五彩斑斓的化石：它们是如何形成的？

说起化石，你第一时间想到的是灰不溜秋的石头吧？但其实，有的化石具有比彩虹更丰富的颜色。

七彩“鱼鳞”斑彩石

斑彩石是一种非常美丽的石头，拿起一块斑彩石在光下转动，能看到绿色、红色、金黄色和蓝色等多种绚烂的色彩，它的美丽程度甚至达到了宝石级，深受爱美的女士们欢迎。你一定想不到，这么美丽的斑彩石其实是在地球上生存了3.5亿年的软体动物——菊石的化石。

菊石出现于泥盆纪早期，和恐龙一起灭绝于白垩纪末期。菊石与鹦鹉螺是近亲，它们都靠头部“肌肉”游动。在菊石刚出现的时候，原始海洋中的物种都还是运动能力不强的小型无脊椎动物，也没有很多的竞争者，那时候的菊石通常背着厚重的硬壳，悠闲地在海里游动。但慢慢地，海洋动物的种类越来越多，到了白垩纪末期，已经有大半的物种比菊石游得快得多，各种鱼类和蛸类（章鱼、乌贼）动物瓜分着菊石的食物。为了活得更好更久，菊石不断演化以适应变化的环境，改变硬壳是它们选择的策略。

菊石的壳是随着环境的变化逐渐变弯的。研究认为，菊石是由角石类软体动物进化来的，角石类的壳是笔直的，进化成菊石后，壳就变弯了，并随着时间的变迁，圈数越来越多。壳被“掰弯”是为了提高运动的速度，研究表明，随着壳盘旋圈数的增加，游泳速度也在不断增加。

壳不仅越来越弯，隔室也逐渐增多。菊石的壳是随着年龄的增长而变大的。刚出生的小菊石的第一个壳叫做原壳，随着菊石不断长大，内部的软体不断地向前分泌新的壳，壳和壳之间被一片片隔壁分隔开来，就形成了一个个隔室。菊石可以在这些隔室里填充空气和水，用来控制上下浮沉，原理与潜水艇相似。当隔室中只有气体时，菊石就会漂浮在海面上，如果在隔室中装载20%体积的海水，菊石便可以在海中悬浮。

晚期的菊石外壳也变得越来越薄，“减负”后的菊石比之前辈具有更快的游泳速度——最后的糕菊石被认为是菊石类游泳竞赛的冠军。当然，和擅长游泳的鱼类、蛸类相比，最快的菊石在速度上也毫无竞争优势。因此，当小行星撞上地球，很长一段时间地球生物都“缺衣少穿”时，菊石最终没有竞争过其他海洋生物，走向了灭绝。不过，虽然壳的变化没有成功挽救菊石，但却给地球留下了炫丽的宝石——斑彩石。

菊石壳的主要成分是文石和方解石，这两种矿物的化学成分都是碳酸钙，由于原子排列方式的不同，形成了不同的矿物，折射光线的效果也不同。文石的晶体呈平行排列，光线照射时会逐层发生反射，这些反射光之间再发生干涉，就会呈现出斑彩石的七色变彩。再加上菊石在不同时期分泌的壳厚度各不相同，壳越厚，越容易形成红色的变彩；壳越薄，越容易形成蓝到紫色的变彩。由于糕菊石的文石层很薄，仅有0.5～0.8毫米厚，折射的光线能很清晰地呈现出来，而如此薄的一层文石，在化石的形成过程中也非常容易碎裂，最后我们看到的就是螺旋形的被“分割”成一片片鱼鳞状的七彩斑彩石。这块美丽而脆弱的宝石经过工匠们的妙手改造后，将成为点缀女士们美丽容颜的利器。

炫彩的“色斑”欧珀

欧珀也是一种五颜六色的美丽石头，它拥有红橙黄绿青蓝紫等各色“色斑”，人们为了赞赏它的华丽多彩而称之为“上帝的油画”。在这幅“油画”中，有时候会描绘出远古时代动植物的“音容笑貌”。

在高温高压作用下，岩石和砂砾熔化成了二氧化硅溶液，二氧化硅溶液犹如岩浆流入地表下约40米深处的缝隙中，经过约一二百万年的冷却。二氧化硅溶液开始慢慢凝固，最终“浴火重生”，从普通石头变成了美丽的欧珀。而沉积的过程也相当漫长，大约每500万年沉积物会增加一厘米的厚度，在这个过程中，二氧化硅溶液可能会覆盖住各种动植物的遗骸或渗透到其缝隙之中，将之包覆住，最终形成的欧珀就成了动植物化石。

二氧化硅渗透过的动物包括大名鼎鼎的恐龙。在澳大利亚的内陆小镇闪电岭附近的专门开采欧珀的韦瓦拉矿区，矿工们发现了一种名为韦瓦拉龙的恐龙遗骸，是很少见的含有下颌和牙齿的恐龙化石。而且，这只恐龙的右下颌中曾有一些二氧化硅溶液“入侵”，现在它已经成了拥有世界上第一个“彩虹”下巴的新潮“达龙”了。人们可以到澳大利亚蛋白石中心博物馆一睹它的风采。

