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化石|硅化木的分类、分布、地质成因、地质工作程序

| 招商动态 |2016-11-11

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硅化木,又称木化石、松化石、松石等,产生于一亿多年前的白垩纪时期。当时,由于新生代第三纪以来升降活动为主的新构造运动,火山爆发,熔岩四溢,森林大面积被泥砂埯没于地下,继而在地层压力、地下热力等交替运动影响下,树木的物理性和化学性逐渐变化,特别是富含二氧化硅的地下水的长期侵蚀,树木逐渐被替代置换成为硅化木,而原有的纤维、年轮、节疤、树瘿等均被清晰地保存下来,宛如真实树干。

从硅化木出土的状况和最终形态分析,大体可分为山原石、水冲石和风砺石三大类。山原石即树木硅化后还在原生地,或嵌在岩层中,或埋在沙土中,其质本色,其状原始,树鳞明显,纹脉清晰,犹如被遗弃荒野山川的大树残桩。水冲石即树木硅化后又经地壳运动被洪水、冰川等搬迁至江河低洼之中,再经千万年的激流沙石冲撞磨砺,去软留坚,去粗存精,呈现质坚形美、色艳、纹细、皮润光亮圆纯的硅化木。风砺石,一般是在水冲石的基础上,经地壳抬升至沧桑巨变的高原荒漠,再经风沙磨砺而成的硅化木。

一、硅化木--不可再生的自然遗产

植物遗体化石之一的硅化木以及各种植物、无脊椎动物、脊椎动物化石和遗迹化石,都属于不可再生的自然遗产,必须人人爱护,严加保护。

严格地说,硅化木及生物化石应当属于那些没有经过人为移动,保持原产地地质特征的地质体,它与四周的地质现象构成有机的组合,它记录了各地质时期的各种地质信息,运用这些信息的综合分析,取得有益于人类进步的各种取与求,运用这些信息促进人类的生存、发现与发展。

“古生物化石指是人类史前地质历史时期形成并赋存于地层中的生物遗体和活动遗迹,包括植物、无脊椎动物、脊椎动物等化石及其遗迹化石。它是地球历史的鉴证,是研究生物起源和进化等的科学依据。古生物化石不同于文物,它是重要的地质遗迹,是我国宝贵的不可再生的自然遗产。”(摘自国土资源部地质环境司《中国重要的古生物化石产地及其保护》李明路)

二、原生地硅化本的研究价值

硅化木一般都是高大乔木的石化部分残留体,从硅化木中我们可以获得大量当地、当时及一段年代的古气象资料,如太阳光照、光照长短,雨水多少,丰沛程度,千百年气候变化,植物群落组合,地域间变化关系,经纬度变化关系,地史变化变迁规律。

对生长在温带硅化木树干上的年轮,可清晰的数出其一圈圈的年轮,每一圈为一年形成层,对生长在热带树干上的年轮,由于气候季节性变化小,形成层参生的细胞没有什么差别,硅化木上一圈圈的年轮也就不太清晰了。

硅化木茎干上的年轮,在茎干的韧皮部内侧有一圈细胞生长特别活跃,分裂也极快,促使形成新的木材和韧皮组织称为形成层,形成层增多树干变粗壮,季节变化反应在形成层的变化。相应树种区域性形成层变化规律,是研究古气候的必备资料。

通过对硅化木残余结构分析,从年轮特征可判断出春夏季节是树木生长的旺季,形成层的细胞分裂快、生长快,产生的细胞体积大,细胞壁薄,纤维少,输水导管多,颜色浅,质地疏松称为早材。秋冬季节是树木生长的弱季,形成层的细胞分裂慢、生长慢,产生的细胞体积小,细胞壁厚,纤维多,输水导管少,颜色深,质地紧密称为晚材。早材与晚材构成一圈便是年轮,从年轮中的细微变化关系可推测那一时段的冷暖变化规律。

从出露硅化木树种的分布,赋生的的地质构造单元及地层,在某些方面可以推测出当时的古气侯变化,海陆变迁。

如银杏,它是我国特有的高大乔木,现今国外十分稀少,但在一亿多年前地球上银杏则广为分布,由于古气候的变化,地壳运动使银杏都埋入地下,部分形成硅化木化石。从银杏分布的一个侧面,反映出古气候的变化规律。

如水杉,在一亿多年前的上白垩纪时代,在北极圈广为分布,上白垩纪时代的北极圈气侯温和,不象今日冰雪覆盖,水杉石英硅化木常在该地域中出现。新生代中期气候、地质条件的变迁,水杉逐向欧州、亚州、北美扩展并称霸一时,又在这些地域留下无数的水杉硅化木化石,但到了第四纪大陆冰川密布,气候异常寒冷,欧州、北美水杉灭绝,水杉硅化木化石也不覆存在。但当时中国的第四纪冰川具分散、不连片特点,在沟谷中仍生长着,水杉逃过了冰川的刼难而保存到现代,这时的欧州、北美冰川连片分布,水杉失去了得以生存的环境而消亡,水杉硅化木化石也不覆存在。

地质学家李四光先生是研究世界第四纪冰川的开拓者,在我国第四纪冰川发现于江西庐山,水杉的分布与第四纪冰川的分布息息相关。

1941年在四川万县磨刀溪发现三颗稀有松柏类植物,后来又在湖北东部的利川县发现几百株同样的植物,当时并不知道属珍贵的水杉,查阅世界各国的植物文献也毫无记载,更不知归属哪一种、哪一属,经历了四年,直到1945年才确定为松柏类中的孑遗植水杉,水杉成了活化石,现今生长的水杉与水杉硅化木成为二十世纪植物中的重要发现。

三、地史时期的植物遗体化石

1、地质年代

硅化木化石是在漫长的地质历史时期,在特殊的地质环境下形成的乔木、灌木树干、树根植物遗体化石。

我国幅源辽阔,从元古代到新生代各个地层发育齐全,经历了长达数十亿年的地质历史时期。生物起源从震旦纪算起至今也有八亿余年,据河北蓟县某地变质岩中锆英石同位素年龄测定达三十六亿年,而人类历史仅五十万年。

