审稿专家:马志飞
地质科普作家,高级工程师
门头沟区地处北京西山,这里有幽深绵长的峡谷,蜿蜒曲折的河流,怪石嶙峋的地下溶洞,绿波浩荡的高山草甸,还有来自远古世界的神秘使者—— 古生物化石 。
在地球上生命演化的几十亿年中,无数生物来来往往,在漫长的时光中经历巅峰与终结。而化石让我们得以窥见地球亿年前的生命原野。当你一锤锤地敲开一块化石,便开启了一段尘封的往事。周末假期,化身“野外探险家”,去 探索 史前生命的奥秘吧!
我们此行的目的地是门头沟区军庄镇灰峪村,这里有一座“化石山”。野外的岩石那么多,怎么确定哪些岩石里有化石呢?
首先,让我们来认识一下岩石。地球上的岩石类型分为 岩浆岩、沉积岩和变质岩三大类,但只有在沉积岩中才可能找到化石。 沉积岩的形成要经过漫长的过程,大量碎屑物堆积在凹陷或盆地中,经过长期的压实作用,固结成岩而形成坚硬的岩石。
在野外怎么识别沉积岩呢?最简单的方法是 看岩石是否“一层一层”的,因为沉积岩在形成时是一层一层往上叠加的,就像做千层饼一样, 因此,沉积岩具有典型的层理构造,岩石的年龄“下老上新”。如果岩石形成时沉积环境较稳定,后期也没有受到挤压破坏,那么岩层一般呈水平状,我们能清晰地看到岩石的纹层。
常见的沉积岩类型有砾岩、砂岩、粉砂岩、页岩、石灰岩等, 门头沟的化石就主要“藏”在砂岩、粉砂岩和页岩中, 形成于距今约2 3亿年的石炭—二叠纪。 页岩 具有薄页状或薄片状的层理,颜色一般为灰黑色,硬度较低; 砂岩 按碎屑粒径从大到小又分为粗砂岩、中砂岩、细砂岩等; 粉砂岩 的碎屑粒径很小,主要在0.0625-0.0039mm之间,一般而言,沉积物越细腻,越有利于化石的保存。
当地质 历史 时期生物的遗体、生命活动的遗迹、生物成因残留的有机分子等被保存在岩层中,就有了化石。 化石记录了远古生物的信息,是我们回溯过去的“时光机”。从栩栩如生的化石中,我们看到了恐龙的足迹,鸟类的羽毛,鱼类的牙齿,树叶的叶脉,为何经历了几百万年,甚至上亿年的时间,它们依然保存得较好呢?
我们知道,动植物死亡后,如果和空气接触,软体组织会很快被微生物分解;而骨骼、牙齿、木质纤维等硬体部分更容易被保存,但如果经历长时间的风化、侵蚀作用,硬体部分也会逐渐消失。
那么, 化石的形成需要哪些条件呢?
生物死后,必须要被迅速地掩埋,且后期不会被冲刷而露出地表。 如果生物遗体落入了河湖、沼泽中,被周围的沉积物覆盖而掩埋在水底,瞬间隔绝了空气,那么形成化石的机率就增加了。 前面提到,沉积物被不断压实而固结成岩,当压力作用过大,生物遗体的形态会发生变形,因此, 在压实作用和重结晶作用较小的情况下,生物遗体才可能形成完好的化石。
化石的形成过程必须有石化作用的参与。 石化作用 是指古生物的遗体、遗物和遗迹通过物理和化学作用,使其变得坚硬如石的过程。今天介绍主要的 三种石化作用:
1. 矿质充填作用。 生物体的某些硬质部分如骨骼较疏松多孔,孔隙被矿物质所填充,使得硬体变致密坚实、变重而形成骨骼化。
2. 置换作用。 岩石中的矿物质渗入生物遗体中,并和生物体的组成物质发生交换,经过漫长的岁月,生物体的成分被矿物质取代形成了化石,而内部的结构保持不变。典型的例子是 硅化木 ,树木中的碳元素被硅、钙等元素取代,而树干的形态还保持原样,甚至年轮也清晰可见。
3. 碳化作用。 岩石在形成过程中,温度和压力会增大,使得生物体被分解、升馏,易挥发的氮、氢、氧元素逃逸,只有较稳定的碳质薄膜保留下来成为化石。
几经沧桑巨变,动物的骨骼、植物的叶片等和岩石融为一体,变成了坚硬的化石。后期,在地壳运动的影响下,含有化石的地层被抬升至地表,遭受外力作用的侵蚀,从而暴露出来,就被我们发现了。
