化石的采集和辨识（转载）

地壳在发展过程中形成了各时代的地层，在地层中还保存有各种化石，它们是记录地层的书页；我们可以根据岩层中保存下来的生物化石确定地层顺序和时代；推知岩石沉积时的环境特征。在中学地理课外教学实践活动中，选择适宜地点组织一次包括采集化石在内的地理考察活动，对加深理解课文内涵、培养学生地理思维能力是很有益的。
　　一、什么是化石
　　化石是指保存在旧石器时代以前地层中的各种古代生物实体或遗迹。所谓生物实体化石有两种含义：一种是未经石化的生物实体，如现保存在原苏联列宁格勒动物陈列馆中的古猛犸象遗体标本，毛皮完美，肌肉新鲜，这是1900年在西伯利亚别烈索夫卡河岸冻土层中发现的，约生活在三万九千年前的古猛犸象尸体；又如北京地质博物馆中展出的包裹在琥珀中的昆虫。这些都是未经石化的生物实体化石。这类化石是稀有的，在野外不易发现。另一种是古生物遗体在岩层中留下的印痕和复铸体，叫模铸化石。它虽不是古代生物体本身，但却能反映出生物体的主要特征，也属生物实体化石。这类化石在地层中保存丰富，在地理课外教学实践活动中较易在野外采集到。还有一类化石是在地质历史时期生物生活活动时保留在地层表面或内部的痕迹和遗物，它们并不属于生物体本身，称为遗迹或遗物化石。如博物馆中展出的古鸵鸟蛋、北京猿人洞中见到的灰烬层和烧土，四川峨嵋山地区挖断山地层中见到的虫迹（蠕虫生活留下的管状孔穴），陕西神木东山崖侏罗纪地层中保存的禽龙足迹，都属于遗迹化石。
　　二、化石和“假化石”
　　在自然界，常常会发现在一些岩石中镶嵌有美丽的花朵一样的物体或像黑色水草一样的花纹，中学生常常把它们当成化石，发现后欣喜欲狂，争相采集。其实这些都不是化石，但又形似化石，姑称之为“假化石”。如北京西山一带出产的菊花石，形似怒放的菊花，其实是变质矿物红柱石的放射状聚形晶体；湖南浏阳的菊花石则是方解石的放射状聚形晶体，是工艺美术原材料，不是化石。岩石裂面上发现的水草样花纹，是含锰水溶液在岩石裂面上流动时沉淀下来的，也不是化石。
　　怎样区别化石与假化石呢？首先，各种实体化石，无论是生物残体还是铸模残体，都有生物的构造，能看出生物的形态。如三叶虫是一种已经绝灭的古代海生节肢动物，由头、胸、尾三部分组成，头部有头鞍、眼叶和头盖、颊刺等构造。腕足动物化石，原是海生底栖无脊椎动物。单体，每个个体有两瓣大小不等的外壳，每瓣左右对称，较大的一瓣为腹壳，较小的为背壳。壳内是体腔的软体部分，软体部分常常不能保存，一般石化成内模。腕足动物壳体的外形虽因种属不同而有差异，但其构造的共同特点是：壳面多数有壳饰（同心状壳饰、放射状壳饰等），两壳相接处有铰合线，有的还有铰齿和铰窝等铰合构造。至于植物化石则具有植物的形态和构造，如有根、茎、叶，茎有分枝，茎上生叶的位置有节，叶不论其形态如何均有叶脉。如北京三家店一带采到的蕨类植物，有完好的茎和叶，羽状复叶，小叶片呈舌形或椭圆形，羽状叶脉，主脉清晰，鉴定是脉羊齿。三家店一带还能采集到栉羊齿。而前面提到的菊花石和另一种假化石，只是形似，没有任何生物构造，不是化石。
　　至于遗物化石，如在周口店看到的石器和形状相似的石块怎么区别呢？真石器是古人类生活用的工具，常常选择坚硬锋利的石材加工制作的。石材常取自石英、燧石、角岩等坚硬岩石，不可能选用较软的石材去作石器。其次，石器是古人类打制而成的，有人工打击的痕迹，如：有半月形的凹坑和斜斜的裂纹，并有薄薄的刃口，以作为割、削、砍的工具。而自然界带棱角的石块却不会有打制加工的痕迹。第三，真石器是古人类日常用的工具，它有一定的形状。据此，中学生在野外考察中就可以初步判别是真石器还是假石器了。要说明的是作为遗物化石的石器是指旧石器时代的石器，而新石器时代的石器则属于文物考古研究的范畴，就不能叫做遗物化石了。

