆蟲或水母也能夠變成化石。
(2)生物在死后必須立即避免被毀滅。如果一個生物的身體部分被壓碎、腐爛或嚴(yán)重風(fēng)化，這就可能改變或取消該種生物變成化石的可能性。
(3)生物必須被某種能阻礙分解的物質(zhì)迅速地埋藏起來。而這種掩埋物質(zhì)的類型通常取決于生物生存的環(huán)境。海生動物的遺體通常都能變成化石，這是因為海生動物死亡后沉在海底，被軟泥覆蓋。軟泥在后來的地質(zhì)時代中則變成頁巖或石灰?guī)r。較細(xì)粒的沉積物不易損壞生物的遺體。在德國的侏羅紀(jì)的某些細(xì)粒沉積巖中，很好地保存了諸如鳥、昆蟲、水母這樣一些脆弱的生物的化石。
(4)被埋藏的生物尸體還必須經(jīng)歷長時間的石化作用后才能形成化石。有時生物死后雖然被迅速埋藏，但不久因沖刷等各種因素暴露出來而遭到破壞，也不能形成化石。有一些保存在較古老巖層中的化石，因巖層的變形和變質(zhì)作用，使化石遭到破壞。
(5)沉積物在固結(jié)成巖的過程中，壓實作用和結(jié)晶作用都會影響化石的石化作用和保存。
化石的作用
化石化作用是指隨著沉積物變成巖石的成巖作用，埋藏在沉積物中的生物遺體而經(jīng)歷了物理作用和化學(xué)作用的改造，但是仍然保留著生物面貌及部分生物結(jié)構(gòu)的作用。
化石化作用有三種方式：礦物質(zhì)填充作用、交替作用和升餾作用。
礦物質(zhì)填充作用
礦物質(zhì)填充作用是指，某些無脊椎動物貝殼或脊椎動物骸骨中的有機物分解消失以后留下了中空的部分，在地層下被埋藏日久以后，溶解在地下水中的礦物質(zhì)(主要是碳酸鈣)往往在其孔隙中經(jīng)重結(jié)晶作用變成了較為致密、堅實、并且增加了重量的實體化石。
交替作用
交替作用是指，生物硬體的組成物質(zhì)在埋藏情況下被逐漸溶解，再由外來礦物質(zhì)逐漸補充替代的過程。在這個過程中，如果溶解和交替速度相等，而且以分子相交換，就可以保存原來的細(xì)征結(jié)構(gòu)。如硅化木。常見的交替物質(zhì)有二氧化硅、方解石、白云石、黃鐵礦等，相應(yīng)的過程就可以叫做硅化、方解石化、白云石化和黃鐵礦化。
升餾作用
升餾作用是指古生物遺體在被埋藏之后，不穩(wěn)定成分分解、可揮發(fā)物質(zhì)往往首先揮發(fā)消失，最后只留下碳質(zhì)薄膜而保存下來的過程。這個過程也稱為“炭化”。
活化石
活化石是指一些與化石物種十分相近的現(xiàn)存物種，或是一些只從化石中了解到的生物被發(fā)現(xiàn)尚存在。
舌形貝、鱟(又稱“馬蹄蟹”)、水杉、銀杏等都是活化石。
恐龍蛋化石
恐龍蛋化石是非常珍貴的古生物化石，最早于1869年發(fā)現(xiàn)于法國南部普羅旺斯的白堊紀(jì)地層中，由于在全世界范圍內(nèi)發(fā)現(xiàn)的恐龍蛋化石的數(shù)量不多。
所見到的一般都是蛋的鈣質(zhì)外殼，極少發(fā)現(xiàn)保存有某種恐龍胚胎化石的蛋，很難判斷所發(fā)現(xiàn)的蛋化石是由哪類恐龍產(chǎn)的。因此，在很長的一段時期內(nèi)，有關(guān)恐龍蛋化石的研究工作并沒有取得重要的進(jìn)展。
1984年在中國出土一件有6500萬年的歷史的“恐龍蛋窩”化石。本“恐龍蛋窩”化石出土之后，幾經(jīng)輾轉(zhuǎn)流失到中國境外，此件“恐龍蛋窩”化石包含22枚盜蛋龍恐龍蛋，其中19枚恐龍蛋中可見初具雛形的恐龍胚胎。2003年，一名美國收藏家在美國公開拍賣會上以42萬美元將其買下，后經(jīng)多方交涉無償歸還中國。這也是中國政府首次通過外交途徑追索流失國外的古生物化石。
全世界已發(fā)現(xiàn)的恐龍蛋化石
據(jù)1993年6月報道，全世界總共已發(fā)現(xiàn)大約500個恐龍蛋化石。其中，含有胚胎的恐龍蛋化石只有100個左右。隨著恐龍蛋化石的不斷發(fā)現(xiàn)，全世界已發(fā)現(xiàn)恐龍蛋化石的總數(shù)在不斷增大。
