誰(shuí)給化石“染”了色

一些博物館會(huì)展出形態(tài)各異的古生物化石。其中，由動(dòng)物骨骼形成的化石有的為灰白色，有的為棕褐色，還有的呈黑色，而植物化石更是五顏六色。

為什么古生物化石會(huì)呈現(xiàn)出不同的顏色呢？

在回答這個(gè)問(wèn)題之前，我們先了解一下化石是如何形成的。生物死亡后遺體、足跡等被沉積物（如泥沙、火山灰等）迅速掩埋，遺體中的有機(jī)質(zhì)被分解殆盡，只留下骨骼、外殼、牙齒等較為堅(jiān)硬的物質(zhì)，或者留下印模。它們與周?chē)某练e物經(jīng)過(guò)壓實(shí)成巖作用變成石頭，同時(shí)，原來(lái)的成分也被礦物所取代。這樣的古生物遺體或者遺跡被稱(chēng)為化石。

我們今天看到的古生物化石的顏色與生物本來(lái)的顏色完全不同。化石的顏色取決于埋藏環(huán)境的情況，礦物浸染、礦化作用或交代作用以及其他致色因素都會(huì)導(dǎo)致化石呈現(xiàn)出不同的顏色。

礦物侵染

新鮮的動(dòng)物骨骼是白色的，因?yàn)楣趋赖闹饕煞质橇姿徕}和碳酸鈣。相較于地球上的生命歷史而言，第四紀(jì)的動(dòng)物骨骼由于形成時(shí)間較短，最長(zhǎng)的不過(guò)258萬(wàn)年，很多骨骼沒(méi)有受到埋藏環(huán)境太大的影響，所以依然呈現(xiàn)常規(guī)的骨骼顏色。例如，距今30萬(wàn)至21萬(wàn)年的遼寧營(yíng)口金牛山遺址A點(diǎn)的哺乳動(dòng)物骨骼化石就是白色的，第四紀(jì)的鴕鳥(niǎo)蛋化石也是白色的。

發(fā)現(xiàn)于甘肅臨夏盆地的大唇犀頭骨化石表面呈白色，內(nèi)部則充填了黏土礦物。大唇犀生活在中新世晚期，距今有1200萬(wàn)至500萬(wàn)年。

然而，并不是所有的動(dòng)物骨骼化石都是白色或淡黃色的。由于錳或鐵的氧化物附著于表面或者滲入骨骼、牙齒縫隙中，有些埋藏于地下的古生物化石顯現(xiàn)出黃色、褐色、黑褐色、黑色等顏色。如被褐鐵礦侵染的王冠蟲(chóng)化石的顏色為黃褐色或褐色，滄龍的牙齒化石因?yàn)橄嗤脑蚨磺秩境牲S褐色。

礦化作用或交代作用

除了礦物侵染，礦化作用或者交代作用也會(huì)使古生物化石呈現(xiàn)出特別的顏色。礦化作用或交代作用是化石形成的主要機(jī)制：含有礦物的溶液滲透到生物有機(jī)體內(nèi)的縫隙中，進(jìn)而礦化，使得生物組織變得更加堅(jiān)硬。根據(jù)所含礦物的不同，礦化作用可以分為硅化作用、歐泊化作用、黃鐵礦化作用和方解石化作用等。

硅化作用

硅化作用常被描述為“石化作用”。石化作用是指有機(jī)組織被礦物取代，逐漸變成化石的過(guò)程。

硅化木就是由于硅化作用形成的。作為一種比較常見(jiàn)的木化石，硅化木是生長(zhǎng)在幾百萬(wàn)年前或更早以前的樹(shù)木被迅速埋葬于地下后，木材中的有機(jī)質(zhì)在地下環(huán)境中逐漸被地下水中的二氧化硅替換而形成的樹(shù)木化石。雖然樹(shù)木原本的結(jié)構(gòu)和紋理被保留下來(lái)，但其內(nèi)部已經(jīng)完全變成了含硅的礦物質(zhì)，異常致密而堅(jiān)硬。

不同地方形成的硅化木的礦物種類(lèi)不同，主要包括石英、玉髓和蛋白石。比如，形成于緬甸的硅化木又被稱(chēng)作“樹(shù)化玉”，是一種受人歡迎的觀賞石，其主要成分就是蛋白石。

