這些五彩斑斕的化石是怎么來的？

明檀

出自加拿大阿爾伯塔省的斑彩石

說起化石，你第一時間想到的是灰不溜秋的石頭吧？但其實，有的化石具有比彩虹更豐富的顏色。

七彩“魚鱗”斑彩石

斑彩石是一種非常美麗的石頭，拿起一塊斑彩石在光下轉動，能看到綠色、紅色、金黃色和藍色等多種絢爛的色彩，它的美麗程度甚至達到了寶石級，深受愛美的女士們歡迎。你一定想不到，這么美麗的斑彩石其實是在地球上生存了3.5億年的軟體動物——菊石的化石。

菊石出現于泥盆紀早期，和恐龍一起滅絕于白堊紀末期。菊石與鸚鵡螺是近親，它們都靠頭部“肌肉”游動。在菊石剛出現的時候，原始海洋中的物種都還是運動能力不強的小型無脊椎動物，也沒有很多的競爭者，那時候的菊石通常背著厚重的硬殼，悠閑地在海里游動。但慢慢地，海洋動物的種類越來越多，到了白堊紀末期，已經有大半的物種比菊石游得快得多，各種魚類和蛸類（章魚、烏賊）動物瓜分著菊石的食物。為了活得更好更久，菊石不斷演化以適應變化的環境，改變硬殼是它們選擇的策略。

菊石的殼是隨著環境的變化逐漸變彎的。研究認為，菊石是由角石類軟體動物進化來的，角石類的殼是筆直的，進化成菊石后，殼就變彎了，并隨著時間的變遷，圈數越來越多。殼被“掰彎”是為了提高運動的速度，研究表明，隨著殼盤旋圈數的增加，游泳速度也在不斷增加。

殼不僅越來越彎，隔室也逐漸增多。菊石的殼是隨著年齡的增長而變大的。剛出生的小菊石的第一個殼叫做原殼，隨著菊石不斷長大，內部的軟體不斷地向前分泌新的殼，殼和殼之間被一片片隔壁分隔開來，就形成了一個個隔室。菊石可以在這些隔室里填充空氣和水，用來控制上下浮沉，原理與潛水艇相似。當隔室中只有氣體時，菊石就會漂浮在海面上，如果在隔室中裝載20%體積的海水，菊石便可以在海中懸浮。

晚期的菊石外殼也變得越來越薄，“減負”后的菊石比之前輩具有更快的游泳速度——最后的糕菊石被認為是菊石類游泳競賽的冠軍。當然，和擅長游泳的魚類、蛸類相比，最快的菊石在速度上也毫無競爭優勢。因此，當小行星撞上地球，很長一段時間地球生物都“缺衣少穿”時，菊石最終沒有競爭過其他海洋生物，走向了滅絕。不過，雖然殼的變化沒有成功挽救菊石，但卻給地球留下了炫麗的寶石——斑彩石。

菊石化石——斑彩石

菊石殼的主要成分是文石和方解石，這兩種礦物的化學成分都是碳酸鈣，由于原子排列方式的不同，形成了不同的礦物，折射光線的效果也不同。文石的晶體呈平行排列，光線照射時會逐層發生反射，這些反射光之間再發生干涉，就會呈現出斑彩石的七色變彩。再加上菊石在不同時期分泌的殼厚度各不相同，殼越厚，越容易形成紅色的變彩;殼越薄，越容易形成藍到紫色的變彩。由于糕菊石的文石層很薄，僅有0.5～0.8毫米厚，折射的光線能很清晰地呈現出來，而如此薄的一層文石，在化石的形成過程中也非常容易碎裂，最后我們看到的就是螺旋形的被“分割”成一片片魚鱗狀的七彩斑彩石。這塊美麗而脆弱的寶石經過工匠們的妙手改造后，將成為點綴女士們美麗容顏的利器。

炫彩的“色斑”歐珀

歐珀也是一種五顏六色的美麗石頭，它擁有紅橙黃綠青藍紫等各色“色斑”，人們為了贊賞它的華麗多彩而稱之為“上帝的油畫”。在這幅“油畫”中，有時候會描繪出遠古時代動植物的“音容笑貌”。

在高溫高壓作用下，巖石和砂礫熔化成了二氧化硅溶液，二氧化硅溶液猶如巖漿流入地表下約40米深處的縫隙中，經過約一二百萬年的冷卻。二氧化硅溶液開始慢慢凝固，最終“浴火重生”，從普通石頭變成了美麗的歐珀。而沉積的過程也相當漫長，大約每500萬年沉積物會增加一厘米的厚度，在這個過程中，二氧化硅溶液可能會覆蓋住各種動植物的遺骸或滲透到其縫隙之中，將之包覆住，最終形成的歐珀就成了動植物化石。

二氧化硅滲透過的動物包括大名鼎鼎的恐龍。在澳大利亞的內陸小鎮閃電嶺附近的專門開采歐珀的韋瓦拉礦區，礦工們發現了一種名為韋瓦拉龍的恐龍遺骸，是很少見的含有下頜和牙齒的恐龍化石。而且，這只恐龍的右下頜中曾有一些二氧化硅溶液“入侵”，現在它已經成了擁有世界上第一個“彩虹”下巴的新潮“達龍”了。人們可以到澳大利亞蛋白石中心博物館一睹它的風采。