另據(jù)1993年7月報道，中國河南省的西部和西南部特別是西峽地區(qū)，大量恐龍蛋化石的新發(fā)現(xiàn)，刷新了世界恐龍蛋化石的陳舊統(tǒng)計數(shù)據(jù)。有關(guān)專家認(rèn)為，過去中國已發(fā)現(xiàn)的恐龍蛋化石大約有400多個，約占世界已發(fā)現(xiàn)恐龍蛋化石總數(shù)的80%。僅河南省一位收藏家收藏的恐龍蛋化石就達(dá)2000多個。據(jù)初步統(tǒng)計，中國已發(fā)現(xiàn)的恐龍蛋化石約有4000個左右。其總數(shù)居世界首位。
埋藏在整個地層的恐龍蛋化石
有的中國專家分析推測，中國恐龍蛋化石資源極其豐富，其埋藏量約在10000個以上。另有中國專家估計，中國河南省西峽縣一帶，恐龍蛋化石全部埋藏量不下數(shù)萬個，其豐富程度舉世罕見。
恐龍蛋化石在地球上的時空分布
據(jù)報道，在空間分布上，除了南極以外(有在南極發(fā)現(xiàn)恐龍骨骼的報道)，在世界其它各洲均已發(fā)現(xiàn)有恐龍蛋化石分布。
法國東南部的圣維克圖瓦爾，是世界著名的恐龍蛋化石遺跡之一，到1990年該地區(qū)已發(fā)現(xiàn)數(shù)百個恐龍蛋化石，其中一部分是完整的恐龍蛋化石，其地質(zhì)年代大約相當(dāng)于中生代早白堊世，距今約1.3億年。
中國河南省西峽地區(qū)是目前中國已發(fā)現(xiàn)的、地質(zhì)年代最早的恐龍蛋化石產(chǎn)地，其地質(zhì)年代也大約相當(dāng)于早白堊世，距今約1億年。而且，中國河南省西部和西南部已發(fā)現(xiàn)33個恐龍蛋化石產(chǎn)地。專家認(rèn)為，其數(shù)量之多、產(chǎn)地之集中、地質(zhì)年代之早、結(jié)構(gòu)之原始，均實為舉世罕見。
到1990年，中國已發(fā)現(xiàn)的恐龍蛋化石，僅限于晚白堊世紅色粘土巖中。在中國廣東省發(fā)現(xiàn)的一個恐龍蛋化石的地質(zhì)年代，大約相當(dāng)于晚白堊世末，距今約0.65億年。
可見，在時間分布上，世界已發(fā)現(xiàn)恐龍蛋化石的地質(zhì)年代，大約相當(dāng)于中生代早白堊世至晚白堊世末，距今約1.3～0.65億年。然而，世界恐龍的興亡歷史是：在中生代三疊紀(jì)出現(xiàn)，在侏羅紀(jì)、白堊紀(jì)極盛，到白堊紀(jì)末全部絕滅。這表明，世界已發(fā)現(xiàn)恐龍蛋化石在時間分布上，接近于恐龍極盛期晚期和絕滅期。
此外，恐龍蛋化石有時具有分布面積大、呈集中條帶狀分布和成層分布的特點。例如，中國河南省西峽地區(qū)恐龍蛋化石群分布面積達(dá)40平方公里;埋藏集中，成條帶狀I(lǐng)I型分布，寬約2公里，長約10公里;從局部的發(fā)掘剖面上看，可觀察到三個化石層位，化石鑲嵌在褐紅色軟石層中。
典型的化石
昆蟲遠(yuǎn)祖：撫仙湖蟲
撫仙湖蟲是澄江動物群中特有的化石，屬于真節(jié)肢動物中比較原始的類型，成蟲體長10厘米，有31個體節(jié)，外骨骼分為頭、胸、腹三部分，它的背、腹分節(jié)數(shù)目不一致，與泥盆紀(jì)直蝦類化石類似，而直蝦是現(xiàn)代昆蟲的祖先，這間接表明了撫仙湖蟲是昆蟲的遠(yuǎn)祖。侯先光還發(fā)現(xiàn)，撫仙湖蟲消化道充滿泥沙，這表明它是食泥的動物。
九眼精靈：微網(wǎng)蟲
微網(wǎng)蟲屬于葉足動物門，因身上多邊形的鱗狀骨片而得名，體長可達(dá)8厘米，具有9對礦化骨片和10對足，這些骨片起到連接腿和關(guān)節(jié)的作用，目前只有在澄江才發(fā)現(xiàn)有這種生物完整的化石。
有專家認(rèn)為，這些骨片是一種繁殖后代用的儲卵器，不過參照現(xiàn)代節(jié)肢動物繁殖器官多集中在一個部位的特點，儲卵器不可能這樣分散。也有專家認(rèn)為，這些骨片是具有感光作用的多眼，所以有了“九眼精靈”的美稱。不過動物的眼睛一般集中在頭部，和微網(wǎng)蟲類似的生物在地球上還沒有找到。
