出品:科普中国

作者:王信松(中国科学院古脊椎动物与古人类研究所)

监制:中国科普博览

化石是远古生命遗留下的记录,是远古生物存在的证据。化石的英文fossils是由拉丁文fossilis演化而来,原意为“地下挖掘而得”。

在参观博物馆见到化石的时候,总有人存在这样的疑惑:这是真的吗?还有些人在野外捡到了鱼目混珠的假化石,却加以珍藏,奉为珍宝。

真假化石,傻傻分不清啊!

现在,我们就来看看哪些是真化石,哪些又是假化石。

真化石里都有谁?

化石是自然形成的,保存于地层中的古生物遗体、遗物、活动遗迹以及残留的有机分子。化石可以分为三种类型:实体化石、遗迹化石、化学化石。

图1 化石分类(图片来源:作者自制)

我们日常见到的化石绝大部分都是实体化石,实体化石又可以分为三类,硬体保存、软体保存、模铸化石。提到化石,我们最先想到的就是硬体保存的实体化石(Hard body preservation),像生物骨骼化石、植物化石等。

图2 硬体保存(顾氏小盗龙)

(图片来源:中国古动物馆)

实体化石中有些比较特殊,它们并不是硬邦邦的石头,而是保存了生物的软组织,例如,琥珀化石、西伯利亚冻土层中的猛犸象等,这些也是化石,是软体保存的实体化石(Soft tissue preservation)。

图3 软体保存(猛犸象化石)

(图片来源:纪录片《Waking the Baby Mammoth》)

模铸化石(Molds and Casts)也是硬邦邦的石头,但是由于古生物的骨骼被分解,没有保存下来,保存下的仅是生物的印痕。

图4 模铸化石(珊瑚印模)

(图片来源:作者提供)

再说第二大类:遗迹化石(Trace fossils)。最典型的遗迹化石就是足迹化石,另外,蛋化石、粪便化石、生物洞穴、钻孔化石等也属于遗迹化石。

第三大类化石是化学化石(chemical fossil),是古生物的有机残留物,包括古DNA、古蛋白质、煤、石油等。

化石的形成条件非常苛刻,因此只有很少一部分史前生命能够形成化石。据古生物学家估计,地球上沉积记录中保存的化石可能不足史前生物圈的1%。

图5 化石的形成过程

(图片来源:作者自制)

博物馆里的化石真的是真化石吗?

在博物馆中,我们经常会见到这样两种化石展品:一种是被压得平平的一块石板(图6),另一种是像雕塑一样立体的动物骨骼化石(图7),这种立体的化石标本叫做装架化石或装架标本。

图6 六道湾乌鲁木齐鲵化石

(图片来源:中国古动物馆)

图7 许氏禄丰龙装架化石

(图片来源:中国古动物馆)

化石会出现这两种状态主要与化石的埋藏条件有关,如果古生物保存在很细腻的沉积物中,经过成岩作用后,被压实得很严重,化石看上去就会像一块石板。例如,我国辽西的热河生物群、德国的索伦霍芬生物群产出的化石,看起来就像块石板。

而如果埋藏古生物的沉积物稍粗,经过成岩作用后,压实没那么严重,化石一般会比较立体,修复后一般能够做成装架化石。其次,这种差异也与古生物的体型大小和骨骼与外壳是否及时被矿物填充有关。

由于化石在自然保存过程中,不可避免地会存在缺失、损坏,导致发掘出土的化石本身就不完整。博物馆在展示装架化石标本时,考虑到展示效果等问题,会参考已经发现的同种生物的骨骼化石,将破碎的骨骼进行黏合,并将缺失的骨骼化石用石膏、纸浆或塑料进行补全。这样的装架化石标本在展示时仍会叫做完整骨架化石,若骨骼化石过少则根本不会做成装架化石展示。简单地说,博物馆里被做成装架化石的一般是真化石。(以后可以更详细地说说)

当然,博物馆的展品中确实存在看起来和装架化石非常像的古生物骨架模型,模型中一块真化石也没有。

其实区分装架化石和骨架模型很容易,对于装架化石来说,起到支撑作用的钢架会暴露在外部,以防破坏化石,脊椎骨会由钢制卡头固定在钢架上,肢骨一般会用扁钢条箍住,固定在支撑钢架上。对于骨架模型来说,支撑钢架一般在骨骼模型内部。

图8 无外部钢制支架的模型(左)有外部钢制支架的化石(右)

(图片来源:作者提供)

不是真化石,是真·假化石

野外有一些构造或岩石,常常被人误认为是化石。如树枝石、姜结石、燧石结核、球状风化的岩石等,它们的成因均与生物无关,这些矿物和岩石被统称为假化石。

对相关知识缺少了解的人普遍存在这样一种想法,人造的是假的,自然形成的是真的。因此很多人捡到假化石后都会认为这是“真的”。我们可以开玩笑地说这是“真·假化石”。

这让笔者想起了一则趣闻,当年傅斯年和郑天挺同在研究所担任所长,傅斯年是正所长,是“正·傅所长”,郑天挺是副所长,是“副·郑所长”。

接下来将列举一些常见的假化石。

1.树枝石

树枝石,中国古代也称模树石,常被误认为是植物化石。由于树枝石被误认为是植物化石的次数太多,以至于它成了假化石最典型的代表。

树枝石的岩石表面有类似侧柏树枝状薄膜或苔藓、藻类等低等植物的印痕,但非植物遗体。其成因是溶解了铁、锰等矿物质的地下水流入岩石的裂隙后,压力降低,溶解的矿物质沉淀在岩石表层,染色所致。

图9 树枝石

(图片来源:作者提供)

2.燧石结核

燧石是一种硅质岩石,燧石结核普遍呈现为结核状、条带状或透镜状,通常存在于碳酸盐地层中,以灰岩、白云岩最为常见。因为常出现在沉积岩中,形状特殊的燧石结核也会被误认为是真化石。

图10 燧石结核

(图片来源:https://www.sandatlas.org)

3.球状风化的岩石

球状风化是一种岩石破碎的现象,常见于花岗岩、玄武岩、砂岩。岩石由表及里呈圆球状层层剥落,棱角逐步圆化。例如花岗岩节理发育,把岩体分成许多岩块,由于温度急剧变化,使岩块的表里和各种矿物胀缩不均,导致岩块表层发生裂纹并不断破碎,岩块逐步变为球状。球状风化的碎屑物质被剥离以后,残留的球形岩块称为石蛋。

有时球状风化的岩石表面像蛋壳破裂的痕迹,因此有些人会误把石蛋当作蛋化石。

图11 球状风化

(图片来源:作者提供)

4.姜结石

姜结石也叫姜石,是粘土质地层中的钙质黄土结核,仅仅因为形态比较特殊,酷似生姜故而得名。它是在岩石风化矿物质运移过程中,不溶于水的钙质矿物,受水的淋溶在地下胶凝富集而成。一些形态特殊的姜结石也会被不明真相的人当作古生物的化石。

图11 姜结石

(图片来源:SpringerLink)

除此之外,还有一些被误认为是化石的奇奇怪怪的东西,总能让人眼前一“辣”,忍俊不禁。

结语

化石是古生物学家穿梭时空,探寻古老年代生物秘密的钥匙,也是能让我们目睹生命传奇的“宝石”,真假之间,希望你能擦亮眼睛,看到生命用亿万年走出的真实印迹。

编辑:孙晨宇

来源: 中国科普博览

“我发现化石了?”“不,你没有。”

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关于化石的真假鉴定