這些五彩斑斕的化石是怎么來的？

明檀

出自加拿大阿爾伯塔省的斑彩石

說起化石，你第一時(shí)間想到的是灰不溜秋的石頭吧？但其實(shí)，有的化石具有比彩虹更豐富的顏色。

七彩“魚鱗”斑彩石

斑彩石是一種非常美麗的石頭，拿起一塊斑彩石在光下轉(zhuǎn)動，能看到綠色、紅色、金黃色和藍(lán)色等多種絢爛的色彩，它的美麗程度甚至達(dá)到了寶石級，深受愛美的女士們歡迎。你一定想不到，這么美麗的斑彩石其實(shí)是在地球上生存了3.5億年的軟體動物——菊石的化石。

菊石出現(xiàn)于泥盆紀(jì)早期，和恐龍一起滅絕于白堊紀(jì)末期。菊石與鸚鵡螺是近親，它們都靠頭部“肌肉”游動。在菊石剛出現(xiàn)的時(shí)候，原始海洋中的物種都還是運(yùn)動能力不強(qiáng)的小型無脊椎動物，也沒有很多的競爭者，那時(shí)候的菊石通常背著厚重的硬殼，悠閑地在海里游動。但慢慢地，海洋動物的種類越來越多，到了白堊紀(jì)末期，已經(jīng)有大半的物種比菊石游得快得多，各種魚類和蛸類（章魚、烏賊）動物瓜分著菊石的食物。為了活得更好更久，菊石不斷演化以適應(yīng)變化的環(huán)境，改變硬殼是它們選擇的策略。

菊石的殼是隨著環(huán)境的變化逐漸變彎的。研究認(rèn)為，菊石是由角石類軟體動物進(jìn)化來的，角石類的殼是筆直的，進(jìn)化成菊石后，殼就變彎了，并隨著時(shí)間的變遷，圈數(shù)越來越多。殼被“掰彎”是為了提高運(yùn)動的速度，研究表明，隨著殼盤旋圈數(shù)的增加，游泳速度也在不斷增加。

殼不僅越來越彎，隔室也逐漸增多。菊石的殼是隨著年齡的增長而變大的。剛出生的小菊石的第一個(gè)殼叫做原殼，隨著菊石不斷長大，內(nèi)部的軟體不斷地向前分泌新的殼，殼和殼之間被一片片隔壁分隔開來，就形成了一個(gè)個(gè)隔室。菊石可以在這些隔室里填充空氣和水，用來控制上下浮沉，原理與潛水艇相似。當(dāng)隔室中只有氣體時(shí)，菊石就會漂浮在海面上，如果在隔室中裝載20%體積的海水，菊石便可以在海中懸浮。

晚期的菊石外殼也變得越來越薄，“減負(fù)”后的菊石比之前輩具有更快的游泳速度——最后的糕菊石被認(rèn)為是菊石類游泳競賽的冠軍。當(dāng)然，和擅長游泳的魚類、蛸類相比，最快的菊石在速度上也毫無競爭優(yōu)勢。因此，當(dāng)小行星撞上地球，很長一段時(shí)間地球生物都“缺衣少穿”時(shí)，菊石最終沒有競爭過其他海洋生物，走向了滅絕。不過，雖然殼的變化沒有成功挽救菊石，但卻給地球留下了炫麗的寶石——斑彩石。

菊石化石——斑彩石

菊石殼的主要成分是文石和方解石，這兩種礦物的化學(xué)成分都是碳酸鈣，由于原子排列方式的不同，形成了不同的礦物，折射光線的效果也不同。文石的晶體呈平行排列，光線照射時(shí)會逐層發(fā)生反射，這些反射光之間再發(fā)生干涉，就會呈現(xiàn)出斑彩石的七色變彩。再加上菊石在不同時(shí)期分泌的殼厚度各不相同，殼越厚，越容易形成紅色的變彩;殼越薄，越容易形成藍(lán)到紫色的變彩。由于糕菊石的文石層很薄，僅有0.5～0.8毫米厚，折射的光線能很清晰地呈現(xiàn)出來，而如此薄的一層文石，在化石的形成過程中也非常容易碎裂，最后我們看到的就是螺旋形的被“分割”成一片片魚鱗狀的七彩斑彩石。這塊美麗而脆弱的寶石經(jīng)過工匠們的妙手改造后，將成為點(diǎn)綴女士們美麗容顏的利器。

