地球历史的见证者，化石！

地球在几十亿年中

始终不断演化着，

从生物大爆发到生物大灭绝，

无数物种在这片广阔的土地上

演绎生命的传奇！

它们是地球历史最好的见证者，

如今以化石的身份出现，

讲述着过去的故事。

菊石（图源@ smuki/Fotolia）

箭石（图源@cometshopnew.com）

硅化木（图源@Petrified Forest National Park）

它们从何而来？

又形成了怎样的化石？

一起来见证历史吧！

01

寒武纪过后的奥陶纪，

是被古地质学称为

生命大爆发的地质年代。

奥陶纪海洋中分布最广的化石

是头足纲动物的角石。

角石类生物（图源@Nobu Tamura）

角石的形状如同

动物长的角，有直的，

亦有弯的或盘曲状的。

角石类型有震旦角石、

喇叭角石、米契林角石、

前环角石等。

其中，震旦角石是

角石化石中的代表。

震旦角石（图源@ Christopher, Tania and Isabelle Luna ）

震旦角石是海生无脊椎

软体动物化石，

隶属于头足纲塔飞角石目、

喇叭角石科、震旦角石属，

生长地质年代在距今约

4.4亿至5.1亿年前的奥陶纪。

震旦角石（图源@Ghedoghedo）

震旦角石又称“中华角石”， 

主要产自我国的湖北、湖南、

四川、重庆等地区

的奥陶纪地层。

震旦角石（图源@ 文献[1]）

震旦角石具有坚硬的外壳，

壳体或直或盘卷，

壳体表面有波状横纹，

壳内有很多横板，

壳长可达二米以上，

多数在几十公分至一米之间。

震旦角石（图源@文献[2]）

当纵向剖开时，

可以看见其指向壳尖端

细长锥状的体管；

而在横切面中心，

可以看见其圆形的体管。

体管与壳体直径相比较小，

大多位于接近中央的地方，

部分接近边缘。

震旦角石（图源@ Ghedoghedo）‍

震旦角石

生活时代相对较短，

可以作为判定

地层时代的“标准化石”。

震旦角石（图源@文献[2]）

02

腕足动物门曾称

拟软体动物，

属于底栖、有一对硬壳

的海产触手冠动物。

腕足动物（图源@Wilson44691）

但与双壳类动物不同的是：

其壳是上、下开合，

而不是左、右开合。

铰位在后背部，

而前方可开合作捕食或防御。

腕足动物化石（图源@Didier Descouens）

它们自寒武纪开始演化，

在古生代时期最为繁盛，

物种多样性达到最高峰。

腕足动物化石（图源@Wilson44691）

大约发现了

超过30000个化石种，

但之后于古生代末期的

大灭绝事件中大幅衰弱，

只余下少数物种残存至今。

腕足动物化石（图源@Wilson44691）

腕足动物体型多小，

长宽最多2.5公分，

有的仅1公分左右，

有些化石种类可宽约38公分，

最大的现存种类

长约10公分。

腕足动物化石（图源@Wilson44691）

化石种较现存种类形态变异大，

一般体呈舌状或卵圆形。

表面光滑，或有刺，

或覆有板状结构和嵴。

多淡黄或白色，

但有的具红条纹或斑点；

有的粉红、褐色或深灰色。

腕足动物化石（图源@Wilson44691）

03

菊石是

菊石亚纲物种的通称，

是一群已经灭绝的

海洋软体动物，

为具有螺旋形外壳和

腕的头足类。

菊石（图源@digitalatlasofancientlife.org）

它们约在古生代

泥盆纪早期出现在地球上，

在中生代时期最为繁盛，

最后与恐龙、箭石等生物

一起于中生代

白垩纪末期灭绝。

菊石（图源@ Jonathan R. Hendricks）

由于菊石的演化速度很快,

分布也很广，非常适合

作为标准化石,

地质学家可以使用它们

来确定含有

菊石化石的地层的年代。

菊石（图源@Jonathan350）

菊石动物在生长过程中

周期性地向前

做升阶式的移动，

在后方由外套膜分泌出隔壁，

用以支持动物体，

增加浮力和加强壳体。

（图源@Daz Originals）

因此壳体可分为两部分：

动物体栖居而没有隔壁的部分，

为住室；

具有一系列隔壁的部分

为气壳，

被相邻两个隔壁所

分隔的空间叫做气室。

菊石剖面（图源@Lynn Recker）

隔壁与壳壁的接触线

叫做缝合线，

是菊石分类中

十分重要的标志。

每一个隔壁

有一个圆形隔壁孔，

为体管所在位置。

缝合线种类（图源@Ian Alexander）

体管可能起联系软体与

壳体和调节浮力

使壳体沉浮的作用。

它通常位于腹部边缘，

但少数类别的体管在背部或

近中心位置。

菊石（图源@Daz Originals）

菊石壳体外形多种多样：

由薄板状至圆球形，

有的呈三角形旋卷，

有的呈直杆状或呈环形，

腹部尖形，

平板状或圆形等。

菊石（图源@ jonnysek）

壳体表面有时平滑，

有时有不同类型的装饰，

常见的装饰有生长线纹、

纵旋线纹、横肋、

瘤、刺、沟、脊等。

（图源@文献[4]）

此外，壳体表面有

不同类型的色带，

但绝大多数色带都不能

在化石上保存下来。

