化石礦

化石礦是指含化石的礦產。通常如肌肉或表皮等柔軟部分在保存前就已腐蝕殆盡，而只留下抵抗性較大的部分，如骨頭或外殼。它們接著就被周遭沉積物的礦物質所滲入取代。許多化石也被覆蓋其上的岩石重量壓平。化石，經過自然界的作用，保存於地層中的古生物遺體、遺體和他們的生活遺蹟。

基本介紹

• 中文名：化石礦
• 外文名：Fossil
• 性質：岩石中的動物或植物遺骸
• 分類：實體化石，模鑄化石等

化石的概念

化石（Fossil）存留在岩石中的動物或植物遺骸。

簡單地說，化石就是生活在遙遠的過去的生物的遺體或遺蹟變成的石頭。在漫長的地質年代裡，地球上曾經生活過無數的生物，這些生物死亡後的遺體或是生活時遺留下來的痕跡，許多都被當時的泥沙掩埋起來。在隨後的歲月中，這些生物遺體中的有機物質分解殆盡，堅硬的部分如外殼、骨骼、枝葉等與包圍在周圍的沉積物一起經過石化變成了石頭，但是它們原來的形態、結構（甚至一些細微的內部構造）依然保留著；同樣，那些生物生活時留下的痕跡也可以這樣保留下來。我們把這些石化的生物遺體、遺蹟就稱為化石。從化石中可以看到古代動物、植物的樣子，從而可以推斷出古代動物、植物的生活情況和生活環境，可以推斷出埋藏化石的地層形成的年代和經歷的變化，可以看到生物從古到今的變化等等。

形成條件

1）有機物必須擁有堅硬部分，如殼、骨、牙或木質組織。然而，在非常有利的條件下，即使是非常脆弱的生物，如昆蟲或水母也能夠變成化石。
2）生物在死後必須立即避免被毀滅。如果一個生物的身體部分被壓碎、腐爛或嚴重風化，這就可能改變或取消該種生物變成化石的可能性。

3）生物必須被某種能阻礙分解的物質迅速地埋藏起來。而這種掩埋物質的類型通常取決於生物生存的環境。海生動物的遺體通常都能變成化石，這是因為海生動物死亡後沉在海底，被軟泥覆蓋。軟泥在後來的地質時代中則變成頁岩或石灰岩。較細粒的沉積物不易損壞生物的遺體。在德國的侏羅紀的某些細粒沉積岩中，很好地保存了諸如鳥、昆蟲、水母這樣一些脆弱的生物的化石。

演變過程

人們已知道，由附近火山落下的火山灰曾覆蓋過整片森林，在森林化石中有時還可見到依然站立的樹，以很好的姿態被保存下來。流沙和焦油瀝青通常也能迅速把動物掩埋起來。焦油瀝青的行為好像一個捕獲野獸的陷阱，又象防腐劑能阻止動物堅硬部分的分解。洛杉磯的蘭喬·拉·布雷（Rancho laBrea）瀝青湖由於在其中發現許多骨化石而聞名了，在其中發現的骨化石包括長著銳利牙齒的野豬、巨大的陸地樹懶以及其它已經絕滅的動物。在冰期生存的某些動物的遺體被凍結在冰或凍土之中。顯然，被冰凍的動物有的可以保存下來

雖然地球上曾有眾多的人們並不知道的生物生存過，而只有少數生物留下了化石。然而，使生物變成化石的條件即使都滿足了，仍然還有其它原因使得某些化石從未被人們發現過。例如，很多化石由於地面剝蝕而被破壞掉，或它的堅硬部分被地下水分解了。還有一些化石可能被保存在岩石中，但由於岩石經歷了強烈的物理變化，如褶皺、斷裂或熔化，這種變化可以使含化石的海相石灰岩變為大理岩，而原先存在於石灰岩中的生物的任何痕跡會完全或幾乎完全消失。還有很多化石則存在於無法獲得來進行研究的沉積岩層中，也還有很好出露於地表的含化石的岩石分布在世界上的某些地方，卻沒有進行地質學研究。另外一個很普遍的問題是，可能由於生物的殘體變成碎片或保存得很差，而不能充分顯示出該生物的情況。

