審稿專家：馬志飛

地質(zhì)科普作家，高級工程師

門頭溝區(qū)地處北京西山，這里有幽深綿長的峽谷，蜿蜒曲折的河流，怪石嶙峋的地下溶洞，綠波浩蕩的高山草甸，還有來自遠古世界的神秘使者——古生物化石。

在地球上生命演化的幾十億年中，無數(shù)生物來來往往，在漫長的時光中經(jīng)歷巔峰與終結(jié)。而化石讓我們得以窺見地球億年前的生命原野。當你一錘錘地敲開一塊化石，便開啟了一段塵封的往事。周末假期，化身“野外探險家”，去探索史前生命的奧秘吧！

怎么找化石？我們此行的目的地是門頭溝區(qū)軍莊鎮(zhèn)灰峪村，這里有一座“化石山”。野外的巖石那么多，怎么確定哪些巖石里有化石呢？

首先，讓我們來認識一下巖石。地球上的巖石類型分為巖漿巖、沉積巖和變質(zhì)巖三大類，但只有在沉積巖中才可能找到化石。沉積巖的形成要經(jīng)過漫長的過程，大量碎屑物堆積在凹陷或盆地中，經(jīng)過長期的壓實作用，固結(jié)成巖而形成堅硬的巖石。

沉積巖的形成過程示意圖 來源｜搜狐

在野外怎么識別沉積巖呢？最簡單的方法是看巖石是否“一層一層”的，因為沉積巖在形成時是一層一層往上疊加的，就像做千層餅一樣，因此，沉積巖具有典型的層理構造，巖石的年齡“下老上新”。如果巖石形成時沉積環(huán)境較穩(wěn)定，后期也沒有受到擠壓破壞，那么巖層一般呈水平狀，我們能清晰地看到巖石的紋層。

能明顯看出沉積巖是分層的 來源｜馬志飛

常見的沉積巖類型有礫巖、砂巖、粉砂巖、頁巖、石灰?guī)r等，門頭溝的化石就主要“藏”在砂巖、粉砂巖和頁巖中，形成于距今約2～3億年的石炭—二疊紀。頁巖具有薄頁狀或薄片狀的層理，顏色一般為灰黑色，硬度較低；砂巖按碎屑粒徑從大到小又分為粗砂巖、中砂巖、細砂巖等；粉砂巖的碎屑粒徑很小，主要在0.0625-0.0039mm之間，一般而言，沉積物越細膩，越有利于化石的保存。

來源｜人教版高中地理教材

資料圖片僅供參考

化石的形成當?shù)刭|(zhì)歷史時期生物的遺體、生命活動的遺跡、生物成因殘留的有機分子等被保存在巖層中，就有了化石。化石記錄了遠古生物的信息，是我們回溯過去的“時光機”。從栩栩如生的化石中，我們看到了恐龍的足跡，鳥類的羽毛，魚類的牙齒，樹葉的葉脈，為何經(jīng)歷了幾百萬年，甚至上億年的時間，它們依然保存得較好呢？

始祖鳥化石 來源｜惠俊博

我們知道，動植物死亡后，如果和空氣接觸，軟體組織會很快被微生物分解；而骨骼、牙齒、木質(zhì)纖維等硬體部分更容易被保存，但如果經(jīng)歷長時間的風化、侵蝕作用，硬體部分也會逐漸消失。

那么，化石的形成需要哪些條件呢？

生物死后，必須要被迅速地掩埋，且后期不會被沖刷而露出地表。如果生物遺體落入了河湖、沼澤中，被周圍的沉積物覆蓋而掩埋在水底，瞬間隔絕了空氣，那么形成化石的機率就增加了。前面提到，沉積物被不斷壓實而固結(jié)成巖，當壓力作用過大，生物遺體的形態(tài)會發(fā)生變形，因此，在壓實作用和重結(jié)晶作用較小的情況下，生物遺體才可能形成完好的化石。

化石形成過程 來源｜NDstudies.gov

化石的形成過程必須有石化作用的參與。石化作用是指古生物的遺體、遺物和遺跡通過物理和化學作用，使其變得堅硬如石的過程。今天介紹主要的三種石化作用：

1. 礦質(zhì)充填作用。生物體的某些硬質(zhì)部分如骨骼較疏松多孔，孔隙被礦物質(zhì)所填充，使得硬體變致密堅實、變重而形成骨骼化。

2. 置換作用。巖石中的礦物質(zhì)滲入生物遺體中，并和生物體的組成物質(zhì)發(fā)生交換，經(jīng)過漫長的歲月，生物體的成分被礦物質(zhì)取代形成了化石，而內(nèi)部的結(jié)構保持不變。典型的例子是硅化木，樹木中的碳元素被硅、鈣等元素取代，而樹干的形態(tài)還保持原樣，甚至年輪也清晰可見。