各地质时代及相关年代如下:

2、植物遗体化石

浩翰宇宙中一颗尉蓝色星球,沦海桑田,海陆变迁,当我们翻开地球上那似“书本”状厚厚的沉积岩时,生物活动的遗体、遗迹,一页页地记录下我们这个星球的变化。

在元古代震旦纪,白云岩、磷块岩中出现的巨环藻、叠层石化石,以及寒武纪陡山沱时期的生物第一次大爆发,古生代开始在碳酸盐岩中普遍出现的以蓝绿藻构成的层纹石、迭层石、核形石,在二迭纪煤系地层粘土页岩中,则开始出现了保存完好炭化了的各类植物叶片化石。

植物逐渐演化进化从胞子植物到被子植物,从大羽羊齿(厥类)植物到二迭纪开始出现高大的乔石如鳞木、栌木,中生代时期尤其是侏罗纪、白垩纪大量的松、柏、水杉、银杏,桫椤,给当时称霸地球一时的恐龙世界提供了丰富的食源。

地质历史时期的山麓、湖相盆地,大河出海口的三角洲,滨海沉积区,为原始丛林的生长构筑了天然集中连片的条件,在各种地质灾害作用下又深埋了这些丛林,植物树干、树根及树叶在地下随着时间的变化,上覆土层(岩层)温度、压力的改变,部分处于还原条件下,有的炭化后形成煤(烟煤,烟煤经变质作用形成无烟煤)、炭质页岩,有的在氧化环境下有机质荡然无存。而另外,也有很少部分植物树干、树根在特定的地质条件下,产生硅化作用使树木变成了硅化木化石。

四、硅化木成因

1、硅化木形成的地质条件

1)、苛刻的地质条件

侏罗纪、白垩纪是地球上生物大爆发的时期之一,那时天上飞的、水中游的、陆地上爬的均由恐龙主宰,整个地球属于“恐龙时代”。与以食植物为生的恐龙相匹配的植物,生长茂盛,森林密布,松、柏、金钱松、落叶松、水杉、云杉、银杏、桦木、桫椤、鸽子树及蕨类丛生。

然而相对而言,至今所见到的恐龙化石及硅化木化石是极其微少的,这与化石形成的苛刻地质条件密切相关。

2)、树木的埋藏

产生于中生代的燕山运动是陆相造山运动,地壳产生错位、断裂、下沉,浅源陷落地震过程中树木堆积埋藏。

在造山运动过程中产生的大面积泥石流,岩崩,海进、海退,洪水的冲刷都可能将树木埋藏。

陆相火山爆发产生大量的炽热气体和铺天盖地的火山灰沉积、大面积覆盖、堆积埋藏森林。

陨石的撞击,地球表层产生形变,部分森林被埋藏。

3)、良好的保存环境

树木在地质灾害中死亡后,必须有一个良好的地质保存环境。若树木曝露地表,由于处于氧化作用状态,木质纤维易腐烂变质。深埋地下造就一个还原环境,树木才能保存。在地下水潜水面以下易受到水质流动干挠破坏,不易保存,在地下水潜水面以上,地层中干燥则易保存,但受不到热液交代,也不能形成硅化木化石。

要造就硅化木化石的形成,必须具备一个相对稳定、地质构造有一定变化、有热液活动,以及封闭的环境。

2、SiO2热液来源

1)、岩浆期后的热液作用

区域性的酸性岩浆岩侵入,是热液的基本来源,尤其在岩浆期后有大量富含SiO2热液在地层中沿裂隙流动,当SiO2达到饱和状态,在特定介质参与下,SiO2从溶液中晶出形成SiO2矿物。

2)、火山喷发热液作用

局部地域内的酸性火山岩浆喷发后期,形成大量的炽热水蒸气和挥发组分,极大的增加了溶解能力,使岩浆中的SiO2及地层中SiO2被带出,形成一定范围内的SiO2热液流动。

3)、地热增温

地层深度按每三十三米增温一度,当地表水沿深大裂隙远移循环至数千米后,形成地下热液。当热液循环富SiO2地层时,在温度、压力及介质的参与下,可溶解部分SiO2形成胶体溶液。

4)、深部岩浆热源

由于构造运动及变质作用的影响,产生切割至近上地幔的深裂隙,受上地幔岩浆源热力作用,地下潜水形成热水溶液,运移过程中在有利地段获取SiO2,形成富SiO2热水溶液。

3、SiO2胶体溶液性质

地壳中分布最广的是水溶胶、结晶溶胶、水凝胶,胶体是一种粒度为1-100nm(1nm=10-6mm)的物质显微质点(分散相), 显微质点是极细小的结晶相,分布于水溶液(分散媒)中,胶体溶液是介于真溶液与悬浊液(乳浊液)之间的一种水的矿化液体,在氧化作用、还原作用、置换分解作用引起分子凝聚。

胶体溶液是由多种分子、原子、离子聚集而成,自然界易形成胶体的元素有Si、Al、Fe、Mn、P、S。在地壳中SiO2胶体溶液是较多的一种。

胶体溶液中的扩散现象与真溶液相比是微弱的,原因系胶体中的SiO2分散相的质点大于离子,因而在胶体溶液晶出的矿物石英、玉髓具不均匀的形态。

SiO2胶体溶液的PH<7呈现酸性,侏罗纪、白垩纪地层以碎屑岩类、粘土岩类为主,也呈酸性状态,因此在酸性介质环境中有利于硅化木形成。

热液作用下难溶的SiO2经机械及化学作用方式呈分散相分布于热水中,形成一种水胶溶体即胶体溶液,胶体质点带有电荷能吸附异性电荷,有机质同样具有吸附异性电荷的能力,SiO2中当电性被中和后则产生沉淀,结晶成石英、玉髓。

