自然遺產(chǎn) 奧妙無限

我國(guó)自然遺產(chǎn)奇麗壯美，迄今已有14項(xiàng)自然遺產(chǎn)入選聯(lián)合國(guó)教科文組織《世界遺產(chǎn)名錄》。湖南省張家界市武陵源景區(qū)，石英砂巖奇峰林立，地下溶洞滴水成珠；江西省上饒市三清山景區(qū)，花崗巖石峰氣象萬千；石灰?guī)r和白云巖，發(fā)育成瑰麗雄偉的中國(guó)南方喀斯特地貌；風(fēng)化、崩塌等地質(zhì)作用力，催生了赤壁成綺的中國(guó)丹霞地貌；云南省玉溪市澄江生物群化石庫，保存了地球形成早期生命起源的證據(jù)……

自然景觀變幻萬千，地球誕生與發(fā)展的“機(jī)密”蘊(yùn)藏其間。在2024年“文化和自然遺產(chǎn)日”到來之際，國(guó)家自然博物館副館長(zhǎng)張玉光向本刊記者講述了潛藏在自然遺產(chǎn)之中，有關(guān)地球形成與演變的奧妙。

巖石中的秘密：

地質(zhì)作用下的滄海桑田

記者：雄、奇、險(xiǎn)、秀、幽……我國(guó)的14項(xiàng)世界級(jí)自然遺產(chǎn)，呈現(xiàn)出不同的地貌景觀。同樣以巖石、水等自然物質(zhì)為主要構(gòu)成要素，形成的自然景觀為何有的瑰麗奇幻、有的雄偉壯美，形態(tài)迥異、千差萬別，可否請(qǐng)您從專業(yè)角度予以解釋？

張玉光：自然遺產(chǎn)的地貌景觀各有特點(diǎn)。造成這些不同形態(tài)的地理現(xiàn)象，主要的地質(zhì)作用力有兩種：一是外力，二是內(nèi)力。外力是來自地球外部、作用于地殼表層的動(dòng)力，如太陽輻射、風(fēng)化作用、沉積作用等；內(nèi)力是來自地球內(nèi)部、作用于地殼之內(nèi)的動(dòng)力，如地殼運(yùn)動(dòng)、巖漿活動(dòng)等。

以巖漿活動(dòng)造成的火山噴發(fā)為例，玄武巖就是從火山中“噴”出的巖石?；鹕絿姵龅囊簯B(tài)巖漿冷卻、凝固后，形成厚厚的巖層，可以說，玄武巖的存在便是所在地曾出現(xiàn)火山噴發(fā)的證據(jù)。這也造就了玄武巖硬度很高、內(nèi)有氣孔的屬性，因?yàn)閺牡貧?nèi)部噴發(fā)出來、迅速冷凝，必然將空氣裹入其中。地殼深處未噴出地面的巖漿，逐漸冷卻后凝結(jié)成的巖石則是花崗巖，因此花崗巖雖然堅(jiān)硬，卻沒有氣孔。

同為內(nèi)力地質(zhì)作用的地殼運(yùn)動(dòng)，不僅能夠扭曲地表的形狀，地殼間的摩擦還會(huì)產(chǎn)生高溫，改變巖石的性質(zhì)。1976年河北省唐山市發(fā)生7.8級(jí)大地震后，在震區(qū)山間出現(xiàn)了一條規(guī)模巨大的白色石英帶，這也是自然界偶發(fā)現(xiàn)象造就的景觀。

在外力地質(zhì)作用中，沉積作用造就的巖石屬于沉積巖。石灰?guī)r、頁巖、砂巖等作為沉積巖，往往出現(xiàn)在有水的地方，水對(duì)巖石的溶蝕作用，也是世界級(jí)自然遺產(chǎn)——中國(guó)南方喀斯特地貌的重要成因。

當(dāng)內(nèi)外力作用達(dá)到一定條件時(shí)，巖石間可以相互“轉(zhuǎn)化”。石灰?guī)r歷經(jīng)高溫高壓，成分結(jié)構(gòu)改變，轉(zhuǎn)化成的變質(zhì)巖——大理石，是大理玉鐲的原材料。世界級(jí)非物質(zhì)文化遺產(chǎn)——中國(guó)書法使用的硯臺(tái)，是頁巖經(jīng)過高溫烘烤后，軟化變質(zhì)形成的。天然石墨經(jīng)過高溫高壓，則可能變成更加堅(jiān)硬的金剛石，人們俗稱“鉆石”，是目前已知地球上最堅(jiān)硬的自然物質(zhì)。