微網(wǎng)蟲曾登在《自然》雜志封面上，成為化石明星。《紐約時報》曾經(jīng)這樣評論微網(wǎng)蟲：“一些寒武紀(jì)生物很容易就扮演科幻小說里的角色，最奇怪的家伙就是一種身上長著10對足和覆蓋有鱗片狀骨骼的蠕形動物。”
神奇的腔腸動物：櫛水母
櫛水母是一種食肉的腔腸動物，目前對澄江發(fā)現(xiàn)的櫛水母化石僅限于描述，對其進(jìn)化意義還未研究清楚。
它的身體上有類似樓梯一樣的褶子，身體輻射對稱，這在海洋生物中非常特殊。因為輻射對稱的動物在海洋中保持平衡很難，捕食就更加不容易。櫛水母身體頂端長了一個石質(zhì)的平衡球，依靠它來掌握平衡?，F(xiàn)代櫛水母叫“海胡桃”，是最古老的無脊柱動物。
寒武紀(jì)海洋巨無霸：奇蝦
奇蝦是一類已經(jīng)滅絕的大型無脊椎動物，化石表明這種動物口器有十幾排牙齒，直徑有25厘米，糞便化石長10厘米，粗5厘米。由此推測，奇蝦體長可能超過2米。奇蝦最初在加拿大發(fā)現(xiàn)，當(dāng)時只發(fā)現(xiàn)一只前爪的化石，被誤認(rèn)為是蝦的尾巴。科學(xué)家還想像了一個蝦頭，由于它不是蝦，所以命名為奇蝦。1994年，我國科學(xué)家在帽天山發(fā)現(xiàn)完整的奇蝦化石，糾正了從前的錯誤，所謂的“尾巴”其實是它的爪子。
科學(xué)家在奇蝦糞便化石中發(fā)現(xiàn)小型帶殼動物的殘體，這說明它是寒武紀(jì)海洋中的食肉動物，是海洋世界的統(tǒng)治者和食物最終的消費者。奇蝦的發(fā)現(xiàn)表明，當(dāng)時海洋確實存在完整的食物鏈。新的研究發(fā)現(xiàn)，奇蝦的捕食肢能彎曲，腿在海底行走，不過它的附肢沒有分化，節(jié)之間缺少關(guān)節(jié)。
人類遠(yuǎn)祖：云南蟲
云南蟲，身體呈蠕形，一般長3至4厘米，大者可以長到6厘米，1991年侯先光研究員發(fā)現(xiàn)并命名。它的頭部在化石上不易保存，開始曾被認(rèn)為是特殊的蠕蟲。1995年，陳均遠(yuǎn)等研究者發(fā)現(xiàn)它有7對腮弓，可以呼吸，并把食物留在口腔里，這是脊索動物的重要特點，提出了“云南蟲是脊索動物”的觀點。
云南蟲原始的脊索是脊椎的前身，相當(dāng)柔軟，容易受到外力的傷害，似于如今脊髓中的軟性物質(zhì)，身體神經(jīng)單元集中的脊索上，肢體的感覺可以通過脊索傳到全身，脊索的出現(xiàn)提高了動物控制身體和對環(huán)境的適應(yīng)能力。云南蟲的發(fā)現(xiàn)證明了在澄江動物群中蘊涵著脊椎動物的起源，這是生命演化史上的重大突破。
中國學(xué)者曾在《自然》雜志發(fā)表數(shù)篇文章，集中展現(xiàn)對云南蟲的研究成果。1995年《紐約時報》發(fā)表一篇名為《從云南蟲到你之路》的文章，文中說：“如果云南蟲夭折，動物的中樞神經(jīng)系統(tǒng)將永遠(yuǎn)得不到發(fā)展，地球?qū)⑾襁b遠(yuǎn)的月球一樣永遠(yuǎn)寂寞冷清。”
夢幻生物：怪誕蟲
怪誕蟲屬于葉足動物門，頭很大，軀干背側(cè)具有7對斜向上生長的強壯的長刺，最早發(fā)現(xiàn)于加拿大，它是寒武紀(jì)最著名的動物。
由于最初的化石保存不好，當(dāng)英國古生物學(xué)家莫瑞斯1977年看到它身體上規(guī)則分布的兩排刺時，誤當(dāng)成了用來走路的腿，而把本用來走路的腿誤作裝飾品。他認(rèn)為這樣的奇幻生物“只有做夢才能夢到”，所以命名為怪誕蟲。
我國科學(xué)家在澄江發(fā)現(xiàn)的怪誕蟲化石訂正了這種錯誤的解釋。后來，侯先光先生對采自澄江的最好的塊標(biāo)本修理后揭示，原先復(fù)原的怪誕蟲頭尾也顛倒了。在討論動物演化時，怪誕蟲被作為“寒武紀(jì)大爆發(fā)產(chǎn)生了比現(xiàn)代多得多的門(門一級生物)，后來大部分滅絕”這一觀點的理論基礎(chǔ)。
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