当SiO2胶体溶液中产生蒸发及被带异性电荷质点中和后,水胶溶体变为胶凝体,形成蛋白石结晶。

受外界地质应力、热力作用,胶凝体失水,由非晶质的蛋白石,转变为晶质石英、玉髓。

随着时间的延续,也会产生陈化作用,非晶质蛋白石可转变为晶质石英、玉髓。现在观测中生代时期形成的蛋白石硅化木已不覆存在,己重新结晶为石英、玉髓。

4、硅化作用方式及次生浸染

蛋白石、石英、玉髓在硅化木中的交代方式有如下几种。

1)、浸润式硅化作用

SiO2胶体溶液交代硅化木的过程,是在地质环境处于相对稳定状态中,SiO2胶体成浸润式交代,在茎干的韧皮部内侧的一圈细胞构成的形成层中以玉髓为主体充填、交代、结晶,细胞、细胞壁、纤维、输水导管构成微细空间,限制玉髓结晶形态,木质纤维在交代过程中逐渐消失,保留下不溶性细胞痕迹,在每一个细胞腔体内有无数玉髓显微晶粒聚集,在细胞壁上分布的是更为细微的玉髓晶粒。

2)、间隙式硅化作用

SiO2胶体溶液交代硅化木的过程,是在地质环境处于相对不稳定状态中,SiO2胶体成渗透、浸润交代,在茎干的韧皮部内侧的一圈细胞构成的形成层中以石英、玉髓为主体充填、交代、结晶,细胞、细胞壁、纤维、输水导管构成微细空间,限制石英、玉髓结晶形态,同时石英又不受细胞、细胞壁、纤维、输水导管构成微细空间的控制并超越,木质纤维在交代过程中逐渐消失,保留下不溶性细胞痕迹,在每一个细胞腔体内有无数石英、玉髓显微晶粒聚集,在细胞壁上分布的是更为细微的石英、玉髓晶粒。

3)、变动式硅化作用

SiO2胶体溶液交代硅化木的过程,是在地质环境处于相对变动状态中,SiO2胶体成渗透式交代,在茎干的韧皮部内侧的一圈细胞构成的形成层中以石英、为主体,充填、交代、结晶,细胞、细胞壁、纤维、输水导管构成微细空间,石英不受细胞、细胞壁、纤维、输水导管构成微细空间的控制并超越,木质纤维在过程中逐渐消失,在石英单晶粒中保留下不溶性细胞痕迹,在每一个细胞腔体内有无数石英晶粒聚集,在细胞壁上分布的是更为微细的石英,有的单晶石英可穿越数个细胞,在石英中保留下细胞痕迹。

4)、蛋白石交代作用

当SiO2胶体溶液处于分散相大于分散媒状态时,交代硅化木的矿物在茎干的韧皮部内侧的一圈细胞构成的形成层中,以蛋白石为主体充填、交代、结晶,细胞、细胞壁、纤维、输水导管构成微细空间,蛋白石不受细胞、细胞壁、纤维、输水导管构成微细空间的控制并超越,木质纤维在交代过程中逐渐消失,在蛋白石中保留下不溶性细胞痕迹,在每一个细胞腔体内有无数蛋白石聚集,在蛋白石中保留下细胞痕迹。

五、硅化木显微结构特征

1、木质细胞结构

硅化木中完全保留下树木茎干上的年轮,在茎干的韧皮部内侧细胞,木材和韧皮组织形成层,细胞壁、输水导管痕迹。

2、木质细胞变晶结构

在地质应力作用下形成层中细胞、细胞壁、输水导管痕迹产生局部位移,矿物产生变晶。

3、木质细胞碎裂结构

在地质应力作用下形成层中细胞、细胞壁、输水导管痕迹产生局部位移,矿物产生变晶,同时产生碎裂。

4、木质细胞角砾结构

在地质应力作用下形成层中细胞、细胞壁、输水导管痕迹产生局部位移,矿物产生变晶,同时产生碎裂成块,碎块产生不同程度的位移。

5、木质细胞残留结构

硅化木中残缺不全的保留下树木茎干上的年轮,在茎干的韧皮部内侧细胞,木材和韧皮组织―形成层,细胞壁、输水导管痕迹也是部分清晰;部分隐约可见;部分全部消失,由于选择性交代结果,细胞中无充填物仅在细胞壁上进行,细胞呈显微孔穴状。

六、硅化木中矿物形态特征

1、石英

石英系硅化木主要成分,结晶呈他形显微―微细粒状,交代充填细胞。在应力作用下产生变形,晶体拉长或压扁并产生波状消光,他形粒状转变成变晶状。在空心树干的边部,可见石英结晶成半自形―自形晶柱状并常聚集分布,有的构成细小晶簇。石英晶中残留有浅黄褐色木质细胞痕迹。

石英硅化木形成后,由于构造变动产生裂隙,次生石英脉沿裂隙充填,由于构造变动的多期次,可以形成多期次石英脉沿裂隙充填,石英脉属矿化载体,常伴有铜矿、铅锌矿分布。

2、玉髓

玉髓系硅化木主要成分之一,结晶呈隐晶显微粒状集合体,交代充填于细胞中,在应力作用下产生变形,有的产生重结晶逐使晶粒加大。玉髓隐晶集合体在细胞壁处结晶变大,玉髓纤维垂直于细胞壁展布,玉髓中残留有浅黄褐色细胞痕迹。

3、蛋白石

蛋白石系硅化木成分之一,常伴有石英、玉髓参入,结晶呈隐晶均质状集合体,交代充填于细胞中,在应力作用下产生变晶,有的产生重结晶逐使晶粒加大脱水转变成晶质状石英,蛋白石中残留有浅黄褐色痕细胞迹。

4、褐铁矿

处于风化作用状态下的硅化木,受铁质胶体溶液充填、浸染,铁质成极细小质点褐铁矿不均匀的渗透。

5、赤铁矿

处于风化作用状态下的硅化木,受铁质胶体溶液充填、浸染,铁质成极细小质点赤铁矿不均匀的渗透。

6、水云母

水云母是树木生长土壤的主要矿物组分,当树木被掩埋后,土壤被挤入树木中,水云母是一种十分稳定的矿物,当硅化木形成后,水云母被包裹在石英中,变质作用下水云母可转变成绢云母、白云母。

