化石的奥秘

化石是保存在岩层中的地质历史时期(距今48亿～1万年间)的生物遗体或生物活动所留下的遗迹的统称。化石是古生物学研究的惟一对象，从化石中可以看到古代动物、植物的样子，从而可以推断出古代动物、植物的生活情况和生活环境，可以推断出埋藏化石的地层形成的年代和经历的变化，可以看到生物从古到今的变化等。

形成

地质历史时期的古生物遗体或遗迹在被沉积埋藏后可以随着漫长地质年代里沉积物的成岩过程石化成化石。但是，并不是所有的史前生物都能够形成化石。化石的形成过程主要有以下一些特殊条件构成：

一、生物死亡的数量

一般地说，生物死亡数量越多，形成化石的机会也就越多，反之亦然。因此，在由海洋环境形成的地层中，比较容易发现动物化石，特别是珊瑚一类的化石。在含煤的地层中，比较容易得到植物化石，在一些由陆地环境形成的地层中难以找到化石，尤其是哺乳动物的化石。

二、生物体组成部分的坚硬程度

凡是硬体部分如介壳、骨骼、牙齿、角、树干、孢子、花粉等，不易腐烂而毁灭；凡是软体部分如皮肤、肌肉和各种器官，则容易腐烂而消失。所以，常见的化石，大多数由生物体的硬体部分所形成。恐龙化石多为其骨架，象的化石多为牙齿和骨骼，河蚌化石多为介壳，三叶虫化石大多数是甲壳，硅化木是裸子植物的次生木质部的木质纤维形成的。

三、生物尸体的掩埋速度

生物尸体如果暴露于空气中，会受氧化作用或被其他生物吞食而遭破坏，即使是硬体部分，天长日久，也会被风化和毁坏。因此，生物死后，必须要有某种沉积作用将其迅速掩埋，才能较好地保存。凡是生物繁盛而地质沉积作用急剧进行的地区，化石就比较多。我国甘肃东部、山西西北部、河南西部、陕西等地的地层多数在河湖中形成，由于动物的遗体埋在水底，盆地周围的沉积物不断覆盖，几沧桑变迁，河湖干涸，沉积物变成坚硬的岩石，并且暴露到地表。因此，这些地区是哺动物化石较多的产地。

四、石化的程度和快慢

形成化石的第四个条件是“石化”过程，也就是如何使一些本来并不十分坚硬的生物遗体(即使是它们的硬质部分)变成坚如石头的化石。这个过程基本上有两类：化学过程和物理过程。

所谓化学过程是指，在埋藏生物遗体的地层中，当浓度较高的矿物质水溶液(主要是碳酸钙溶液、二氧化硅溶液和黄铁矿溶液)流过生物遗体时，生物遗体的硬体部分的原来成分被地下水溶液中的矿物质逐渐置换，久而久之变为几乎全新的矿物成分，而硬体部分的形态特点，甚至内部细微的纹理等则被完整地保存下来。最常见的有骨骼化石、贝壳化石及植物的茎干化石。

所谓物理过程是指，生物体的外形或壳体的花纹烙印在岩层上，或者生物体的壳体、骨骼等空隙被泥沙或其他矿物质所充填。比如，在海滩泥涂、河滩或湖滩上，带壳的动物落在柔软的泥沙层上，被新的沉积物覆盖，遗体或遗迹被紧紧压住，年深月久，滩地上就会印上动物壳体的花纹、动物的足迹等，最终成为化石。

当然，化石的石化过程所需的时间是相当久长的，几十万年、几百万年往往还不够。从生物死亡、埋葬到石化的整个过程中，自然界的各种不利因素时刻都有可能袭来，比如风吹、雨淋、日晒、腐烂、风化、冲刷、搬运，以及地壳运动的反复等，都可以使化石在形成中途夭折。即使形成化石，被埋在地层中，也可能受到岩浆入侵发生变质而化为乌有。可见生物形成化石的机会是多么难得!

保存

大多数古生物学家认为，当生物被埋在能够阻止其柔软部分分解的介质中时，才能得以保存。这种介质有冻土或冰，饱含油的土壤和琥珀。当生物在非常干燥的条件下变成木乃伊，也能保存它的身体上本来的柔软部分。

发现

人们最初只是在耕田或开山的时候遇到化石，与化石接触纯属偶然，作为古生物研究者和化石爱好者，我们知道了它们的用途和价值，或出于爱好和接触大自然的活动，便开始有意识地寻找化石，那么如何发现化石呢?

首先我们需要认识清楚岩石。尽管岩石变化万千，都归属于三大类：火成岩、变质岩和沉积岩。

火成岩是地球内部的岩浆向上侵入到地球表面或喷出地面后冷却凝固形成的，所以又叫岩浆岩。化石与火成岩是无缘的。

变质岩是地球上的岩石在地下深处经过高温高压等作用，使成分结构发生改变后形成的岩石。在变质岩中极少发现完整的化石，即使发现也失去了应有的价值。

沉积岩是在地表条件下，由各种各样的沉积物形成的岩石。沉积岩是惟一能够保存化石的岩石。沉积岩分为碎屑沉积岩、化学沉积岩、生物沉积岩。生物沉积岩是由生命活动结果所形成的沉积岩，这种岩石保存化石的机会很大。因此我们在寻找化石的时候，应把注意力放在沉积岩中，特别是生物沉积岩中。

类型

化石通常根据生物所属的分类的不同，而分别被称为古无脊椎动物化石、古脊椎动物化石、古植物化石，及按不同生物门类而统称的如珊瑚化石、龟蹩化石、松柏化石等。地层中的化石按其保存特点可分为实体化石、模铸化石、遗迹化石和化学化石。化石是自然产物，它的出现及保存状态以及种类等都不是人的力量所能左右的。

用途

在化石研究的基础上，古生态学家可以通过研究古生物与古环境的相互关系，了解地质历史各时期古生物的生活方式、生活条件、生命活动的遗迹、生物及其器官的形态功能、古生物死亡后的埋藏过程和机理等问题。除了科学研究之外，化石的审美价值、文化价值和社会价值也很大。