化石的奥秘：了解它们是如何形成的，以及如何保存下来的

各式各样的化石是来自地质历史的珍贵礼物，是保存在地壳中的古代生物的迹象和遗迹。化石（fossil）这个词来源于拉丁语fossilis， “fossilis”的意思是“挖掘出来的”，这仍然是我们称之为化石的关键属性。大多数人一想到化石，就会想到动物的骨骼或者植物的叶子和木头，全都变成了石头。但地质学家有更复杂的认识。

1 不同种类的化石

化石包括古代的遗骸，古代生命的实体。这些可能出现在冰川或极地永久冻土层中。它们可能是在洞穴和盐床中发现的干燥的木乃伊遗骸。它们可以在地质时期保存在琥珀卵石中。它们可以被封闭在致密的粘土层中。它们是理想的化石，几乎从未改变过它们作为生物的时代，但它们非常罕见。

生物实体化石，或矿化的生物，恐龙骨骼和石化的木头和其他类似的东西是最有名的化石。在条件适宜的地方，它们甚至可以包括微生物和花粉颗粒(微化石，而不是大化石)。它们构成了化石图片库的大部分。生物实体化石在很多地方都很常见，但在地球上，作为一个整体保存下来，它们是相当罕见的。

古代生物的足迹、巢穴、洞穴和粪便是另一个类别，称为痕迹化石或遗迹化石。它们非常罕见，但化石具有特殊的价值，因为它们是生物行为的遗迹。

最后，还有化学化石，仅由有机化合物或在岩石中发现的蛋白质组成。但是大多数的书都忽略了这一点，石油和煤也被称为化石燃料，是非常庞大和广泛的化学化石例子。化学化石在对保存完好的沉积岩的科学研究中也很重要。例如，在现代树叶上发现的蜡质化合物已经在古代岩石中被发现，这有助于说明这些生物是何时进化的。

2 什么成为化石

如果化石是被挖掘出来的东西，那么它们必须从任何能被埋葬的东西开始。然而，如果你环顾四周，你会发现被埋葬的东西很少会持续。土壤是一种活跃的、有生命的混合物，在其中，死去的植物和动物被分解并循环利用。为了避免这种的崩溃，生物必须在死后不久被埋葬，使其远离所有的氧气。

然而，当地质学家说“很快”时，那可能意味着数年时间。骨头、贝壳和木头等坚硬的部分在绝大多数时候会变成化石。但即便如此，它们也需要特殊的环境才能得到保护。通常，它们必须迅速埋在黏土或其他细小的沉积物中。皮肤和其他柔软部位的保存需要更罕见的条件，比如水化学成分的突然变化或矿化细菌的分解。

尽管如此，人们还是发现了一些令人惊奇的化石: 1亿年前的菊石，其珍珠母质的完整叶子来自中新世岩石，呈现出秋天的颜色; 寒武纪的水母，5亿年前的两细胞胚胎。有一些特殊的地方，地球足够温和，足以大量保存这些东西;它们被称为lagerstätten。

3 化石的形成

一旦被掩埋，有机遗骸要经过一个漫长而复杂的过程才能变成化石。对这一过程的研究被称为埋藏学。它与成岩作用的研究相重叠，成岩作用是将沉积物转化为岩石的一系列过程。

一些化石在深埋的高温和压力下以碳薄膜的形式保存下来。在大范围内，这就是煤层的形成。

许多化石，特别是年轻岩石中的贝壳，在地下水中经历了一些再结晶。在另一些情况下，它们的物质被溶解，留下空间(模具)，再用周围环境中的矿物质或地下流体(形成铸件)填充。

真正的石化是指化石的原始物质被另一种矿物慢慢地完全取代。如果用玛瑙或蛋白石代替，其结果可能栩栩如生，也可能非常壮观。

4 挖掘化石

即使化石在地质年代中被保存下来，也很难从地面取回。自然过程破坏它们，主要是变形的热量和压力。它们也可能消失，因为它们的宿主岩石在较温和的成岩条件下重新结晶。而影响许多沉积岩的断裂和褶皱可以抹去它们可能包含的大部分化石。

化石由于保存它们的岩石的侵蚀而暴露出来。但在数千年的时间里，可能需要从一端到另一端揭开化石骨架的面纱，露出的第一部分会碎成沙子。完整化石标本是稀缺的，这是为什么发现像霸王龙这样的大型化石能成为头条新闻的原因。

除了幸运之外，发现和发掘化石还需要高超的技术和实践。人们使用各种工具，从气动锤到牙签，从珍贵的化石材料中去除石质基质，这使得所有拆封化石的工作都是值得的。

注：所有图片来自网络。