炫彩的“色斑”歐珀

歐珀也是一種五顏六色的美麗石頭，它擁有紅橙黃綠青藍(lán)紫等各色“色斑”，人們?yōu)榱速澷p它的華麗多彩而稱之為“上帝的油畫”。在這幅“油畫”中，有時(shí)候會描繪出遠(yuǎn)古時(shí)代動植物的“音容笑貌”。

在高溫高壓作用下，巖石和砂礫熔化成了二氧化硅溶液，二氧化硅溶液猶如巖漿流入地表下約40米深處的縫隙中，經(jīng)過約一二百萬年的冷卻。二氧化硅溶液開始慢慢凝固，最終“浴火重生”，從普通石頭變成了美麗的歐珀。而沉積的過程也相當(dāng)漫長，大約每500萬年沉積物會增加一厘米的厚度，在這個(gè)過程中，二氧化硅溶液可能會覆蓋住各種動植物的遺骸或滲透到其縫隙之中，將之包覆住，最終形成的歐珀就成了動植物化石。

二氧化硅滲透過的動物包括大名鼎鼎的恐龍。在澳大利亞的內(nèi)陸小鎮(zhèn)閃電嶺附近的專門開采歐珀的韋瓦拉礦區(qū)，礦工們發(fā)現(xiàn)了一種名為韋瓦拉龍的恐龍遺骸，是很少見的含有下頜和牙齒的恐龍化石。而且，這只恐龍的右下頜中曾有一些二氧化硅溶液“入侵”，現(xiàn)在它已經(jīng)成了擁有世界上第一個(gè)“彩虹”下巴的新潮“達(dá)龍”了。人們可以到澳大利亞蛋白石中心博物館一睹它的風(fēng)采。

除了恐龍，在這個(gè)礦區(qū)還曾經(jīng)發(fā)現(xiàn)了另一只接受過“歐珀整容術(shù)”的動物，那就是現(xiàn)代鴨嘴獸的祖先——硬齒鴨嘴獸。在歐珀的幫助下，這只硬齒鴨嘴獸的顴骨呈現(xiàn)出一種淡淡的乳白珍珠光澤，是亞洲女性夢寐以求的膚色。

在韋瓦拉礦區(qū)，二氧化硅溶液還包覆了許多植物殘骸，形成了大量的零碎的植物化石歐珀。植物化石歐珀主要為樹木樹皮、種子和堅(jiān)果類，大部分都是沒有變彩現(xiàn)象，以黑色或者白色底色為主的歐珀。但也有少數(shù)擁有絢爛豐富的變彩效應(yīng)，并且保留較多植物內(nèi)部細(xì)節(jié)的珍貴歐珀，這些都可在澳大利亞的博物館中見到。

恐龍的下巴變成了美麗的歐珀

歐珀之所以具有這樣豐富多彩的顏色是因?yàn)槠涮厥獾慕Y(jié)構(gòu)，它是由微小的二氧化硅球體緊密堆積而成的大型三維結(jié)構(gòu)。光線在球體之間的微小空隙發(fā)生衍射，同時(shí)在球體層間發(fā)生干涉作用，分離成了各種波長的光，我們就看到多種色彩。歐珀產(chǎn)生的顏色與二氧化硅球體的直徑有關(guān)，直徑在160～220納米之間出現(xiàn)藍(lán)綠色變彩，在220～360納米之間出現(xiàn)紅至藍(lán)色的全變彩，在370～460納米之間出現(xiàn)紅色變彩，這些變彩呈現(xiàn)出一塊塊色斑的樣子。化石歐珀不僅是寶石界的一大“擎天柱”，更對地質(zhì)學(xué)、古生物學(xué)等研究有重大幫助。