除了恐龙，在这个矿区还曾经发现了另一只接受过“欧珀整容术”的动物，那就是现代鸭嘴兽的祖先——硬齿鸭嘴兽。在欧珀的帮助下，这只硬齿鸭嘴兽的颧骨呈现出一种淡淡的乳白珍珠光泽，是亚洲女性梦寐以求的肤色。

在韦瓦拉矿区，二氧化硅溶液还包覆了许多植物残骸，形成了大量的零碎的植物化石欧珀。植物化石欧珀主要为树木树皮、种子和坚果类，大部分都是没有变彩现象，以黑色或者白色底色为主的欧珀。但也有少数拥有绚烂丰富的变彩效应，并且保留较多植物内部细节的珍贵欧珀，这些都可在澳大利亚的博物馆中见到。

欧珀之所以具有这样丰富多彩的颜色是因为其特殊的结构，它是由微小的二氧化硅球体紧密堆积而成的大型三维结构。光线在球体之间的微小空隙发生衍射，同时在球体层间发生干涉作用，分离成了各种波长的光，我们就看到多种色彩。欧珀产生的颜色与二氧化硅球体的直径有关，直径在160～220纳米之间出现蓝绿色变彩，在220～360纳米之间出现红至蓝色的全变彩，在370～460纳米之间出现红色变彩，这些变彩呈现出一块块色斑的样子。化石欧珀不仅是宝石界的一大“擎天柱”，更对地质学、古生物学等研究有重大帮助。

“鲜花”怒放化石玉

彩色化石玉是一种来自深海的有机宝石，在或黑或红的底色上，盛开着一朵朵形态多样的“菊花”，或呈放射状，或呈卷纹状，或花团锦簇，或孤芳自赏……化石玉的颜色多姿多彩，是不可多得的收藏级珍品。顾名思义，彩色化石玉也是一种化石，而“菊花”的前身其实是各种古海洋生物。

因为地形优势，中国西部地区是品质最好的彩色化石玉的产区。距今4.36亿年前，中国西部在火山爆发等剧烈的地壳运动变化中开始由浅海隆升成陆地，再成长为高原，其间一大片海域内所有的古海洋生物被突发的火山所淹埋。这些海百合茎、珊瑚、海胆、苔藓、层孔虫和腕足类等古海洋生物的遗骸，经长期沉积、地热煎烤、造山运动挤压作用而形成化石。在此期间，因长时间高温、高压而产生了大量二氧化硅溶液，溶液渗入部分化石中就形成了被称为彩色化石玉的宝石。不过，除了中国西部外，世界各地曾发生过沧海桑田的地质变迁的地方也可找到化石玉。

珊瑚玉是发现最多也是最早进入商品市场的化石玉，因其美丽的外形深受消费者青睐。海底火山爆发后产生了很多火山灰，给海洋带来了丰富的常量元素（如有色元素铁、铜、锰等和无色元素镁、钾、钠等）以及微量元素（如锌、铬、镍等）。珊瑚虫在生长的过程中会吸收水中的各种元素，制造坚硬的石灰质骨骼——珊瑚，珊瑚经石化作用后就形成了珊瑚石。不同种类的珊瑚虫吸收的元素类型不同，如果珊瑚虫以吸附铁元素为主，珊瑚石的颜色就是红色的；如果吸附镁元素为主，兼有少许铁质，那么珊瑚石的颜色就会是粉红色或是粉白色的；如果吸附镁元素，珊瑚石的颜色就是白色的；吸附铜为绿色，吸附锰为黑色；等等。又经过亿万年漫长而复杂的地壳活动，珊瑚石中渗入了一些硅元素，就形成了多彩的珊瑚玉。目前，中国台湾是珊瑚玉最大的产地。

海百合是地球上最古老的动物之一，已经生存了5亿年。在2.3亿年前，海洋里到处都生长着海百合，因此一旦发生地质运动，海百合就很容易被掩埋在地层中形成化石。海百合长得很像植物，它会吸收海洋中的钙质长出长长的茎扎根海底，然后张大花朵样的嘴巴迎向水流，专等食物“自动”上门。海百合死后，这些钙质茎萼不易被微生物分解，然后保存下来成为化石。由于海水的扰动，这些茎萼往往不能保存生前的整株“花”的形态，而会分散成一个个小圆圈或五角星聚集在化石表面。海百合化石的主要成分是单晶的方解石，通常是白色的，有时会混入三价铁离子，呈现出鲜艳的红色，在青灰色围岩的衬托下十分美丽。除了做成珠宝首饰外，大块的化石玉还可被做成茶壶、杯具、花瓶，甚至桌椅等家具。

化石并不都是灰扑扑的，彩虹色的化石甚至能替代人造宝石和建筑材料，装点出人们丰富多彩的生活。