硅化木树根中水云母常成团块分布,在树干空心硅化木中,也是水云母常出现地方。

7、方解石

表生状态下碳酸钙溶液沿硅化木表面及裂纹中沉淀结晶,方解石脉纵横贯穿,生物的作用在硅化木表面有藻类生长,方解石构成层纹石。

8、高岭石

表生状态下Al2O3胶体溶液,沿硅化木表面及裂纹中沉淀结晶,高岭石充填。

七、硅化木种类

1、硅化木矿物种类

作者对数千件硅化木标本鉴定结果及相关资料分析,硅化木矿物种类以石英为主,其次玉髓,蛋白石十分稀少。

矿物学分类为:石英硅化木、玉髓硅化木、蛋白石硅化木。

从硅化木的残余结构分析,部分蛋白石硅化木己转变为石英硅化木,尚见脱水作用下的弯曲裂隙残留。中生代时期形成的蛋白石硅化木,由于时间长远,应力作用、热力作用及陈化,现已转变成石英硅化木,只有新生代的蛋白石硅化木才得到保存。

2、硅化木颜色种类

1)、白色硅化木

矿物纯净度高,粒度均匀,组成单一,细胞残留色浅,细胞壁残留物极少,细胞形态主要从石英、玉髓交代、充填、堆积形成的细胞轮廓判断。树种多以水杉,银杏等非产树脂性植物为主,后期浸染作用微弱。白色硅化木较少见。

2)、灰色硅化木

矿物纯净度高,粒度均匀,组成单一,细胞残留色深,细胞壁残留物较多,细胞形态主要从石英、玉髓交代、充填、堆积形成的细胞轮廓及明显的细胞壁判断。树种多以水杉,银杏等非产树脂性植物为主,后期浸染作用较强。灰色硅化木常见。

3)、黄色硅化木

矿物纯净度高,粒度均匀组成单一,细胞残留色深,细胞壁残留物较多,细胞形态主要从石英、玉髓、蛋白石交代、充填、堆积形成的细胞轮廓及明显的细胞壁判断。树种多以松,柏等产树脂性植物为主,黄色在硅化木中分布均匀,里、外一致,与原始木质相关,黄色硅化木常见。 另一种黄色硅化木。由于Fe2O3的黄色矿物相的浸染作用,使硅化木呈显黄色,这种黄色是不均一的,有浅深之分。

4)、褐色硅化木

矿物纯净度高,粒度均匀组成单一,后期氧化铁质浸染并深入细胞,残留色浅―深,细胞壁残留物少―较多,细胞形态主要从石英、玉髓、蛋白石交代、充填、堆积形成的细胞轮廓及明显的细胞壁判断。各树种均有。

受Fe2O3的褐色矿物相浸染,使硅化木呈显褐色。在硅化木中整体呈褐色者少见,大多数呈斑块状、花斑状或一团团的分布。

5)、红色硅化木

矿物纯净度高,粒度均匀组成单一,后期氧化铁质浸染并深入细胞,残留色浅―深,细胞壁残留物少―较多,细胞形态主要从石英、玉髓、蛋白石交代、充填、堆积形成的细胞轮廓及明显的细胞壁判断。各树种均有。

受Fe2O3的红色矿物相浸染,使硅化木呈显红色。在硅化木中整体呈红色者少见,大多数呈斑块状、花斑状或一团团的分布,当硅化木中充填、交代物为玉髓质时,常展现一种似玛瑙状的外貌。

6)、绿色硅化木

矿物纯净度高,粒度均匀组成单一,后期CuC03质浸染并深入细胞,残留色浅―深,细胞壁残留物少―较多,细胞形态主要从石英、玉髓、蛋白石交代、充填、堆积形成的细胞轮廓及明显的细胞壁判断。各树种均有。

受CuC03浸染,使硅化木呈显绿色。孔雀石呈薄膜状附着于硅化木表面及裂隙中,在硅化木中常成片分布,也呈斑块状、花斑状出现。

3、玛瑙状硅化木

曾有报导一种“玛瑙硅化木”,这在自然界是不存在的,在成因上大相径庭。当结晶致密细腻的玉髓硅化木被后期氧化铁质浸染,有时氧化铁质浸染依附于年轮展布,外貌酷似玛瑙,将这种具有玉石质地的硅化木,可称为“玛瑙状硅化木”。

最近笔者检测了一批“玛瑙状石英玉髓硅化木”有红色、褐红色、浅褐黄色、乳白色、墨黑色、灰色,亦有几种颜色混合或有规律分布,由于硅化作用强烈,木质纤维细胞结构残存极少,有的局部可见环状年轮、细胞的形貌,抛光后细腻光润,玉石感极强,多由石英、玉髓矿物组成,但形似玛瑙而非玛瑙。

玛瑙在矿物、岩石学中赋于特定的定义和形成机理,玛瑙是一种分泌体,是在一定的空间中(多呈圆形),自外向内生长结晶而成,结晶充填整个空腔。分泌体的典型特征为同心层状条带的色环,系分泌作用过程中,SiO2凝胶在空穴中缓缓沉淀结晶而成,有的在中心空腔的壁上生长着石英晶簇。

玛瑙多产于火山岩的气孔中;沉积岩中硅质岩的空穴处;热液石英脉的石英晶簇的壁端。在云南、贵州、四川三省交界处近五十万平方公里上,分布着二叠纪峨眉山玄武岩,在一种气孔状玄武岩内,气孔中的充填物为各种颜色的玛瑙,雨花石大多数也属玛瑙,巴西盛产的紫晶晶簇洞中,在其壁端分布着条带状玛瑙。

4、特殊硅化木

1)、扁平、扭曲硅化木

硅化木形成后所处的地质结构不同,展现的形状也各不相同,作者曾见于白垩纪地层中的松柏类石英硅化木,在后期压应力作用下呈扁平状。在另一处四周为扭曲褶皱的侏罗纪地层,出露松柏类石英硅化木,树干成“S”状。