除了恐龍，在這個礦區還曾經發現了另一只接受過“歐珀整容術”的動物，那就是現代鴨嘴獸的祖先——硬齒鴨嘴獸。在歐珀的幫助下，這只硬齒鴨嘴獸的顴骨呈現出一種淡淡的乳白珍珠光澤，是亞洲女性夢寐以求的膚色。

在韋瓦拉礦區，二氧化硅溶液還包覆了許多植物殘骸，形成了大量的零碎的植物化石歐珀。植物化石歐珀主要為樹木樹皮、種子和堅果類，大部分都是沒有變彩現象，以黑色或者白色底色為主的歐珀。但也有少數擁有絢爛豐富的變彩效應，并且保留較多植物內部細節的珍貴歐珀，這些都可在澳大利亞的博物館中見到。

恐龍的下巴變成了美麗的歐珀

歐珀之所以具有這樣豐富多彩的顏色是因為其特殊的結構，它是由微小的二氧化硅球體緊密堆積而成的大型三維結構。光線在球體之間的微小空隙發生衍射，同時在球體層間發生干涉作用，分離成了各種波長的光，我們就看到多種色彩。歐珀產生的顏色與二氧化硅球體的直徑有關，直徑在160～220納米之間出現藍綠色變彩，在220～360納米之間出現紅至藍色的全變彩，在370～460納米之間出現紅色變彩，這些變彩呈現出一塊塊色斑的樣子。化石歐珀不僅是寶石界的一大“擎天柱”，更對地質學、古生物學等研究有重大幫助。

“鮮花”怒放化石玉

彩色化石玉是一種來自深海的有機寶石，在或黑或紅的底色上，盛開著一朵朵形態多樣的“菊花”，或呈放射狀，或呈卷紋狀，或花團錦簇，或孤芳自賞……化石玉的顏色多姿多彩，是不可多得的收藏級珍品。顧名思義，彩色化石玉也是一種化石，而“菊花”的前身其實是各種古海洋生物。

因為地形優勢，中國西部地區是品質最好的彩色化石玉的產區。距今4.36億年前，中國西部在火山爆發等劇烈的地殼運動變化中開始由淺海隆升成陸地，再成長為高原，其間一大片海域內所有的古海洋生物被突發的火山所淹埋。這些海百合莖、珊瑚、海膽、苔蘚、層孔蟲和腕足類等古海洋生物的遺骸，經長期沉積、地熱煎烤、造山運動擠壓作用而形成化石。在此期間，因長時間高溫、高壓而產生了大量二氧化硅溶液，溶液滲入部分化石中就形成了被稱為彩色化石玉的寶石。不過，除了中國西部外，世界各地曾發生過滄海桑田的地質變遷的地方也可找到化石玉。

珊瑚玉是發現最多也是最早進入商品市場的化石玉，因其美麗的外形深受消費者青睞。海底火山爆發后產生了很多火山灰，給海洋帶來了豐富的常量元素（如有色元素鐵、銅、錳等和無色元素鎂、鉀、鈉等）以及微量元素（如鋅、鉻、鎳等）。珊瑚蟲在生長的過程中會吸收水中的各種元素，制造堅硬的石灰質骨骼——珊瑚，珊瑚經石化作用后就形成了珊瑚石。不同種類的珊瑚蟲吸收的元素類型不同，如果珊瑚蟲以吸附鐵元素為主，珊瑚石的顏色就是紅色的;如果吸附鎂元素為主，兼有少許鐵質，那么珊瑚石的顏色就會是粉紅色或是粉白色的;如果吸附鎂元素，珊瑚石的顏色就是白色的;吸附銅為綠色，吸附錳為黑色;等等。又經過億萬年漫長而復雜的地殼活動，珊瑚石中滲入了一些硅元素，就形成了多彩的珊瑚玉。目前，中國臺灣是珊瑚玉最大的產地。

珊瑚玉中藏著珊瑚蟲

海百合是地球上最古老的動物之一，已經生存了5億年。在2.3億年前，海洋里到處都生長著海百合，因此一旦發生地質運動，海百合就很容易被掩埋在地層中形成化石。海百合長得很像植物，它會吸收海洋中的鈣質長出長長的莖扎根海底，然后張大花朵樣的嘴巴迎向水流，專等食物“自動”上門。海百合死后，這些鈣質莖萼不易被微生物分解，然后保存下來成為化石。由于海水的擾動，這些莖萼往往不能保存生前的整株“花”的形態，而會分散成一個個小圓圈或五角星聚集在化石表面。海百合化石的主要成分是單晶的方解石，通常是白色的，有時會混入三價鐵離子，呈現出鮮艷的紅色，在青灰色圍巖的襯托下十分美麗。除了做成珠寶首飾外，大塊的化石玉還可被做成茶壺、杯具、花瓶，甚至桌椅等家具。

化石并不都是灰撲撲的，彩虹色的化石甚至能替代人造寶石和建筑材料，裝點出人們豐富多彩的生活。