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为什么化石只在沉积岩中发现?

深入了解三种不同的岩石类型,并找出其中只有一种岩石含有化石的原因。

作者:Sam Walters
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虽然大多数火成岩和变质岩中都没有化石,但沉积岩中却很丰富。图片来源:liga_sveta/Shutterstock

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成功寻找化石的关键在于找到合适的地方。毕竟,古生物学家很少随意选择他们的地点。相反,他们会考虑各种区域——在拿起他们的泥铲之前,会比较岩石的年龄和可及性。

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在他们的考虑中,最重要的就是潜在搜寻地点的岩石类型,这几乎总是沉积岩,而不是火成岩或变质岩。问题是,为什么呢?

虽然沉积岩的形成非常有利于化石的保存,但火成岩和变质岩的形成却不太适合,这会导致古代动植物的痕迹被抹去。

以下是您想了解的关于岩石形成和化石形成过程的信息。

岩石类型

专家表示,岩石主要有三种类型,包括火成岩、变质岩和沉积岩,它们都是通过各自独特的物理过程形成的。

火成岩和变质岩

例如,火成岩是在地核的熔融物质冷却并凝固成单一固体块时形成的,而变质岩则是在地壳内部或外部的强烈温度或压力改变已形成的岩石结构时形成的。

沉积岩

另一方面,沉积岩是在微小的风化物岩石碎片被压实并胶结在一起时形成的。

这个过程始于岩石、矿物质和有机材料(如贝壳)分解成碎片,并被风力或水力输送到新的区域。随着时间的推移,当这些沉积物在该区域积累得越来越多时,它们会被压实到如此紧密,以至于变成坚硬的岩石。


阅读更多:世界上最古老的化石是什么?


含有化石的岩石

虽然构成火成岩的熔融和部分熔融物质往往会抹去古代生物的痕迹,但产生变质岩的温度和压力通常会摧毁它们接触到的任何有机材料。因此,化石通常只存在于沉积岩中,那里的平静条件允许保存过去的生命。

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专家表示,这些沉积化石是在淤泥、沙子和贝壳碎片等沉积物覆盖在古代动植物的残骸或其他遗迹之上时形成的。话虽如此,他们补充说,偶尔也能在火成岩和变质岩中发现化石,尽管这非常罕见。

例如,火山爆发会产生火山灰柱,这些火山灰柱偶尔会掩埋生物。在它们被喷发到地表的岩浆洪流烧毁之前,它们会在火成岩中形成化石。或者,化石有时会出现在正在发生变质的岩石板中。(然而,随着这种转变的进行,这些化石会变得越来越扭曲,直到被破坏)。

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阅读更多:最古老的化石是真的——还是只是岩石?


含有化石的沉积岩

总的来说,在所有不同类型的沉积岩中,页岩、砂岩和石灰石中的化石最为丰富,但它们也出现在砾岩和角砾岩中。

页岩

首先,页岩是在被称为“淤泥”的超细岩石和矿物质碎片沉降并固化时形成的。这种沉积岩的碎片直径约为 0.002 至 0.05 毫米,能够以惊人的细节保存古代动植物的痕迹。

专家表示,页岩倾向于在浅层、缓慢流动的地区形成。因此,在页岩中发现的化石通常是小型水生动植物,例如苔藓虫、腕足动物和节肢动物。

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砂岩

类似地,砂岩是在被称为“沙子”的半细岩石和矿物质碎片被收集和压实后形成的。这些碎片的直径通常在 0.05 至 2.0 毫米之间,这意味着在砂岩沉积物中发现的化石细节比在页岩中发现的化石要少得多。

砂岩出现在各种地貌中,包括海洋、溪流、海滩、沙漠和沙丘,它倾向于展示更广泛的化石,包括小型水生动物和大型陆生动物。

石灰石

或者,石灰石是在水体中的碳酸钙堆积物结晶时形成的,或者是由(主要由碳酸钙组成的)贝壳和珊瑚碎片融合在一起时形成的。

石灰石经常包含有壳的海生生物的痕迹,通常被认为是地球上最富含化石的物质。事实上,有些石灰石块几乎完全由化石组成。

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砾岩和角砾岩

最后,砾岩和角砾岩是在粗大的岩石碎片被固结在一起时形成的。

砾岩倾向于包含光滑的沉积物,而角砾岩倾向于包含锋利的沉积物。这意味着构成这两种岩石的碎片在被沉积和凝聚之前会经过不同的距离。

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但在两种情况下,构成砾岩和角砾岩结构的沉积物尺寸都大于 2.0 毫米,并且不像页岩、砂岩和石灰石的组成物质那样容易保存化石。


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什么是化石?

虽然这一切都为古生物学家提供了最初的寻找化石的思路,但这些古代宝藏并非总是那么容易识别。事实上,化石种类繁多,其外观取决于它们的保存过程

遗体化石

例如,遗体化石是指包含古代动植物实际身体碎片的化石,也是人们想到化石时通常会想到的。它们通常在生物体被沉积物掩埋并被水饱和后形成。一旦饱和,身体中的有机物质就会逐渐被水中的矿物质补充或替换,这些矿物质会慢慢固化,将身体变成岩石。

由于这种过程最适合保存骨骼和贝壳,因此这种特殊的化石形成过程往往会忽略身体较软的部分,例如皮肤。即便如此,也有一些软组织得以保存的例子,不同的化石显示出不同程度的分解。

印痕化石和遗迹化石

其他化石是在生物体在腐烂前被掩埋时形成的,从而留下它们的身体模型。还有一些化石是在动物活动的痕迹,如脚印或粪便被保存下来,而不是动物本身的遗骸。

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这些类型的化石分别被称为印痕化石和遗迹化石,它们代表了除遗体化石之外最常见的几种保存过程。当然,尽管这些过程之间存在所有差异,专家们强调,这三种类型的标本最好都通过搜寻沉积物来找到。


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  • Sam Walters

    Sam Walters 是《发现》杂志的副编辑,负责撰写和编辑关于考古学、古生物学、生态学和进化论等主题的文章,并管理几个印刷杂志版块。

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