2)、炭化石英硅化木

作者见到一炭化石英硅化木,树干高约二米,树干直径一米余,奇特之处在于树干三分之二以上硅化,形成坚硬的石英硅化木,三分之一为炭化后形成可燃性炭。形成机理推测认为系树干在生长时受到雷电的霹雳击中燃烧炭化,后埋藏地下硅化而成。

3)、碧玉状硅化木

碧玉状硅化木系结晶细腻致密,经过铁质浸染后颜色成褐色调的石英硅化木、玉髓硅化木、蛋白石硅化木,由于应力作用常压扃平状。

4)、藻附着硅化木

硅化木形成后长期浸泡在低温的碳酸钙液体中,滋生的藻类层纹石,附着生长于硅化木上,形成藻层纹的包裹现象。

5)、水晶硅化木

硅化木形成后又遭受多次SiO2的作用,在硅化木的有利地段、空间形成第二世代、第三世代的水晶。

八、硅化木地质工作程序

1、野外工作程序

硅化木产地的区域地质构造特征,地质时代,产地周边地域内动物、植物化石分布状况,硅化木四周围岩种类及名称。在产地对硅化木实地素描,地层剖面,实地摄影、录像。

2、植物名称鉴定

依据硅化木树皮花纹,年轮圈数,形成层特征,细胞大小、形态,细胞壁,输送水导管,根、茎、叶特征及残留物确定植物名称。硅化木属高等植物尽可能分出门、纲、目、科、属、种。

3、岩矿鉴定

矿物成分及含量可以确定硅化木矿物类型,结构构造类型,细胞大小,细胞壁、导管是否保持原状,残留物特征,年轮清晰度,石英、玉髓、蛋白石结晶大小、自形程度,硅化作用交代方式,强弱程度,交代特点,次生矿物充填方式,浸染特点,矿化情况,外力作用下矿物变晶程度,结构破坏方式。

九、硅化木现状及保护

1、硅化木化石惨遭厄运

自从硅化木化石被一些人们相中以后,于是很快的进入了商品市场领域,实际上应属黑市交易,在这一过程中参与的不仅个人,也有政府机构。产于全国各地山间、旷野,沉睡亿万年的硅化木化石便开始惨遭厄运,被挖、采、盗、贩运,破坏之风席卷各地十分严重、万分猖獗,一颗颗硅化木化石从穷乡辟壤、偏远山寨、深山老林中流向各地。

新疆维吾尔自治区奇台县将军庙硅化木是亚洲最大的硅化木化石群,被挖、采、盗、贩运达7.5吨,原地面出露上千余株,有的直立地面高达3余米,现硅化木仅存600余株,树墩、根系人为破坏严重一片狼藉,当时硅化木石林的巍巍壮观地质景观已荡然无存,展现的是一遍凄凉之景。

辽宁省北票市是北方硅化木主产区之一,松柏类硅化木树干保存长而粗大,粗壮的被贩卖,很多异地建造硅化木林均来源于此地。

2、硅化木厄运来自何方?

硅化木化石惨遭厄运的事实现仍在延续,还在发展。究其原因归纳如下八个方面。

(1)、贫困地区急于脱贫

贫困地区人们心目中的一种观念“吃山靠山”,山里有的只要能卖钱的挖出来就卖,在一些有硅化木化石储藏有利地区,外地商贩的诱惑,更使人流穿梭如织。买掉了山里的宝贝,留下的是一时的经济利益,带来的仍是长期的贫困,常言道:留得青山在,不怕没柴烧!

(2)、贩运的丰厚利润

贩运硅化木化石的丰厚利润,是促使硅化木化石惨遭厄运的罪魁祸首,二十世纪九十年代,一块厅堂石收购价仅几十元,出手便上千元,一块袖珍硅化木收购价仅几元,出手便上百元。而今飞涨,一棵树干一米长,直径三十厘米,形态完美,年轮清晰,有树皮、树结的硅化木价格达万元以上,丰厚利润让不法分子铤而走险,结果自毙!

(3)、各地兴起的异地侏罗纪公园

各地兴起创意的新、奇、特、异的侏罗纪公园纯属于商业性抄作行为,它以大量收购各种硅化木为代价,用异地硅化木化石营造布置景区,企图构筑一幅侏罗纪时期植物、动物盛世景观,在广东、江苏、北京、辽宁、山西均有之,据报寻还在不断发展。

硅化木一旦脱离原产地,存在的意义也仅是一块化石标本,内在的更深层次的地史内涵己不复存在,失去一定的科学价值!

(4)、镇店镇厂吉祥之物

购买一件大型硅化木作为镇店、镇厂吉祥之物,或作为店、厂、公司的“形象大使”己是一种潮流、时尚,传闻一件生长千年的硅化木树根,五百万元还不卖。中国店、厂、公司多如牛毛,尚若千分之一需要,硅化木又何处寻觅?

(5)、工艺品新产品开发

硅化木作为工艺品的开发,是人们在经济领域中看好的新“亮点”,惊呼找到了树木宝石原料。要开发必然需要很大量的硅化木原材料作后盾,势必又将“采伐”各地很多硅化木,硅化木又产在哪里呢?

(6)、硅化木观赏石的时尚作用

当今硅化木观赏石已成为观赏石类木化石的主要品种之一,由于硅化木产自地质远古时代,早于人类问世又蕴藏着神奇的文化内涵,古植物的神秘色彩伴随着美丽的年轮,挺拔铿锵的躯干,是硅化木走俏的原因。

收藏者又可将此列为专题收藏,分门别类按年代、植物门类、产地、产状、赋存地层性质,研究硅化作用方式、硅化程度,植物进化史,地质变迁史等。

在商业运作中又可作为猎奇的对象,多数硅化木与恐龙在地球上的出现几乎同步,若在人口密集,高楼林立的城市中心,添加一个清新的地质远古时代的乐园,城市中将增一分异彩,人们将纷至沓来,生意也一定兴隆,江苏常州兴建的恐龙园使侏罗纪时代再现人们眼前。硅化木无论大小分别都可作为园林石、厅堂石、案石,若加底座装饰更具优美、典雅之感。

硅化木又具有特殊身价与一般石头更有差别,它可充当各种角色,进入高雅之堂,身价百倍,也是黎民百姓的藏品,亲朋好友相聚又可作为寒喧的话题。

观赏石需要大量品质上乘的的硅化木,大量的需求产生了硅化木又去哪里寻觅?