由于硅化木中含有的元素不同，導(dǎo)致它們具有多變的顏色：鐵元素可使硅化木呈現(xiàn)紅色、褐色或是淺綠色，銅元素可使硅化木呈現(xiàn)綠色和藍(lán)色，錳元素則會(huì)使硅化木呈現(xiàn)粉紅色。此外，硅化木還可能有乳白色、煙灰色、黑色等多種顏色，乃至透明。

歐泊化作用

歐泊化作用其實(shí)是硅化作用的一種特殊形式。歐泊的礦物名稱(chēng)為蛋白石，達(dá)到寶石級(jí)別的蛋白石一般被稱(chēng)為歐泊。

歐泊是凝膠狀或液體的硅石流入地層裂縫和洞穴中沉積凝固成無(wú)定形的非晶體寶石礦物，其中有一些動(dòng)植物的遺體被這些液體充填，待液體結(jié)晶后就形成了歐泊化的化石。

歐泊是典型的具有變彩效應(yīng)的寶石，一塊歐泊上可同時(shí)展現(xiàn)出從藍(lán)色到綠色、從黃色到橙色和紅色等多樣的顏色。歐泊的變彩效應(yīng)是由其特殊的內(nèi)部結(jié)構(gòu)決定的。蛋白石內(nèi)部存在著很多厚度與可見(jiàn)光波長(zhǎng)相當(dāng)?shù)募?xì)微葉片狀或者層狀、粒狀結(jié)構(gòu)，由此導(dǎo)致光的衍射和干涉，從而使蛋白石在不同的角度下能夠呈現(xiàn)出絢麗的色彩。

黃鐵礦化作用

黃鐵礦是一種常見(jiàn)的礦物，因顏色呈金黃色，酷似黃金，常被人們誤認(rèn)為黃金，因此，也被稱(chēng)為“愚人金”。當(dāng)含有黃鐵礦的液體進(jìn)入動(dòng)物軀體后，水分蒸發(fā)，黃鐵礦結(jié)晶，最終形成黃鐵礦化的生物化石。此類(lèi)生物化石主要包括菊石、箭石、海膽和三葉蟲(chóng)等海生動(dòng)物。需要注意的是，由于沉積環(huán)境問(wèn)題，陸生動(dòng)物很少會(huì)形成黃鐵礦化的化石。

方解石化作用

方解石的化學(xué)成分是碳酸鈣。如果含有鈣離子的水溶液進(jìn)入動(dòng)物體內(nèi)，替代動(dòng)物原來(lái)的骨骼或者外殼，待水分蒸發(fā)后，留下方解石晶體或者隱晶質(zhì)方解石，就形成了方解石化的化石。這些化石十分漂亮，有的猶如白玉一般。

馬達(dá)加斯加菊石化石因?yàn)槠渫鈿?fù)雜的縫合線(xiàn)像菊花而得名，將它剖開(kāi)后，可以看到菊石內(nèi)部漂亮的方解石結(jié)晶。不過(guò)，并不是所有的方解石化的化石都精美絕倫，絕大部分方解石化的化石為灰色、灰白色、灰褐色和褐色，這是因?yàn)槠鋬?nèi)部摻雜了黏土或者其他礦物。

其他作用

除了礦物侵染和礦化作用，還有一些化石的顏色是由其本身的成分造成的，例如加拿大的斑彩菊石。

加拿大出產(chǎn)的斑彩菊石來(lái)源于7500萬(wàn)至7000萬(wàn)年前。那時(shí)，在斑彩菊石產(chǎn)地附近的淺海處有一座巨大的火山。由于落基山脈頻繁的造山運(yùn)動(dòng)，這座火山時(shí)常噴發(fā)。每次火山噴發(fā)都會(huì)使包括菊石在內(nèi)的當(dāng)?shù)貛缀跛袆?dòng)物迅速斃命，并被掩埋在海底?；鹕交易钃趿司帐z體與海水接觸的可能，地殼運(yùn)動(dòng)又把豐富的鐵、鎂元素帶進(jìn)菊石殘骸體內(nèi)，日積月累，這些菊石就變成了獨(dú)一無(wú)二的斑彩菊石。

斑彩菊石美麗的暈彩源于其多層文石礦物薄層對(duì)光的反射而形成的干涉色。文石礦物薄層的厚度愈大，形成的紅色和綠色愈多；反之，則具有更多的藍(lán)色和紫色。此外，菊石殼中的黃鐵礦等其他礦物質(zhì)成分的含量變化以及微量元素的參與，也會(huì)影響其顏色的形成。