　　化石是记录地层的书页，化石可以用来确定地层时代和顺序。但是并不是所有的化石都能起到“书页”的作用的，因为有的生物延续的时代很久，在许多地层里都能发现它，有的甚至至今还没有绝灭。这样的化石，就不能起到书页的作用，它不能用来确定地层的时代和顺序。能够起到“书页”作用的化石，我们称它为“标准化石”，这类化石必须是该种生物在某一地质时代曾经有过大量繁殖，分布广泛，但是存活时间短，它只在某个地质时代的地层中才有大量分布，可以用来确定地层的地质时代，才叫标准化石。如寒武纪地层中的三叶虫，奥陶纪地层中的角石，石炭纪地层中的蜓（也称纺锤虫）等。
　　三、化石的采集
　　无论过去和现在，地球表面的大部分是海域，是古代水生生物的主要活动场所。所以，古生物化石的多数是保存下来的海生生物化石。浅海区阳光充足，富含氧气，水流较缓，底栖生物富集，故在浅海相地层里较易采集到珊瑚、贝类、浮游生物的化石。大陆环境的内陆湖泊，是古代陆生生物滋生的场所，所以，在陆相地层中较易采集陆生生物的化石。因之，采化石要注意岩相和地层层位。
　　由于生物化石是生物体被掩埋以后形成的，故一般都分布在岩层的层面上下，采集时要用地质锤沿岩层层面轻轻凿开，察看有无化石，不要用锤乱打乱砸，以免打碎化石。
　　找到化石以后，对无脊椎动物，应着重采集形体完整的化石标本。对贝类，应着重采集壳体完整的标本，至少应能看清两个壳瓣的内外印模。对蜓（纺锤虫）、珊瑚、鹦鹉螺类化石，应采集能保持纵横两个断面的标本。对三叶虫应采集形体完整或尽量采集三叶虫的头、尾部标本。采集形体完整的古生物化石标本是很有意义的。一九八八年，我国辽宁省朝阳市胜利乡的山沟中，发现了一块骨骼印痕十分完整清晰的鸟化石。这鸟只有麻雀那么大小，它有尖细弯曲似镰刀状的爪，可以适应在树上栖息，尾部有鸟类特有的尾综骨，翅上有爪，嘴里有牙齿，与现代的鸟类迥然不同，定名为三塔中国鸟（见图4-4）。这是一只生活在1亿年以前的鸟，是由爬行动物进化而来的，它与始祖鸟有相似之处。但始祖鸟只会振翅而跑，不会飞；三塔中国鸟胸骨宽阔，翅关节活动范围较大，是迄今所知“世界上最早会飞的鸟的化石”，因而，这枚“三塔中国鸟”化石就成为“稀世珍宝”（现藏北京自然博物馆）。

　　在采集植物标本时，如芦木、鳞木、科达木等要着重采集茎部；如蕨类、裸子植物和被子植物要注意采集叶部。
　　采集到化石，要用软纸包起来，在标签上写明化石名称、产地、地层时代、采集日期和采集者姓名。如发现了重要化石，要作详细的记录，绘出素描图并摄下照片，以便送请有关部门进行专门鉴定和对产地进行专门保护。
　　四、北京化石何处寻
　　在北京地区，有些什么化石？到哪里去才较有把握能采集到化石呢？首先，古代生物掩埋在地下，石化后，才能形成化石，化石一定产生在沉积岩分布区。化石又是记录地层的书页，不同时代的地层中便会有不同种属的古生物化石。如元古代地层中可以找到古藻类原始植物化石，却不会有三叶虫化石；下古生代地层中可以找到三叶虫化石，却决不会有恐龙化石。因此，找化石，先要了解沉积岩层的分布及其层位，有目的地去采集，才会得到满意的效果。
　　现在，按照生物发展演化和地层时代先后顺序，介绍几处北京地区的化石产地，供中学地理课外教学实践活动中选择：
　　（一）叠层石 它是古代蓝绿藻和多细胞藻丝组成的低等植物。由一个富藻层和一个富沉积层构成一个基本层，许多基本层叠在一起构成叠层石（见图4—5）。北京昌平十三陵地区是中外闻名的中、上元古界标准剖面之一。从德胜口水库开始，经过德胜口——九龙泉，经萃花山、小宫门东山、虎山、德陵北沟、苏子山到龙山东坡，都有中上元古界地层分布。中、上元古界是藻类繁盛的时代，在海洋中大量造礁，形成叠层石。因之，在十三陵地区可以采到各种叠层石化石。京郊凡有中、上元古界地层分布地区，也都可以采到叠层石化石。

