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1、风化作用对化石形成的影响摘要：化石是保存在岩层中的地质历史时期的生物的遗体或遗迹，是古生物学研究的对象。化石具有一定的生物特征，如形态、结构、纹饰和有机成分等能够说明地史时期生物的存在或反映生物活动遗留下来的痕迹。从而可以推断出古代动物、植物生活环境，可以推断出埋藏化石的年代地层和经历的变化，也可以推断出地层所经历的地质构造等。关键字：化石的形成过程：化石是埋藏在地层里的古代生物的遗物。最常见的化石是由牙齿和骨骼形成的。古代动物死后，尸体的内脏、肌肉等柔软的组织很快便会腐烂，牙齿和骨骼因为有机质较少，无机质较多，却能保存较长的时间。如果尸体恰好被泥沙掩埋，与空气隔绝，腐烂的过程便会放慢。泥沙空
2、隙中有缓慢流动的地下水。水流一方面溶解岩石和泥沙内的矿物质，另一方面将水中过剩的矿物质沉淀下来或成为晶体，随着水流会逐渐渗进埋在泥沙中的骨内,填补牙齿和骨骼有机质腐烂后留下的空间。如果条件合适，由外界渗进骨内的矿物质在牙齿和骨骼腐烂解体之前能有效地替代骨骼原有的有机质，牙齿和骨骼便完好地保存成为化石。由于化石中的大量矿物质是极为细致地慢慢替代其中的有机质，所以能完整地保存牙齿和骨骼原来的形态，连电子显微镜才能看清的组织形态都能原样保存。天长日久，骨骼的重量不断增加，由原来的牙齿和骨头变成了还保存牙齿和骨头原有的外形和内部结构的石头，这个过程被称作“石化过程”。除了牙齿和骨骼外，有的动物的粪便也
3、能成化石。例如，有的肉食动物吃肉时是连着碎骨一起吞下的，粪便里有许多没有被消化掉的碎骨，碎骨不容易腐烂，所以也能成为化石。脚印也能成为化石。人或动物踩在泥沙上，造成脚印。泥沙干后，脚印又被另外的物质填满。两种物质都被后来渗进去的矿物质石化后保存下来，但是两种物质的性质不同，软硬不同，容易风化或破坏的程度也不同。一种物质被风化或破坏后，另一种物质便表现为脚印化石。化石影响因素：虽然一个生物是否能形成化石取决于许多因素，但是有三个因素是基本的：（1）有机物必须拥有坚硬部分，如壳、骨、牙或木质组织。然而，在非常有利的条件下，即使是非常脆弱的生物，如昆虫或水母也能够变成化石。（2）生物在死后必须立即避
4、免被毁灭。如果一个生物的身体部分地被压碎、腐烂或严重风化，这就可能改变或取消该种生物变成化石的可能性。（3）生物必须被某种能阻碍分解的物质迅速地埋藏起来。而这种掩埋物质的类型通常取决于生物生存的环境。海生动物的遗体通常都能变成化石，这是因为海生动物死亡后沉在海底，被软泥覆盖。软泥在后来的地质时代中则变成页岩或石灰岩。较细粒的沉积物不易损坏生物的遗体。在德国的侏罗纪的某些细粒沉积岩中，很好地保存了诸如鸟、昆虫、水母这样一些脆弱的生物的化石。 风化作用是地表或近地表岩石和矿物，受温度变化、大气、水和生物作用，发生机械破碎或化学分解、在原地产生碎屑、形成新矿物的作用。其中分为：物理（机械）风化作用、
5、化学风化作用、生物风化作用。1. 物理（机械）风化作用地表岩石因温度变化、孔隙水的冻胀、盐类的结晶等，使岩石崩裂破碎，但化学成分不变，也不形成新矿物，称为物理风化作用按物理风化作用方式（机理）又可进一步分为：（1）岩石的热胀冷缩作用岩石与其他物质一样，会热胀冷缩，但岩石又为热的不良导体，表层与内部之间温差产生的张力，不同矿物膨胀系数不同产生的张力，均可使岩石出现裂缝，使岩石破坏剥落。据观察，沙漠地带昼夜温差可达40，岩石上午外热内冷，傍晚内热外冷，如此反复，最终使岩石破碎。（2）冰劈作用（冻胀作用、冰楔作用）岩石裂隙中的水结冰，体积增加（结冰体积可增大9.2%），撑裂岩石（图9-1），其理与北