（图源@Jonathan R. Hendricks）

04

与菊石一起在白垩纪末期

大量灭绝的还有箭石。

箭石（图源@Ghedoghedo）

箭石从早石炭世出现，

侏罗纪至早白垩世达到极盛，

白垩纪末绝大多数绝灭，

是海相侏罗纪和

白垩纪地层中的重要化石，

如今的欧洲

是它的主要分布地。

箭石化石剖面（图源@Antonov）

箭石主要生活在

大陆架海区，

身体结构与现代乌贼类相似，

但其内壳远比乌贼内壳发育。

主要由鞘、闭锥和前甲

3 部分构成，

其中鞘最容易保存为化石。

箭石结构复原（图源@文献[3]）

箭石长有大约10只触手，

这些触手从头部末端伸出，

带有吸盆和钩，

可抓取海洋中的

小型生物作为其食物。

箭石（图源@Ghedoghedo）

它身体前端的两侧

长有翼状的鳍，

能帮助它控制前进的方向

并缓慢游动。

当遇到危险时，

箭石还会通过

向外喷射水柱

推动自己快速前进，

从而摆脱危险。

箭石群（图源@PierreSelim）

箭石个体大小变化较大，

一般鞘长4～12厘米，

身体总长一般为

24～90厘米，

最长可达4米多 。

箭石部分结构化石（图源@cometshopnew.com）

箭石除用于

确定地层时代外，

还可测定当时水温，

对确定古气候及

大陆漂移提供资料。

箭石（图源@Géry PARENT）

05

硅化木是

远古树木的遗骸

经过长期的

化学元素替换过程

（特指硅化过程）

而形成的化石。

硅化木（图源@Michael Gäbler）

生物以木质树的植物形式

在地球上出现已久，

遍及世界各角落，

在世界六大陆都能发现。

其中以松柏目的硅化木为多。

硅化木（图源@Jon Sullivan）

一棵树塌倒死后，

如果因某种原因

被泥土覆盖，埋入地下，

组成树干的木质有机物体

便会在周围土层的温度和

压力的作用下逐渐地分解。

硅化木（图源@Clemens Schmillen）

假如覆盖木干的

土层和周围环境

（包括矿物丰富的地下水）

的湿度、温度和压力

符合一定条件，

木干分解出的杂质

就会与周围泥土中的

矿物元素结合成晶体。

硅化木（图源@Olga Ernst）

在地下水作用下，

土层中二氧化硅、硫化铁、

碳酸钙等矿物

缓慢渗入木干内心，

同时木干外层有机木质被分解，

这些从土层中新渗入木干的

无机矿物质替换了

原树干中的有机木质。

硅化木（图源@Jonathan Zander）

以一种物质（有机木纤维）

的分解作用与另一种物质

（无机二氧化硅）的沉积作用

同时发生，从而一种矿物被

另一种矿物取代，

这种作用即“交代作用”，

其中以二氧化硅成分为多，

因此也称“硅化过程”。

硅化木（图源@Sergio Kaminski）

经过千百年不停地

分解替换，

整个木干的有机木质

会被替换为无机的硅钙晶体。

木干的硅化过程完后，

整个木干就近似于

一个木干状玉石，耐保存。

硅化木（图源@Darwin Pucha Cofrep）

一个硅化木的完整性取决于

树木死后至树干

被全面硅化的时间间隔。

硅化过程快则

易存留至今且形状完整，

而硅化过程慢，

则树干的部分会在土层中的矿物

还未渗入时分解失形。

硅化木（图源@Wilson44691）

硅化木的摩氏硬度

为7.0左右，近似石英。

完整的硅化木能够很精确地

保存原树木的树皮痕迹、

细胞形状与树轮，

成为重要的化石样本。

硅化木放大（图源@Wilson44691）

说了这么多，

不如给自己珍藏一份化石吧！

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参考资料：

[1] Xiang Fang, Yunbai Zhang, Tingen Chen,等. A quantitative study of the Ordovician cephalopod species Sinoceras chinense (Foord) and its palaeobiogeographic implications[J]. Alcheringa: An Australasian Journal of Palaeontology, 2017.

[2] Fang X , Li C , Li W J , et al. Sinoceras chinense (Foord, 1888) in western Thailand: first identification outside China[J]. Palaeoworld, 2020.

[3] Belemnites originated in the Triassic—A new look at an old group 

[4] Monnet C , Klug C , Baets K D . Evolutionary Patterns of Ammonoids: Phenotypic Trends, Convergence, and Parallel Evolution[J].

Geology、Science、BBC、维基百科、搜狐、百度百科等