1.“宝石”之成因——琥珀如何形成
无论是在中国还是在欧洲,琥珀都被视为珍贵的宝石。琥珀按其拉丁文来译,意为“精髓”。也有另一种说法认为是来自阿拉伯文,意为“胶”,在中国古代琥珀被视为“虎魄”。
世界最古老的琥珀,大约出现在三亿年前,在英国及西伯利亚发现。在人类历史之中,琥珀是最古老的饰物之一。例如在爱沙尼亚发现的公元前3700年由琥珀制成的坠饰、珠子、纽扣等;在埃及发现的公元前2600年前由琥珀制成的宝物。
现在的松树上也可以发现一些如胶水一样的树脂,也叫做“松香”说得简单一些,琥珀也就是中生代白垩纪至新生代第三纪松柏科植物的树脂,经过地质作用后而形成的一种有机化合物的混合物,其祖先是松树。
通常情况下,琥珀形成需要经过以下三个阶段:
第一阶段,树脂从柏松树上分泌出来;
第二阶段,树脂脱落之后被森林土壤所掩埋,在这一阶段内发生了石化作用,树脂的成分、结构和特征在这一作用下都发生了明显的变化;
第三阶段,石化树脂被冲刷、搬运和沉淀,再经过成岩作用,便形成了琥珀。
琥珀是由碳、氢、氧组成的有机物,也含有其他微量元素。琥珀的形状各不相同,有的状如肾、还有状如结核、状如圆盘。唬珀既软又轻,硬度为2~2.5,相对比重为1.05~1.09,树脂透明或半透明,有光泽。此外,琥珀的颜色也非常丰富,最为常见的有金黄色、黄色、褐色、浅红色、澄红色、黑色等,而蓝色、浅绿色、淡紫色则较少见。
如果琥珀被加热到150℃,就会变软,开始分解;加热到250℃,就会熔融,产生白色蒸汽,并散发出一种松香味。
琥珀最有意思的要数琥珀内部形形色色的包裹体了。有植物包体,还有动物包体,例如伞形松、种子、果实、树叶、甲虫、苍蝇、蚊子、蚂蚁、蚂蜂等。此外,还有气液两相包体,例如圆形、椭圆形的气泡和液体;也有旋涡纹,常见于昆虫包体的周围,是由于昆虫挣扎留下的痕迹;其中也有许多杂质,例如泥土、沙砾和碎屑等。正是由于这些丰富的包裹体才让琥珀更加美丽,同时也为研究当时环境和生物进化提供了有力的依据。
最近几年,科学家从琥珀所含的化石中成功地提取出一些生物的遗传密码DNA。这一发现对生物演化的研究有着非常重要影响。
2.一把双刃剑——化石燃料
煤、石油被称为化石燃料。化石怎么会成为一种燃料呢?事实上,化石燃料也被称为矿石燃料,是一种碳氢化合物或其衍生物。化石燃料所包括的天然资源有煤炭、石油以及天然气等。化石燃料的运用不仅能够取而代之水车和风车,而且也能使大规模工业发展,为人类提供热能。
近年来,化石燃料多用于发电。在燃烧化石燃料的过程中,能够产生大量的能量,从而带动涡轮机产生动力。过去的发电机往往将蒸汽作为燃料推动涡轮机。而在今天,大多数发电站都已经直接使用燃气涡轮引擎。
20世纪至21世纪,世界逐渐向现代化转变,化石燃料的不可再生性带来能源短缺的危机。其中以石油提炼出来的汽油最为严重,是导致全球石油危机的一个重要原因。现如今,世界正趋向发展可再生能源和核能,这可以增加全球能源需求。
长久以来,人类一直在使用燃烧化石,导致温室气体——二氧化碳越来越多,是全球变暖的原因之一。另外,生物燃料中的二氧化碳成分多来源于大气层,因此生物燃料的发展可以大大减少大气层中的二氧化碳含量,温室效应也就可以得到遏制。
全球各地所用的燃料差不多都是化石燃料,例如石油、天然气以及煤。在自然界中化石燃料的形成要经历几百万年甚至更多时间,由于人类的大量开采,几百年内被人类全部用尽。研究表明,现在地下已没有正在形成的煤和石油。