6、方冬天水管受冻破裂相同。昼夜温差较大的高寒地区，更有利于冰劈作用的进行。（3）盐类结晶的撑裂作用毛细管把可溶性盐类带进岩石裂隙中，水蒸发后盐类结晶（体积可增大0.5%左右），天长日久，晶体长大膨胀，使岩石破碎，其理类似冰劈。（4）卸载（荷）作用岩石、特别是岩浆岩形成于深部高压环境，当上覆岩石剥去后，压力减小，高压环境下形成的岩石膨胀产生层裂，发生卸荷作用。例如河谷深切于基岩或人工采石，都可产生卸荷作用，形成的裂隙称为卸荷节理，常常平行自由面方向。图9-1 冰劈作用示意裂隙充水（左）结冰后膨胀撑裂岩石（右）物理分化作用对化石的影响：此时在这些物理分化的岩层中的化石就很容易被破裂，使化石分离 ，在
7、后面如果受到地质构造运动，原来完整的化石可能就会分居多地，这样就导致科学研究员由于化石的残缺而研究进展受到限制，甚至判断错误。而且这在化石形成前的影响很大由于动植物死亡后已经被埋藏起来，但慢慢得因为地壳抬升，在经过风化作用，使被埋藏的动植物还没来得及成为化石有裸露在地表，风吹日晒，又一番风化最后连动植物被彻底破坏，导致化石不能形成 ，这也是化石很少的一个原因。2. 化学风化作用地表岩石在H2O、O2、CO2的作用下发生化学变化，并伴有新矿物的形成，称为化学风化作用。化学风化作用的产物：新矿物（黏土、褐铁矿等）、矿物碎屑、离子和胶体、水、气体等。化学风化作用的方式有：（1）溶解作用含有O2、CO
8、2等物质的水溶解矿物的作用。矿物的溶解度从大到小：石盐，石膏，方解石，橄榄石，辉石，角闪石、滑石，钾长石，黑云母，白云母，石英。溶解作用的产物：离子，胶体，难溶物质。（2）水化（水合）作用矿物吸收水，使水加入到自身晶格中，形成含水矿物。例如： CaSO4 + 2H2O CaSO4 2H2O(硬石膏) (石膏)（3）水解作用 矿物遇水离解成离子，形成含OH- 的新矿物。例如：4K(AlSi3O8) + 6H2O Al4(Si4O10)(OH)8 + 8SiO2 + 4KOH (钾长石) (高岭石) （三水铝石） （4）碳酸化作用溶解于水中的碳酸与矿物中的金属离子结合成易溶的碳酸盐而使矿物分解。例
9、如： CaCO3+H2O+CO2 Ca(HCO3) （碳酸钙） （重碳酸氢钙） 重碳酸氢钙溶解度是碳酸钙的30倍。碳酸岩溶解后，不留下残留物。 4K(AlSi3O8) + 4H2O+2CO2 Al4(Si4O10)(OH)8 + 8SiO2 + 2K2CO3 (钾长石) (高岭石)（5）氧化作用矿物中的元素与氧结合。例如： 2FeS2 + 7O2+ 2H2O 2FeSO4 + 2H2SO4 Fe2 (SO4)3 + 4Fe(OH)3(黄铁矿) (硫酸亚铁) （硫酸铁） （褐铁矿）矿物中的变价元素从低价变成高价，例如：4Fe3O4 +O2 + 18H2O 12 Fe(OH) 3 (磁铁矿) (褐
10、铁矿)易发生氧化作用的还有辉石、角闪石、黑云母等含铁矿物。三价铁矿物一般难溶于水，呈红色。南方气温高，有利于氧化作用的进行，所以，红土地是南方有别于北方的景观之一。化学分化作用对化石的影响：而化石绝大部分都在石盐，石膏，方解石，橄榄石，辉石，角闪石、滑石，钾长石，黑云母，白云母，石英等岩层中，所以化石很容易因为以上的化学分化作用下破坏，甚至毁灭。这使得许多化石就这样被破坏，让科研工作者的分析、判断上带来很大麻烦。3. 生物风化作用生物风化作用指生物活动及产物对岩石所起的机械、化学破坏作用。（1）根劈作用岩石裂缝中植物根系生长，犹如楔子，使裂缝扩大、岩石破碎；此外，在风吹动下，岩石裂缝中的树木摇
