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地球在幾十億年中

始終不斷演化著，

從生物大爆發(fā)到生物大滅絕，

無數(shù)物種在這片廣闊的土地上

演繹生命的傳奇！

它們是地球歷史最好的見證者，

如今以化石的身份出現(xiàn)，

講述著過去的故事。

菊石（圖源@ smuki/Fotolia）

箭石（圖源@cometshopnew.com）

硅化木（圖源@Petrified Forest National Park）

它們從何而來？

又形成了怎樣的化石？

一起來見證歷史吧！

寒武紀(jì)過后的奧陶紀(jì)，

是被古地質(zhì)學(xué)稱為

生命大爆發(fā)的地質(zhì)年代。

奧陶紀(jì)海洋中分布最廣的化石

是頭足綱動(dòng)物的角石。

角石類生物（圖源@Nobu Tamura）

角石的形狀如同

動(dòng)物長的角，有直的，

亦有彎的或盤曲狀的。

角石類型有震旦角石、

喇叭角石、米契林角石、

前環(huán)角石等。

其中，震旦角石是

角石化石中的代表。

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

震旦角石是海生無脊椎

軟體動(dòng)物化石，

隸屬于頭足綱塔飛角石目、

喇叭角石科、震旦角石屬，

生長地質(zhì)年代在距今約

4.4億至5.1億年前的奧陶紀(jì)。

震旦角石（圖源@Ghedoghedo）

震旦角石又稱“中華角石”，

主要產(chǎn)自我國的湖北、湖南、

四川、重慶等地區(qū)

的奧陶紀(jì)地層。

震旦角石（圖源@ 文獻(xiàn)[1]）

震旦角石具有堅(jiān)硬的外殼，

殼體或直或盤卷，

殼體表面有波狀橫紋，

殼內(nèi)有很多橫板，

殼長可達(dá)二米以上，

多數(shù)在幾十公分至一米之間。

震旦角石（圖源@文獻(xiàn)[2]）

當(dāng)縱向剖開時(shí)，

可以看見其指向殼尖端

細(xì)長錐狀的體管；

而在橫切面中心，

可以看見其圓形的體管。

體管與殼體直徑相比較小，

大多位于接近中央的地方，

部分接近邊緣。

震旦角石（圖源@ Ghedoghedo）?