風(fēng)化、搬運(yùn)、沉積三大外力地質(zhì)作用，共同作用于巖石，經(jīng)過日積月累的演變，會(huì)出現(xiàn)更加奇妙的效果。比如，花崗巖經(jīng)風(fēng)化作用成為粉末，被水沖刷搬運(yùn)到地勢(shì)較低的地帶，歷經(jīng)沉積作用，就會(huì)變成沉積巖，這是一個(gè)天長(zhǎng)日久的過程，或許要經(jīng)過1億年的滄海桑田。巖石經(jīng)過曠日持久的風(fēng)化作用分裂后，其中的礦物與生物有機(jī)質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成了土壤。土壤上長(zhǎng)出草木，在不同地區(qū)自然環(huán)境的雕刻下，形成了千姿百態(tài)的地貌。

化石里的玄妙：

海洋環(huán)境中的生命起源

記者：云南省玉溪市澄江生物群化石庫，完整保存著距今約5.3億年前的化石群，成為我國(guó)首個(gè)化石類世界級(jí)自然遺產(chǎn)。其中保存的化石，涵蓋了16個(gè)生物門類、200余個(gè)物種，多數(shù)為海洋生物。那么，化石的產(chǎn)生與海洋環(huán)境有怎樣的關(guān)聯(lián)，其中又蘊(yùn)藏著怎樣的自然與生命奧秘？

張玉光：地球所在的宇宙空間中，是沒有水的，水是生命的源泉?？茖W(xué)研究成果認(rèn)為，火山噴發(fā)出的水蒸氣，形成了地球上最早的水，這些水匯聚成海洋，海洋孕育了生命。

但凡有生物的地方，一定是有水的地方。留存在巖石中的古生物遺體，形成了實(shí)體化石；腳印等痕跡，形成了遺跡化石；蛋卵等遺物，形成了遺物化石。有化石的地方，一定是生物能夠生存之處，附近一定曾經(jīng)有水，而沉積巖的產(chǎn)生與水密切相關(guān)，因此，若想尋找化石，先要找到沉積巖。在我國(guó)四川盆地發(fā)現(xiàn)的大量植物與恐龍化石，便與這一自然演變?cè)硐嗥鹾稀镞z體、遺跡、遺物經(jīng)過水流沖刷、沙土掩埋，沉積形成化石。

化石形成的概率很小，需要諸多條件巧合。比如，動(dòng)物死亡時(shí)剛好浸入水中，延緩了氧化腐爛，尸體得以較完好地保存，又經(jīng)過沙土等沉積物覆蓋，逐漸抬升出水面，從而得以長(zhǎng)久保留。這也是為何留存至今的化石以骨化石居多，因?yàn)槿怏w腐爛后，經(jīng)過巖層擠壓，留下的多是骨骼。

火山噴發(fā)在極為偶然的情況下，也會(huì)造就化石。比如，火山附近的植物或動(dòng)物，由于火山噴發(fā)死亡后，被火山灰覆蓋，經(jīng)過成巖作用形成化石。但是這種化石的形成，歸根結(jié)底仍然是沉積作用的力量，而非火山噴發(fā)的結(jié)果。總體而言，水生生物形成化石的概率更高。

通過研究化石中留下的蛛絲馬跡，我們可以模擬出古生物生存的早期地球環(huán)境，從而揭示生命演化的奧秘：從最初的生物細(xì)菌，到最早的放氧生物藍(lán)藻，到蕨類植物、種子植物，到無脊椎動(dòng)物，再到魚類、恐龍……地球自然環(huán)境逐漸變得豐富多彩。這也是澄江生物群化石庫再現(xiàn)的生動(dòng)圖景。

如今，當(dāng)人類的足跡邁向地球之外，在太陽系中叩問生命的回響時(shí)，所遵循的規(guī)律仍然是蘊(yùn)藏在自然遺產(chǎn)中的生命奧秘帶來的啟示：距離地球最近的天體，在宇宙大爆炸中形成的自然環(huán)境最相似，出現(xiàn)生命的可能性最高，所以我國(guó)的天問一號(hào)探測(cè)器發(fā)射到了火星。如何在地球之外的天體中探尋生命的跡象？最直接的依據(jù)是，能夠找到土壤的星球可能出現(xiàn)生命，因?yàn)橛型寥赖牡胤骄陀兴拇嬖?，而水是生命之源?/p>