化石的科学价质

摘 要 :文用通俗易懂的语言,生动具体的实例,阐述了化石在研究生物演化、分析岩石形成环境、确定岩石形成时代、寻找各种沉积矿产等方面的科学价质.

关 键 词 :化石；腕足动物；古生物； 欧姆贝；标志层

没学过地质学的人,对化石比较陌生,特别是对化石有什么作用,化石的价值有多大知之甚少.为了让更多的人对化石有进一步的了解,在社会上形成一个重视化石,保护化石的良好风气,利用化石解决一些科学和生产实际问题,本文谈谈化石的科学价质.

一、化石是研究生物演化的原始材料

在岩石中找到某种化石,就说明形成岩石的时代有这种生物生存过.比如,在早寒武世岩石中找到一个莱德莉基虫(Redlichia)化石,就说明在五亿七千万年前,有三叶虫这种生物生存过；在晚二叠世岩石中找到一个腕足类欧姆贝（Oldhamina）化石,地质学家就知道在二亿四千万年前有腕足动物生存过,如此等等.在一万二千年前,地球上还没有出现现代人类,更没有文字记载,如果没有这些化石,人们怎么会知道在几万年前,甚至几十亿年前有哪些生物在地球上生存过呢?所以,化石能说明在地球历史中有哪些生物生存过.生物是由水生到陆生,由简单到复杂,由低级到高级演化的.这些规律,就是科学家对不同时代的化石进行研究,才得出的结论.因而,化石是研究生物演化的原始材料.

二、化石是分析岩石形成环境的有力证据

自然界的生物虽然种类繁多,习性各异,但各种生物都有自己的生存环境.比如：鱼儿离不开水,一旦池塘干枯,鱼就无法生存；青蛙虽技高一筹,能在岸上觅食,但蛙卵和蝌蚪都是在水中发育的,如果没有水,它们也无法繁衍后代；珊瑚必须生活在海洋中,而淡水鱼类在海洋中就会死亡.可见,生物都必须依赖周围固有的环境而生存.由于生物与环境的关系极为密切,同种生物的生存环境又是固定不变的,所以,化石能够确定岩石的形成环境.例如,在岩石中找到生存在海洋中的生物保存成为的化石时,就知道该岩石形成于海洋环境；若在另一地区,同一时代的岩石中只有一些淡水动物化石和完好的植物化石时,就知道该岩石形成于大陆上的湖泊环境.在一定范围内,通过化石对岩石形成环境的研究,可以勾划出当时的海陆分界线,这就是最简单的古地理图.

研究古地理的目的是要确定地球历史中的海陆分布,海岸线位置,海洋范围,海水深度,海水流向,古陆中河流、沼泽、湖泊的分布范围等.通过古地理的研究,不仅可以指导寻找各种沉积矿产,预测和发现新的地层,而且还能让人们知道海陆变迁的过程.例如,喜玛拉雅山现在有八千多米高,是世界屋脊,然而,中国科学院科考队在该山中找到许多海洋生物化石,证明在六千万年以前,这个世界屋脊还是一片海洋.如果没有在岩石中找到这些海洋生物化石,说它在六千万年前是海洋,有谁相信呢?可见,古生物化石为分析岩石的形成环境和研究古地理,提供了有力的证据.

三、化石是推断古气候的基础资料

化石不但能分析出岩石的形成环境,还能分析出岩石形成的气候条件.例如：缺乏年轮的高大乔木化石,反映温暖、潮湿、无明显季节性变化的气候环境.石炭纪全球各地广布的森林沼泽,就是在这一气候条件下的产物.反之,年轮显著,形体矮小的灌木化石,则代表温凉有明显季节性变化的气候环境.所以,化石为分析形成岩石的气候条件提供了十分重要的依据,它是推断古气候的基础资料.

四、化石是确定岩石形成时代的重要依据

地质学家根据时间延续短,地理分布广,特征显著,数量众多的化石,来确定岩石的形成时代.例如,在岩石中找到一个Ophiceras（蛇菊石）化石,马上就知道该岩石是在距今约2．2亿年前的早三叠世早期形成的；在岩石中找到一个Gigantopteris(大羽羊齿)植物化石,就知道该岩石是在2.3亿年至2.6亿年前的晚二叠世形成的.为什么化石能用来确定岩石的形成时代呢?这是因为古生物的演化是不可逆的,即一个物种一旦绝灭或演变成新物种,就不会再重复出现.一定时代形成的岩石中,含有一定发展阶段的古生物化石；一种古生物化石总有一定的分布时间,不会重复出现.这就是用化石来确定岩石形成时代的基本原理.在当前的科学技术条件下,化石是确定岩石形成时代的重要依据.

用化石确定岩石形成的时代,地质界的老前辈作出了表率.在1928年的一天,地质学家黄汲清、丁文江、王曰伦三人在贵阳附近见到大量的石灰岩,根据变质程度较深这一特征,便将其形成时代定为震旦纪（距今6－8亿年）.当晚回到旅店烤火时,丁文江陷入了沉思,很不放心地对黄汲清说：“老黄呀!今天定的这个震旦纪也许靠不住,弄不好会丢我们三人的丑,明天要上山重新打一打化石.”次日,他们上山终于找到了克拉拉蛤化石,从而准确地将这套石灰岩的形成时代定为早三叠世（距今约2.2亿年）.这件事给了黄汲清很深刻的教育和启发,使他深深感到化石的重要.从此,黄汲清走上了学习、研究化石的道路,使他成为一个古生物地层学家,成为一个著名的“黄二叠”.

五、化石是寻找各种沉积矿产的主要标志

化石在寻找沉积矿产方面的应用越来越广泛,因为第一,有些矿产直接和古生物化石有关,如煤、石油、磷矿及石灰岩.煤是古植物堆积、埋藏、变质而成；石油是古生物遗体聚集、分解转变而成；磷矿、石灰岩的部分成因和生物硬壳以及骨骼有关.第二,通过化石资料来确定沉积环境,从而指导找矿.这是因为许多矿产和沉积环境关系密切,如铝、铁、锰、磷矿,它们形成于滨海至浅海环境,由铝矿到磷矿形成的水深逐渐递增.第三,有些矿产和古气候的关系密切,如石膏、食盐及钾盐形成于干燥,蒸发性强的环境.第四,古生物化石用在找矿上,主要是用于确定含矿岩石的时代,分析出含矿层位的分布规律,从而指导找矿.如我国华南最重要的含煤层位――上二叠统龙潭组中的主要可采煤层,正好位于含大量腕足动物化石的“小铁板”石灰岩之下,具有丰富经验的地质学家在寻找这层煤时,常常以腕足动物化石作为向导,顺藤摸瓜,一旦发现含大量腕足动物化石的“小铁板”石灰岩,就知道其下不远处便是这层主要可采煤层了.因此,化石是寻找各种沉积矿产的主要标志.在其他地区寻找煤、石油、天然气、石膏、地下水、铝土矿、金矿、铁矿、锰矿、铜矿、磷矿、盐矿、稀有元素等,也要用到化石.总之,在寻找各种沉积矿产时,都需得到化石的帮助.

综上所述,化石在研究生物演化,分析岩石形成环境和古气候条件,确定岩石形成时代,寻找各种沉积矿产等方面,都能为人类怎么写作.