再者，當我們向過去回溯的時間越古老，化石記錄缺失的時間間隔越長。岩石越老，受到破壞性力量的機會就越多，化石也就越加不可辨認。而且由於較古老的生物和今天的生物不同，因而對它們進行分類就很困難，這一情況使問題進一步複雜化了。然而，儘管如此，大量保存下來的生物化石仍為我們認識過去提供很好的記錄。

動物和植物變成化石可以通過很多不同途徑，但究竟通過哪種途徑，通常取決於：
1）生物的本來構成
2）它所生存的地方
3）生物死後，影響生物遺體的力。
大多數古生物學家認為生物殘體的保存有四種形式，每一種形式取決於生物遺體的構成或者生物遺體所經歷的變化。生物的本來的柔軟部分只有當它被埋在能夠阻止其柔軟部分分解的介質中時，才能得以保存。這種介質有凍土或冰，飽含油的土壤和琥珀。當生物在非常乾燥的條件下變成木乃伊，也能保存它的身體上本來的柔軟部分。這種情況一般只發生於乾旱地區或沙漠地區，並且在遺體不被野獸吃掉的情況下。

生物身體的柔軟部分在東波蘭的飽含油的土壤中也發現到，在這裡有保存很好的一種絕滅的犀牛的鼻角、前腿和部分皮。在新墨西哥州和亞利桑那州的洞穴中和火山口裡發現了地樹懶的天然形成的木乃伊。這裡的極端乾燥的沙漠氣候能夠使動物的軟組織在腐爛之前就全部脫水，並能保存部分的皮、毛、腱、爪等。

生物變成化石的更有趣和不尋常的一種方式就是在琥珀中保存。古代的昆蟲可被某些針葉樹分泌出的粘樹膠所捕獲。當松脂硬結後並進一步變成琥珀，昆蟲便留在其中。有些昆蟲和蜘蛛被保存得非常好，甚至能在顯微鏡下研究它的細毛和肌肉組織。

古生物學家更經常地是研究保存在岩石中的化石。生物體上的硬組織也能被保存下來。差不多所有的植物和動物都擁有一些硬部分，例如蛤、蚝或蝸牛；脊椎動物的牙和骨頭；蟹的外殼和能夠變成化石的植物的木質組織。生物體的堅硬部分由於是以能抵抗風化作用和化學作用的物質構成的，所以這類化石分布的較普遍。無脊椎動物例如蛤、蝸牛和珊瑚等的殼是由方解石（碳酸鈣）組成的，其中很多沒有或幾乎沒有發生物理變化而被保存下來。脊椎動物的骨頭和牙以及許多無脊椎動物的外甲含有磷酸鈣，因為這種化合物抵抗風化作用的能力非常強，所以許多由磷酸鹽組成的物質也能保存下來，如曾發現一枚保存極好的魚牙。由矽質（二氧化矽）組成的骨骼也具有這種性質。微體古生物化石的矽質部分和某些海綿通過矽化而變成化石。另一些有機物具有幾丁質（一種類似於指甲的物質）的外甲，節足動物和其它有機物的幾丁質外甲可以成為化石，由於 它的化學成分和埋葬的方式，使這種物質以碳的薄膜的形式而保存下來。碳化作用（或蒸餾作用）是生物埋葬之後在緩慢腐爛的過程中發生的，在分解過程中，有機物逐漸失去所含有的氣體和液體成分，僅留下碳質薄膜。這種碳化作用和煤的形成過程相同。在許多煤層中可以看到大量的碳化植物化石。