终于到了让人期待的动手环节,怎么才能完美地敲出一块化石呢?“工欲善其事必先利其器”,首先你需要 一套装备 ——地质锤、劈刀、毛刷、手套。找到地层剖面后,从上至下揭取岩层,我们需要的是 页岩岩层 。取出岩石后 观察 ,先看横截面上是否有化石,如果有,要尽量避免破坏它;纵剖面上,岩石是分层的,上面分布着一些裂缝或缝隙,即为层理, 沿着层理,岩石最容易被敲开 ,含有化石的可能性也较大。然后将岩石放到地面上,最好将其固定,将劈刀的尖端卡在层理处,再用地质锤敲击劈刀另一端,这样石板就被劈开了。
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一块石板往往可以被分开为好几层, 每劈开一层,要注意观察出露面上是否有化石,有时候一块石板里会有多个化石。 化石出露后,可用毛刷轻轻扫去尘土,再放到收纳盒中保存,后期还可以学习化石的修复。大家要记得,千万不要胡乱地敲,不仅费力气还会破坏化石的完整性。
灰峪村的地层含有大量陆生植物化石,如鳞木、脉羊齿、楔羊齿、轮叶、科达木等。最后,让我们来认识一下这些神奇的化石吧。
• 鳞木: 为石松纲鳞木目的一属,具有鳞片状树皮,树干表面有菱形的叶座,叶痕 (即叶着生于茎的部分) 为横菱形、斜方形等,而且大小较均匀。
• 羊齿类植物: 属真蕨纲和种子蕨纲大羽羊齿目,枝叶如羽毛状排列,其叶形为蕨形叶。根据蕨叶形态类型的差异,又分为栉羊齿、楔羊齿、扇羊齿、脉羊齿等。
• 轮叶: 为楔叶纲木贼目轮叶属植物,是芦木的叶化石。枝叶两侧对称,叶轮生,叶片呈放射状排列于末级枝或末二级枝的节部。灰峪村常见东方轮叶,每轮叶片为16 20枚左右,叶长短较均匀。
• 芦木: 为楔叶纲木贼目芦木属植物,植物体为高10 30m的乔木,树干具有明显的分节,节间布满了纵向的、相互平行的纹路,枝叶轮状生长,地下茎横卧生长。
• 科达: 为科达纲科达属植物,在石炭、二叠纪最为繁盛,多为细高的乔木,一般高15 30m,其叶片巨大,单叶最长可达1m,宽近20cm,表面具有多条平行叶脉。
今天的“寻宝探险之旅”就接近尾声啦,希望你有机会亲自开采约3亿年前的化石,去解锁远古世界的生命密码,收藏一块化石,就是收藏一段难忘的穿越时光。
北京人骨骼化石是在北京市西南房山周口店的龙骨山发现的。根据考古学家贾兰坡的研究,周口店自宋代以来就出现“龙骨”,历代不断当药材出售,因此,这个地方被称为龙骨山。“龙骨”实际就是古生物和古人类的化石。清未以来,西方一些学者已经注意到对周口店“龙骨”的研究,民国初年开始了小规模挖掘。
1926年,奥地利古生物学家丹斯基,整理出周口店的两颗古人类牙齿,当年引起了国际学界的轰动。1927年,由美国洛克菲勒基金会资助的、发掘“人类材料”的考古工作在龙骨山正式开始。当年又发现了一枚人齿化石,加拿大人步达生,以这颗牙齿为证,为新发现的这种原始人类起了个拉丁文学名——“中国猿人北京种”,俗名“北京人”。步达生携带这颗牙齿周游世界,但结果令人失望,国际学术界普遍认为他无知大胆,用如此少的材料居然得出了重大的结论。
继续进行的发掘工作收获不大,到1929年,洛克菲勒基金会的代表已经露出不再投资的想法,主持发掘的考古学家纷纷离去,只留下从北京大学地质系毕业不久的年轻助手裴文中继续负责挖掘工作。不久,裴文中也接到来自北京的立即停止工作的命令,但是他决定再做一次最后的尝试。这是一个有历史意义的决定,这个简单的决定将改变中国史前时代研究的命运。
北京市丰台区丰台科技园诺德中心。经百度地图查询显示,北京宝立国际拍卖有限公司地址位于,北京市丰台区丰台科技园诺德中心,北京宝立国际拍卖有限公司是一家长期收购化石的单位。公司成立于2012年8月1日。