“鮮花”怒放化石玉

彩色化石玉是一種來自深海的有機(jī)寶石，在或黑或紅的底色上，盛開著一朵朵形態(tài)多樣的“菊花”，或呈放射狀，或呈卷紋狀，或花團(tuán)錦簇，或孤芳自賞……化石玉的顏色多姿多彩，是不可多得的收藏級珍品。顧名思義，彩色化石玉也是一種化石，而“菊花”的前身其實(shí)是各種古海洋生物。

因?yàn)榈匦蝺?yōu)勢，中國西部地區(qū)是品質(zhì)最好的彩色化石玉的產(chǎn)區(qū)。距今4.36億年前，中國西部在火山爆發(fā)等劇烈的地殼運(yùn)動變化中開始由淺海隆升成陸地，再成長為高原，其間一大片海域內(nèi)所有的古海洋生物被突發(fā)的火山所淹埋。這些海百合莖、珊瑚、海膽、苔蘚、層孔蟲和腕足類等古海洋生物的遺骸，經(jīng)長期沉積、地?zé)峒蹇?、造山運(yùn)動擠壓作用而形成化石。在此期間，因長時(shí)間高溫、高壓而產(chǎn)生了大量二氧化硅溶液，溶液滲入部分化石中就形成了被稱為彩色化石玉的寶石。不過，除了中國西部外，世界各地曾發(fā)生過滄海桑田的地質(zhì)變遷的地方也可找到化石玉。

珊瑚玉是發(fā)現(xiàn)最多也是最早進(jìn)入商品市場的化石玉，因其美麗的外形深受消費(fèi)者青睞。海底火山爆發(fā)后產(chǎn)生了很多火山灰，給海洋帶來了豐富的常量元素（如有色元素鐵、銅、錳等和無色元素鎂、鉀、鈉等）以及微量元素（如鋅、鉻、鎳等）。珊瑚蟲在生長的過程中會吸收水中的各種元素，制造堅(jiān)硬的石灰質(zhì)骨骼——珊瑚，珊瑚經(jīng)石化作用后就形成了珊瑚石。不同種類的珊瑚蟲吸收的元素類型不同，如果珊瑚蟲以吸附鐵元素為主，珊瑚石的顏色就是紅色的;如果吸附鎂元素為主，兼有少許鐵質(zhì)，那么珊瑚石的顏色就會是粉紅色或是粉白色的;如果吸附鎂元素，珊瑚石的顏色就是白色的;吸附銅為綠色，吸附錳為黑色;等等。又經(jīng)過億萬年漫長而復(fù)雜的地殼活動，珊瑚石中滲入了一些硅元素，就形成了多彩的珊瑚玉。目前，中國臺灣是珊瑚玉最大的產(chǎn)地。

珊瑚玉中藏著珊瑚蟲

海百合是地球上最古老的動物之一，已經(jīng)生存了5億年。在2.3億年前，海洋里到處都生長著海百合，因此一旦發(fā)生地質(zhì)運(yùn)動，海百合就很容易被掩埋在地層中形成化石。海百合長得很像植物，它會吸收海洋中的鈣質(zhì)長出長長的莖扎根海底，然后張大花朵樣的嘴巴迎向水流，專等食物“自動”上門。海百合死后，這些鈣質(zhì)莖萼不易被微生物分解，然后保存下來成為化石。由于海水的擾動，這些莖萼往往不能保存生前的整株“花”的形態(tài)，而會分散成一個(gè)個(gè)小圓圈或五角星聚集在化石表面。海百合化石的主要成分是單晶的方解石，通常是白色的，有時(shí)會混入三價(jià)鐵離子，呈現(xiàn)出鮮艷的紅色，在青灰色圍巖的襯托下十分美麗。除了做成珠寶首飾外，大塊的化石玉還可被做成茶壺、杯具、花瓶，甚至桌椅等家具。

化石并不都是灰撲撲的，彩虹色的化石甚至能替代人造寶石和建筑材料，裝點(diǎn)出人們豐富多彩的生活。