最脆弱的是什麼化石？

化石fossil

保存在地殼的巖石中的古動物或古植物的遺體或表明有遺體存在的證據都謂之化石。

簡單的說，化石就是生活在遙遠的過去的生物的遺體或遺跡變成的石頭。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是遺留下來的痕跡，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。我們把這些石化了的生物遺體、遺跡就稱為化石

詞源：

化石（fossil）一詞來自拉丁語“fossilis”，意思是挖出來。大多數化石是史前生物的能保存下來的堅硬部分，而且這些生物是在化石采集地區生存的。

化石在歷史中

在有文字記載的人類歷史的早期，某些希臘學者曾被在沙漠中及山區有魚及海生貝殼的存在所大大迷惑。公元前450年希羅多德（herodotus）注意到埃及沙漠，並正確地認為地中海曾淹沒過那一地區。

公元前400年亞裡士多德就宣布化石是由有機物形成的，但是化石之被嵌埋在巖石中是由於地球內部的神秘的塑性力作用的結果。他的一個學生狄奧佛拉斯塔（theophrastus）（約公元前350年）也提出了化石代表某些生命形式，但是他認為化石是由埋植在巖石中的種子和卵發展而成的。斯特拉波（strabo）（約公元前63年到公元20年）注意到海生化石在海平面之上的存在，正確地推斷，含有該類化石的巖石曾受到很大的抬升。

在中世紀的黑暗時代，人們對化石有各種各樣的解釋，人們或者解釋為自然界的奇特現象，或者解釋為是魔鬼的特別的創造和設計以便來迷惑人。這些迷信以及宗教權威們的反對，妨礙了化石研究達數百年。大約在15世紀初，化石的真正起源被普遍接受了。人們懂得了化石是史前生物的殘體，但仍然認為是基督教聖經上所記載的大洪水的遺跡。科學家與神學家的爭論大約持續了300年。

文藝復興時期，幾個早期自然科學家，著名的達芬奇論及到化石的問題。他堅決主張，洪水不能對所有化石負責，也無法解釋化石出現在高山上。們肯定地相信，化石是古代生物無可置疑的證據，並認為海洋曾覆蓋過意大利。他認為，古代動物的遺體被深埋在海底，在後來的某個時候，海底隆起高出海面，形成了意大利半島。在十八世紀末和十九世紀初，化石的研究打下了牢固的基礎，並形成一門科學。從那時起，化石對於地質學家越來越重要了。化石主要發現於海相沉積巖中，當海水中沉積物如石灰質軟泥、沙、貝殼層被壓緊並膠結成巖時，就形成了海相沉積巖。只有極罕見的化石出現在火山巖和變質巖中。火山巖原來是熔融狀態，它的裡面是沒有生命的。變質巖經歷了非常大的變化而形成的，使得原始的巖石中的化石一般都化為烏有。然而，即使在沉積巖中，所保留下來的記錄也只是史前動植物的很小一部分。如果考慮到形成化石這一過程所需要的苛刻條件，也就不難理解為什麼沉積巖中所保留下來的也只是史前動植物的很小一部分。

形成條件：

雖然一個生物是否能形成化石取決於許多因素，但是有三個因素是基本的：

（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地被壓碎、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巖或石灰巖。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巖中，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。

其他情況：

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。焦油瀝青的行為好象一個捕獲野獸的陷井，又象防腐劑能阻止動物堅硬部分的分解。洛杉矶的蘭喬?拉?布雷（rancholabrea）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、巨大的陸地樹獺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巖石中，但由於巖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巖變為大理巖，而原先存在於石灰巖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巖層中，也還有很好出露於地表的含化石的巖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。巖石越老，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復雜化了。然而，盡管如此，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，但究竟通過那種途徑，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。當生物在非常干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干旱地區或沙漠地區，並且在遺體不被野獸吃掉的情況下。

大概動物柔軟部分的化石得以保存的最著名的例子是在阿拉斯加和西伯利亞。在這兩個地區的凍原上發現的大量的凍結的多毛的猛犸遺體——一種絕滅的象。這些巨獸有的已被埋藏達25000年。當凍土融解，猛犸的遺體就暴露出來。也有些屍體保存得很不好，當它們暴露出來時，其肉被狗吃了，其長牙被象牙商****。猛犸象的毛皮現在在很多博物館展覽，有的把猛犸象的肉體或肌肉放在乙醇中保存。

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獺的天然形成的木乃伊。這裡的極端干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。

雖然生物體的軟組織的保存形成了一些有趣的和令人歎為觀止的化石，但這種方式形成的化石是相對罕見的。古生物學家更經常地是研究保存在巖石中的化石。

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。由硅質（二氧化硅）組成的骨骼也具有這種性質。微體古生物化石的硅質部分和某些海綿通過硅化而變成化石。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。

在許多地方，植物、魚和無脊椎動物就是以這種方式保存下它們的化石。

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、二氧化硅和各種鐵的化合物。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。