震旦角石

生活時(shí)代相對較短，

可以作為判定

地層時(shí)代的“標(biāo)準(zhǔn)化石”。

震旦角石（圖源@文獻(xiàn)[2]）

腕足動(dòng)物門曾稱

擬軟體動(dòng)物，

屬于底棲、有一對硬殼

的海產(chǎn)觸手冠動(dòng)物。

腕足動(dòng)物（圖源@Wilson44691）

但與雙殼類動(dòng)物不同的是：

其殼是上、下開合，

而不是左、右開合。

鉸位在后背部，

而前方可開合作捕食或防御。

腕足動(dòng)物化石（圖源@Didier Descouens）

它們自寒武紀(jì)開始演化，

在古生代時(shí)期最為繁盛，

物種多樣性達(dá)到最高峰。

腕足動(dòng)物化石（圖源@Wilson44691）

大約發(fā)現(xiàn)了

超過30000個(gè)化石種，

但之后于古生代末期的

大滅絕事件中大幅衰弱，

只余下少數(shù)物種殘存至今。

腕足動(dòng)物化石（圖源@Wilson44691）

腕足動(dòng)物體型多小，

長寬最多2.5公分，

有的僅1公分左右，

有些化石種類可寬約38公分，

最大的現(xiàn)存種類

長約10公分。

腕足動(dòng)物化石（圖源@Wilson44691）

化石種較現(xiàn)存種類形態(tài)變異大，

一般體呈舌狀或卵圓形。

表面光滑，或有刺，

或覆有板狀結(jié)構(gòu)和嵴。

多淡黃或白色，

但有的具紅條紋或斑點(diǎn)；

有的粉紅、褐色或深灰色。

腕足動(dòng)物化石（圖源@Wilson44691）

菊石是

菊石亞綱物種的通稱，

是一群已經(jīng)滅絕的

海洋軟體動(dòng)物，

為具有螺旋形外殼和

腕的頭足類。

菊石（圖源@digitalatlasofancientlife.org）

它們約在古生代

泥盆紀(jì)早期出現(xiàn)在地球上，

在中生代時(shí)期最為繁盛，

最后與恐龍、箭石等生物

一起于中生代

白堊紀(jì)末期滅絕。

菊石（圖源@ Jonathan R. Hendricks）

由于菊石的演化速度很快,

分布也很廣，非常適合

作為標(biāo)準(zhǔn)化石,

地質(zhì)學(xué)家可以使用它們

來確定含有

菊石化石的地層的年代。

菊石（圖源@Jonathan350）

菊石動(dòng)物在生長過程中

周期性地向前

做升階式的移動(dòng)，

在后方由外套膜分泌出隔壁，

用以支持動(dòng)物體，

增加浮力和加強(qiáng)殼體。

（圖源@Daz Originals）

因此殼體可分為兩部分：

動(dòng)物體棲居而沒有隔壁的部分，

為住室；

具有一系列隔壁的部分

為氣殼，

被相鄰兩個(gè)隔壁所

分隔的空間叫做氣室。

菊石剖面（圖源@Lynn Recker）

隔壁與殼壁的接觸線

叫做縫合線，

是菊石分類中

十分重要的標(biāo)志。

每一個(gè)隔壁

有一個(gè)圓形隔壁孔，

為體管所在位置。

縫合線種類（圖源@Ian Alexander）

體管可能起聯(lián)系軟體與

殼體和調(diào)節(jié)浮力

使殼體沉浮的作用。

它通常位于腹部邊緣，

但少數(shù)類別的體管在背部或

近中心位置。

菊石（圖源@Daz Originals）

菊石殼體外形多種多樣：

由薄板狀至圓球形，

有的呈三角形旋卷，

有的呈直桿狀或呈環(huán)形，

腹部尖形，

平板狀或圓形等。

菊石（圖源@ jonnysek）

殼體表面有時(shí)平滑，

有時(shí)有不同類型的裝飾，

常見的裝飾有生長線紋、

縱旋線紋、橫肋、

瘤、刺、溝、脊等。

（圖源@文獻(xiàn)[4]）

此外，殼體表面有

不同類型的色帶，

但絕大多數(shù)色帶都不能

在化石上保存下來。

（圖源@Jonathan R. Hendricks）

與菊石一起在白堊紀(jì)末期

大量滅絕的還有箭石。

箭石（圖源@Ghedoghedo）

箭石從早石炭世出現(xiàn)，

侏羅紀(jì)至早白堊世達(dá)到極盛，

白堊紀(jì)末絕大多數(shù)絕滅，

是海相侏羅紀(jì)和

白堊紀(jì)地層中的重要化石，

如今的歐洲

是它的主要分布地。

箭石化石剖面（圖源@Antonov）

箭石主要生活在

大陸架海區(qū)，

身體結(jié)構(gòu)與現(xiàn)代烏賊類相似，

但其內(nèi)殼遠(yuǎn)比烏賊內(nèi)殼發(fā)育。

主要由鞘、閉錐和前甲

3 部分構(gòu)成，

其中鞘最容易保存為化石。

箭石結(jié)構(gòu)復(fù)原（圖源@文獻(xiàn)[3]）

箭石長有大約10只觸手，

這些觸手從頭部末端伸出，

帶有吸盆和鉤，

可抓取海洋中的

小型生物作為其食物。

箭石（圖源@Ghedoghedo）

它身體前端的兩側(cè)

長有翼狀的鰭，

能幫助它控制前進(jìn)的方向

并緩慢游動(dòng)。

當(dāng)遇到危險(xiǎn)時(shí)，

箭石還會通過

向外噴射水柱

推動(dòng)自己快速前進(jìn)，

從而擺脫危險(xiǎn)。

箭石群（圖源@PierreSelim）

箭石個(gè)體大小變化較大，

一般鞘長4～12厘米，

身體總長一般為

24～90厘米，

最長可達(dá)4米多。

箭石部分結(jié)構(gòu)化石（圖源@cometshopnew.com）

箭石除用于

確定地層時(shí)代外，

還可測定當(dāng)時(shí)水溫，

對確定古氣候及

大陸漂移提供資料。

箭石（圖源@Géry PARENT）

硅化木是

遠(yuǎn)古樹木的遺骸

經(jīng)過長期的

化學(xué)元素替換過程

（特指硅化過程）

而形成的化石。

硅化木（圖源@Michael G?bler）

生物以木質(zhì)樹的植物形式

在地球上出現(xiàn)已久，

遍及世界各角落，

在世界六大陸都能發(fā)現(xiàn)。

其中以松柏目的硅化木為多。

硅化木（圖源@Jon Sullivan）

一棵樹塌倒死后，

如果因某種原因

被泥土覆蓋，埋入地下，

組成樹干的木質(zhì)有機(jī)物體

便會在周圍土層的溫度和

壓力的作用下逐漸地分解。

硅化木（圖源@Clemens Schmillen）

假如覆蓋木干的

土層和周圍環(huán)境

（包括礦物豐富的地下水）

的濕度、溫度和壓力

符合一定條件，

木干分解出的雜質(zhì)

就會與周圍泥土中的

礦物元素結(jié)合成晶體。

硅化木（圖源@Olga Ernst）

在地下水作用下，

土層中二氧化硅、硫化鐵、

碳酸鈣等礦物

緩慢滲入木干內(nèi)心，

同時(shí)木干外層有機(jī)木質(zhì)被分解，

這些從土層中新滲入木干的

無機(jī)礦物質(zhì)替換了

原樹干中的有機(jī)木質(zhì)。

硅化木（圖源@Jonathan Zander）

以一種物質(zhì)（有機(jī)木纖維）

的分解作用與另一種物質(zhì)

（無機(jī)二氧化硅）的沉積作用

同時(shí)發(fā)生，從而一種礦物被

另一種礦物取代，

這種作用即“交代作用”，

其中以二氧化硅成分為多，

因此也稱“硅化過程”。

硅化木（圖源@Sergio Kaminski）

經(jīng)過千百年不停地

分解替換，

整個(gè)木干的有機(jī)木質(zhì)

會被替換為無機(jī)的硅鈣晶體。

木干的硅化過程完后，

整個(gè)木干就近似于

一個(gè)木干狀玉石，耐保存。

硅化木（圖源@Darwin Pucha Cofrep）

一個(gè)硅化木的完整性取決于

樹木死后至樹干

被全面硅化的時(shí)間間隔。

硅化過程快則

易存留至今且形狀完整，

而硅化過程慢，

則樹干的部分會在土層中的礦物

還未滲入時(shí)分解失形。

硅化木（圖源@Wilson44691）

硅化木的摩氏硬度

為7.0左右，近似石英。

完整的硅化木能夠很精確地

保存原樹木的樹皮痕跡、

細(xì)胞形狀與樹輪，

成為重要的化石樣本。

硅化木放大（圖源@Wilson44691）

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參考資料：

[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、維基百科、搜狐、百度百科等

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