有些碳的薄膜精確地記錄了這些生物的最精細的結構。

化石還可以通過礦化作用和石化作用而保存下來。當含礦化的地下水把礦物沉澱於生物體的堅硬部分所在的空間時，使得生物的堅硬部分變得更堅硬、抵抗風化作用的能力更強。較普通的礦物有方解石、二氧化矽和各種鐵的化合物。所謂置換作用或礦化作用是生物體的堅硬部分被地下水溶解，與此同時其它物質在所空出來的位置上沉澱下來的過程。有些置換形成的化石的原始結構被置換的礦物所破壞。

不僅動植物的遺體能形成化石，而且表明它們曾經存在過的證據或蹤跡也都能形成化石。痕跡化石能提供有關該生物特點的相當多的情況。很多殼、骨、葉以及生物的其它部分，都能以陽模和陰模的形式保存下來。如果一個貝殼在沉積物硬化成岩之前就被壓入海底，它的外表特徵就會留下壓印（陰模）。如果陰模後來又被另外一種物質充填，就形成陽模。陽模能顯示出貝殼本來的外部特徵。外部陰模顯示的是生物體硬部分的外部特徵，內部陰模顯示的是生物體堅硬部分的內部特徵。

一些動物以痕、印、足跡、孔、穴的形式留下了它們曾經存在的證據。

鑽孔是某些動物為了覓食、附著和藏身而打的洞。鑽孔經常出現在化石化的貝殼、木頭和其它生物體的化石之上。鑽孔也是一種化石。象鑽孔蝸牛這種食內動物就能穿過其它動物的殼來鑽孔以吃食其軟體部分。許多古代軟體動物的殼上可見到象是鑽孔蝸牛打的整齊的洞。

化石對於追溯動植物的發展演化是有用的，因為在較老的岩石中的化石通常是原始的和較簡單的，而在年代較新的岩石中的類似種屬的化石就要複雜和高級。

分類情況

1、實體化石
指古生物遺體本身幾乎全部或部分保存下來的化石。原來的生物在特別適宜的情況下，避開了空氣的氧化和細菌的腐蝕，其硬體和軟體可以比較完整的保存而無顯著的變化。例如猛獁象（第四紀冰期西伯利亞凍土層中於1901年發現，25000年以前，不僅骨骼完整，連皮、毛、血肉，甚至胃中食物都保存完整）。

2、模鑄化石
就是生物遺體在地層或圍岩中留下的印模或復鑄物。一類是印痕，即生物遺體陷落在底層所留下的印跡，遺體往往遭受破壞，但這種印跡卻反映該生物體的主要特徵。不具硬殼的生物，在特定的地質條件下，也可保存其軟體印痕，最常見的就是植物葉子的印痕。第二類是印模化石，包括外模和內模兩種，外模是遺體堅硬部分（如貝殼）的外表印在圍岩上的痕跡，它能夠反映原來生物外表形態及構造；內模指殼體的內面輪廓構造印在圍岩上的痕跡，能夠反映生物硬體的內部形態及構造特徵。例如貝殼埋於砂岩中，其內部空腔也被泥沙充填，當泥沙固結成岩而地下水把殼溶解之後，在圍岩與殼外表的接觸面上留下貝殼的外模，在圍岩與殼的內表面的接觸面上留下內模。第三類叫做核，上面提到的貝殼內的泥沙充填物稱為核心，它的表面就是內模，核心的形狀大小和殼內空間的性狀大小相等，是反映殼內面構造的實體。如果殼內沒有泥沙填充，當貝殼溶解後久留下一個與殼同形等大的空間，此空間如再經充填，就形成與原殼外形一致、大小相等而成分均一的實體，即稱外核。外核表面的形狀和原殼表面一樣，是由外模反印出來的，他的內部則是實心的，並不反映殼的內部特點。第四類是鑄型，當貝殼埋在沉積物中，已經形成外模及核心後，殼質全被溶解，而又被另一種礦質填入，象工藝鑄成的一樣，使填入物保存貝殼的原形及大小，這樣就形成了鑄型。它的表面與原來貝殼的外飾一樣，它們內部還包有一個核心，但殼本身的細微構造沒有保存。