(7)、旅游地质资源开发观念的的淡漠

北京西北部的延庆县仓米古道景区,白河流域新建成的硅化木地质公园,总面积达226平方公里,是侏罗纪硅化木群分布最广、规模最大、保存最完整的原地保护与开发的的典范。具有学术研究,科学普及,文化娱乐、走走看看的多种作用,旅游促进了经济发展。

最近欣闻浙江省东部新昌县镜岭安溪一带近期将建设一座以白垩纪地貌为特色的国家级地质公园。这片硅化木又得到了保护,同时又得到了开发,值得庆幸。

对于那些硅化木不靠近城镇,但与其它景点可联线的,可招商引资开发新的景区。

对于那些分散的硅化木,但四周地质景观丰富,虽不靠近城镇,中近期有可能开发的,硅化木不宜采掘,联同其它地质,山野景点一并开发。 对于那些另星分布但有科学价值的硅化木,采掘应先报上级主管部门审批,并作好采前的地质记录,生存环境的录像。 对于那些属国家一级、二级外另星分布,残缺不全的硅化木,采掘应先报上级主管部门审批,再作其它利用。

(8)、国家保护法规的滞后

国家保护法规的滞后,给狂采泛伐硅化木带来无穷无尽的灾难,前车之鉴不可淡忘,诸如山东临朐山旺第三纪的硅藻土中化石圆基香椿、胡桃、昆虫、玄武蛙、螳螂、蝾螈、龟、鸟、野猪、三角原古鹿、纤细近五角犀、东方祖熊层,贵州镇宁三叠纪的海百合化石层,湖南永顺寒武纪的三叶虫化石层,贵州兴义三叠纪的贵州龙化石层,辽宁北票中华龙鸟化石层,辽宁朝阳、锦州中生代中鸟鱼化石层,河南西峡侏罗纪恐龙蛋化石层,新疆奇台县将军庙硅化木化石层,都是在惨遭破坏后才滞后立法保护,有的地方己晚唉! 国家立法应当走在事态发生之前,尤其是我国各基层的县、乡、镇国家政权机构,更要密切注视着所管辖的国土上各种动静,以国家法律衡量一切,保卫国土资源不遭破坏。

3、建立法规保护生物遗体和活动遗迹

据资料国家对珍贵、稀有和其他具有重要科学、社会价值的古生物化石,实行重点保护。又根据国土资源部起草的《古生物化石保护管理规定》(审定稿),国家重点保护的古生物化石分为两级。

(1)、国家一级重点保护古生物化石

1)已经过正式研究发表的古生物种属的模式标本;

2)化石保护区内所赋存的各类化石;

3)特殊意义的化石层位中赋存的化石标本;

4)保存完整或者较完整的古脊椎动物化石(包括古人类化石);

5)在生物进化及分类中具特殊意义的化石;

6)国内稀有或者缺少的古生物化石;

7)在化石保存现场的大型或集中产出的骨骼化石堆积、硅化木森林、脊椎动物足迹、蛋化石及其它遗迹化石;

8)在各类博物馆、文物保护单位和其他机构收藏、保存,尚未经国土资源行政主管部门组织认定的化石标本。

(2)、国家二级重点保护古生物化石

1)已经专家研究发表的,保存状况一般,且数量较多的古脊椎动物化石;

2)经国土资源行政主管部门组织鉴定,具有一定科学价值的古生物化石;

3)保存精美,具有明显区域特色和一定科学价值的无脊椎动物化石和植物化石。

4)经国土资源行政主管部门初步判定具重要科学价值的古生物化石。

4 、中国的第一个硅化木地质公园

中国政府已批准建立44个国家级的地质公园,其中之一的北京市延庆县侏罗纪硅化木国家地质公园 5月建成,2002年9月16日揭牌,正式对外开放。

新建成的硅化木地质公园,位于北京西北部的延庆县东北60公里处的千家店乡下德龙湾的白河北岸缓坡上,东西宽500米,南北长1500米,人称三道梁。硅化木主要分布在一二道梁上仓米古道景区白河流域,总面积达226平方公里。区域地质遗迹资源丰富,是侏罗纪硅化木群分布最广、规模最大、保存最完整的地区。公园沿白河两岸分布,自西向东穿越三个中生代火山岩盆地。最西侧火山盆地形成燕山天池,向东越过元古代地层组成的峡谷后,蜿蜒曲折进入千家店火山岩盆地,直达硅化木发育中心,形成一条长达55公里长廊。

园内的硅化木化石群,均形成于距今1.4至1.8亿年间的中生代侏罗纪火山沉积盆地中。硅化木化石群多年沉积形成了多姿多彩的地貌特征,硅化木质地坚硬、纹理清晰、年轮宽窄可见,系裸子植物门松柏纲,每隔几米、几十米就有一处,共有38株。木化石露出地面20~200厘米,多呈树桩状,颜色土黄,直径可达1~2.5米。其中现已发掘出最粗的硅化木直径达2.5米,最长的“树干”挺直长达15米。

这些硅化木是生长在距今1.6亿年前的侏罗纪时代,系茂密森林的遗体化石。侏罗纪时期的延庆地区,发育着一系列断陷盆地和巍峨高山,呈北东向相间排列,亚热带气候炎热潮湿,土地肥沃植被茂盛,高大的常绿松柏类乔木丛生。受强烈的燕山运动作用,火山间歇喷发,地壳变动频繁,森林被荡涤殆尽埋葬地下,大量火山灰的覆盖,使林木与空气隔绝,产生还原作用木质不腐,低温火山热液作用,供充分的硅化蚀变逐步交代,形成下硅化木林。