11、动，犹如杠杆，也能使裂缝扩大、岩石破碎。动物也能产生机械风化作用，达尔文曾经观察到，松散物质被蚯蚓搬运的速率为2.5kg/m2yr，从地质历史的尺度看，蚯蚓的机械搬运量是十分可观的。（2）新陈代谢产物的破坏。植物、动物和微生物在生长过程中，新陈代谢分泌出各种化合物（如碳酸、硝酸及多种有机酸）对岩石产生的腐蚀作用。研究发现，越低级的植物对岩石破坏作用越大，例如，地衣就极易使矿物分解，因为它们依赖岩石组分为营养。（3）腐烂分解产物的破坏。生物死亡腐烂分解，产生腐殖质，不但能促进植物生长，也能使岩石发生化学破坏。生物分化作用对化石的影响：生物分化对化石的影响一般在前期，在化石还未形成之前，例如：某动
12、物在死亡后随一些植物一起埋藏，而植物当中有些成分对此动物会有腐烂作用导致化石不能发育。风化作用正威胁秘鲁沙漠发现的史前巨鲸化石据新加坡联合早报报道，秘鲁沙漠发现史前巨鲸化石，但风化作用正威胁及破坏这些珍贵的化石，地质学家正在争分夺秒地想办法保存它们。据新加坡联合早报报道，秘鲁沙漠发现史前巨鲸化石，但风化作用正威胁及破坏这些珍贵的化石，地质学家正在争分夺秒地想办法保存它们。报道称，专家们是在秘鲁南部的Ocucaje沙漠发现这些巨鲸化石的，一共有15个，形成了一个壮观的“巨鲸墓”。相信它们是生活在300万至2000万年前的巨鲸。秘鲁地质矿业冶金研究院专家指出，发现化石的地方数百万年前曾发生火山爆发
13、，导致许多生物死亡，进而形成化石。领队沙卡尔塔纳说，这是只有在秘鲁的物种，估计重量达500公斤，长6米。化石保护工作的领队沙卡尔塔纳说，沙漠里常年吹刮的强风是这个“巨鲸墓”的最大敌人。地底稀薄的氧气延缓了巨鲸尸体被细菌蛀蚀的过程，但化石出土后，正因风化作用被一点一滴侵蚀，“目前，当局计划在这里建一个古生物公园。在这沙漠底下，或许还藏着更多更珍贵的化石，需要高科技工具探索和发现它们。”秘鲁沙漠的挖掘工作已取得令人瞩目的成果。今年2月，专家发现一个约360万年前的小须鲸遗骸。西部化石风化严重专家吁尽快抢救发掘珍贵标本的当古生物学家们欣喜于在我国大西北找到化石宝库时，一个严峻的现实令人忧心忡忡：风化
14、作用已使大量化石出露地表，如不及时挖掘，短短几年内，珍贵的化石资源将可能随风而逝，消失无痕。中科院古脊椎动物与古人类研究所的多位专家呼吁，应尽快对具有重大科研价值的化石进行抢救性挖掘，从自然风化的“魔掌”中挽救珍贵的化石资源。“主谋”、“帮凶”加速风化甘肃马鬃山，一块恐龙的胫骨化石已出露地表。当古脊椎所的科考队员们用特制的驼毛刷轻轻扫去化石上的风化土，化石也被扫成粉末，与周围沙土一起被狂风吹散。汪筱林研究员告诉记者，除了荒漠化这个“帮凶”外，我国西北地区风大，四季、早晚温差巨大，是风化的“主谋”。马鬃山地区又以松软的页岩、泥岩地层为主，风化非常迅速。2004年，他们到当地踏勘化石点时，曾用编织
15、袋和特制胶水将一些已经出露地表的化石点保护起来，并盖上一层厚厚的浮土。但今年记者却看到，非但浮土早吹得不知去向，连编织袋都已支离破碎，喷过胶的化石也风化得不见踪影。风化现象在新疆昌吉更加严重。负责新疆、宁夏化石采集行动的该所研究员徐星说，在昌吉约80%的化石已风化较严重，失去科研价值。有一年，他们连挖了三四个小山包，发现其中埋藏的化石几乎全部风化，“就像面粉一样，看得到，起不出。”周忠和研究员认为，近年来西北地区日益严重的荒漠化成了风化作用的“催化剂”。与辽西、贵州等地相比，西北地区植被稀少，浮土一吹就散，暴露的岩石在日晒风吹下迅速风化。“如果有土壤覆盖，深藏在岩石中的化石可能保护较好。”“两个婆婆”使化石抢救受阻采集化石的最佳状态是，刚有化石“露头”，就尽快采集，否则暴露地表的化石会在几年内风化殆尽。据汪筱林介绍，地层风化起来好似剥落千层饼，一旦到达化石富集层，化石就会大面积暴露，并迅速风化。目前甘肃马鬃山、新疆昌吉都处于化石大面积暴露并风化的临界期。然而，化石野外采集需要投入大量