總的來說，外模和內模所表現的紋飾凹凸情況與原物正好相反。外核與鑄型在外部形狀上和原物完全一致，但原物的內部構造被破壞消失，其物質成分與原物也不同。至於外核和鑄型的區別在於前者內部沒有核心，而後者內部還含有核心。

3、遺蹟化石

指保留在岩層中的古生物生活活動的痕跡和遺物。遺蹟化石中最重要的是足跡，此外還有節肢動物的爬痕，掘穴，鑽孔以及生活在濱海地帶的舌形貝所構成的潛穴，均可形成遺蹟化石。遺物化石方面，往往指動物的排泄物或卵（蛋化石）；各種動物的糞團，糞粒均可形成糞化石。我國白堊紀地層中恐龍蛋世界聞名，過去在山東萊陽地區以及近年來在廣東南雄均發現成窩壘疊起來的恐龍蛋化石。

4、化學化石
古代生物的遺體有的雖被破壞，未保存下來，但組成生物的有機成分經分解後形成的各種有機物如胺基酸、脂肪酸等仍可保留在岩層中，這種視之無形，但它具有一定的化學分子結構足以證明過去生物的存在的化石稱為化學化石。隨著近代化學研究的進展，科學技術的提高，古代生物的有機分子（指胺基酸等），可從岩層中分離出來，進行鑑定研究，同時產生了一門新的學科—古生物化學。

5.特殊的化石
琥珀—古代植物分泌出的大量樹脂，其粘性強、濃度大，昆蟲或其他生物飛落其上就被沾粘。沾粘後，樹脂繼續外流，昆蟲身體就可能被樹脂完全包裹起來。在這種情況下，外界空氣無法透入，整個生物未經什麼明顯變化保存下來，就是琥珀。 中藥店的龍骨—被人們用作中藥的龍骨，其實主要是新生代後期尚未完全石化的多種脊椎動物的骨骼和牙齒石，絕大部分是上新世和更新世的哺乳動物，諸如犀類(Rhinocerotidae)、三趾馬(Hipparion spp.)、鹿類(Cervidae)、牛類(Bovidae)和象類(Proboscidae)等的骨骼和牙齒，甚至偶然還摻雜少量人類的材料。至於視為上品的五花龍骨或五花龍齒，顏色不像一般呈單調的白、灰白或黃白，而是在黃白之間尚夾雜有紅棕或藍灰的花紋．比較好看，則是象類的門齒。
1.標準化石　
這是指特徵顯著、延續時間較短但分布較廣、且數量多且比較容易發現的化石，人們通常用它們來作為劃分對比地層的重要依據。屬於標誌性化石之一。
2.指相化石
在不同的生物或生物組合中，有些對生活環境、生存的自然地理條件有比較嚴格的要求，這類生物形成的化石就是指相化石，人們通常以這些生物所形成的化石來推斷出當時各地的環境條件，而且數據相當準確。屬於標誌性化石之一。
3.帶化石
這是指在地層學中可以用來作為劃分最小地層單位的生物帶的依據的化石。
4.持久化石
有些進化極緩慢的生物在時間跨度上比較大，其化石延續時間很長，人們將這類化石稱為持久化石。
5.化石鐘（古生物鐘）
我國學者馬廷英在研究現代珊瑚時於1933年首次提出古生代四射珊瑚外壁上有反映氣候季節變化的生長線，三十年後美國古生物學家研究古珊瑚時計算出當時一年的月數數和每天的小時數。人們將這些能推算出古地球公轉速度和自轉速度的化石稱為古生物鐘或化石鐘。

從化石的形態來看,可分為石質化石,煤化石, 冰凍化石,琥珀等.