　　（二）三叶虫 它是古代生活在海洋中的节肢动物（见图4—6）。三叶虫有许多种属，基本特点是全身可分三部分：头、胸、尾。头部作半圆形或方形，头鞍分节，有眼、颊沟和颊刺。胸部分成十多节，有轴部和肋部之分，有背沟和肋沟。尾部也有几节，有尾缘、尾刺。出产于我国各地寒武系地层中。北京永定河沿岸下苇甸一带分布有下古生界寒武系的昌平组豹皮灰岩，馒头组紫红色砂页岩，毛庄组砂页岩夹薄层灰岩，徐庄组砂页岩夹灰岩，张夏组鲕状灰岩，崮山组和长山组灰黄色泥质灰岩和竹叶状灰岩，凤山组泥质条带灰岩，这些岩层中均含有丰富的三叶虫化石，如莱得利基虫、古油节虫、德氏虫、雷氏虫、蝙蝠虫、蝴蝶虫、高骊山虫等各种三叶虫都有机会采到。


　　（三）角石 角石是海生头足类动物（见图4-7）。它的生物构造分壳体，管壁、内体管和体室、外壳上有生长线、纵纹、环纹、突起等壳饰。有直角石与珠角石之分。主要分布在奥陶系石灰岩中。京郊下苇甸和灰峪地区的亮甲山组、马家沟组灰岩中均可采到角石化石。

　　（四）长身贝 长身贝是古海生腕足类动物。其生物构造是具有背壳和腹壳两个壳瓣，有铰合线，壳尖和壳顶，外壳有纹饰，有放射状壳线和同心线。主要产在石炭系的地层中。京郊灰峪东山梁和灰峪采石场附近马家沟灰岩中可以采到长身贝。图4—8是太原网格长身贝。
　　（五）羊齿植物 属裸子植物蕨纲。是生长在距今2—3亿年期间的上古生代陆生植物（见图4—9）。在京郊灰峪东山梁和永定河南岸的野溪一带砂页岩中可以采到羊齿植物化石。还可采集到芦木、鳞木和轮木化石，均为石炭——二叠纪时期重要的造煤植物。在门头沟地区的九龙山，是西山著名的大向斜之一，山体由侏罗系地层构成。侏罗纪是又一个聚煤时期，其中的上、下窑坡组，龙门组的砂砾岩、泥岩中可以采集到蕨类、银杏、苏铁和松柏类植物化石。延庆下德龙湾的白河北岸的低山谷地有一处木化石公园，这里的地层是侏罗系后城组砂砾岩、粉砂岩和页岩，盛产木化石，化石集中在北部分水岭地段，南部则分布零星。木化石高低不一，外形各异，横截面呈规则、完整的同心圆状，黄褐与白色纹理相间，树茎外观与现代树茎干相近。有一株巨大木化石截面直径2.5米，高约2米，是木化石公园中木化石之冠。适宜组织学生前去考察。

　　（六）狼鳍鱼 属鱼类中的硬骨鱼亚纲（内骨骼部分地或完全地硬化成骨）（见图4—10）。北京西山大灰厂——坨里一带是北京地区独一无二的白垩系沉积盆地。在这个“盆地”的东狼沟组紫灰色火山碎屑岩及沉积岩中，可以采集到狼鳍鱼化石。化石鱼形体小，呈长纺锤形，上下颌骨有小而尖的牙，背鳍与臀鳍相对，尾正形，鳞片细小。在大灰厂组的黄色、黑色页岩及砂砾岩中，含狼鳍鱼、东方叶肢介和三尾拟蜉蝣等三种主要化石，称热河动物群。这是分布很广泛的动物群，我国东北、华北、西北、江浙以及蒙古、原苏联亚洲部分都有分布。