石油也可称为原油,是一种黄色或黑色的可燃性黏性液体,往往与天然气共存,是一种混合物,其构成极为复杂。其性质因不同的产地而不同,密度、黏度和凝固点具有很大的差别,例如凝固点有时高达30℃,有时低至—66℃。此外,石油中各成分的沸点也具有很大的差别,从25℃~500℃。碳和氢是构成石油的主要元素,前者占83%~87%;而后者占11%~14%。不仅如此,原油中还含有少量的硫、氮、氧以及微量金属元素等。从广义上来讲,天然气指埋藏在地层中自然形成的气体的总称。然而我们通常所提到的天然气,是指贮藏在地层较深部的可燃性气体(气态的化石燃料)以及与石油共存的气体(常称油田伴生气)。天然气的主要成分是甲烷。另外,不同地质条件下的甲烷,也含有数量不同的乙烷、丙烷、丁烷、戊烷、己烷等低碳烷烃以及二氧化碳、氮气、氢气、硫化物等非烃类物质。
任何事情都是利弊同行的,化石燃料虽然给人类带了很多方便,但是,也同样给地球带来了严重的污染。
3.扑朔迷离——兔子祖先之谜
蒙古戈壁位于蒙古人民共和国与中国内蒙古自治区锡林郭勒草原的西部,这套地层厚度巨大,沉积类型多样,生物化石种类繁多。早在1921年美国纽约自然历史博物馆组织的“中亚古生物考察团”就这里做了大量的工作,收获颇丰。他们首次发现了恐龙蛋化石,证实了恐龙是卵生的爬行动物,为恐龙的研究写下了精彩的一笔。这项工作开展了10年,直到1932年才结束了这次考察。迄今各国的考察活动还在不断进行,不断给我们带来惊喜。
德国柏林洪堡大学的专家与美国纽约自然历史博物馆的古生物学家在蒙古戈壁发现的一具距今5500万年前的兔子祖先的化石,该种动物以前曾有发现,但如此完整的化石还是首次发现。
化石的研究者,德国柏林洪堡大学的罗伯特·阿斯教授等人在最新一期《科学》杂志中,对这具标本进行了描述。这种动物名为钉齿兽。其属名可以阐明该动物牙齿的特征。钉齿兽的标本保存得相当完整,其骨骼与现生的兔子相似,其后腿长度是前腿的两倍以上。但它有一条长长的尾巴,而它的牙齿与其说像兔子,不如说与松鼠更相似。
阿斯教授称钉齿兽与现代的免类有极为紧密的关系,它的发现有力地支持了“现代胎盘类动物出现于恐龙灭绝之后”的理论。
4.最早的化石
简而言之,化石就是古代生物极其活动遗迹的总称。一般说来,当地球上开始出现生物时,也就有了化石。然而要发现最早的化石,是难上加难。过去,观察只能用眼睛来看,在近代发现的好几具较大的藻类或低等动物化石以当时的科技水平来看,也很早了。随着科技的发展,出现了电子显微镜,所以可以更好地观察那些直径只有几微米的超微体单细胞的原始生物化石。由于电子显微镜的出现,最早化石的出现时间也就相应地提前了。
1968年美国科学家在非洲巴布韦的碳质燧石中,发现了细菌状和藻状有机体,这是世界上公认的最早的化石。
5.木化石如何形成
树木很难在漫长的历史中保存下来。但是在某种条件下,木头也能变成石头。木化石也可以称为硅化木,属隐晶族,硬度为5.5~6.5,比重为2.65~2.66,折射率为1.54~1.55.其形成过程是地质历史时期的树木通过地质变迁,被埋藏在地层中,经历地下水的化学交换、填充作用使这些化学物质结晶沉积在树木的木质部分,将树木的原始结构保存下来,这样就形成了木石化。
在古代,树木被饱含二氧化硅的水所淹没。后来,石英家族的石髓、蛋白石等置换了木头里的细胞,虽然外观并没有发生什么大的变化,其实已经是真正的石头(石英)了。对此,西方神秘学家们认为,本来是一块腐烂的石头,但在石英置换之后,竟会变成不朽的宝石,所以,将木化石认为具有永恒、长寿、永生的能量的特点。
一般情况下,木化石都有较多裂缝或缺口,往往有些地方木头化石已被别的物质,例如玛瑙等填塞或置换,这些自然产物,都是经过漫长岁月而形成的,并没有进行人为填补,所以不应该将其视为瑕疵,而这恰恰是它的奇特之处。