硅化木 來源｜馬志飛

3. 碳化作用。巖石在形成過程中，溫度和壓力會增大，使得生物體被分解、升餾，易揮發(fā)的氮、氫、氧元素逃逸，只有較穩(wěn)定的碳質(zhì)薄膜保留下來成為化石。

幾經(jīng)滄桑巨變，動物的骨骼、植物的葉片等和巖石融為一體，變成了堅硬的化石。后期，在地殼運動的影響下，含有化石的地層被抬升至地表，遭受外力作用的侵蝕，從而暴露出來，就被我們發(fā)現(xiàn)了。

挖化石的技巧終于到了讓人期待的動手環(huán)節(jié)，怎么才能完美地敲出一塊化石呢？“工欲善其事必先利其器”，首先你需要一套裝備——地質(zhì)錘、劈刀、毛刷、手套。找到地層剖面后，從上至下揭取巖層，我們需要的是頁巖巖層。取出巖石后觀察，先看橫截面上是否有化石，如果有，要盡量避免破壞它；縱剖面上，巖石是分層的，上面分布著一些裂縫或縫隙，即為層理，沿著層理，巖石最容易被敲開，含有化石的可能性也較大。然后將巖石放到地面上，最好將其固定，將劈刀的尖端卡在層理處，再用地質(zhì)錘敲擊劈刀另一端，這樣石板就被劈開了。

來源丨某購物網(wǎng)站

一塊石板往往可以被分開為好幾層，每劈開一層，要注意觀察出露面上是否有化石，有時候一塊石板里會有多個化石?；雎逗?，可用毛刷輕輕掃去塵土，再放到收納盒中保存，后期還可以學習化石的修復。大家要記得，千萬不要胡亂地敲，不僅費力氣還會破壞化石的完整性。

認識這些典型的化石灰峪村的地層含有大量陸生植物化石，如鱗木、脈羊齒、楔羊齒、輪葉、科達木等。最后，讓我們來認識一下這些神奇的化石吧。

? 鱗木：為石松綱鱗木目的一屬，具有鱗片狀樹皮，樹干表面有菱形的葉座，葉痕（即葉著生于莖的部分）為橫菱形、斜方形等，而且大小較均勻。

來源丨地球科學大辭典

來源丨百度百科

? 羊齒類植物：屬真蕨綱和種子蕨綱大羽羊齒目，枝葉如羽毛狀排列，其葉形為蕨形葉。根據(jù)蕨葉形態(tài)類型的差異，又分為櫛羊齒、楔羊齒、扇羊齒、脈羊齒等。

來源丨《中國中生代真蕨植物大化石記錄》

來源丨百度百科

? 輪葉：為楔葉綱木賊目輪葉屬植物，是蘆木的葉化石。枝葉兩側(cè)對稱，葉輪生，葉片呈放射狀排列于末級枝或末二級枝的節(jié)部?；矣宄Ｒ姈|方輪葉，每輪葉片為16～20枚左右，葉長短較均勻。

輪葉 Annularia 來源丨《北京地區(qū)首次發(fā)現(xiàn)石炭紀石松化石》，尹繼才、呂林素

現(xiàn)生的木賊類植物 來源丨百度百科

? 蘆木：為楔葉綱木賊目蘆木屬植物，植物體為高10～30m的喬木，樹干具有明顯的分節(jié)，節(jié)間布滿了縱向的、相互平行的紋路，枝葉輪狀生長，地下莖橫臥生長。

輪葉與蘆木復原圖 來源丨維基百科

樹干上的紋路 來源丨地球科學大辭典

? 科達：為科達綱科達屬植物，在石炭、二疊紀最為繁盛，多為細高的喬木，一般高15～30m，其葉片巨大，單葉最長可達1m，寬近20cm，表面具有多條平行葉脈。

來源丨地球科學大辭典

來源丨維基百科

今天的“尋寶探險之旅”就接近尾聲啦，希望你有機會親自開采約3億年前的化石，去解鎖遠古世界的生命密碼，收藏一塊化石，就是收藏一段難忘的穿越時光。

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