古生物化石是如何形成的?

地质历史中的古生物遗骸或遗迹,经过沉积和埋藏后,在漫长的地质年代中,可以随着沉积物的成岩过程而变成化石。然而,并不是所有的史前生物都能形成化石。化石的形成过程及其后期保存需要一定的特殊条件。

化石的形成和保存首先需要一定的生物条件。有硬件的生物更有可能被保存为化石。无脊椎动物和脊椎动物骨骼中的各种外壳主要由矿物质组成,可以长期抵抗各种破坏作用。此外,具有角质层、纤维素和几丁质膜的生物,如植物的叶片、笔石的体壁等,容易被破坏,但不容易溶解,在高温下可碳化成为化石。而动物的内脏和肌肉容易氧化腐蚀,除了非常特殊的情况,很难作为化石保存下来。

化石的形成和保存也需要一定的埋藏条件。如果一种生物死后能被迅速埋葬,它将有更多的机会作为化石被保存下来。如果生物遗骸长期暴露在水面或长期留在水底而不被沉积物掩埋,则容易被活的动物吞食或被细菌腐蚀,也容易受到风化和水动力作用的破坏。不同的埋藏沉积物也会使生物形成化石并被保存下来的可能性和条件不同。如果生物遗迹被化学沉积物、生物成因沉积物和细碎屑沉积物(指细粒沉积物)掩埋,在掩埋期间不容易被破坏。但如果被粗碎屑堆积物掩埋,在掩埋过程中很容易被机械运动(粗碎屑的滚动和摩擦)破坏。在特殊条件下,松节油的包裹和冻土的掩埋,甚至可以保存完好的古生物软件,为科学家提供更加全面丰富的科研资料。琥珀中的蜘蛛和第四纪冻土中的猛犸象就是这样保存下来的。

时间因素在化石的形成中也是必不可少的。生物遗骸或其坚硬部分必须经过长时间的掩埋,才能随周围沉积物的成岩过程而变成化石。有时候,一个生物死后虽然被迅速掩埋,但由于冲刷等各种自然力的作用,又重新暴露出来,所以仍然无法形成化石。

沉积物的成岩作用对化石的形成和保存也有很大影响。一般来说,沉积物在固化过程中的压实和结晶作用会影响化石的形成和保存。其中碎屑沉积物压实作用明显,所以碎屑沉积岩中很少有化石能保持原来的立体状态。化学沉积物在成岩作用中结晶往往破坏生物遗迹的精细结构,尤其是深成岩作用、高温高压变质和重结晶作用可严重损伤化石,甚至完全消失。