5、中国的第一个硅化木地质保护区

2000年3月建立了全国最大的硅化木保护区,新疆已正式颁布实施《硅化木保护条例》。

在新疆维吾尔自治区的吉木萨尔县、奇台县、木垒县三地内,有中侏罗纪至晚侏罗纪的硅化木群分布,距今1.5亿年至1.7亿年,尤其是境内的奇台县硅化木自然保护区内更为集中连遍,石树沟最为突出,在11.65平方公里面积范围内,裸露于地表的硅化木多达近千株。

硅化木自然保护区位于县城北部160公里的将军庙戈壁上,分在准噶尔盆地东部边缘卡拉麦里一条冲沟内,分布着中侏罗纪至晚侏罗纪的硅化木群,为原始森林演化而形成的上千株硅化木群,极为壮观实属世界罕见,硅化木多为灰白色,树干大多已断裂,树皮、树心、树根、树木生长的年轮和少量果实的形态结构仍清晰可见,树种有金钱松、落叶松、水杉、云杉、银杏、桦木等,最长的一株有26米,硅化木遺存規模仅次于美国亚里桑纳州,居世界第二。

中国首次对奇台的硅化木地下分布范围进行地滋波探测,表明在地下1至6米处发现有异常,推测有大量的硅化木存在。

十、硅化木资源及相关资料

硅化木主要生成于中生代时期,以侏罗纪、白垩纪最多。从我国1:200000区域地质图资料分析,全国各省均有侏罗纪、白垩纪的分布,因此硅化木的地理分布范围应当遍及各省。人为的异地硅化木,由于某种需求也在不断扩大,全国各地的花卉奇石市场,处处都有硅化木的踪迹。下面仅搜集部分原地、异地硅化木产出相关资料以示分布的广泛性。

1)、贵州省赤水金花坎、习水良村一带侏罗纪、白垩纪的松柏类硅化木化石。

2)、山东省临朐丶费县的红笔树硅化木,树干长12米,直径0.40米。

3)、四川省自贡市大山埔是侏罗纪恐龙的聚集地,还产有树干长20多米的硅化木。

4)、云南省元谋县境内分布奇异土林,在土林砂砾的岩层中,还发现砾属硅化木。

5)、浙江省东部新昌县镜岭安溪一带近期将建设一座以白垩纪地貌为特色的国家级地质公园。硅化木化石南北绵延分布近七公里,露出地面的硅化木树干长一米多,尚有树干需四五个人合围,有一直立硅化木底部还露出部分树根,另一棵树干长10余米、树干直径达2米多的松科硅化木化石,年轮依稀可见,连树皮和蛀虫咬过的痕迹也被保留下。穿岩硅化木森林由松、柏、杉、银杏、桦树等组成原始森林,距今7000万年至2亿年前侏罗纪至白垩纪地质年代。不久前在澄潭江一带发现水冲硅化木。新昌县发现罕见的硅化木新种,中科院植物研究所研究员段淑英定名为“新昌南洋杉型木”。

6)、河南省孟津县黄河小浪底景区内的黄鹿山乡津西村白龙庙旁发现一棵在中原少见的硅化木,呈黑红色,直径有1米,裸露出地面部分高2.5米。

7)、黑龙江省哈尔滨市动力区的一个建筑工地,在挖地基时发现了大量距今2万多年的古生物化石,包括猛犸象、野牛、野马、披毛犀、羚羊、硅化木 。

8)、新疆东部的伊吾县,在北边一百余公里的淖毛湖戈壁上发现两株巨大硅化木。距今至少有1.5亿年,树根、树干、树皮、树枝保存完整一株长达17米直径1.05米,另一株长11.5米,小头直径1.15米。

9)、广东省顺德陈村第五届中国花卉博览会中的花卉大观园,展出一株异地硅化木,距今大约1.37~1.95亿年,原产于新疆维吾尔自治区伊吾县淖毛湖戈壁上,长16.7米,根部直径2.3米,顶端直径1米,重约53吨。这里原有两株巨大的硅化木,大的一株被运来了。

10)、深圳市仙湖植物园内建立异地硅化木古植物园,占地2万平方公里。仙湖植物園內來自遼寧、新疆、內蒙古等地的500多株中生代硅化木,屬于松杉類植物。并在二楼展出硅化木主题的古植物进化、演化标本,展示了地球中生代、新生代的植物生态环境。

11)、北京市故宫博物院内的御花园中,也有异地硅化木装饰。

12)、广东省顺德市陈村花卉世界,移植异地硅化木。

13)、上海市一硅化木化石收藏家,硅化木化石藏品达一万余件,硅化木除产于中国外,还来自澳大利亚、印度尼西亚、马来西亚、加拿大等五十余个国家和地区,其中有一硅化木树根藏品需三人手牵合围,另还有一件硅化木藏品树干高约二米,树干直径一米余,奇特之处在于树干三分之二以上硅化,形成坚硬的硅化木,三分之一为炭化,炭还可燃烧。

14)、四川省永川县永泸乡的石松坪硅化木,主干直径最大的达1.25米,长11.12米。

15)、河北省曲阳县城北10公里处,西大洋水库以南,与唐县交界处一片丘陵地带,在南北长二三公里的数个山坡上分布着硅化木,年轮清晰。

16)、山东省日照市硅化木产于莒县大石头乡北涧村-小穆家村、棋山乡珠山一带,以五莲县石场南仲家至东候家沟村一带为主,距今1.35亿年,产出层位莱阳群杨家庄组。

17)、山东省东部即墨市的马山自然保护区位于即墨市西部大信镇和营上镇的交界处,硅化木,已发现11株,属南洋杉科,出露地层为早白垩纪青山组。

18)、内蒙古自治区乌海市老石旦煤矿附近产出的硅化木化石,树干长38米。

19)、 新疆维吾尔自治区哈密市西南方向的哈顺戈壁滩上,在雅丹地貌上,人称“魔鬼城”的地方有1.4亿年前的硅化木化石。

20)、四川省自贡市硅化木出露于月长山岭采石场,1983年9月被采石工人发现。一株树干长23.3米,为银杏类,最大直径为1.3米,小的分枝有10个,上部含炭质较高,表层保存稍差。另一株长13米为松杉类,最大直径为1.08米。硅化木埋藏在距今1.6亿年的中侏罗纪下沙溪庙组底部砂岩中,与大山铺恐龙化石群相毗邻。

21)、北京自然博物馆计划在展览楼正面绿地上,建成一遍异地玛瑙状玉髓硅化木化石林,预计在6月完成。这些硅化木原产于辽宁省北票,距今1.3亿年,硅化木树干总长约40多米,分10 段,最长的一段长11米,直径最大的有1米多。

22)、杭州西湖岳王庙旁有一棵柏类硅化木,当年被种植在岳飞被害的风波亭前“精忠柏”。

23)、 四川省永川市王坪镇中生代株罗纪硅化木化石,植物名称石松,杜甫曾写“万年松化石”。

24)、福建省华安县大坪镇二三公里处产硅化木化石,古人以“隐隐有松鳞,以手触之,石磊磊有声”来描述松化石的特征,地质时代距今一亿五千万年属侏罗纪时期。据当地乡民说,山里头松化石很多,这株在水边的亿年松由于高大更而引人注目。

25)、四川宜宾市东南68公里处,有一天然竹园。那里粗如碗口的楠竹,根连枝叠。拥青泻翠,郁郁葱葱,荫覆着500多座山丘,总面积达6万余亩,这就是国内外罕见的蜀南竹海。在竹海北面二龙口乡有裸露地表的硅化木群,分布在4平方公里的范围内。

26)、江苏徐州彭城云龙公园异地硅化木石林,占地2000多平方米,移植异地硅化木达100多株,有的树高10米左右,直径1-1.5米,投资130万元。

27)、山西省长子县在距具城10公里的南苏村和壑子村一带的山岭上产出硅化木,植物系柏树类。暴露在地表的就有43棵。其中,最长的13.9米,最短的2米左右,直径最粗的1米以上,最细的0.5米。有的树叉、年轮清晰可辨。山西为开辟新的旅游景点,决定拟在原产地兴建硅化木化石博物馆,设计方案在进行中。

28)、山西省太原市山西省博物馆1982年经批准收藏了一棵11米高的硅化木化石。

29)、山西省晋东南地区博物馆1985年收藏了一棵13.9米的硅化木化石,现安装在长治市东大街府城隍庙院内,供游人观赏。

30)、四川安岳县的马门溪恐龙是侏罗纪晚期马门溪恐龙化石,为亚洲第二大恐龙化石,距今1.4亿万年相关的还有硅化木、大象、熊猫、鱼龟等化石 。

31)、辽宁省旅顺博物馆园区内的异地硅化木林,由大连市政府投资建设,计划2003年上半年展出。硅化木来自辽宁省北票市,距今约1.6―1.8亿年,19株硅化木树种有雪松、金松,树干长6米,直径可达1.5米。

32)、四川省简阳三岔湖花岛,有与恐龙同时代的珍稀树种银杉,1.5亿年前的硅化木。

33)、辽宁省北票市約四十公里的四和屯,是上園鎮草米店兒村的一個村民組,丰富的古生物化石使它在世界古生物界佔有一席之地。展览 館內收藏熱河生物群中各種植物化石、硅化木、昆蟲化石、爬行動物、原始哺乳動物化石。

34)、辽宁省朝阳县鹦鹉嘴龙三塔中国鸟鲟鱼、狼鳍鱼、硅化木、昆虫化石 。

35)、陕西省延安市宋代沈括在他的《梦溪笔谈》中记述过延州(今陕西延安)永宁关发现有"数百茎"石化林木。

36)、四川省永川县永泸乡石松坪小丘上有不少石松硅化木,主干直径最大的达1.25米,长11.12米。

37)、浙江永康中生代时期植物茂盛,一次又一次剧烈的造山运动把大量茂密的森林埋入地下形成硅化木植,物种类有松、柏、樟。

38)、云南昆明地区发现的早二期叠世珍贵树蕨茎干云南辉木硅化木,保存在二叠纪玄武岩中,主体保存在原地,待开发为遗迹博物馆。

39)、辽宁省锦州古塔公园北部的异地硅化木林,占地4000多平方米,硅化木形成于1.5亿年前,共200多株,树干粗大,直径多在一米以上,大部分来源于辽西化石群。

40)、新疆维吾尔自治区博尔塔拉蒙古自治州温泉县的天山山谷地带,发现大量距今一亿三千万年的硅化木及海洋生物化石群,分布面积达6平方公里,树木排列紧密,纹理清晰可辨,树木直径达二米左右。

41)、辽宁省哈尔滨市动力区的一个建筑工地在挖地基时,发现距今已有2万多年猛犸象、野牛、野马、披毛犀、羚羊及硅化木。

42)、南京栖霞山风景区的"古御花园"占地30多亩,原为乾隆行宫,有异地珍贵的硅化木一株。

43)、福建闽侯免耳山1.3亿年硅化木。

44)、广西百色,在百色盆地大约80万年前,一个巨大的陨星撞击亚洲的东南部,碰撞引起熔融碎片飞溅,大地到处燃烧。大火焚烧了百色盆地里茂盛的森林,使它下面的砾石层暴露出来 , 根据在实验室分析得出的炭屑和硅化木碎片,正好与旧石器和玻璃陨石保存于同一层位,考古学家认为百色旧石器时期发生过陨星撞击地球事件

45)、新疆维吾尔自治区克拉玛依市东北部黑油山从1亿8千多万年前,即侏罗纪、白垩纪时期,大片含油岩层在这里形成,1983年,在黑油山南麓13万平方米的公园内有“拓湖”,湖中有两小岛,称“孤岛”、“足岛”。足岛上立有3株2亿年前形成的松树硅化木。

46)、常州侏罗纪恐龙公园,运用电、声、光技术,营造侏罗纪时期植被和各种恐龙仿真模型,并异地移植一百余株大小不等硅化木。

本文来源自百科文库,作者:胡家燕,版权归原作者所有,致谢!

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